1、2019/10/2,1,天气学原理和方法辅导,陈忠明,2019/10/2,2,主要方式,1、注重基本概念的把握 2、注重基本方法分析 3、注重天气学基础知识的温习 4、注重全方位综合 5、注重应对竞赛需要 6、力求实现对天气学主要知识的掌握,2019/10/2,3,第一章 大气运动的基本特征,1、描述大气运动的基本定律牛顿第二定律F=Ma热力学第一定律能量守恒原理,2019/10/2,4,第一章 大气运动的基本特征,2、影响大气运动的作用力在研究大气运动时，首先有弄清影响大气作用的力有哪些？气压梯度力 （气压分布不均匀）重力 （地球吸引）摩擦力 （粗糙表面摩擦）地转偏向力（科氏力、旋转地球上）
2、,2019/10/2,5,第一章 大气运动的基本特征,3、大气运动的控制方程Z坐标系下的大气运动方程P坐标系下的大气运动方程（动量方程、连续性方程、热力学方程）,2019/10/2,6,第一章 大气运动的基本特征,4、风与气压场的关系很复杂、准平衡情况地转风关系科氏力与气压梯度力平衡fV=(1/)特点：风沿等压线吹，等压线越密，风速越大在北半球，背风而立，高压在右，低压在左,2019/10/2,7,第一章 大气运动的基本特征,4、风与气压场的关系梯度风关系科氏力与气压梯度力与惯性离心力平衡特点：在自然坐标系中引入，适合于涡旋系统利用梯度风公式，可以说明在反气旋中心区附近风速很小。,2019/1
3、0/2,8,第一章 大气运动的基本特征,4、风与气压场的关系地转风与梯度风的比较在气旋环流中，地转风比梯度风大，在气旋环流中则相反。,2019/10/2,9,第一章 大气运动的基本特征,4、风与气压场的关系热成风地转风随高度的变化特点：热成风是针对两层大气之间定义的。热成风沿两层等压面之间平均温度线吹，其大小与平均温度梯度有关；温度梯度越大，风速越大在北半球，背风而立， 暖区（高温）在右，冷区（低温）在左,2019/10/2,10,第一章 大气运动的基本特征,4、风与气压场的关系地转偏差实际风与地转风的差V，=V-Vg特点：地转偏差处处存在；还可以比较大地转偏差风的值可以比地转风大，也可以比实
4、际风大,2019/10/2,11,第二章 气团与锋,1、气团气团是指气象要素水平分布比较均匀的大范围空气团。特点：在同一气团中，要素：温度、湿度水平分布比较均匀；天气现象大致一样；气象要素的垂直分布几乎相同。水平尺度可达几千千米，垂直尺度可伸展到对流层顶。,2019/10/2,12,第二章 气团与锋,1、气团 气团分类：从热力学上进行分类：暖气团、冷气团。 2、锋 锋是两个不同属性气团之间的过渡（带）特点：锋是倾斜的，因此有坡度。 2、锋 锋的分类根据锋在移动过程中冷、暖气团所占的主次地位，锋被分为以下4种：冷锋 暖锋静止锋 锢囚锋（两条锋面相遇）,2019/10/2,13,第二章 气团与锋,
5、2、锋锋附近的要素场特征锋面两侧的要素场是有差异的，主要表现在温度、湿度、气压、风、变压、变温、天气等在确定锋面位置时，应考虑上述要素的分布特征,2019/10/2,14,第二章 气团与锋,2、锋冷锋附近的要素场特征锋后为冷区、高压、干燥、负变温、正变压、有降水锋前为暖区、低压、湿润、变温不明显、变压不明显、一般无降水暖锋则不同,2019/10/2,15,第二章 气团与锋,3、锋生、锋消锋生被定义为锋面的生成或加强过程。锋消被定义为锋面的减弱消亡过程。例如冷锋后的气压升高，负变温加大，正变压加大，降水更加明显等，均是锋面加强的表现，即是锋生过程。相反则是锋消过程。,2019/10/2,16,第
6、二章 气团与锋,3、锋生、锋消锋生的基本条件：对于冷锋来说，高空槽后有强冷平流携带新鲜冷空气不断补充。对于暖锋来说，低层强烈暖平流不断向北方输送暖空气与冷空气汇合。当这些条件不能满足，或气团变性后，就会产生锋消,2019/10/2,17,第二章 气团与锋,4、从卫星云图上看锋面云系冷锋云系：一般是一条连续的、宽整云带，云带为多层云系。暖锋云系：常呈现一大片高空卷云覆盖区。锢囚锋云系：一条从暖区顶端出发，按螺旋形状旋向气象中心的云带。它的螺旋云带特征十分明显,2019/10/2,18,第三章 气旋与反气旋,1、气旋与反气旋的特征气旋是三度空间上在同一高度层中心气压低于四周的大尺度涡旋。在北半球，
7、气旋区内的空气作逆时针运动。反气旋是三度空间上在同一高度层中心气压高于四周的大尺度涡旋。在北半球，反气旋区内的空气作顺时针运动。,2019/10/2,19,第三章 气旋与反气旋,2、气旋与反气旋的分类气旋按形成与活动区域分为：温带气旋与热带气旋按形成与热力结构分为：锋面气旋与无锋面气旋反气旋按形成与活动区域分为：极地反气旋、温带反气旋与副热带反气旋按形成与热力结构分为：冷性反气旋与暖性反气旋,2019/10/2,20,第三章 气旋与反气旋,3、涡度与涡度方程涡度是表征空气运动旋转强度与方向的物理量。正涡度反映逆时针方向运动；负涡度则相反。涡度方程及其简化：在水平无辐散大中，绝对涡度守恒：d(f
8、+)/dt=0,2019/10/2,21,第三章 气旋与反气旋,4、位势倾向方程与方程常被用于系统发展的诊断（高度场与垂直运动变化）根据方程影响垂直运动的因子有：涡度平流随高度的变化，温度平流，非绝热加热。,2019/10/2,22,第三章 气旋与反气旋,5、温带气旋与反气旋发展的几个阶段温带气旋的生命史：波动阶段、成熟阶段、锢囚阶段、消亡阶段。温带反气旋的生命史：初生阶段、发展阶段、消亡阶段。 6、东亚气旋东亚气旋的典型代表：蒙古气旋，江淮气旋，黄河气旋。,2019/10/2,23,第四章 大气环流,1、大气环流的季节变化在冬季，大陆海平面气压为高压区、海洋为低压区，夏季则相反。大气环流的季
9、节性突变发生在6月和10月2、控制大气环流的基本因子太阳辐射，地球自转，地球表面不均匀（海陆差异），地面摩擦。,2019/10/2,24,第四章 大气环流,3、大气环流的基本模型三圈环流模型：赤道上升中纬度下沉正环流，极地下沉到中高纬度上升的正环流，在两者之间是一个反环流。,2019/10/2,25,第四章 大气环流,4、西风带大型扰动环流指数与指数循环。35-55N之间的平均地转西风定义为西风指数。高指数与纬向环流相对应，低指数与经向环流相对应。高、低指数的交替循环变化就是指数循环。,2019/10/2,26,第四章 大气环流,4、西风带大型扰动西风带长波平均图上的槽脊系统。长波系统可以东移
10、，也可以西退。长波西退的条件是长波的波长大于临界波长。即LLs,2019/10/2,27,第四章 大气环流,4、西风带大型扰动阻塞高压与切断低压(重要系统)阻塞高压应具备以下条件：（1）中高纬度高空有闭合暖高压中心存在；（2）暖高至少维持3天以上，且呈准静止状态；（3）阻高区内西风急流减弱，急流分支与汇合点的距离大于40-50经度。,2019/10/2,28,第四章 大气环流,4、西风带大型扰动阻塞高压与切断低压(重要系统)阻塞高压的特点：尺度大，稳定性强，维持时间长。切断低压与阻塞高压类似。,2019/10/2,29,第四章 大气环流,5、急流特点：强而窄的气流带；急流轴左侧风速具有反气旋性
11、切变，右侧风速具有气旋性切变，在垂直方向上，风速具有强烈的垂直切变。,2019/10/2,30,第五章 天气形势预报,1、天气形势及系统的预报外推法，运动学预报法，引导气流等。 2、地形对天气系统移动发展的影响西风槽移近大地形西侧时会发生移速减慢，强度减弱的现象。在移出大地形东侧时，会发生移速加快，强度增强的现象。3、地形对降水的影响地形对降水的影响是复杂的，通常情况下，在迎风坡，地形抬升对降水有（增幅）作用。,2019/10/2,31,第五章 天气形势预报,4、数值预报产品的释用将数值预报模式输出产品用统计方法进行加工，最后制作局地天气预报。这种做法叫做数值预报产品的释用。方法有：MOS，
12、PP等,2019/10/2,32,第六章 寒潮天气过程,1、寒潮天气的概念寒潮天气过程是一种大规模的强冷空气活动过程。在目前，我们是将过程降温强度作为寒潮的标准。,2019/10/2,33,第六章 寒潮天气过程,2、寒潮的预报寒潮预报应包括：强冷空气堆积预报，寒潮爆发预报，寒潮的路径与强度预报，寒潮天气预报。目前我们更多地依靠数值预报结果。因为数值预报在降温预报方面具有很好的效果。,2019/10/2,34,第七章 大型降水天气过程,1、暴雨形成条件暴雨天气形成的主要条件是：A、充分的水汽供应 B、强烈的上升运动 C、降水持续较长时间,2019/10/2,35,第七章 大型降水天气过程,2、水
13、汽的诊断分析A、比湿、湿层厚度B、可降水量 C、水汽通量D、水汽通量散度E、水汽的局地变化,2019/10/2,36,第七章 大型降水天气过程,3、垂直运动的诊断分析A、连续性方程积分B、方程诊断C、低层辐合与高层辐散（相对散度）D、地形强迫,2019/10/2,37,第七章 大型降水天气过程,4、大范围降水A、华南前汛期降水B、江淮梅雨 （梅雨锋：主要是湿度对比，温度梯度对比时有时无）C、华北雨季,2019/10/2,38,第七章 大型降水天气过程,5、降水的形星尺度系统及其作用A、西风槽B、阻塞高压C、副热带高压D、热带环流系统 它们各自的作用是不一样的。请针对具体问题具体分析。,2019
14、/10/2,39,第七章 大型降水天气过程,6、降水的天气尺度系统及其作用A、切变线（江淮切变）B、低涡（西南低涡）西南低涡是指形成于我国西南地区，700或850hPa上具有气旋环流的闭合小低压。其水平尺度约300-500千米。C、高空冷涡（东北冷涡）D、低空急流,2019/10/2,40,第七章 大型降水天气过程,6、降水的天气尺度系统及其作用天气尺度系统的作用A、制约和影响形成暴雨的中尺度系统的活动B、供应暴雨区的水汽7、暴雨中尺度系统中尺度雨团、中尺度低压中尺度辐合中心、中尺度切变线中尺度辐合线,2019/10/2,41,第七章 大型降水天气过程,8、中尺度系统的不稳定发展对称不稳定理论
15、触发条件：锋面抬升、露点锋抬升能量锋的触发、地形抬升近地层非均匀加热、重力波抬升海陆风,2019/10/2,42,第七章 大型降水天气过程,9、不同高度急流对暴雨的影响超低空急流（边界层急流）水汽输送、不稳定层结的建立与维持、不稳定能量的触发低空急流 不稳定层结的建立与维持、不稳定能量的触发高空急流高层辐散、有利于对称不稳定的建立,2019/10/2,43,第八章 对流性天气过程,1、强雷暴的几种类型超级单体强风暴多单体强风暴飑线,2019/10/2,44,第八章 对流性天气过程,2、对流性天气形成的物理基础对流不稳定：原来稳定的下湿上干气层，在经过整层抬升后，使得气层处于饱和状态，此时，其温
16、度随高度的减温率大于湿绝热减温率，大气层结处于不稳定状态。这种不稳定就是的对流性不稳定。（se/p)0,2019/10/2,45,第八章 对流性天气过程,3、对流性天气形成的条件水汽条件不稳定层结条件抬升条件,2019/10/2,46,第八章 对流性天气过程,4、对流性天气的触发机制天气系统造成的系统性上升运动（如锋面抬升、低涡辐合上升等）地形抬升作用局地热力抬升作用,2019/10/2,47,第八章 对流性天气过程,5、强雷暴发生发展的有利条件逆温层（抑制弱对流发展，积累能量）前倾槽（能够产生更强的不稳定层结）低层辐合、高层辐散（抬升更强）高低空急流（垂直风切变）中小系统（对流的组织）,20
17、19/10/2,48,第八章 对流性天气过程,6、对流系统的移动对流系统的移动主要受以下2各因素控制环境气流的引导对流系统自身的传播,2019/10/2,49,第九章 低纬与高原系统,1、热带地区的风压场准平衡特征科氏力小，准地转近似不好，风与能量场之间的平衡关系好,2019/10/2,50,第九章 低纬与高原系统,2、副热带高压短期变动与西风带短波槽脊的关系西风带小槽脊只能引起副高外围等压线变形，脊线位置变动不大。当有比较大的槽脊移近，它可以引起副高的东退或西进。当副高加强发展时，它可以使处于西北的小槽向北收缩。,2019/10/2,51,第九章 低纬与高原系统,3、南亚高压与赤道辐合带、东
18、风波尤其是南亚高压对四川盆地旱涝、暴雨有影响。,2019/10/2,52,第九章 低纬与高原系统,4、台风等级划分：热带低压VM（51m/s),2019/10/2,53,第九章 低纬与高原系统,4、台风流场结构特征：台风的结构被分为三个区，分别是台风眼区（也称内圈）、（涡旋）区（也称中圈）、大风区（也称外圈）。,2019/10/2,54,第九章 低纬与高原系统,4、台风台风发生的必要条件：A、海面水温在26-27C以上 B、初始扰动 C、一定的地转偏向力 D、对流层风速垂直切变小,2019/10/2,55,第九章 低纬与高原系统,4、台风台风移动路径：受副高及其周围环境场的影响异常路径北翘、突
19、然西折、突然东折、打转与蛇形路径、双台风互旋,2019/10/2,56,第九章 低纬与高原系统,4、台风台风发展理论：CISK理论（第二类条件不稳定理论）积云对流与天气尺度扰动之间形成的相互作用、相互促进所产生的不稳定发展，就是第二类条件不稳定理论）,2019/10/2,57,第九章 低纬与高原系统,5、高原影响与系统高原有热力作用和动力作用。高原上的系统有：切变线、低涡,2019/10/2,58,第十章 东亚季风环流,1、季风的概念季风是指近地面层冬夏盛行风向接近相反且气候特征明显不同的现象。,2019/10/2,59,第十章 东亚季风环流,2、东亚季风形成的基本因子太阳辐的经向差异海陆热力差异青藏高原与大气之间的热力差异。,2019/10/2,60,第十一章 诊断分析,1、客观分析 2、物理量计算 3、新的诊断物理量,
