1、第二章大氣環流形勢P130.1大氣環流一一是指世界規模的大氣運動狀況,主要包括 長波和超長波槽脊、行星鋒區和急流、阻塞高壓、極渦、副 高等行星尺度的天氣系統.大氣環流的根本狀態, 即通常所謂的天氣系統, 是各 種天氣過程發生的環流背景. 在具有一定特征的環流形勢下, 產生一定類型的天氣系統,盛行特定的天氣過程,并由現相 應的天氣狀況.因此,天氣預報須從分析環流形勢入手,以 環流形勢的預報為根底.一大氣環流的演變規律1大氣環流演變的階段性1.1 “天氣階段一一大氣環流的演變存在著階段性.一年 之中,大氣環流隨季節而發生屢次大變動,從而引起天氣氣 候的突變.在兩次突變之間的漸變時期,大氣環流形勢保

2、持 相對穩定,由現一定的天氣氣候特點,這段時間可看作一個 “天氣階段.1.2 天氣階段有以下特點：1時間尺度介于自然天氣季節和自然天氣周期之間,一般為1030 天；2空間尺度與一定的天氣氣候區相了解；3天氣階段按一定的順序更替,反映了氣候變化規律；4在同一天氣階段內有一定的盛行天氣過程和天氣特點.因此,研究大氣環流演變的階段性,掌握天氣階段持續和更 替的規律,對長、中、短期天氣預報都大有幫助.1.3 根據東亞大氣環流演變的階段性,可將山東夏季劃分為 以下五個天氣階段：1假雨季,5月下旬至6月上旬.2初夏,6月中、下旬.3梅雨,6月下旬至7月中旬.4盛夏,7月下旬至8月中旬.5晚夏,8月下旬至9

3、月上旬.2經向、緯向環流的轉換2.1 北半球中、高緯度高空盛行環繞極地的西風環流. 西風環 流有時比擬平直,盛行沿緯圈的氣流, 稱為“緯向環流；有 時槽脊開展,氣流南北交換劇烈,盛行沿經圈的氣流,稱為“經向環流.2.2 西風帶緯向環流高指數與經向環流低指數總是 互相轉換,往復循環地變化著,這種變化過程稱為“指數循環.3上、下游效應與能量頻散3.1 上游效應一一是指上游覽地區長波系統發生莫種顯著變化后,接著就以相當快地速度一般要比系統本身移動速度及 平均西風風速都快逐步影響到下游,最后使廣闊范圍內地環 流發生變化.相反,下游長波系統地顯著變化,也會對上游 產生影響,稱為“下游效應.3.2 上、下

4、游效應常表現在：1上游長波系統的移動；2上游長波系統強度的變化；3上游長波波長的變化；4上游長波波數的變化；5上游阻塞高壓的顯著變動；6下游長波系統的移動；7下游長波系統的強度變化.3.3能量頻散奧地上空低壓槽強烈加深后,緊鄰其下游的高壓脊便會跟 著增強,隨后高壓脊下游的低壓槽又接著開展加深,這種現 象就是能量頻散作用的表現.上游槽和脊的開展是能量增大 的表現,這種現象逐步向下游傳播,使下游槽和脊也隨之發 展.因此,下游槽、脊開展的能量來源,可以看成是上游能 量傳播所提供的.這種能量傳播的速度是很快的,它不但比 長波系統本身的移速快,而且一般也比平均西風速度大,通 常為每天2030個經度.4高

5、空鋒區與急流p164.1 高空鋒區一一在對流層中上層等壓面上,彎彎曲曲地環 繞半球且寬度為幾百公里地水平溫度梯度最大的帶狀區域, 就是高空鋒區,也稱“行星鋒區.高空等壓面圖上的等高線密集區幾乎總是和等溫線密集區 同時存在,且位置偏離不大,因而也常將等高線密集區稱為 行星鋒區.行星鋒區實際上就是不同氣團之間的過渡區域.4.2 極鋒一一在北半球主要有兩支行星鋒區,北支介于冰洋 氣團與極地氣團之間,稱為極鋒.4.3 副熱帶鋒一一南支介于極地氣團與熱帶氣團之間,稱為 副熱帶鋒.4.4 鋒區是大氣斜壓性最強的地區,所以氣旋、反氣旋一般 都在鋒區上發生、開展,它們的移動也與行星鋒區有密切關 系.行星鋒區是

6、三度空間現象.地面鋒是地面與鋒區相交割的結 果,是鋒區在地面上的反映.鋒區的上、下界在高空等壓面圖上一般都表現的比擬清楚, 但在地面圖上往往只反映鋒區的下界比擬清楚,因此只能定 一條鋒線.4.5 急流一一在水平溫度梯度最大的區域即鋒區上空的一定高度上,必然會由現與溫度場相適應的強風區.假設強風區 風速到達30m/s以上,即稱為急流.急流是由現在大氣層中的一支強而窄的氣流,是大氣環流的一種重要現象；在高空和低空中高緯西風帶和低緯東風帶 中均可由現,但集中由現在對流層上部到對流層頂附近或平 流層中.在正常情況下,急流長度可達數千公里至上萬公里,寬幾百公里,厚幾公里.它有一個或多個高風速值中央,稱為

7、急流中央.急流中央 軸呈準水平,具兩側風速水平切變和上下垂直切變均很大.如果強風區的中央風速小于30m/s,那么不再稱為急流.4.6 根據急流所在的高度和氣候帶位置,可將急流劃分為下 列幾類：1溫帶急流,又稱極鋒急流或北支急流.2副熱帶急流,又稱南支急流.3熱帶東風急流.4.7 低空急流低空急流是指對流層下部風速較強的局部.這種低空急流多是局部現象,只有夏季由現在東非到亞洲南部的索馬里急 流的范圍較廣,也最穩定.低空急流中央風速值一般達不到 急流定義的要求,但急流軸附近風速的水平和垂直切變還是 相當明顯的.我國華南和長江流域一帶夏季在黃淮流域,在500hPa附近或對流層下層700hPa和850

8、hPa也常由現低空急流, 它一般是指副高邊緣的強西南風帶,并可以有鋒區配合,有時像是高空副熱帶急流向下延伸的結果.低空急流與暴雨、 肥線及龍卷風等強烈天氣的發生有著密切了解.5阻塞形勢5.1 阻塞形勢一一西風帶長波槽、脊強烈開展時會形成阻塞高 壓和切斷低壓,兩者常同時由現.通常把阻塞、切斷系統由 現后的大范圍環流形勢稱為阻塞形勢.5.2 阻塞高壓一一西風帶長波脊開展,向北伸展到較高緯度 并在脊中生現閉合等高線,形成暖高壓中央.假設暖高壓符合 以下條件時稱為阻塞高壓：1有閉合暖高壓中央,且處于較高緯度.2暖高壓至少維持三天以上,一般呈準靜止狀態.3在阻高區域內,急流自高壓西側分為南北兩支,繞過高

9、壓后再集合起來,其分支點與集合點間的范圍一般要大于40-50個經度.5.3 阻高是高空深厚的暖高壓系統.阻高穩定時,一般在阻 高范圍內及其東側的低壓西部地區天氣晴朗,而在其西側低 壓的大局部地區那么是降水區.在亞洲地區,阻高常由現在烏拉爾山及鄂霍茨克海地區 中央多在北緯55 59度之間以57月由現最多,持續日數平均8天,最短35天.5.4 阻高是如何形成和崩潰的p18o5.5 阻斷低壓一一切斷低壓又叫冷渦,是指對流層中、上層由現的一堆孤立的冷空氣它與北方冷空氣之間被暖空氣所切斷,在氣壓場上表現為 低壓.切斷低壓有兩種：1是無明顯阻高存在,但在切斷低 壓北部存在著近于平直的強西風；2是與阻高同時

10、由現的切斷低壓.5.6 切斷低壓是發生開展在高空的低壓系統,一般在 700hPa 以上才有明顯表現, 在300hPa面上最清楚,而在地面圖上一 般只看到一個冷性高壓,找不到氣旋的痕跡.在切斷低壓的 南側,地面可發生鋒面氣旋,因此云雨天氣多由現在切斷低 壓的東南方.5.7 切斷低壓形成與消失過程p186極渦活動極渦一一在對流層和平流層下部,極區經常為一個繞極氣旋 限制,稱為極渦.冬季和夏季,極渦的強度相差甚大.夏季極渦比冬季弱的 多.只有一個中央,一般偏在西半球,對亞洲中緯度影響不 明顯.冬季極渦是北半球100hPa形勢圖上最強大的一個環流 系統,它的活動對中、高緯度天氣系統和大范圍天氣過程可

11、產生直接影響.6.2 根據極渦中央的分布,一般把極渦分為四種類型：1繞極型,簡稱O型；2非對成型,亦稱偏極型,簡稱 I型；3偶極型,簡稱II型；4多極型,簡稱III型.6.3 當繞極型和偏極型盛行時,對流層極渦與平流層極渦同 位相,形成很深厚的低渦,有利于中、高緯度緯向環流的維 持和增強.這時冷空氣很難脫離極渦而爆發南下,所以這種 形勢是我國暖冬的典型形勢.當繞極型和偏極型減弱,北美大西洋地區和亞洲有高壓脊向 高緯度伸展,在極區由現所謂橋式打通現象甚至為高壓系統 時,極渦便由單極型過渡到偶極型,因而亞洲北部低渦南掉 且強烈加深,使極地冷空氣源源不斷南下,形成我國的寒潮 天氣.偶極型的維持,那么

12、會形成我國持續低溫天氣.7低緯度環流系統7.1 低緯度環流系統一般是指100hPa層的南壓高壓,500hPa層的副高、赤道輻合帶及與其相連的臺風、東風波等.山東地處中緯度,冬半年完全受西風帶環流限制,低緯度系統只有在夏半年才能影響.7.2 南亞高壓一一南壓高壓亦稱“青藏高壓,是盛夏期間由現在中國青藏高原的高層反氣旋.它是夏季北半球100hPa等壓面上最強大、最穩定的環流系統,也是夏季副熱帶地區 的大氣活動中央.7.3 南壓高壓一般分為三種形態：東部型,西部型,帶狀型.7.4 500hPa 副高在廣闊副熱帶地區經常維持一個高壓帶,即通常所謂的“副高.它常表現為假設干具有閉合中央的高壓單體.在北半

13、球副熱帶地區,大西洋和北非兩環副高夏季強大, 冬季趨于消失；太平洋副高四季都存在, 冬半年較弱并偏東、 偏南,夏半年較強且偏西、偏北.副高是一個動力性高壓,它限制的范圍內是比擬均勻的暖 氣團,大氣根本為正壓狀態,盛行下沉氣流,天氣晴朗.它 在奧地長期維持,可造成大范圍持續干旱,北非一環副高就 在北非和亞洲西部造成了大片沙漠.副高是較低緯度最重要 的大型環流系統,也是整個大氣環流的一個重要角色.7.5 西太平洋副高脊的活動對我國天氣氣候影響巨大.副高 西部和西北部邊緣是與西風帶相互作用的地區,有鋒面、氣 旋、切變線、低渦等天氣系統活動；在副高西南邊緣的東風 氣流里,有臺風、熱帶低壓、東風波等熱帶

14、天氣系統活動. 所以在副高的這些邊緣地區常產生暴雨、大風以及強雷暴等 天氣.7.6 赤道輻合帶一一是北半球東北信風和南半球東南信風在 赤道附近相遇而形成的氣流輻合帶.就氣壓場來說,赤道輻 合帶是處于南、北半球副高之間的一寬廣低壓區內,這個低 壓區稱為赤道槽.在赤道輻合帶上,當氣流輻合很強時,容易形成熱帶低壓并逐漸開展成臺風.輻合帶穩定時,特別是輻合帶上有一連串的臺風活動時,副高一般比擬穩定.當輻合帶北上到較高緯度時,會有低層東 風擾動影響山東.當臺風登陸北上時,它與副高之間的東南 低空急流,是形成山東大暴雨或特大暴雨的重要條件.8中、低緯度環流系統的相互作用8.1 我國氣象工整理通過對大型天氣

15、過程分析,特別是對夏 季暴雨過程的分析,明確提由中、低緯度系統相互作用的觀 點.在暴雨預報中,立足于低緯度,強調中、低緯度環流系 統的相互作用,特別強調低緯度系統對暴雨的主導作用.8.2 影響山東的天氣系統,既有中緯西風帶的北支槽、北方 氣旋、冷鋒、冷渦,也有副熱帶的南支槽、西南渦、切變線、 副高,還有熱帶的臺風、東風擾動等.西風槽是中緯西風代最主要、最有天氣學意義的系統,所以 中、低緯系統的相互作用,主要表現緯西風槽與熱帶、副熱 帶系統之間構成各種不同的配置形勢,并產生降水、大風等 各種天氣系統.8.3 其中對山東影響較大的有以下集中形勢和過程：1西風槽與登陸北上臺風結合類暴雨、大風過程；2

16、西風槽與東風擾動結合類暴雨過程；3西風槽與東風倒槽疊加類暴雨過程；4弱冷空氣與北上登陸臺風結合類暴雨、大風過程；5北支槽與西南渦結合類降水、大風過程.8.4在中、低緯系統相互作用形成暴雨的過程中,注意淺薄冷空氣的作用；東南氣流的作用.9海陸地形對東亞大氣環流的影響9.1 由于海陸熱力作用,冬半年在東亞沿岸形成的東亞大槽, 是北半球最深厚的低槽之一,作為下游系統,它的強度和位 置對山東天氣氣候有非常重要的影響.9.2 青藏高原對東亞大氣環流的影響十分顯著,表現在動力 作用和熱力作用兩個方面.動力作用,表現為迫使氣流分支繞行、爬坡、滑坡.冬半 年西風被青藏高原分為南北兩支,然后在其下游集合,形成

17、我國東南沿海至日本上空一支全球最強的急流.南支西風急 流在高原南側形成孟加拉灣低槽,槽前西南氣流將印度洋的 暖濕氣流輸送到我國東部,是冬半年降水的主要水汽來源. 另外,在對流層低層,由于高原東側邊界摩擦和地形曲率的 作用,南支氣流繞過高原時,常在我國西南地區產生低渦, 而北支氣流常在祁連山東南側形成小高壓.熱力作用,在冬季,高原是個冷源,增強了高原南側的溫度 梯度,使得南支西風強而穩定.在夏季,高原是個熱源,它 的加熱作用使得高原北側的溫度梯度增大,西風增強,而使 得高原南側的西風減弱甚至消失,被東風所取代.高原的加 熱作用還使得對流層上部的南亞高壓成為北半球最強大的系二亞歐環流形勢分型1分型的原那么和方法有6條原那么：1)分型范圍：亞洲、西太平洋、歐洲兼顧,以亞洲為主；2)西風帶、副熱帶兼顧, 冬半年以西風帶為主,夏半年以副 熱帶為主；3)各層環流兼顧,以 50