《天氣學(xué)原理》復(fù)習(xí)重點(diǎn)(下)

GB6017.1-20起重機(jī)械安全規(guī)程-第1部分GB6017.1-20起重機(jī)械安全規(guī)程-第1部分hPAGEhGB6017.1-20起重機(jī)械安全規(guī)程-第1部分hChar3氣旋與反氣旋1、氣旋（反氣旋）是占有三度空間的，在同一高度上中心氣壓低（高）于四周的流場(chǎng)中的渦旋。氣旋在北半球逆（順）時(shí)針旋轉(zhuǎn)，在南半球相反。溫帶的氣旋和反氣旋冬季強(qiáng)于夏季，海上的氣旋強(qiáng)于陸上的，陸上的反氣旋強(qiáng)于海上的。氣旋按地理分為熱帶氣旋和溫帶氣旋；按熱力結(jié)構(gòu)分為鋒面氣旋和無(wú)鋒氣旋反氣旋地理分為極地、溫帶和副熱帶反氣旋；按熱力結(jié)構(gòu)分為冷性和暖性反氣旋2、渦度方程渦度：表示流體質(zhì)塊的旋轉(zhuǎn)程度和旋轉(zhuǎn)方向?ξ/?t>0表示氣旋性渦度增加，反氣旋性渦度減小?ξ/?t<0表示反氣旋性渦度增加，氣旋性渦度減小渦度傾側(cè)項(xiàng)：由于垂直速度在水平方向分布不均勻，引起渦度的變化水平無(wú)輻散大氣中絕對(duì)渦度守恒。位勢(shì)渦度守恒解釋氣柱上山下山強(qiáng)度變化：氣柱上山，H減小，輻散，f不變，則氣旋性渦度減小，反氣旋性渦度增大；氣柱變短，為了保持位勢(shì)渦度守恒，正渦度減小，有正變高，所以槽和低壓減弱，脊和高壓增強(qiáng)；青藏高原（第五章）：上（下）山，氣柱縮短（伸長(zhǎng)），為了保證整層大氣的不可壓縮性，必伴有水平輻散（合），同時(shí)在水平地轉(zhuǎn)偏向力作用下，反氣旋（氣旋）渦度生成，則氣旋性渦度減小，反氣旋性渦度增大；考慮準(zhǔn)地轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)有等壓面高度升高（降低），低值系統(tǒng)（高空槽、低中心）減弱（加強(qiáng)），高值系統(tǒng)（高空脊、高中心）加強(qiáng)（減弱）。3、位勢(shì)傾向方程（1）地轉(zhuǎn)風(fēng)絕對(duì)渦度平流可分為地轉(zhuǎn)渦度的地轉(zhuǎn)風(fēng)平流和相對(duì)渦度的地轉(zhuǎn)風(fēng)平流解釋槽脊移動(dòng)：波長(zhǎng)<3000km的短波，以相對(duì)渦度平流為主槽前脊后：正相對(duì)渦度平流，有負(fù)變高；槽后脊前：負(fù)相對(duì)渦度平流，有正變高槽線、脊線：相對(duì)渦度平流為0，等壓面高度沒(méi)有變化，槽脊不會(huì)發(fā)展，而是向前移動(dòng)。物理解釋：槽前脊后借助西南風(fēng)將正相對(duì)渦度大的向小的方向輸送，使得其固定點(diǎn)正相對(duì)渦度增加，在地轉(zhuǎn)偏向力作用下伴隨水平輻散，氣柱質(zhì)量減少，地面減壓，有負(fù)變壓中心，地面輻合，這樣高空輻散，地面輻合，有上升運(yùn)動(dòng)，上升絕熱冷卻，氣柱收縮，高層等壓面高度降低，有負(fù)變高；相反，槽后脊前引起高層等壓面高度增加，槽線處變高為零，所以，槽無(wú)加深減弱，向東，即向前移動(dòng)。波長(zhǎng)>3000km的長(zhǎng)波，以地轉(zhuǎn)渦度平流為主槽前脊后：有偏南風(fēng)時(shí)，v>0，有負(fù)的地轉(zhuǎn)渦度平流，負(fù)變高槽后脊前：有偏北風(fēng)時(shí)，有正變高槽線、脊線上無(wú)變高，槽無(wú)加深減弱，向后移動(dòng)即向西移動(dòng)。（2）厚度平流隨高度變化項(xiàng)：自由大氣中，溫度平流總是隨高度減弱的，高空脊上，風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，有暖平流時(shí)Vg·▽T<0，氣柱厚度增大，等壓面升高，槽減弱；高空槽上，風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)，有冷平流>0，等壓面降低，槽加深。（3）非絕熱加熱隨高度變化項(xiàng)：當(dāng)非絕熱加熱隨高度增加時(shí)，>0，等壓面降低4、ω方程解釋L<3000km，500hpa上升下沉運(yùn)動(dòng)：（1）渦度平流隨高度變化正渦度平流隨高度增加，>0，有上升運(yùn)動(dòng)ω<0。物理：地面低壓中心，渦度平流很小，其上空為正渦度平流，氣旋性渦度增加，產(chǎn)生水平輻散，出現(xiàn)補(bǔ)償上升運(yùn)動(dòng)。（2）厚度平流的拉普拉斯高空脊上，風(fēng)隨高度順轉(zhuǎn)，有暖平流，-V·▽hT>0時(shí)，有上升運(yùn)動(dòng)高空槽上，風(fēng)隨高度逆轉(zhuǎn)，有冷平流，-V·▽hT<0時(shí)，有下沉運(yùn)動(dòng)物理：暖平流使高壓脊500~1000hpa厚度增加，等壓面升高，溫壓場(chǎng)不平衡，在氣壓梯度力作用下，產(chǎn)生水平輻散，為保持質(zhì)量連續(xù)，必產(chǎn)生補(bǔ)償上升運(yùn)動(dòng)。（3）非絕熱加熱的拉普拉斯非絕熱加熱區(qū)，有上升運(yùn)動(dòng)；非絕熱冷卻區(qū)，有下沉運(yùn)動(dòng)5、斜壓系統(tǒng)的發(fā)展平均冷溫度舌落后高度場(chǎng)，在這種溫壓場(chǎng)配置下，高空槽前地面為氣旋，槽后地面為反氣旋。槽前有暖平流，槽后有冷平流?！窀呖詹矍坝姓郎u度平流，氣旋性渦度增加，在地轉(zhuǎn)偏向力作用下產(chǎn)生輻散，從而使地面減壓，又在氣壓梯度力作用下，在負(fù)變壓區(qū)出現(xiàn)輻合。高層輻散、低層輻合，必有上升運(yùn)動(dòng)。高層等壓面降低（負(fù)變高），使氣壓場(chǎng)與流場(chǎng)適應(yīng)；輻合又產(chǎn)生氣旋性渦度，地面氣旋加深發(fā)展?！窀呖詹酆笥胸?fù)渦度平流，反氣旋性渦度增加，在地轉(zhuǎn)偏向力作用下產(chǎn)生輻合，從而使地面加壓，又在氣壓梯度力作用下，在正變壓區(qū)出現(xiàn)輻散。高層輻合、低層輻散，必有下沉運(yùn)動(dòng)。高層等壓面升高（正變高），使氣壓場(chǎng)與流場(chǎng)適應(yīng)；輻散又產(chǎn)生反氣旋性渦度，地面反氣旋加深發(fā)展。6、動(dòng)力因子和熱力因子動(dòng)力因子（渦度因子）－－相對(duì)渦度平流主要是高空槽前的正渦度平流促使了地面氣旋的發(fā)展。也可以說(shuō)，是上下層渦度平流的差異(地面低壓中心渦度平流很弱)促使了地面氣旋的發(fā)展。我們稱它為氣壓變化的動(dòng)力因子，也稱渦度因子。槽前脊后的正渦度平流和槽后脊前的負(fù)渦度平流使得高空槽脊向前移動(dòng)，地面氣旋、反氣旋加強(qiáng)發(fā)展。熱力因子——溫度平流地面氣旋后部，反氣旋前部為冷平流加壓；氣旋前部，反氣旋后部為暖平流減壓，分別使氣旋和反氣旋向前移動(dòng)。在高空相反，冷平流使槽加深，暖平流使脊加強(qiáng)。7、溫帶氣旋的發(fā)展階段和溫壓場(chǎng)波動(dòng)階段：溫度場(chǎng)落后于高度場(chǎng)，地面氣旋位于高空槽前；但高空未出現(xiàn)閉合等高線。溫度平流零線穿過(guò)氣旋中心，氣旋前部為暖平流，后部為冷平流。成熟階段：高空槽加深并已出現(xiàn)閉合中心，溫度場(chǎng)仍落后于高度場(chǎng)，但兩者比前一階段接近。錮囚階段：高空槽出現(xiàn)閉合中心，溫度場(chǎng)仍落后于高度場(chǎng)，但低中心和冷中心更加接近。地面氣旋發(fā)展到最強(qiáng)階段，開(kāi)始錮囚。消亡階段：高空溫壓場(chǎng)近于重合，成為一個(gè)深厚的冷低壓。地面氣旋也變成一冷低壓，鋒面移到氣旋的外圍。8、氣旋再生、氣旋族、熱低壓和爆發(fā)性氣旋的含義氣旋再生：趨于消亡或已經(jīng)消亡的氣旋在一定的條件下又重新發(fā)展起來(lái)的過(guò)程。有三類——副冷鋒加入后再生、氣旋入海后加強(qiáng)、兩個(gè)錮囚氣旋合并加強(qiáng)。氣旋族：在同一條鋒系上出現(xiàn)的氣旋序列熱低壓：一種無(wú)鋒面氣旋，由于近地面加熱，一般只出現(xiàn)在近地面層（700hPa以下），3－4km就不明顯的暖性低壓系統(tǒng)，淺薄而少移動(dòng)。通?？煞譃榈胤叫詿岬蛪汉弯h前熱低壓。爆發(fā)性氣旋：溫帶氣旋移出陸地后常突然猛烈加強(qiáng)，中心氣壓24h下降大于24hPa。9、北方氣旋、南方氣旋南方氣旋（25o-35oN）：江淮氣旋和東海氣旋北方氣旋（45o-55oN）：蒙古氣旋、東北氣旋、黃河氣旋和黃海氣旋10、倒槽鋒生型氣旋江淮氣旋：靜止鋒上波動(dòng)、倒槽鋒生倒槽鋒生型：地面變性高壓東移入海后，由于高空南支鋒區(qū)上西南氣流將暖空氣向北輸送，地面減壓形成倒槽并東伸。這時(shí)在北支鋒區(qū)上有一小槽從西北移來(lái)，在地面上配合有一條冷鋒和鋒后冷高壓。典型氣旋和倒槽鋒生氣旋有何不同：（1）典型氣旋：發(fā)生在冷高壓的南部；東、西風(fēng)的切變明顯；形成開(kāi)始就存在有明顯的鋒面，高空有擾動(dòng)（2）倒槽鋒生氣旋：發(fā)生在倒槽中；具有西南風(fēng)和東南風(fēng)的切變。形成之初無(wú)明顯鋒區(qū)，以后由于鋒生，鋒區(qū)才開(kāi)始明顯起來(lái)，但高空有比較明顯的槽。Char4大氣環(huán)流1、大氣環(huán)流：一般來(lái)說(shuō)，指大氣具有全球范圍的大尺度大氣運(yùn)行的基本狀況，其水平尺度在數(shù)千公里以上，垂直尺度在10km以上，時(shí)間尺度在1~2天以上。2、平均緯向風(fēng)分量的經(jīng)向分布夏季（7月份）（1）低緯：低層小范圍的西風(fēng)；其他部分為東風(fēng)；最大風(fēng)速中心在平流層；東風(fēng)帶在下部各占南北約30?（2）中高緯：對(duì)流層中夏季西風(fēng)較弱(與冬季比較而言）；北半球最大風(fēng)速中心在（200hPa；40?N）(3)北半球平流層為環(huán)極地的東風(fēng)。冬季（1月份）（1）鉛直向上東風(fēng)帶迅速變窄（2）中高緯度對(duì)流層中西風(fēng)較強(qiáng)（北半球尤其明顯）；最大風(fēng)速中心在（200hPa；30?N）（3）北半球極區(qū)冬季從對(duì)流層到平流層均為西風(fēng)3、平均經(jīng)向風(fēng)分量的經(jīng)向分布夏季（1）13?N-40?N低層盛行1m/s以下的北風(fēng)分量（2）高空為較弱的南風(fēng)（3）近赤道地區(qū)；低層南風(fēng)達(dá)2.5m/s；高空為小于2m/s的北風(fēng)冬季（1）30°N以南對(duì)流層低層為較強(qiáng)的北風(fēng)，最大3.5m/s，其上空（200-300hPa）同時(shí)有明顯的南風(fēng)分量，最大風(fēng)速2.5m/s，中部風(fēng)較弱（平直西風(fēng)）。（2）40°N以北低層平均為南風(fēng)，高層則平均為北風(fēng)，風(fēng)速均不足1m/s。4、對(duì)流層中部（500hPa）平均水平環(huán)流5、對(duì)流層底部的水平環(huán)流半永久性大氣活動(dòng)中心：冰島低壓，阿留申低壓，太平洋副高（夏威夷高壓），大西洋副熱帶高壓（亞速爾高壓），格陵蘭高壓，這些系統(tǒng)的活動(dòng)對(duì)廣大地區(qū)的天氣和氣候都有重大影響。6、控制大氣環(huán)流的基本因子：太陽(yáng)輻射、地球自轉(zhuǎn)、地球表面不均勻性、地面摩擦。海陸分布的影響：白天吹海風(fēng)，晚上吹陸風(fēng)。形成季風(fēng)，夏季吹海風(fēng)，冬季吹陸風(fēng)。地形影響：迫使氣流繞行、爬坡，使氣流速度發(fā)生變化。如青藏高原，西風(fēng)繞流作用形成北脊南槽。氣流在引發(fā)坡有利于反氣旋性渦度加強(qiáng)，而在背風(fēng)坡有利于氣旋性渦度加強(qiáng)。冬季東亞大槽是海陸熱力差異和西藏高原地形動(dòng)力作用的產(chǎn)物。7、三圈環(huán)流0-30°S/N哈德萊環(huán)流圈低層?xùn)|北東南信風(fēng)，高層西風(fēng)30-60°S/N費(fèi)雷爾環(huán)流圈低層西風(fēng)，高層帶狀西風(fēng)60-90°S/N極地環(huán)流圈低層?xùn)|風(fēng)，高層西風(fēng)8、極鋒與副熱帶鋒有何不同？極鋒定義：來(lái)自極地和高緯的低層?xùn)|北氣流，一般比較干冷，與來(lái)自低緯的暖濕西南氣流相遇形成的鋒區(qū)。副熱帶鋒區(qū)：在對(duì)流層中上部哈德萊環(huán)流中，來(lái)自赤道的暖濕氣流與間接環(huán)流高空的較干冷北風(fēng)氣流之間形成的鋒區(qū)。9、極渦：在60oN（S）-90oN(S)范圍內(nèi)繞極地逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的大氣環(huán)流。極渦是活動(dòng)于極地附近的冷性渦旋。10、極地近地面溫度分布特點(diǎn)（1）垂直方向：冰雪面上強(qiáng)烈輻射，存在厚度為2km的明顯逆溫層；夏季逆溫減弱（2）地面溫度年變化顯著：冬季-30oC以下；夏季0oC左右（3)極地地區(qū)大氣層結(jié)穩(wěn)定11、東北信風(fēng)：北半球的副熱帶反氣旋中心流向赤道的偏東北氣流因?yàn)楹芊€(wěn)定所以稱為東北信風(fēng)赤道輻合帶：東北信風(fēng)和東南信風(fēng)交匯的地區(qū)沃克環(huán)流：緯圈環(huán)流最主要的結(jié)構(gòu)是在印度尼西亞和西太平洋暖洋面上的上升運(yùn)動(dòng)及其東西兩側(cè)的下沉運(yùn)動(dòng)。12、急流含義：一股強(qiáng)而窄的氣流帶，主要集中在對(duì)流層的上部或平流層中，急流中心最大風(fēng)速≥30m/s.具有強(qiáng)大的水平風(fēng)速切變和垂直風(fēng)速切變（水平：5m/s/100km,垂直：5－10m/s/km）低空急流：600百帕以下出現(xiàn)的強(qiáng)而窄的氣流帶。與暴雨、颮線、龍卷、雷暴等劇烈天氣有密切關(guān)系。種類：極鋒急流、副熱帶西風(fēng)急流和熱帶東風(fēng)急流基本特點(diǎn)：急流軸的左側(cè)風(fēng)速具有氣旋性切變，右側(cè)具有反氣旋性切變，左側(cè)相對(duì)渦度為正，右側(cè)為負(fù)，渦度梯度在軸附近最大。急流軸左側(cè)有偏差風(fēng)輻合，右側(cè)輻散。極鋒鋒區(qū)和副熱帶鋒區(qū)的區(qū)別：極鋒鋒區(qū)在60°N附近中低層，低層對(duì)應(yīng)地面鋒線；副熱帶鋒區(qū)在30°N附近高層，地面無(wú)鋒線。13、季風(fēng)和信風(fēng)季風(fēng)：由于大陸與海洋溫差的季節(jié)性變化造成氣壓場(chǎng)季節(jié)性變化，與氣壓場(chǎng)相聯(lián)系的風(fēng)場(chǎng)也發(fā)生根本變化，這種大規(guī)模的季節(jié)性轉(zhuǎn)換成為季風(fēng)。信風(fēng)：由于太陽(yáng)輻射和地球自轉(zhuǎn)形成的比較穩(wěn)定的風(fēng)系，赤道兩側(cè)分別有東北信風(fēng)和東南信風(fēng)。東亞季風(fēng)的特點(diǎn)：對(duì)流層底部：冬季盛行偏北風(fēng)、偏西風(fēng)，夏季偏南、偏東風(fēng)；冬季干冷，夏季濕熱，雨量集中在夏季。對(duì)流層中部：槽脊位置冬夏季相反。高空冬季為西北風(fēng)氣流；夏季30oN以北為西風(fēng)，30oN以南為偏東風(fēng)。13、青藏高原地形對(duì)東亞天氣和環(huán)流的影響繞流分支在高原北部形成地形脊，南部形成地形槽；氣流上、下山對(duì)高空槽脊的強(qiáng)度有影響（位渦守恒）冬季南支急流強(qiáng)（高原冷源），孟加拉灣地形槽前的暖平流水汽輸送是我國(guó)冬季的主要通道；夏季北支西風(fēng)急流強(qiáng)（高原熱源），高原對(duì)大氣的摩擦作用，風(fēng)速南小北大，反氣旋切變，高原北側(cè)形成反氣旋小高壓，并東移，其東側(cè)的北風(fēng)與副高脊上的南風(fēng)形成切變線，影響夏季降水。Char5天氣形勢(shì)及天氣要素預(yù)報(bào)1、外推法根據(jù)最近一段時(shí)間內(nèi)天氣系統(tǒng)的移動(dòng)速度和強(qiáng)度變化規(guī)律，順時(shí)外延，預(yù)報(bào)出系統(tǒng)未來(lái)的移動(dòng)速度和強(qiáng)度變化。分為等速外推和加速外推。等速外推：只需根據(jù)當(dāng)時(shí)及過(guò)去某一時(shí)間的兩張圖即可進(jìn)行加速外推：用曲線外推法需要3張圖2、天氣系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)學(xué)預(yù)報(bào)法（變壓法）在運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)上，選取一些特定點(diǎn)或特定線，使得在這些點(diǎn)或線上某要素在運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系中的局地變化為零。（1）槽（脊）線的移動(dòng)規(guī)則：1.槽線沿變壓（變高）梯度方向移動(dòng)，脊線沿變壓（變高）升度方向移動(dòng)；2.槽線（脊線）的移速與變壓（變高）梯度（升度）成正比，與槽線（脊線）強(qiáng)度成反比。即在變壓（變高）梯度相同的情況下，強(qiáng)槽（脊）比弱槽（脊）移動(dòng)得慢。（2）氣旋和反氣旋中心的移動(dòng)規(guī)則：1.正圓形的低壓(高壓)沿變壓梯度(升度)方向移動(dòng)，移動(dòng)速度與變壓梯度(升度)成正比，與系統(tǒng)中心強(qiáng)度成反比。2.橢圓形高壓(低壓)的移動(dòng)方向介于變壓升度(梯度)與長(zhǎng)軸的之間；長(zhǎng)軸愈長(zhǎng)，愈接近于長(zhǎng)軸。移動(dòng)速度與變壓升度(梯度)成正比，與系統(tǒng)中心強(qiáng)度成反比。（3）槽脊強(qiáng)度預(yù)報(bào)當(dāng)氣旋中心或槽上出現(xiàn)負(fù)變壓(正變壓)時(shí)，氣旋或槽將加深(填塞)。當(dāng)反氣旋中心或脊上出現(xiàn)正變壓(負(fù)變壓)時(shí)，反氣旋或脊將加強(qiáng)(減弱)。3、高空天氣形勢(shì)預(yù)報(bào)平均層渦度方程：平均層渦度局地變化=絕對(duì)渦度平流(相對(duì)渦度平流為主)+熱成風(fēng)渦度平流（1）考慮了熱成風(fēng)的存在，是由大氣的斜壓性產(chǎn)生的，這里假設(shè)各層等溫線平行，實(shí)際并非真正平行，只是一個(gè)近似方程（2）大氣頂層ω0=0，若不考慮地形和摩擦作用，則地面平坦，地面垂直速度ωP≈0，弱考慮摩擦作用，則平均層上的渦度要發(fā)生變化（3）從實(shí)際理論分析，平均層接近600hpa，又因?qū)嶋H只分析500hpa，因此用500hpa近似（4）500hpa上天氣系統(tǒng)發(fā)展以渦度平流為主，但熱成風(fēng)平流仍然重要4、渦度平流定性判斷地轉(zhuǎn)渦度平流：Af=-V·▽f=-vβ(北半球β>0）槽前脊后有南風(fēng)分量時(shí)（v>0）有負(fù)的地轉(zhuǎn)渦度平流，有北風(fēng)分量時(shí)有正的地轉(zhuǎn)渦度平流。對(duì)于偏南北向的槽，地轉(zhuǎn)渦度平流使其向西移動(dòng)。對(duì)于東西向的槽，不會(huì)移動(dòng)。橫槽在槽(脊)線上為偏北氣流時(shí)，有正的地轉(zhuǎn)渦度平流，對(duì)渦度局地變化有正貢獻(xiàn)，使槽加深(脊減弱)；為偏南氣流時(shí)，槽減弱(脊加強(qiáng))。相對(duì)渦度平流：散合項(xiàng)、曲率項(xiàng)、疏密項(xiàng)（不重要）散合項(xiàng)：槽前Ks>0，有正曲率渦度平流A>0，?H/?t<0負(fù)變高，使槽加深。若?H/?t>0，脊加強(qiáng)。曲率項(xiàng)：槽前曲率?Ks/?s<0→?H/?t<0負(fù)變高，槽后<0正變高，槽脊線上=0，固曲對(duì)槽脊發(fā)展無(wú)影響，使其向前移動(dòng)在槽線處為正相對(duì)渦度最大值，脊線處為負(fù)相對(duì)渦度最大值，槽前脊后，借助西南風(fēng)，將正的相對(duì)渦度大值往小的地方輸送，使得槽前脊后正的相對(duì)渦度增加，因此為正相對(duì)渦度平流。（1）對(duì)稱性的槽（脊）沒(méi)有發(fā)展，疏散槽（脊）?H/?t<0負(fù)變高，是加深（加強(qiáng)）的，匯合槽（脊）是填塞（減弱）的。（2）槽（脊）前疏散，槽（脊）后匯合，則移動(dòng)迅速；槽（脊）前匯合，槽（脊）后疏散，則移動(dòng)緩慢。冷舌落后于高度槽，槽中有正熱成風(fēng)渦度平流，槽將發(fā)展。當(dāng)高度槽（脊）落后于冷舌，槽（脊）減弱。5、地面天氣形勢(shì)預(yù)報(bào)通常用1000hPa等壓面圖作為地面圖平均層高度變化項(xiàng)：包括渦度平流和熱成風(fēng)渦度平流（同上）作用使氣旋發(fā)展平均冷暖平流（厚度平流）項(xiàng)：冷平流Vg·▽T>0，使平均層與1000hpa間的厚度減小，等壓面高度升高（正變高），氣旋向前移動(dòng)。溫度絕熱變化項(xiàng)：穩(wěn)定大氣中r