《中高緯度天氣系統(tǒng)》課件

中高緯度天氣系統(tǒng)中高緯度天氣系統(tǒng)是地球上最重要的天氣系統(tǒng)之一，對人類活動影響巨大。這些系統(tǒng)會帶來各種天氣現(xiàn)象，包括強(qiáng)降水、強(qiáng)風(fēng)、暴雪、寒潮等。課程目標(biāo)中高緯度天氣系統(tǒng)了解中高緯度地區(qū)常見的天氣系統(tǒng)。天氣預(yù)報掌握天氣分析和預(yù)報的基本方法和技巧。天氣現(xiàn)象認(rèn)識不同天氣系統(tǒng)產(chǎn)生的天氣現(xiàn)象。知識體系構(gòu)建中高緯度天氣系統(tǒng)的知識框架。氣壓系統(tǒng)與天氣變化1氣壓與氣流氣壓是指大氣壓強(qiáng)，氣壓高的地方，空氣下沉，形成晴朗的天氣。氣壓低的地方，空氣上升，形成陰雨天氣。2氣壓梯度力氣壓梯度力是指氣壓差異引起的氣流運(yùn)動，從高氣壓區(qū)指向低氣壓區(qū)。3氣壓系統(tǒng)影響氣壓系統(tǒng)是指具有特定氣壓特征的區(qū)域，例如高壓區(qū)和低壓區(qū)，它們會影響當(dāng)?shù)靥鞖庾兓?。冷鋒與天氣1冷空氣入侵冷鋒過境，冷空氣入侵，氣溫下降，氣壓升高。2天氣變化冷鋒過境時，通常伴隨降水，出現(xiàn)大風(fēng)，甚至雷暴等現(xiàn)象。3天氣變化降水過后，天氣轉(zhuǎn)晴，氣溫下降，空氣清新。冷鋒天氣是一種常見天氣現(xiàn)象，對人們的生活有很大影響。暖鋒與天氣暖鋒是指暖空氣主動向冷空氣移動的鋒面，它通常與降水和氣溫升高有關(guān)。1氣溫上升暖空氣取代冷空氣，氣溫逐漸升高。2云層增厚暖空氣抬升，形成層狀云或雨層云，可能出現(xiàn)降雨。3降水增多持續(xù)性降水，通常為連續(xù)性降雨，雨量較大。4風(fēng)力減弱暖空氣較為穩(wěn)定，風(fēng)力通常較弱。暖鋒過境后，天氣通常變得溫暖濕潤，風(fēng)力減弱，氣壓下降，云層增厚，降水增多。暖鋒帶來的降水通常是持續(xù)性降雨，雨量較大，持續(xù)時間較長。溫度鋒與不穩(wěn)定天氣溫度鋒定義當(dāng)冷暖氣團(tuán)相遇，由于溫度差異形成的鋒面稱為溫度鋒。不穩(wěn)定天氣溫度鋒附近空氣對流旺盛，易形成不穩(wěn)定天氣，例如雷雨、冰雹等。天氣特征溫度鋒過境時，氣溫變化劇烈，風(fēng)向、風(fēng)速也會發(fā)生改變，伴隨降雨或降雪。氣旋與反氣旋氣旋氣旋是低氣壓系統(tǒng)，空氣向中心旋轉(zhuǎn)上升，常伴隨陰雨天氣。反氣旋反氣旋是高氣壓系統(tǒng)，空氣向外旋轉(zhuǎn)下沉，常伴隨晴朗天氣。影響天氣氣旋和反氣旋的相互作用，影響著中高緯度地區(qū)的天氣變化。氣旋概念模型氣旋是一個低壓系統(tǒng)，圍繞低壓中心呈逆時針旋轉(zhuǎn)。氣旋在低層空氣上升，在高層空氣下沉，形成封閉的氣流循環(huán)。氣旋通常伴隨降雨，在中高緯度地區(qū)對天氣變化起著重要作用。氣旋的大小和強(qiáng)度各不相同，從小型低氣壓到影響范圍巨大的風(fēng)暴系統(tǒng)都有。氣旋發(fā)展機(jī)制1初始階段鋒面氣旋形成于冷暖氣團(tuán)交匯處，冷氣團(tuán)推進(jìn)，抬升暖氣團(tuán)，形成鋒面。2發(fā)展階段鋒面氣旋不斷發(fā)展，冷暖氣團(tuán)差異增大，氣旋中心氣壓降低，形成明顯的低壓中心。3成熟階段氣旋達(dá)到成熟階段，氣壓梯度最大，風(fēng)力最強(qiáng)，降水最集中，天氣系統(tǒng)較為活躍。4衰退階段隨著冷暖氣團(tuán)差異減弱，氣旋中心氣壓回升，氣旋逐漸減弱，最終消散。氣旋閉塞過程氣旋閉塞過程是中高緯度天氣系統(tǒng)的重要演變階段，標(biāo)志著氣旋的成熟和消亡。1冷鋒追趕暖鋒冷鋒速度快于暖鋒，逐漸追趕暖鋒。2冷暖鋒合并冷鋒追上暖鋒，兩者合并成一條鋒線。3閉塞鋒形成合并后的鋒線稱為閉塞鋒，氣旋中心出現(xiàn)閉塞。4氣旋減弱消亡閉塞鋒形成后，氣旋逐漸減弱并最終消亡。閉塞鋒形成后，冷空氣占據(jù)優(yōu)勢，暖空氣被抬升至高空，氣旋中心附近出現(xiàn)降水，天氣系統(tǒng)逐漸減弱并最終消亡。低壓槽與天氣變化11.低壓槽形成低壓槽是氣壓梯度較小的區(qū)域，空氣上升，形成云雨。22.天氣變化低壓槽通常伴隨著陰天、降雨或降雪，風(fēng)力加大。33.影響范圍低壓槽影響范圍較廣，持續(xù)時間較長，影響天氣變化明顯。44.重要性了解低壓槽形成、移動和天氣變化規(guī)律，有利于預(yù)報天氣變化。上升運(yùn)動與下沉運(yùn)動1氣流上升空氣膨脹冷卻，形成云層，降水。2氣流下沉空氣壓縮增溫，天氣晴朗，干燥。3影響因素地形、氣壓梯度力等。氣流上升和下沉是天氣變化的重要因素，影響著云層、降水和氣溫。前出槽與后出槽前出槽冷鋒前出槽是指冷鋒移動過程中，鋒面上的冷空氣向鋒前擴(kuò)展的現(xiàn)象，這會導(dǎo)致冷空氣入侵并影響鋒前地區(qū)的天氣。后出槽冷鋒后出槽是指冷鋒移動過程中，鋒面上的冷空氣向鋒后擴(kuò)展的現(xiàn)象，這會導(dǎo)致冷空氣向后移動并影響鋒后地區(qū)的天氣。大氣環(huán)流與天氣變化大氣環(huán)流概述地球大氣環(huán)流是全球范圍內(nèi)空氣運(yùn)動的宏觀表現(xiàn)，它對全球氣候和天氣起著決定性的作用。不同緯度環(huán)流赤道地區(qū)以低緯環(huán)流為主，兩極地區(qū)以極地環(huán)流為主，中緯度地區(qū)則以西風(fēng)環(huán)流為主。環(huán)流與天氣系統(tǒng)大氣環(huán)流通過影響氣壓系統(tǒng)、鋒面系統(tǒng)、氣旋和反氣旋的形成和發(fā)展，進(jìn)而影響天氣變化。環(huán)流與氣候變化氣候變化會導(dǎo)致大氣環(huán)流模式的變化，進(jìn)而改變?nèi)驓夂蚝吞鞖鉅顩r，包括溫度、降水和極端天氣事件的發(fā)生。緯向環(huán)流與經(jīng)向環(huán)流緯向環(huán)流東西方向流動，主要受地轉(zhuǎn)偏向力和水平氣壓梯度力的控制。地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生地轉(zhuǎn)偏向力，將氣流偏轉(zhuǎn)到北半球向右，南半球向左。經(jīng)向環(huán)流南北方向流動，主要受溫度差異和氣壓梯度力影響。赤道地區(qū)氣溫高，氣壓低，空氣上升，向兩極流動，形成高空急流。東亞季風(fēng)與天氣特點(diǎn)夏季風(fēng)來自海洋的暖濕氣流，帶來充沛降水。冬季風(fēng)來自大陸的冷干氣流，造成干燥寒冷天氣。降水分布夏季降水集中在東南沿海地區(qū)，冬季降水少。氣溫變化夏季高溫多雨，冬季寒冷干燥。西太平洋副熱帶高壓與天氣副熱帶高壓位置西太平洋副熱帶高壓位于北太平洋西部，通常位于日本以南，菲律賓以東的洋面上。副熱帶高壓影響副熱帶高壓控制的區(qū)域，氣流下沉，天氣晴朗，降水較少，氣溫較高，形成高溫干旱的天氣。季節(jié)變化夏季，副熱帶高壓勢力強(qiáng)盛，位置偏北，影響范圍擴(kuò)大，造成中國南方地區(qū)高溫少雨的天氣。影響天氣冬季，副熱帶高壓勢力減弱，位置南移，影響中國南方地區(qū)較弱，氣溫較低，降水偏多。青藏高原熱源與天氣1熱源作用青藏高原海拔高，氣溫低，對周圍大氣形成熱源。2氣流上升高原熱源導(dǎo)致氣流上升，形成云層和降水。3高壓區(qū)高原上空形成高壓區(qū)，影響周圍氣流方向。4氣候變化青藏高原熱源對東亞季風(fēng)和全球氣候變化有重要影響。天氣分析技巧氣象資料分析天氣圖是重要的分析工具，通過分析氣壓、溫度、風(fēng)力、降水等數(shù)據(jù)，可以了解天氣狀況，預(yù)測未來天氣變化趨勢。天氣現(xiàn)象觀察通過觀察云層、降水、風(fēng)向、氣溫等天氣現(xiàn)象，可以初步判斷天氣狀況，并結(jié)合氣象資料進(jìn)行更深入的分析。天氣模型應(yīng)用利用數(shù)值天氣預(yù)報模型，可以模擬大氣運(yùn)動，預(yù)測未來天氣狀況，并根據(jù)模型結(jié)果進(jìn)行分析和判斷。經(jīng)驗(yàn)判斷和總結(jié)根據(jù)以往的天氣經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合氣象資料和模型結(jié)果，進(jìn)行綜合分析，得出更準(zhǔn)確的判斷。天氣系統(tǒng)監(jiān)測與預(yù)報地面觀測站地面觀測站可以實(shí)時監(jiān)測氣溫、氣壓、風(fēng)速風(fēng)向、降水量等氣象要素，為天氣預(yù)報提供重要數(shù)據(jù)支撐。氣象雷達(dá)氣象雷達(dá)可以探測云層、降水、風(fēng)場等信息，幫助預(yù)測雷暴、臺風(fēng)、強(qiáng)降水等災(zāi)害性天氣。氣象衛(wèi)星氣象衛(wèi)星可以從太空獲取全球范圍的氣象數(shù)據(jù)，為天氣預(yù)報提供更加全面、準(zhǔn)確的觀測。數(shù)值預(yù)報模型數(shù)值預(yù)報模型利用氣象觀測數(shù)據(jù)，結(jié)合大氣物理規(guī)律，模擬未來天氣變化，為天氣預(yù)報提供科學(xué)依據(jù)。天氣預(yù)報發(fā)布天氣預(yù)報部門根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)和預(yù)報結(jié)果，發(fā)布各種天氣預(yù)報，為公眾提供天氣信息。天氣圖解讀1等壓線氣壓值相等的點(diǎn)連線2鋒線冷暖氣團(tuán)交匯處3氣旋低壓中心，氣流旋轉(zhuǎn)上升4反氣旋高壓中心，氣流旋轉(zhuǎn)下沉天氣圖是重要的天氣預(yù)報工具。它可以幫助我們了解大氣狀況，包括氣壓、溫度、風(fēng)向和風(fēng)速等因素，并根據(jù)這些信息預(yù)測未來天氣變化。雷達(dá)回波識別技巧強(qiáng)降水回波強(qiáng)降水回波通常顯示為紅色或橙色，表明雨量較大。弱降水回波弱降水回波通常顯示為綠色或藍(lán)色，表明雨量較小。對流云回波對流云回波通常顯示為高聳的塔狀結(jié)構(gòu)，表明可能出現(xiàn)強(qiáng)對流天氣。積雨云回波積雨云回波通常顯示為高聳的塔狀結(jié)構(gòu)，表明可能出現(xiàn)強(qiáng)降水、雷暴或冰雹。衛(wèi)星云圖解讀衛(wèi)星云圖是天氣預(yù)報中重要資料來源。云圖可以反映云層的類型、分布、移動方向和速度等信息。通過分析云圖，可以判斷天氣系統(tǒng)類型，例如冷鋒、暖鋒、氣旋等，并預(yù)測未來天氣變化趨勢。例如，當(dāng)云圖上出現(xiàn)密集的積云或積雨云時，預(yù)示著可能出現(xiàn)降雨天氣。定量降水預(yù)報定量降水預(yù)報使用數(shù)值天氣預(yù)報模型，模擬未來降水量。預(yù)報結(jié)果通常以地圖的形式呈現(xiàn)，顯示不同區(qū)域的降水量。短期天氣預(yù)報短期天氣預(yù)報主要指未來24小時至72小時的預(yù)報，是人們?nèi)粘Ｉ睢⑸a(chǎn)活動的重要參考。短期天氣預(yù)報主要基于數(shù)值天氣預(yù)報模型，結(jié)合地面觀測、衛(wèi)星云圖、雷達(dá)回波等信息，通過分析和預(yù)測氣象要素變化，最終生成預(yù)報結(jié)果。24小時72小時85%準(zhǔn)確率目前短期天氣預(yù)報準(zhǔn)確率已達(dá)85%以上，能夠有效預(yù)測降水、氣溫、風(fēng)力等主要天氣現(xiàn)象，為人們出行、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、交通運(yùn)輸?shù)确矫嫣峁Q策依據(jù)。中長期天氣預(yù)報中長期天氣預(yù)報指一周以上的天氣預(yù)測，對社會生產(chǎn)生活和經(jīng)濟(jì)發(fā)展有重要意義。中長期天氣預(yù)報利用數(shù)值預(yù)報模式、集合預(yù)報、氣候預(yù)測等方法，預(yù)測未來數(shù)周甚至數(shù)月的天氣狀況。數(shù)值預(yù)報模式基于大氣運(yùn)動方程和物理定律，模擬大氣演變過程。集合預(yù)報運(yùn)行多個數(shù)值預(yù)報模式，得到不同天氣預(yù)報結(jié)果，提供概率預(yù)報。氣候預(yù)測利用歷史氣象數(shù)據(jù)和氣候模型，預(yù)測未來一段時間的氣候平均狀態(tài)。氣候變化與極端天氣全球變暖全球變暖加劇，氣溫上升，導(dǎo)致極端天氣事件更加頻繁。熱浪高溫?zé)崂顺掷m(xù)時間更長，強(qiáng)度更強(qiáng)，對人體健康和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成負(fù)面影響。洪澇極端降水導(dǎo)致洪澇災(zāi)害頻發(fā)，造成人員傷亡和財產(chǎn)損失。颶風(fēng)氣候變化加劇了熱帶氣旋的強(qiáng)度，導(dǎo)致颶風(fēng)強(qiáng)度和頻率增加。未來天氣預(yù)報發(fā)展趨勢1數(shù)值預(yù)報模型更高的分辨率和更復(fù)雜的物理過程模擬，提高預(yù)報精度和更長期的預(yù)測能力。2人工智能技術(shù)將機(jī)器學(xué)習(xí)應(yīng)用于天氣預(yù)報，提升預(yù)測效率，改善預(yù)報結(jié)果的可靠性。3大數(shù)據(jù)分析利用更大量的天氣觀測數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)，提高預(yù)報的準(zhǔn)確性。4公眾參與鼓勵公眾參與天氣預(yù)報，提供更多信息和反饋，共同構(gòu)建更加精準(zhǔn)和有效的天氣預(yù)報體系?？?/p>