《中高緯度天氣系統(tǒng)》課件

中高緯度天氣系統(tǒng)課程目標(biāo)了解中高緯度地區(qū)天氣系統(tǒng)的基本概念包括冷鋒、暖鋒、氣旋、反氣旋等。掌握中高緯度地區(qū)天氣系統(tǒng)形成和發(fā)展過程了解氣團(tuán)、鋒面、氣壓系統(tǒng)等關(guān)鍵因素。學(xué)習(xí)分析中高緯度地區(qū)天氣系統(tǒng)對人類活動(dòng)的影響例如寒潮、臺(tái)風(fēng)等極端天氣事件的影響。中高緯度地區(qū)介紹中高緯度地區(qū)是指地球上緯度40°～60°之間的區(qū)域，主要包括北半球的歐洲、北美洲和亞洲，以及南半球的南美洲、非洲和澳大利亞的南部地區(qū)。這些地區(qū)地理環(huán)境復(fù)雜多樣，包括廣闊的陸地、高聳的山脈、廣袤的森林、廣闊的海洋以及豐富的生物資源。中高緯度氣候特點(diǎn)寒冷的氣候中高緯度地區(qū)冬季寒冷，夏季涼爽。氣溫年變化大，季節(jié)性強(qiáng)。降水量較少，多集中在夏季。大氣環(huán)流與天氣系統(tǒng)1大氣環(huán)流全球范圍內(nèi)的大氣運(yùn)動(dòng)2氣壓帶高低氣壓帶的交替分布3風(fēng)帶氣壓帶之間形成的盛行風(fēng)4天氣系統(tǒng)大氣環(huán)流中的擾動(dòng)冷鋒冷鋒是冷氣團(tuán)主動(dòng)向暖氣團(tuán)移動(dòng)形成的鋒面，冷氣團(tuán)密度大、氣壓高，暖氣團(tuán)密度小、氣壓低，冷氣團(tuán)沿鋒面楔入暖氣團(tuán)底部，將暖氣團(tuán)抬升。冷鋒過境時(shí)，氣溫驟降，氣壓升高，風(fēng)力加大，常伴有降雨或降雪，有時(shí)還會(huì)出現(xiàn)雷暴、冰雹等強(qiáng)對流天氣。溫度與氣壓0低氣壓低，空氣密度低1高氣壓高，空氣密度高2低溫度低，空氣密度高3高溫度高，空氣密度低等壓線和等溫線等壓線是連接地表同一氣壓點(diǎn)形成的閉合曲線，用于表示氣壓的水平分布。等溫線是連接地表同一溫度點(diǎn)形成的閉合曲線，用于表示溫度的水平分布。通過分析等壓線和等溫線的分布，可以了解大氣環(huán)流的狀況以及天氣系統(tǒng)的特征。氣團(tuán)與氣團(tuán)邊界氣團(tuán)是指在水平方向上溫度、濕度和氣壓等物理性質(zhì)比較均勻的大范圍空氣。氣團(tuán)邊界是指不同性質(zhì)的氣團(tuán)之間的過渡區(qū)域，通常是鋒面。氣團(tuán)邊界上的溫度、濕度和氣壓變化較大，容易形成天氣系統(tǒng)。氣團(tuán)性質(zhì)和分類氣團(tuán)的性質(zhì)氣團(tuán)是指水平方向上溫度、濕度和氣壓等物理性質(zhì)比較均勻的大范圍空氣體，在一定時(shí)間內(nèi)保持相對穩(wěn)定。氣團(tuán)的分類根據(jù)氣團(tuán)形成的地區(qū)和性質(zhì)，可將氣團(tuán)分為冷氣團(tuán)、暖氣團(tuán)、干氣團(tuán)和濕氣團(tuán)。鋒面及其特點(diǎn)鋒面是冷暖氣團(tuán)交匯的區(qū)域，是天氣變化的重要標(biāo)志。鋒面附近氣溫、濕度、氣壓等氣象要素變化劇烈，常伴有降水、風(fēng)、云等天氣現(xiàn)象。鋒面可分為冷鋒、暖鋒、準(zhǔn)靜止鋒和錮囚鋒四種類型。冷鋒是指冷氣團(tuán)主動(dòng)向暖氣團(tuán)移動(dòng)，其特點(diǎn)是移動(dòng)速度快、降水強(qiáng)度大、持續(xù)時(shí)間短，并伴有明顯的冷氣團(tuán)入侵和天氣變化。暖鋒是指暖氣團(tuán)主動(dòng)向冷氣團(tuán)移動(dòng)，其特點(diǎn)是移動(dòng)速度慢、降水強(qiáng)度弱、持續(xù)時(shí)間長，并伴有明顯的暖氣團(tuán)入侵和天氣變化。低壓系統(tǒng)氣流旋轉(zhuǎn)低壓系統(tǒng)中，氣流呈逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，上升氣流造成云層形成和降水。氣壓梯度低壓系統(tǒng)中心氣壓較低，周圍氣壓較高，氣壓梯度力驅(qū)動(dòng)氣流向中心匯聚。天氣影響低壓系統(tǒng)通常帶來降水、云層、風(fēng)力加大等天氣變化。低壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1中心低壓系統(tǒng)中心氣壓最低，空氣上升，形成云雨天氣。2鋒面低壓系統(tǒng)周圍有冷暖鋒面，鋒面附近氣流上升，形成降雨。3氣旋低壓系統(tǒng)中心氣流旋轉(zhuǎn)上升，形成氣旋，并伴隨云雨天氣。低壓系統(tǒng)發(fā)展過程1成熟階段氣旋中心氣壓最低，風(fēng)速最大，降水最顯著2發(fā)展階段氣旋中心氣壓繼續(xù)下降，風(fēng)速加大，降水范圍擴(kuò)大3初生階段氣旋中心氣壓開始下降，形成閉合的等壓線高壓系統(tǒng)高壓系統(tǒng)通常與晴朗、干燥的天氣有關(guān)，因?yàn)榭諝庀鲁粒璧K了云層的形成。高壓系統(tǒng)中，氣流從中心向外流動(dòng)，形成了順時(shí)針方向的風(fēng)。高壓系統(tǒng)與氣溫升高有關(guān)，因?yàn)橄鲁恋臍饬鞅粔嚎s，溫度升高。高壓系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中心高壓系統(tǒng)中心氣壓最高，空氣下沉，晴朗干燥。邊緣高壓系統(tǒng)邊緣氣壓較低，空氣上升，云層增多。風(fēng)向高壓系統(tǒng)中，風(fēng)向呈順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn)，從中心向外吹。高壓系統(tǒng)形成機(jī)制1冷空氣下沉當(dāng)冷空氣下沉?xí)r，氣壓升高，形成高壓系統(tǒng)。2氣團(tuán)收縮冷空氣密度高，會(huì)使氣團(tuán)收縮，導(dǎo)致氣壓升高。3氣流輻散高壓系統(tǒng)中氣流向四周輻散，形成晴朗天氣。寒潮寒冷的空氣寒潮是指來自極地或高緯度地區(qū)的寒冷氣團(tuán)，在強(qiáng)烈冷空氣控制下形成的。氣溫驟降寒潮抵達(dá)后，氣溫會(huì)迅速下降，帶來大風(fēng)、降雪、凍雨等惡劣天氣。寒潮特征和形成原因突發(fā)性寒潮來臨前，氣溫通常會(huì)突然下降。大范圍寒潮影響范圍廣，可覆蓋大片地區(qū)，造成大范圍的降溫。持續(xù)時(shí)間長寒潮持續(xù)時(shí)間較長，通常為幾天或幾周，給人們生活和生產(chǎn)帶來很大影響。寒潮的危害和防范措施農(nóng)業(yè)損失寒潮會(huì)導(dǎo)致農(nóng)作物凍害，甚至枯死，造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。交通運(yùn)輸寒潮會(huì)造成道路結(jié)冰，影響交通運(yùn)輸，甚至引發(fā)交通事故。人民生活寒潮會(huì)帶來低溫天氣，導(dǎo)致居民取暖困難，增加疾病發(fā)生率。防范措施加強(qiáng)寒潮天氣監(jiān)測預(yù)警，做好防寒保暖準(zhǔn)備，避免外出活動(dòng)，及時(shí)采取應(yīng)對措施。臺(tái)風(fēng)臺(tái)風(fēng)是一種發(fā)生在熱帶或亞熱帶洋面上的強(qiáng)烈熱帶氣旋。臺(tái)風(fēng)具有巨大的破壞力，會(huì)帶來強(qiáng)風(fēng)、暴雨、風(fēng)暴潮等災(zāi)害，造成人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。臺(tái)風(fēng)結(jié)構(gòu)和演變過程1形成階段熱帶低壓形成，風(fēng)速逐漸增強(qiáng)。2加強(qiáng)階段中心氣壓下降，風(fēng)速持續(xù)增強(qiáng)。3成熟階段風(fēng)速達(dá)到最大，中心氣壓最低。4減弱階段風(fēng)速減弱，中心氣壓回升。5消散階段臺(tái)風(fēng)結(jié)構(gòu)瓦解，最終消散。臺(tái)風(fēng)路徑和強(qiáng)度預(yù)報(bào)強(qiáng)度路徑臺(tái)風(fēng)路徑和強(qiáng)度預(yù)報(bào)是預(yù)測臺(tái)風(fēng)未來移動(dòng)軌跡和風(fēng)力強(qiáng)度的關(guān)鍵。此圖示展示了臺(tái)風(fēng)強(qiáng)度和路徑隨時(shí)間的變化趨勢，為防范臺(tái)風(fēng)災(zāi)害提供重要參考。臺(tái)風(fēng)的災(zāi)害影響及防范災(zāi)害影響臺(tái)風(fēng)會(huì)帶來強(qiáng)風(fēng)、暴雨、風(fēng)暴潮、海嘯等自然災(zāi)害，對沿海地區(qū)造成嚴(yán)重破壞。臺(tái)風(fēng)還會(huì)引發(fā)山體滑坡、泥石流等次生災(zāi)害。防范措施加強(qiáng)預(yù)警監(jiān)測，及時(shí)發(fā)布預(yù)警信息。做好防臺(tái)風(fēng)準(zhǔn)備工作，如加固建筑物、轉(zhuǎn)移人員等。避免在臺(tái)風(fēng)期間外出，避免在海邊活動(dòng)。中高緯度天氣系統(tǒng)預(yù)報(bào)衛(wèi)星數(shù)據(jù)衛(wèi)星數(shù)據(jù)提供大氣層和地表狀況的廣闊視角，為天氣預(yù)報(bào)提供關(guān)鍵信息。雷達(dá)數(shù)據(jù)雷達(dá)數(shù)據(jù)提供降水強(qiáng)度、類型和運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)信息，幫助準(zhǔn)確預(yù)測降水。地面觀測數(shù)據(jù)地面觀測站提供溫度、氣壓、風(fēng)速、濕度等重要參數(shù)，用于驗(yàn)證和校準(zhǔn)天氣模型。天氣預(yù)報(bào)方法數(shù)值預(yù)報(bào)模型衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)雷達(dá)觀測數(shù)據(jù)天氣預(yù)報(bào)的基本流程數(shù)據(jù)采集收集氣象觀測數(shù)據(jù)，如氣溫、氣壓、風(fēng)速等。數(shù)據(jù)處理對數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量控制、分析和預(yù)處理。模式預(yù)測利用數(shù)值天氣預(yù)報(bào)模式進(jìn)行預(yù)測。結(jié)果分析分析預(yù)測結(jié)果，并進(jìn)行解釋和評估。發(fā)布預(yù)報(bào)將預(yù)報(bào)結(jié)果發(fā)布給公眾和相關(guān)部門。天氣預(yù)報(bào)的挑戰(zhàn)與展望復(fù)雜性大氣系統(tǒng)極其復(fù)雜，預(yù)測未來天氣變化存在諸多挑戰(zhàn)，需要更強(qiáng)大的計(jì)算能力和更精確的模型。數(shù)據(jù)質(zhì)量高精度天氣預(yù)報(bào)依賴于準(zhǔn)確的觀測數(shù)據(jù)，而數(shù)據(jù)采集和處理存在局限性，需要不斷改進(jìn)數(shù)據(jù)質(zhì)量。預(yù)測精度天氣預(yù)報(bào)模型的精度有限，難以完全準(zhǔn)確地預(yù)測未來天氣，需要不斷提升預(yù)測精度?？偨Y(jié)與討論1中高緯度天氣系統(tǒng)