第三章天气系统

第三章天气系统一南方气旋0.1锋面气旋是影响山东的重要天气系统，可分为两大类：1）发生在极锋锋区（又称北支锋区）上的北方气旋；2）发生在副热带锋区（又称南支锋区）上的南方气旋。0.2南方气旋是由南支锋区上的低槽引起的锋面气旋，它包括发生在长江中下游、淮河流域、东海、黄海的气旋以及一部分发生在黄河下游的气旋。0.31，南方气旋是影响山东的主要降水系统，它提供了山东约一半的降水量，经常解除山东干旱的威胁，有时也造成水涝灾害。2，南方气旋又是产生大风的重要天气系统，它的发展是造成山东风灾的主要原因之一。1.1天气分析1.1.1南方气旋——南支锋区上低槽引起的锋面气旋，在地面天气图上至少有一条闭合等压线（间距2.5hPa），或风场上有明显的气旋式环流，且生命史不短于24小时。1.1.2南方气旋以江淮气旋最多，黄淮气旋次多，江南气旋最少。1.2南方气旋发生源地南方气旋都发生在北纬38度以南，多在北纬28-35度之间，发生次数最多的是江淮地区。1.3南方气旋的移动路径分为北、中、南三路。气旋发生源地和移动路径具有明显的季节变化。东半年气旋多在长江流域活动，由冬到夏逐渐北移，7月移到黄淮流域。1.4南方气旋移动方向和速度1，南方气旋在移动过程中总的趋向可分为五类：偏北、东北、偏东、东南、打转和折向。以东北最多，偏东次之。2，南方气旋的移速，平均50km/小时，其移速随季节和地区而异，以12月移速最快，61.2km/小时。气旋在东移过程中移速加快，东经125以西，40－50km/小时；东经125以东，50km/小时以上。1.5南方气旋的强度1.5.1南方气旋发生的中心气压，以11月份最高，平均1016hPa，7月份最低，平均999hPa。1.6南方气旋的降水1.6.1南方气旋的降水特点：次数多、强度大、范围广、历时长、有时连续发生，且在地区和时间上都较集中。1.6.2影响山东的降水，黄淮气旋降水机率最大；江淮气旋次之；江南气旋的降水机率最小。在各个季节中，南方气旋降水又以夏秋机率最大，冬春最小。山东4-11月受南方气旋影响都可能产生暴雨，但以7月份次数最多。南方气旋暴雨主要由黄淮气旋影响所造成，江淮气旋和江南气旋一般不造成暴雨。南方气旋的暴雨次数有明显的年变化，从4月份开始逐月递增，7月最多，8月锐减。6月下旬至7月中旬是南方气旋暴雨出现最多的时期。1.7南方气旋会引起山东南大风和北大风。2南方气旋的两类发展过程2.1南方气旋的发展分两类：1）波动类气旋；2）銲接类气旋。2.1.1波动类气旋——是指西南低涡沿江淮切边线东移过程中在地面静止锋上产生的气旋波。波动类气旋发展过程：它发生副热带急流上的南支低槽越过青藏高原东移的形势下，其主要发展因子是暖平流输送和暴雨产生的潜热加热作用，而高空涡度平流和冷平流都很弱，故气旋不发展。其过程为：1）高原低槽东移减弱；2）西南涡产生后沿切边线东移；3）低空西南急流的建立；4）江淮静止锋上产生气旋波。5）暴雨的反馈作用。2.1.2焊接类气旋——是指北支槽与西南涡结合，河西冷锋进入地面倒槽与暖锋相接产生的气旋。焊接类气旋发展过程：它发生在极锋上的北支槽与南支槽合并东移的形势下，高空涡度平流、对流层下部的温度平流和潜热释放对气旋发展都有较大贡献，因此，气旋经常强烈发展。其发展过程为：1）北支槽和南支槽合并；2）北支槽与西南涡结合；3）低空西南急流的建立；4）河西冷锋进入西南倒槽后产生地面气旋。2.1.3波动类气旋和焊接类气旋的异同特征：1，共同特征：1）有利的环流形势；2）起源于高原低槽；3）西南涡是气旋发展的先兆；4）低空西南急流是气旋发生的重要条件；5）气旋发展的机制，以斜压发展为主，暖平流是主要的发展因子，潜热释放也有重要贡献。2，差别:1）波动类气旋多发生在夏季极锋位置偏北时期，因缺乏极地冷空气补充，高原低槽东移过程中往往减弱，所以冷平流和高空涡度平流都很弱，主要由于暖平流和潜热释放产生气旋，但不发展，只产生暴雨，不出现大风。2）焊接类气旋多发生在过渡季节，极锋位置偏南，高原低槽常常由于北支槽并入而发展，冷暖平流和高空涡度平流都较强，再加上潜热加热作用，所以气旋常常强烈发展，造成大风和暴雨。3）判别上述两类气旋的预报着眼点，在于有无北支槽和高原低槽合并。3南方气旋发生的预报3.1气旋发生的预报经验1）气旋多发生再太行、伏牛、中条等山脉东侧的平原地区及盆地地形中；在我国北纬22度以南及东经110以西地区极少发生南方气旋；2)在地面图上，西南倒槽发展，伸向江淮流域，倒槽内连续出现负变压中心和不稳定降水区；有西或西北路径的冷锋进入倒槽后部。3）在500hPa面上，有南支槽自青藏高原移出，槽前（后）有暖（冷）平流和（正负）变温；在700hPa面上，西南涡发展东移或与北支槽结合；低涡浅部有一支低空西南急流。4）在卫星云图上，北纬30－40、东经105－115度范围内有绸密云团，且在其东北部有呈反气旋式弯曲、辐散的卷云羽出现。3.2气旋发展的预报经验发展的高空辐散槽移近气旋上空，槽前（后）暖（冷）平流明显；气旋前部3小时负变压达14hPa以上；位势不稳定（积云）区在气旋上风方向；气旋向北－东北方向移动；冬半年气旋由内陆移向海洋等情况下的南方气旋可以发展。4南方气旋移动的预报4.1地面气旋移动方向可参照引导层（700或500hPa）地转风方向、地面至6km的合成风向、地面气旋暖区等压线走向、高空锋区走向等预报地面气旋移动的方向。气旋发展时向东北方向移动，减弱时向偏东方向移动；气旋向3小时负变压中心移动；正圆形气旋沿变压梯度方向移动，椭圆形气旋的移动方向介于其长轴与变压梯度方向之间。4.2地面气旋移动速度，与变压梯度成正比，与气旋中心的深度及其前方的气压梯度均成反比；气旋加深时减速，填塞时加速；气旋前方由稳定的高压阻挡时减速，甚至停滞。气旋移动速度与其上空500或700hPa等压面的风速成正比。5南方气旋的流场结构与天气5.1南方气旋的流场结构南方气旋是重要的降水天气系统，气旋中有三股气流对降水起着重要作用：1）第一股气流是西南暖湿气流。它自冷锋前侧向北流动并逐渐上升，当它越过地面暖锋到达气旋前部时，已升到对流层中层6－7km高度，到达降水区上空时，湿层已很深厚。这股气流与低空急流和湿舌相对应，向北方大量输送水汽，故又称传送带。2）第二股气流从气旋后部的对流层中、上层流入，位于第一股气流之上。第二股气流的假相当位温比第一股的假相当位温要小，这两股气流重叠形成位势不稳定区，位于雨区的上风方；若在第一股气流内产生的中尺度扰动中心出现强上升运动，触发位势不稳定能量释放，便形成许多小尺度的对流性降水细胞，组成中尺度降水系统，由许多个中尺度降水系统组成气旋暖区及冷锋附近的强降水区。3)第三股气流为暖锋和冷锋下面的冷空气下沉气流。它位于前两股气流下面，从气旋东北部的对流层中层往西南方流动，并逐渐下沉，流到暖锋附近时已变成对流层低层的偏东气流。5.2南方气旋的天气5.2.1在我国南方，水汽一般是充沛的，因此南方气旋总是伴随着云和降水的出现，经常引起雷雨、暴雨天气。在冷锋后和暖锋前，由于暖水滴降至锋下冷气团中蒸发，常会出现高度很低的碎雨云。在锋面气旋的东部，常由于冷却作用形成平流雾，有时还伴有碎云、层云和毛毛雨。发展的气旋则产生大风，特别是焊接类气旋经常发展，产生大风的机率很大。在气旋后部同时有冷高压南下时，则形成“北高南低”的气压形势，经常出现7－8级以上的偏北大风，而气旋前部的偏南风一般比气旋后部的偏北风要小。二北方气旋0.1北方气旋——是发生在极锋锋区上的锋面气旋。它包括：1）蒙古气旋（多生成在蒙古中部、东部）2）东北气旋（多系蒙古气旋移到东北地区而改称的）3）黄河气旋(多生成于河套、黄河下游及渤海)。0.2根据北方气旋对山东天气的影响，按气旋中心通过东经120度时所在唯独将其分为两类:在北纬41度以北，为蒙古气旋（包括东北气旋；在北纬41度以南，为黄河气旋。1天气气候分析1.1北方气旋出现的次数1，蒙古气旋一年四季均有出现，以春季最多，冬季最少。这是因为春季蒙古上空经常为极锋锋区控制，多槽脊活动，冷暖空气交绥频繁；而冬季常为冷高压控制的缘故。2，黄河气旋一年四季均可发生，以春季最多，冬季最少。1.2北方气旋发生源地蒙古气旋在北纬45.0－47.5度之间发生最多。黄河气旋在北纬37.5－40.0度之间发生最多。1.3北方气旋的移动路径1）蒙古气旋路径在北纬44－49度之间，与位于北纬50－60度的高维度温带急流对应；2）黄河气旋路径在北纬37－41度之间，与位于北纬38－45度附近的中纬度温带急流对应。1.4北方气旋的移动方向和速度北方气旋基本上沿着500hPa上气流方向移动。分三类：1）自西向东；2）自西南向东北；3）自西北向东南再折向东北。北方气旋的移速取决于自身的强度变化和上空引导气流的强弱。平均移速为30－40km/小时。一般在初生阶段快，锢囚或消亡阶段慢。春季快，夏季慢。1.5北方气旋的强度1，蒙古气旋是东亚大陆上发展最强的温带气旋，最大直径可达2000km。夏季中心气压最低，冬季最高。春秋发展加深较强，夏季发展较弱。2，黄河气旋尺度比蒙古气旋要小，小的直径只有几百km，大的可达1000km。夏季中心气压最低，冬季最高。秋季发展加深最强，夏季最弱。1.6北方气旋产生的天气北方气旋对山东天气的影响，主要是大风，其次是降水。1，南大风蒙古气旋造成的南大风，春季最大，秋季最小；沿海出现几率大于内陆，北部沿海最大，鲁南内陆最小。黄河气旋春、秋出现几率大；沿海大于内陆，北部沿海最大，鲁南最小。2，北大风蒙古气旋造成山东偏北大风的几率，以冬季最大，夏季最小；沿海大于内陆，北部沿海最大，鲁南内陆最小。黄河气旋造成山东偏北大风的几率，冬季和秋季较大，夏季较小；沿海高于内陆，鲁南内陆最小。3，降水北方气旋的冷锋影响山东，有时也带来降水天气。黄河气旋的降水几率远大于蒙古气旋。蒙古气旋的降水几率以秋季最大，冬季最小。冬春两季由于气候干燥，不易产生降水；夏季虽然水汽条件较好，但冷空气势力很弱，冷锋南下常锋消，故降水几率也小。各地降水几率以山东半岛和鲁北较大。降水量级以夏季最大，各区最大降水量可达暴雨－大暴雨；冬、春较小，最大可降大雨（雪）。黄河气旋的降水几率以秋季最大，春季最小。各地降水几率以山东半岛最大，鲁北次之，鲁西南最小。降水量以夏季最大，各区最大都可达大暴雨；冬季最小，最大可达大雨（雪）。2.1蒙古气旋的发展过程2.1.1蒙古气旋根据地面形势不同，发展过程可分为三类：1）暖区新生气旋；2）冷锋进入倒槽生成气旋；3）蒙古副气旋。3.1蒙古气旋的预报3.1.1蒙古气旋发生、发展的预报经验：1）如果蒙古上空存在高空锋区，当700hPa面上有疏散的西风槽移入蒙古时，则往往在槽前有气旋生成。2）当蒙古西部山地上空，冷槽槽前盛行西南气流，在蒙古西北部的冷空气和地面冷高压受高空气流引导，自西南向东北移动时，则蒙古气旋很难发展。3）蒙古气旋生成后，如果其上空850hPa面上高度槽与温度槽位相相反，则蒙古气旋会迅速强烈发展。4）在较短时限的预报中，用三小时变压预报蒙古气旋的发生是很有效的。特别是蒙古副气旋出现之前，冷锋附近相对低压区里的三小时负变压中心，是预报气旋发生的较好指标；气旋前后的三小时变压中心，是预报气旋发展的较好指标。3.1.2蒙古气旋减弱消失的预报蒙古气旋大部份能移到东北地区发展为东北气旋，在蒙古地区减弱消失的较少。蒙古气旋减弱，消失，其高空环流形势有三种情况：1）500hPa面上东亚大槽发展较深，且稳定少动，地面气旋中心处于东亚大槽槽后较强的西北气流区内。2)地面气旋中心与500hPa面上发展很深的低压（低压槽）重合或相近，这也标志着气旋进入锢囚阶段。3）500hPa面上，蒙古低槽趋于减弱，气旋区上空大气斜压性很小，等高线与等温线的交角也很小。3.1.3蒙古气旋移动的预报1）常见的三条移动路径:1,向东经黑龙江省北部向东北方向移去；2，另一条向东经略偏南经内蒙古东部、东北平原向东东北移动；3，向东南经华北、渤海、绕过长白