寒潮645

第六章寒潮天气过程6.1概述6.2寒潮天气系统6.3寒潮天气过程6.4寒潮天气过程成因分析6.5寒潮的预报6.6复习题南京信息工程大学南京信息工程大学§6.4寒潮天气过程成因分析6.4.1寒潮中期过程的能量研究6.4.2寒潮的冷空气堆增强原因分析南京信息工程大学6.4.1．寒潮中期过程的能量研究Saltzman波数域能量方程，近似地写成如下形式：)()()()()()()()()()()()()()()()()()()()(1111nCnGnSnRtnPoCoGnBFPnRtoPnDnCnLnMtnKoDoCnFnMtoKnnnn动能位能n=1,2,3.。。。波数纬向平均纬向平均分波方程分波方程南京信息工程大学)()()()()()()()()()()()()()()()()()()()(1111nCnGnSnRtnPoCoGnBFPnRtoPnDnCnLnMtnKoDoCnFnMtoKnnnnM（n）：n波动能向平均动能的转换率；F（n）：n波对平均动能的净边界通量；C:有效位能向动能的转换率，即斜压转换；D:摩擦耗散；L（n）其它波向n波的动能输送率，波波相互作用；R（n）：n波有效位能向平均有效位能转换率；BFP（n）：n波对平均有效位能的净边界通量；G:非绝热制造率；S(n)：其它波向n波的有效位能输送，波波相互作用。南京信息工程大学根据上述方程，利用1000,700,500,200,100hPa的5层资料进行斜压能量诊断分析（斜压分析），也有仅在500hPa上进行正压能量学诊断分析（正压分析）。南京信息工程大学寒潮中期过程各阶段能量变化特征：（一）初始阶段：（1）.两个大洋脊发展，特征波（动能最强的分波）是2波或3波。位能向动能转换有效位能向动能转换率非绝热制造率洋面上非绝热加热也起一定作用2波在这个阶段中动能的增长主要是靠斜压过程。（温度场落后高度场）南京信息工程大学南京信息工程大学（2）.两大洋脊向极区发展，极涡分裂为二，逐步向中纬度移动。◆脊的发展，造成波能向北输送。根据研究，当纬向平均为西风时，在水平方向上向北传播的定常超长波（两大洋的脊），将伴随西风动量向南（相反方向）输送，也伴随感热向北输送。◆东半球形成大倒Ω流型，极涡向南移动，中纬度平均有效位能P(o)，平均动能K(o)均迅速增加。锋区加强，西风加强。◆综合效果，中纬度地区积聚大量的平均动能和平均有效位能，为寒潮爆发提供能源条件。南京信息工程大学（二）酝酿阶段：大倒Ω流型调整收缩为东亚倒Ω流型，特征波为3波或4波。其它波向n波的动能输送率，波波相互作用2波动能3波动能通过波波相互作用，两大洋脊把能量输送给3波和4波（两大洋脊向欧亚收缩），纬向平均有效位能和动能都有先降后升现象。见平均有效位能时间变化曲线图。南京信息工程大学中纬度纬向平均位能南京信息工程大学（三）爆发阶段：冬季的稳定形势形成三槽（北半球）中纬度的平均有效位能和动能大量输送给了3波和4波，造成平均有效位能大幅度下降，平均动能也下降，能量通过斜压过程和波与波相互作用输送给3波，从而使东亚大槽重建，形成北半球冬季三槽稳定形势。南京信息工程大学平均有效位能和平均动能显著下降，3波增强南京信息工程大学为什么中期过程以两大洋脊的发展开始，以东亚大槽的重建结束？因为两大洋脊的向极发展，使得感热向极输送，动量向南输送，使得中纬度的P(o)K(o)增加，中纬度锋区增强，西风带能量集中，为寒潮爆发提供能量，并且脊向极发展，通过波与波的相互作用，为乌拉尔山脊发展提供能量条件。寒潮爆发前，中纬度大气积聚能量，不可能长时间维持，通过寒潮爆发使其释放，东亚大槽重建，形成三槽的冬季稳定形势。6.4.2寒潮的冷空气堆增强原因分析（1）现象：冷中心在南移过程中不断增强。（2）原因：冷空气堆中存在上升运动，上升伴随的空气绝热膨胀冷却（高层压力小）。造成上升运动的原因常常是槽后偏北风急流中心左侧强的气旋性切变涡度以及相应的正涡度平流所引起。下沉运动在锋区附近。南京信息工程大学因此要注意300hPa槽后偏北急流中急流中心的存在，及其活动对冷空气堆强度变化的作用§6.5寒潮的预报6.5.1寒潮的强冷空气堆积预报6.5.2寒潮的爆发预报6.5.3寒潮的路径与强度预报6.5.4寒潮天气预报南京信息工程大学南京信息工程大学6.5.1寒潮的强冷空气堆积预报强冷空气在西伯利亚、蒙古堆积是寒潮爆发的必要条件。一般根据各层天气图上冷中心（或冷舌）及地面图上冷高压的配合情况，可以判断有无强冷空气堆积。1冷空气活动(1)高空图有冷舌500hPa-48700hPa-36(2)地面图有强冷高压配合南京信息工程大学2冷空气的堆积要预报冷空气是否会堆积成强冷空气，需考虑：（1）与冷舌相配合的小槽是否属于不稳定小槽（2）冷空气在东移过程中有无来自不同方向的新冷空气补充或合并加强；（3）高空的极涡是否分裂南下到亚洲北部；（4）冷舌中，有无产生绝热上升冷却的环流条件，若有正涡度平流，辐散有利上升产生绝热冷却，冷舌增强。南京信息工程大学6.5.2寒潮的爆发预报1三类寒潮天气过程的预报着眼点（1）小槽发展型预报着眼点小槽本身的温压场结构上游脊是否发展南支波动的位置上下游效应：东亚大槽是否减弱东移VVTVTT地转涡度平流，偏北风为正，偏南风为负，对南北向槽脊，使其西移。对东西向槽脊强弱有影响。对短波，相对涡度平流比地转涡度平流大得多。（2）低槽东移型预报着眼点低槽西北侧是否有小槽移近，有无新鲜冷空气补充并入槽后脊到里海、黑海和乌拉尔山能否发展（3）横槽转竖型预报着眼点横槽本身的温压场结构（不利于脊的发展）风场的转变阻高的崩溃或不连续后退长波调整接应槽（仅旋转槽，是北缩的）南京信息工程大学南京信息工程大学2槽脊的发展预报（1）地转涡度平流相对涡度平流冷暖平流热成风涡度平流（2）冷空气的活动及暖空气的活动（3）低槽与其他系统的关系对槽脊发展的影响（4）上下游效应（5）地形的影响（强度和移速）南京信息工程大学3脊的崩溃在冷空气堆积明显，环流形势稳定情况下考虑长波槽的移动和长波脊的破坏和东移（赶槽，正涡度平流、正热成风涡度平流和冷平流侵入脊）南京信息工程大学4寒潮爆发其他经验（1）高低空配合低空变形场（2）气旋活动的配合东强西弱（3）东北低压和江淮气旋的发展气旋引导（4）地面倒槽发展引导冷空气进入（5）西南涡东移引导冷空气，春季较多南京信息工程大学5超长波与东亚寒潮60°N纬圈的超长波活动与寒潮关系：◆较强2波持续发展有利于冷空气积蓄；◆2波由准静止转为移动的过程，常有寒潮发生；◆2波振幅衰减即能量输出，3波和4波获得显著发展时，寒潮爆发。6西风指数与东亚寒潮◆60-70°N，有东风sm/4寒潮爆发前10天左右：◆低纬强西风减弱，中纬出现强西风◆西风急流大幅南北摆动只具备其中之一，则冷空气强度一般。南京信息工程大学南京信息工程大学7长波脊前偏北急流◆与冷源所在地点及强度有关◆与地面冷高压中心强度和移动路径有关（当冷高压中心进入偏北急流，其中心强度会迅速增强并南移）◆低空偏北风强风带与南方寒潮关系密切（导致锋生，偏北风造成冷锋迅速增强）南京信息工程大学6.5.3寒潮的路径与强度预报1强度的含义：（1）地面图上冷高压的强度；（2）高空图上冷中心的数值；高空锋区强度；冷区范围和冷平流强度；（3）地面图上冷锋强度（温度水平梯度大小）冷锋后降温程度；冷锋后变压中心强度；锋面附近其它气象要素和天气现象也可间接说明寒潮强度。南京信息工程大学2寒潮路径的含义寒潮路径一般以地面图上冷高压中心、高空图上冷中心、地面图上冷锋、冷锋后24小时正变压、负变温的移动路径等来表示。日常工作中经常使用的是地面冷高压，24小时正变压和高空24小时负变温这三项中心的移动路径。南京信息工程大学3寒潮冷高压强度与移动预报（1）作冷高压强度与移动的动态图；（2）应用引导气流规则；（地面冷高压移动方向与500hPa或700hPa气流较为一致，但主要应用于浅薄系统）（3）变压的应用；（4）涡度平流与热成风涡度平流的应用；（5）非绝热因素.（冷空气南下变性增暖，地面减压）6.5.4寒潮天气预报寒潮天气复杂，与季节、地区、强度、路径有关。重点是在局地的特征。冬季：突出表现为大风和温度剧降，其他天气如沙暴、降水、霜冻、冻雨等是否出现，视地区和天气形势而定；春季：一般有大风和降温天气，在北方常有扬沙和沙暴，在长江流域以南常常伴有雨雪，有时还会出现雷暴与冰雹等灾害性天气。南京信息工程大学南京信息工程大学预报着眼点：1.寒潮的强度2.冷空气的路径及其对本地天气的影响3.寒潮大风预报4.寒潮降温预报5.霜与霜冻的预报6.寒露风的预报7.雨凇的预报南京信息工程大学1.寒潮的强度局地大风降温的强烈程度，需根据局地统计规律2.冷空气的路径及其对本地天气的影响相对于每一个地区，寒潮影响路径不同，带来的天气也有差异。南京信息工程大学3.寒潮大风预报（1）风与气压场关系冷锋逼近时，风力要加大，冷空气南下主力方向，冷平流最强处，风力最大。冷高压加强，气压梯度加大时。风力加大。寒潮冷锋前，低压气旋出现与加强，风力最强。（2）摩擦作用对风的影响粗糙的下垫面摩擦作用使风力减小，风向与等压线交角加大。海面粗糙度小于陆地，同样气压梯度下，海面上风力可比陆地上大2-4级，江面和湖面上一般也比陆地大1-2级。南京信息工程大学南京信息工程大学（3）温度层结对风的影响风随高度增大，稳定层结，动量下传少，不稳定层结，会产生大气动量下传，增大地面风力。（4）变压场对风的影响冷锋后最大风速常出现在正变压中心附近，变压梯度最大的地区附近。（5）热力环流对风的影响海陆风与盆地山谷风（6）地形对风的影响狭管效应、下山风等南京信息工程大学4.寒潮降温预报dtQdcpvtPgTvtTpdd1)()(温度平流垂直运动非绝热因子变压和气压平流项很小，可忽略南京信息工程大学寒潮侵袭，强冷平流引起局地气温明显下降，预报降温的幅度应从形势预报入手。预报温度平流未来变化时，应该特别注意锋生锋消引起的温度平流的突然变化。还应注意风、云对降温的影响，下垫面状况对冷空气南下变性的影响，特殊地形造成的垂直运动的影响等。5.霜与霜冻的预报南京信息工程大学霜与霜冻是两个不同概念。霜是近地面水汽凝结现象，当近地面温度下降到0℃以下，空气中的水汽在地面物体上凝结成白色的冰晶，称为霜。一般出现在无云、静风或微风的夜间或清晨，出现霜时植物可能受冻也可能不受冻。霜冻是气温陡降，地面或叶面温度突然下降到农作物生长温度以下，引起植物遭受冻害的现象。霜冻预报的关键是预报冷空气活动和最低温度。确切地说应该是地面最低温度，不是百叶箱气温。6.寒露风及其预报寒露风是华南双季稻种植区晚稻生育期的一种低温灾害。寒露节气前后，如果这时一连三天或二天以上日平均气温降至22℃以下，则会造成晚稻空壳、瘪粒，导致减产。因降温时一般都伴有偏北大风，当地俗称“寒露风”。在长江中下游地区，晚稻在9月中下旬进入抽穗扬花期，此时若出现日平均气温低于20℃的连续三天或以上的低温，其危害与华南类似，故称寒露风。南京信息工程大学寒露风的预报实质上是秋季强冷空气爆发的预报南京信息工程大学7.雨淞的预报（冻雨、冰凌）过冷却的液态降水(冻雨)碰到地面物体后直接冻结而成的毛玻璃状或透明的坚硬冰层，外表光滑或略有隆突。冻雨多出现在寒冷的冬季，多形成于迎风面。严重时，能压断电线或树枝，造成电信中断、树木和作物受损等。飞机在海空或陆空的过冷云层穿航时，机身上会产生粒凇、明冰凇等雨凇，造成飞机表面严重积冰，有时也会危及飞行安全。雨凇预报，除去需具备降水条件外，归结为700hPa附近高度的融化层和850hPa及其以下过冷却雨层的预报。南京信息工程大学雨淞雾淞雨淞南京信息工程大学复习题1、寒潮预报应包括那些方面？2、三类寒潮预报着眼点是