天气学原理和方法 第三章 气旋和反气旋
426.2.1气旋与反气旋
天气状况
多云雨天气
多晴朗、干燥天气
气旋和反气旋类型
➢气旋 • 按热力结构来分类，分为锋面气旋和无锋面气旋
两类； • 按形成和活动的地理区域分温带气旋和热带气旋 ➢反气旋 • 按形成及热力结构分为冷性反气旋和暖性反气旋
Hale Waihona Puke 锋面气旋（温带气旋）➢ 温带气旋：是指具有锋面结构的低压，因而又称锋面气旋。
主要活动在中高纬度， 更多见于温带地区，是 温带地区产生大范围云 雨天气的主要天气系统
气旋和反气旋
• 气旋是占有三度空间的中心气压比四周低 的水平空气涡旋，又称低压；
• 反气旋是占有三度空间的中心气压比四周 高的水平空气涡旋，又称高压。
• 气旋和反气旋的名称是从大气流场而来， 而高压和低压名称是从气压场而来。
气旋和反气旋
气旋和反气旋的大小
➢ 大小是以地面图上最外一条闭合等 压线的范围来量度。
D．消亡阶段
暖区消失，暖空气被抬离地面，气 旋低层被冷空气占据，环流减弱、 气压升高、范围扩大，降水由强转 弱并逐渐停止。螺旋状云系消散， 成为零乱的对流性云区。
锋面气旋的发生和发展
锋面气旋（温带气旋）
④ 气旋族
➢ 同一条锋上出现的气旋序列，称为气旋族。
无锋面气旋
➢ 不是在锋面上形成，内部没有冷、暖锋面的气旋称为无锋面气旋。
➢ 气旋中心气压值随时间降低，称气旋加深 或发展；气旋中心气压值随时间升高，称气旋 减弱或填塞。 ➢ 反气旋中心气压值随时间升高，称反气旋 加强或发展；反气旋中心气压值随时间降低， 称反气旋减弱或消失。
气旋和反气旋 气旋和反气旋气流特征及天气
➢ 气旋：空气绕中心作逆时针方向旋转， 近地面气流辐合，空气被迫上升，绝 热降温，易凝云致雨。
04-气旋和反气旋
热带气旋（演示）
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热带气旋的习惯称呼
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习惯上，不同的地区热带气旋有不同的称呼。人们称西北太平洋沿岸 （例如中国东南沿海、韩国、日本南部、台湾、越南与菲律宾等地）及 附近洋面的热带气旋为台风(Typhoon)，而大西洋和东北太平洋沿岸及 附近洋面的热带气旋则依强度称为热带低气压、热带风暴或飓风 (Hurricane)。 气象学上，则只有中心风力达到每小时118公里或以上（33m/s)的热带 气旋才会被冠以“台风”或“飓风”等名字。
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东南太平洋:垂 直风切变强烈
南大西洋:海水温度较 低、垂直风切变强烈
热带气旋的消散
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移入陆地。因为失去维持能量的温暖海水，而迅速减弱消散。绝大部分的 强烈热带气旋登陆后一至两天即变成组织松散的低压区。但是若果能够重 新移到温暖的洋面上，它们可能会重新发展。移经山区的热带气旋可以在 短期内迅速减弱。
热带气旋的结构
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热带气旋的生成条件
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结构上来说，热带气旋是一个由云、风和雷暴组成的巨型的旋转系 统，它的基本能量来源是在高空水汽冷凝时汽化热的释放。
热带气旋的生成和发展需要海温、大气环流和大气层三方面的因素 结合。
对于热带气旋的形成条件，至今尚在研究之中，未被完全了解。一 般认为热带气旋的生成须具备6个条件，但热带气旋也可能在这6个 条件不完全具备的情况下生成。
热带气旋的影响
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BAD
GOOD
热带气旋的正面影响
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雨水：热带气旋亦为干旱地区带来重要的雨水。不少地区的每年雨量中的 重要部分都是来自热带气旋。例如东北太平洋的热带气旋为干旱的墨西哥 和美国西南带来雨水；日本甚至全年近半的雨量都是来自热带气旋。 热量平衡：热带气旋亦是维持全球热量和动量平衡分布的一个重要机制。 热带气旋把太阳投射到热带，转化成海水热量的能量，带到中纬度及接近 极地的地区。热带气旋亦作为一强烈涡旋扰动，把赤道所积存的东风角动 量输送往中纬度地区的西风带内。 减低污染：热带气旋强劲的风力，可以吹散高污染地区的污染物，减轻高 污染地区的污染程度。
涡度、逆时针、气旋式与气旋、反气旋的关系
涡度、逆时针、气旋式与气旋、反气旋的关系
如题，同一个事物的描述词语过多就容易混淆，气象中的这几个术语最容易混淆，这里从涡度的基本定义出发，理清这几个词汇的关系。
涡度公式（天气学原理P112）n V K V g
g g ∂∂−=ς分别为曲率项和切边项，二者均与f(南
北半球)无关。
而气旋、反气旋是南北相反的，故涡度与气旋反气旋无必然关系。
具体地，对于涡旋，可忽略切边项，则气旋性弯曲（逆时针旋转：曲率K>0，曲率与f 无关）为正涡度；反之，反气旋性弯曲（顺时针旋转：曲率K<0，曲率与f 无关）为负涡度。
可以用右手规则判定，局地大拇指向上为正涡度，局地大拇指向下为负涡度。
对于急流，可忽略曲率项，则顺着急流看去，左侧为气旋式切变（0>∂∂−
n V g ）为正涡度；反之，右侧反气旋式切变（0<∂∂−n V g
）为负涡度。
仍可以使用右手规则判定。
补充知识：自然坐标系中，切向与流速同向，曲线的法向则规定为垂直于法向并指向曲线的凹侧，直线的法向规定为指向直线的左侧。
总结
对于涡旋：
逆时针（气旋性弯曲，正涡度）在北半球为气旋，在南半球为反气旋
顺时针（反气旋性弯曲，负涡度）在北半球为反气旋，在南半球为气旋
对于急流：
气旋式切变（正涡度）在北半球为气旋，在南半球为反气旋。
反气旋式切变（负涡度）在北半球为反气旋，在南半球为气旋。
气旋、反气旋不仅和旋转方向有关还和南北半球有关。
其它均与南北半球无关（包括气旋性、反气旋性，气旋式、反气旋式），且完全可以使用右手规则判定。
气旋和反气旋比较绕，故推荐采用其它几对词语更加直观些，避免犯错。
天气学原理讲稿ch.doc
天气学原理讲稿ch第三章气旋与反气旋各种尺度的气旋与反气旋是造成大气中千变万化的天气现象的重要天气系统。
因此，研究气旋和反气旋的主要特征及其发生、发展的机制。
第一节气旋、反气旋的特征和分类一．气旋和反气旋的定义气旋气旋是占有三度空间的，在同一高度上中心气压低于四周的流场中的涡旋。
涡旋中的空气在北半球逆时针旋转，在南半球顺时针旋转。
反气旋反气旋是占有三度空间的，在同一高度上中心气压高于四周的流场中的涡旋。
涡旋中的空气在北半球顺时针旋转，在南半球逆时针旋转。
二．气旋、反气旋的水平尺度以最外围的闭合等压线作为涡旋的范围气旋直径平均而言，东亚气旋比欧洲和北美的尺度小反气旋直径一般；小者数百公里；大者面积可达亚洲大陆的3/4 三．气旋反气旋的强度（强度一般用中心气压表示）气旋中心气压平均而言，温带的气旋冬季强于夏季，海上的强于陆上的反气旋中心气压平均而言，温带的反气旋冬季强于夏季，陆上的强于海上的四．气旋、反气旋的分类气旋地理分类按热力结构分类反气旋地理分类按热力结构分类第二节涡度与涡度方程一．涡度概念1．定义度量空气块旋转程度和旋转方向的物理量2．表达式相对涡度（3.1）水平风垂直风3.3 3．绝对涡度 3.2 图 3.1 相对涡度与绝对涡度关系示意图绕z轴旋转K 4．地转风涡度 3.6 二．涡度方程1．P坐标系中的涡度方程推导（1）（2）①②③④⑤ 3.12 2．讨论①相对涡度平流输送项图 3.2 相对涡度平流物理意义槽前脊后借助西南风将正相对涡度大的往小的方向输送，使得其固定点正相对涡度增加（），反映等压面高度降低（），相反，槽后脊前引起等压面高度增加（），槽线处变高为零（），所以，槽无加深减弱，向东，即向前。
②地转涡度平流输送项槽前脊后槽后脊前结论与①相矛盾，所以讨论以为界线③涡度的垂直输送项④扭转项或倾侧项斜压大气在斜压大气中，有风的垂直切变，有绕沿水平轴旋转的空气块（涡管），同时垂直速度在水平方向分布不均，使得绕水平轴旋转的空气块发生倾斜，在垂直方向有涡度的变化⑤水平散度项地转参数～～三．绝对涡度守恒 3.14 四．简化涡度方程表 1 涡度方程的尺度分析方程数量级简化涡度方程为五．位势涡度守恒即1．推导条件近似正压大气（*）大气不可压根据水平散度定义再考虑整层大气不可压代入（*）中即，位势涡度守恒2．讨论假设不变研究青藏高原附近的低值高值系统的变化处在西风带中，在青藏高原西风带中，底值系统（高空槽、低中心）上（下）山，气柱缩短（伸长），为了保证整层大气的不可压缩性，必伴有水平辐散（合），同时在水平地转偏向力作用下，反气旋（气旋）涡度生成，考虑准地转运动有等压面高度升高（降低）低值系统（槽、低中心）减弱（加强）；反之，高值系统上山，加强;下山,减弱。
《气旋反气旋》课件
预报误差分析
观测误差
由于观测设备、观测方法和观测 环境等因素的影响，导致观测数 据存在误差，进而影响预报精度
。
模型误差
由于数值预报模型的近似解和计 算误差，导致预测结果与实际天
气状况存在偏差。
不确定性误差
由于气象系统的复杂性和非线性 特性，导致预测结果存在不确定 性误差，难以完全准确预测天气
变化。
和旅游活动安排。
感谢您的观看
THANKS
垂直上升气流
气旋内部的气流上升，可 能导致云层和降水。
对流雨的形成
上升气流
气旋内部的上升气流将水 汽带入高空，形成云层。
凝结
水汽在云层中凝结，释放 潜热，进一步增强上升气 流。
降水
当云层中的水滴或冰晶增 大到一定程度时，会降落 到地面，形成对流雨。
气旋对人类生活的影响
天气预报
气旋是天气预报的重要关注对象 ，对人们的出行和生活有重要影
分类与命名
分类
根据地理位置和特征的不同，气 旋和反气旋有多种分类方式，如 温带气旋、热带气旋、副热带高 压等。
命名
不同地区对于气旋和反气旋的命 名也有所不同，如台风、飓风、 低压、高压等。
02
气旋的天气特点与影响
天气特点
01
02
03
中心低气压
气旋中心的气压低于四周 ，形成低气压。
水平气流辐合
气旋内部的气流从四周向 中心流动，形成水平方向 的辐合。
统计预报方法
利用历史气象资料和统计方法，建立气象要素与时间、空间等变量的相关关系，预测未来 一定时间段内的气象要素变化。统计预报方法适用于短时临近预报和小尺度区域预报。
经验预报方法
基于气象专家和预报员的经验，结合实况观测资料和天气图等工具，对天气形势和气象要 素进行判断和预测。经验预报方法适用于常规天气预报和非常规天气事件的应急响应。
天气学原理与方法复习
天气学原理与方法复习气团：指气象要素（主要指温度和湿度）水平分布比较均匀的大范围的空气团。
水平尺度可达几千千米，垂直范围可达几千米到十几千米。
锋面：锋为密度不同的两个气团之间的过渡区。
在近地面层中过渡带宽约数十公里，在高层可达200-400公里。
宽度与其水平长度相比(长达数百-数千公里)是很小的。
在天气图上由于比例尺小，可把它近似地看成一个面，即锋面。
锋生：指密度不连续性形成的一种过程或指已经有的一条锋面，其温度或位温水平梯度加大的过程。
锋消：指与锋生过程相反的过程。
气旋：是占有三度空间，在同一高度上中心气压低于四周的大尺度涡旋。
在北半球，气旋范围内气流作逆时针旋转，南半球相反。
反气旋：是占有三度空间，在同一高度上中心气压高于四周的大尺度涡旋。
在北半球，反气旋范围内气流作顺时针旋转，南半球相反。
锋面气旋：气旋中有锋面的气旋叫锋面气旋，其温压场是不对称的，移动性较大，而且是带来云和降水的主要天气系统。
大气环流：是指在全球范围内，水平尺度横跨数千公里，垂直尺度延伸数十公里以上，时间尺度在1-2日以上的平均运动。
是各种不同尺度的天气系统发生发展和移动的背景条件。
经圈环流：是指风的经向分量和空气的垂直运动在子午面上组成的环流圈。
三风四带：如果不计经向风速分量，平均而言，近地面层的纬向风带可分为三个：极地东风带、中纬度西风带和低纬度信风带。
与这三个风带相应的地面气压带是四个：极地高压带、副极地低压带、副热带高压带和赤道低压带。
通常称为“三风四带”。
季风：一般来说，季风指近地面层冬夏盛行风向接近相反且气候特征明显不同的现象。
大气活动中心：北半球的平均海平面气压场形势表现为沿纬圈方向的不均匀性，而呈现一个个闭合的高、低压系统，称为大气活动中心。
（当活动中心长年存在，但是有强弱变化的称为半永久性活动中心，有冰岛低压、阿留申低压、太平洋副热带高压、大西洋副热带高压、格陵兰高压，而有季节变化的则称为季节性活动中心，有亚洲高压（亦称蒙古或西伯利亚高压）、亚洲热低压、北美冷高压和北美热低压等。
常见天气系统——气旋反气旋
年中最高值；北太平洋高压强盛应该是夏季；北半球太阳高
度在冬至日这一天达一年中最小值。
答案：B
二、综合题 7．(2010·连云港调研)读我国某日天气图(单位：hPa)，回答下
列问题。
(1)图中A地区气压值的分布特征是 __中__间__低__四__周__高__，__为__低__压__中__心___________________________
解析：由图可知，该地水平气流由四周向中心呈逆时针辐合，
确定为北半球气旋；南京位于气旋东部，吹东南风。
答案：(1)D (2)C
【规律·方法·技巧】
借鉴物理学中的“左、右手定则”来判断气旋、反气旋的气流 运动方向。如图：
即学活用
(2009·上海地理，13)下列四图中，与澳大利亚发生的热带风 暴对应的天气系统示意图是( )
【规律·方法·技巧】
等值线判读技巧 首先“四看” (1)看数值及等值距 (2)看疏密 (3)看延伸方向及凸凹 (4)看分布状态及递变规律 其次“三定” 若为等压线、等温线图： (1)定出月份、季节 (2)定出空间位置及下垫面状态 (3)定出影响因素或变化趋势
考查目标：气旋、反气旋及其对天气的影响
B．形成源地
C．移动路径
D．移动快慢
解析：(1)由图可知，a、b两点分别位于冷锋两侧，a点位于锋 前暖气团一侧，b点位于锋后冷气团一侧，a点气温较b点高；a 点向南、b点向北最近的等压线数值都是1 005 hPa，且a点与南 侧等压线的距离远于b点与北侧等压线的距离，说明a点的气压 值略小于b点；锋面两侧气温差异明显，因而水平气压梯度大， 锋线上风力强；冷锋降雨区主要在锋后，b点的云量应大于a点。 (2)台风的移动路径反映了台风移动的方向，顺着这个方向可以 预测未来台风经过的地方，就能判断图中台风能否登陆台湾岛.
《天气学原理》复习重点(下)
Char3 气旋与反气旋1、气旋（反气旋）是占有三度空间的，在同一高度上中心气压低（高）于四周的流场中的涡旋。
气旋在北半球逆（顺）时针旋转，在南半球相反。
温带的气旋和反气旋冬季强于夏季，海上的气旋强于陆上的，陆上的反气旋强于海上的。
气旋按地理分为热带气旋和温带气旋；按热力结构分为锋面气旋和无锋气旋反气旋地理分为极地、温带和副热带反气旋；按热力结构分为冷性和暖性反气旋2、涡度方程涡度：表示流体质块的旋转程度和旋转方向∂ ξ /∂ t >0表示气旋性涡度增加，反气旋性涡度减小∂ ξ /∂ t <0表示反气旋性涡度增加，气旋性涡度减小涡度倾侧项：由于垂直速度在水平方向分布不均匀，引起涡度的变化水平无辐散大气中绝对涡度守恒。
位势涡度守恒解释气柱上山下山强度变化：气柱上山，H 减小，辐散，f 不变，则气旋性涡度减小，反气旋性涡度增大；气柱变短，为了保持位势涡度守恒，正涡度减小，有正变高，所以槽和低压减弱，脊和高压增强；青藏高原（第五章）：上（下）山，气柱缩短（伸长），为了保证整层大气的不可压缩性，必伴有水平辐散（合），同时在水平地转偏向力作用下，反气旋（气旋）涡度生成，则气旋性涡度减小，反气旋性涡度增大；考虑准地转运动有等压面高度升高（降低），低值系统（高空槽、低中心）减弱（加强），高值系统（高空脊、高中心）加强（减弱）。
3、位势倾向方程（1）地转风绝对涡度平流可分为地转涡度的地转风平流和相对涡度的地转风平流 解释槽脊移动：波长<3000km 的短波，以相对涡度平流为主槽前脊后：正相对涡度平流，有负变高；槽后脊前：负相对涡度平流，有正变高槽线、脊线：相对涡度平流为0，等压面高度没有变化，槽脊不会发展，而是向前移动。
物理解释：槽前脊后借助西南风将正相对涡度大的向小的方向输送，使得其固定点正相对涡度增加，在地转偏向力作用下伴随水平辐散，气柱质量减少，地面减压，有负变压中心，地面辐合，这样高空辐散，地面辐合，有上升运动，上升绝热冷却，气柱收缩，高层等压面高度降低，有负变高；相反，槽后脊前引起高层等压面高度增加，槽线处变高为零，所以，槽无加深减弱，向东，即向前移动。