典型天气过程分析—温带气旋1
天气原理第3章 03 温带气旋和反气旋的发展理论文档
槽后负涡度平流使槽后有正变高 3 气旋发展必伴有上升运动的发展，
反气旋发展必伴有下沉运动的发展 3 流场与气压场从不适应到达到新的平衡
地面，辐散对应有 反气旋性涡度生成， 以适应气压场，反 气旋发展
地面，辐合对应有 气旋性涡度生成， 以适应气压场，气 旋发展
适应原理：高层辐合有气旋性环流使风场向 气压场适应，下沉运动绝热增温抵消了冷平 流的作用，使地面加压不致过快；低层辐散 有反气旋环流使风场向气压场适应以及补偿 作用使地面加压不致过快
总结：槽中冷平流产生下沉运动并使高空槽加深 。
脊区有暖平流产生上升运动，使高压脊发展
负涡度平流造成的 附加反气旋式流场
图中仅仅描述了温带气旋在其发展中期某个 时刻的结构， 实际大气中气旋的发生发展要有一 个从生成到消亡的生命史过程 。
挪威学派的经典概念模式认为在气旋发生阶 段，可以把它看成是 具有气旋性切变的准静止锋 上的一个小扰动 。初始小扰动一旦发生，暖空气 稍稍上升到冷空气上面，波峰附近的气压就开始 下降。 在初始扰动发生以后，气压分布有利于在 波峰附近形成一个气旋环流 。
地面反气旋发展到最盛期，有闭合中心、闭合等压 线， 500hPa 也出现闭合等高线，温压场形势与初生 阶段类似，但温度场中心与高度场中心接近。动力 因子和热力因子达到最强后开始减弱
转为暖性反气旋或并入副热带高压中
3.3.2 温带气旋的生命史和天气
Bjerknes1919 年提出并经修改过的温带气旋基本模式
4.气旋发展的消亡期高空温压场（消亡阶段）
高空温压场近于重合，成为一个深厚的冷性涡旋，锋面移 出，动力和热力因子迅速减弱，摩擦作用使气旋消亡
温带气旋
消亡期
气旋发展的最后阶段，暖空气仅残留在地面东南角， 低层整个气旋中心辐合加强，地面加压，已变为冷性 涡旋，低压中心部位开始被填塞。从地面到500毫巴 左右的闭合环流减弱，上升运动已消失，气旋减弱， 以至消亡。 在此期间，温带气旋在卫星云图上表现为干舌伸到气 旋中心，螺旋云带围绕中心旋转一周以上，高低空环 流中心与云系涡旋中心重合。 这几个阶段，为单个气旋的生命史。从初生到开 始消亡平均需2天，长者可达6天，东亚和我国的锋面 气旋的发展过程，一般为3天左右，短的约1天，长的 约4～5天。
温带气旋
定义
中文名称： 中文名称： 温带气旋 英文名称： 英文名称： extratropical cyclone 定义1： 定义 ： 中纬度西风带锋区上形成的天气尺度气旋。 所属学科： 所属学科： 大气科学（一级学科）；天气学（二级学科） 定义2： 定义 ： 中纬度西风带锋区上形成的天气尺度气旋。 所属学科： 所属学科： 海洋科技（一级学科）；海洋科学（二级学科）；海洋气象学 （三级学科）
发展期
随着波动的发展，气压进一步下降， 闭合等压线增加，冷空气进一步向南推进， 冷锋附近出现阵雨或阵雪，暖锋前也出现 降水，降水区域扩大。随着气旋的发展， 低层扰动逐渐向高层发展，气流作螺旋式 的上升，高空低槽也逐步加深。 在此期间，温带气旋在卫星云图上表现为 锋面云带隆起部分更为明显，中高云后界 开始向云内凹。
演变过程
温带气旋的演变过程，大致可分为初生期、 发展期、成熟期囚锢期）及消亡期。
初生期
原先地面上有一条静止锋，锋北面是 冷空气，锋南面是暖空气，冷空气自东向 西运动，暖空气自西向东运动，当冷空气 向南插入锋下，暖空气向北抬升，并出现 1～2条闭合等压线。 在此期间，温带气旋在可见光卫星云图上 可表现为锋面云带变宽，向冷区凸起，色 调变白，中高云加多。
常见天气系统
常见天气系统本文将介绍一些常见的天气系统，包括热带气旋、温带气旋和反气旋。
通过对这些系统的了解，我们可以更好地预测天气变化，应对各种天气情况。
热带气旋是发生在热带或亚热带地区的一种天气系统，其特点是风力强、范围广、生命周期长。
这类系统通常在热带海洋上生成，然后在移动过程中逐渐加强，最终成为强热带气旋。
热带气旋会给沿海地区带来大风、暴雨、风暴潮等灾害，给当地居民的生产生活带来严重影响。
温带气旋是发生在中纬度地区的一种天气系统，其特点是范围较大，生命史较长。
这类系统通常在温带地区生成，然后在移动过程中不断发展壮大，最终可能形成强风暴。
温带气旋在形成过程中会带来阴雨天气，同时还会伴随着大风、冰雹等灾害。
反气旋是发生在中纬度地区的一种天气系统，其特点是气压高、风力小、范围广。
这类系统通常在温带地区生成，然后在移动过程中不断加强，最终可能形成高压系统。
反气旋的形成会带来晴好天气，但同时也可能导致干燥气候、寒潮等灾害。
天气系统的应用场景非常广泛，例如气象预报、环境监测、灾害应对等。
通过了解这些常见的天气系统，我们可以更好地预测天气变化，采取有效措施应对各种天气情况。
例如，在热带气旋来临时，当地政府需要提前发布预警信息，组织居民做好防台风准备；在温带气旋来临时，需要加强气象监测，及时发布预警信息，避免造成人员伤亡和财产损失；在反气旋来临时，需要加强气候预测，做好防寒保暖工作，同时加强防火措施。
总之，了解常见的天气系统对于我们应对各种天气情况具有重要意义。
通过加强对这些系统的研究，提高预测准确率，采取有效措施应对各种天气情况，可以减少灾害损失，保障人民生命财产安全。
常见天气系统教案常见天气系统教案一、教学目标1、知识与技能：学生能够掌握几种常见的天气系统，包括高压系统、低压系统、冷锋、暖锋和静止锋等，了解它们的基本特征和形成原理。
2、过程与方法：通过动态演示、案例分析和小组讨论等方法，学生能够提高观察、分析和解决问题的能力，加深对天气系统的理解。
温带气旋的简介和理论基础
温带气旋简介和基础理论无热力学、动力学版（适合高中左右的水平学习）本文部分名词非官方通用，请勿宣传目录：一、温带气旋简介二、温带气旋在世界范围内的分布和影响三、温带气旋的分类：1、西风带性温带气旋2、寒带性温带气旋3、热带性温带气旋四、温带气旋的形成过程1、形成期（西风性和寒带性）2、转换期（热带性）3、发展期4、囚锢期（成熟期）5、消亡期五、温带气旋的底层结构和近地面影响（温带气旋实例分析说明）六、温带气旋的常见诱生系统1、中尺度辐合系统MCC2、锋面飑线3、冷涌和扰动诱生七、总结补充：如诺非特殊情况，本帖只针对北半球的温带气旋。
第一部分：温带气旋简介温带气旋：一般指出现在中高纬度地区（30°-70°）的中心气压低于四周气压的一种斜压性气旋，是中高纬度最重要的中尺度天气系统之一。
温带气旋平均半径为1500KM，其范围一般在500~3000km左右，温带气旋在高空一般为高空槽线，且槽线强度随着气压层的升高而减弱。
对于成熟的温带气旋来说，其底层结构上一般由1-2条冷锋和一条暖锋形成，暖锋和第一冷锋之间为暖区，而冷锋锋后为冷区，暖锋锋前和系统中心后侧为相对缓和的冷暖过度区域。
对于单个温带气旋来说，从其开始发展到最后消亡的过程一般为2-5天，期间的移动距离大概在一个西风长波的波长，且一般大体上自西向东前进。
有时一个高空系统可以在底层诱生众多的温带气旋，这时称之为气旋族。
第二部分：温带气旋在世界范围内的分布和影响从全球历年平均来看，南半球在比西风环流稍偏北的地方存在明显的温带气旋生成区，且贯通整个南半球范围。
而北半球范围内，温带气旋的产生主要集中在一下几个地区：1、西伯利亚地区：该地区的温带气旋更多由北冰洋极涡南下，或诱生出西风长波槽南下，在河道到贝加尔湖一带形成温气的雏形，而后东移进入日本海、鄂海地区强烈发展并达到巅峰状态，最后并入阿留申涡登陆北美阿拉斯加地区减弱消散。
同时也有从阿尔泰地区开始形成，在我国东部达到最强，并明显影响我国的锋面温带气旋。
温带气旋与反气旋
下沉
天气状况
多阴雨天气
多晴朗天气
我国典型的 夏秋季影响我国东南沿海的台风 北方秋季“秋高气爽”的好
天气
天气
温带气旋（锋面气旋）
低
锋面气旋是一个呈逆时针方向旋转的
涡旋，自中心向前方伸展出一条暖锋， 向后方伸展出一条冷锋，冷、暖锋以 低压槽
南为暖空气，以北为冷空气。
冷锋
暖锋
• 气旋前部的暖锋天气
• (1)云系和降水 • 云系：向前伸展很远，尤其靠近气旋中心部分，云区最宽，
雨。如果是热带大陆气团，则由于空气干燥，无降水，最多只有一些薄 的云层。 • (2风 • 风力：一般3～4级，在附近出现副高，呈现“南高北低”天气形势时 ，可出现大风 • (3)能见度 • 暖区的水汽含量充沛时，移经冷海面时会形成平流雾，能见度不良
• 3)气旋后部的冷锋天气 • (1)云和降水
• 若是一型冷锋，云系依次为：Ns-As-Cs-Ci，出现连续性降水，宽度比
练习题： 2．下图表示①地处于北半球的低压区，箭头表示①地 的风向。四幅图中风向正确的是： （ ）
图2
练习题： 3、下列关于气旋、反气旋的叙述，正确的是：（ ）
A、低气压的气流由中心向四周流出 B、高气压的气流由四周向中心辐合 C、气旋过境时，常常出现阴雨天气 D、北半球反气旋空气逆时针方向流动
二、温带气旋和反气旋
中纬度地面气压系统最主要的两类是温带气旋和反 气旋。人们更关注地面气旋。
气旋——经常带来破坏性大风、暴雨、对流等，成 为所谓温带风暴。
反气旋——寒潮
2006-11-21
1
1、气旋 气旋是指在同一高度上中心气压比周围低、占有
三度空间的大尺度涡旋。 气旋（大气流场） ——低压中心（气压场） 气流：北半球——逆时针旋转 南半球——顺时针旋转 强度——以中心气压值表示
天气学分析课件 温带气旋的分析
初始状态
26
发生
27
发展
28
成熟
29
锢囚
30
温带气旋-造成影响
• 负面影响 • 大风 风暴潮 大雨 降温。
• 正面影响 雨水，热量平衡 减低污染
• 气旋：热带气旋：台风
•
温带气旋：北方气旋：蒙古气旋
•
南方气旋：江淮气旋
• 类型及特点 根据气旋生成源地和移动路径， 通常把中国气旋分为5类,即蒙古气旋、东北 气旋、黄河气旋、江淮气旋和东海气旋
• 在高空天气图上，也有按整个纬圈的波数来划分天气系统 的，通常把波数为1～3的波动称为超长波，波数为4～8的 波动称为长波，它们都属于行星尺度天气系统，波数大于 8的波动称为短波，相当于天气尺度天气系统或更小尺度 的天气系统。
温带气旋的定义
• 温带气旋是出现在中高纬度地区而中心气 压低于四周近似椭圆型的空气涡旋，是影 响大范围天气变化的重要天气系统之一。 温带气旋的直径平均1000公里，小的也有 几百公里，大的可达3000公里或以上。温 带气旋从生成，发展到消亡整个生命史一 般为2-6天。
向东北由蒙古进入我国
4 蒙古-我国
三、蒙古气旋和江淮气旋
（一）蒙古气旋 蒙古气旋发生：暖区新生，冷锋进入倒槽，蒙古副气旋 例：暖区新生
倒槽锋生：
蒙古副气旋：
蒙古气旋发生时高空温压场形势
疏散等高线，槽前 有正涡度平流
温度场落后于高 度场，冷暖平流 均强烈
（二）江淮气旋： 静止锋上波动，倒槽锋生 江淮气旋的倒槽锋生型
• 外散环流 所有低压系统均需要高空辐散以持续增强，热带气旋的辐散从所有方向流出。 因为科里奥利力的作用，热带气旋的高空呈反气旋式外散环流。地面或海面 的风强力向内旋转，随着高度上升减弱，最终改变方向。
典型天气过程分析—温带气旋1
典型天气过程分析—温带气旋1典型天气过程分析—温带气旋1温带气旋是指在地球中纬度地区形成的一个大规模、旋转的低气压系统。
典型的温带气旋经历了一系列的天气过程，包括前冷锋、暖锋、冷锋和环流四个阶段。
下面将对典型天气过程进行详细分析。
首先是前冷锋。
在温带气旋形成之前，通常会有一个冷锋（即冷空气的边界）向前推进。
当冷锋移动时，它会迎面与暖空气接触，并抬升暖空气。
随着暖空气的抬升，水汽开始凝结并形成云层。
此时，将出现降水现象，通常是雨或雪。
接下来是暖锋。
当冷锋移动并抬升了暖空气后，暖空气开始冲击冷空气，暖空气会迅速抬升，形成一个陡峭的锋面。
在锋面上方，湿空气被强制抬升并冷却，形成云层和降水。
通常在暖锋附近会出现较长时间的降水，持续时间可能会持续数小时或数天。
然后是冷锋。
随着暖锋的移动，冷空气开始追赶上来，并与暖空气再次接触。
冷空气进一步推动暖空气并抬升，形成一个新的冷锋。
这个过程会再次导致水汽凝结和降水。
降水通常是较短时间和较强烈的阵雨或雷雨。
最后是环流。
在冷锋形成之后，一个大型的低气压系统开始形成。
由于地球自转的影响，空气通过科氏力的作用开始旋转，形成环绕中心的旋转气流。
这个旋转的气旋被称为温带气旋。
在环流过程中，由于空气的旋转，导致风速增大，天气变得更加狂暴。
总结来说，典型的温带气旋经历了前冷锋、暖锋、冷锋和环流四个阶段。
这些阶段使得温带气旋的天气变得多变且复杂。
在前冷锋和冷锋阶段，降水比较短暂但较强烈，而在暖锋阶段，降水持续时间较长。
整个过程中，温带气旋呈现出强风、降水和云层的特点，给地面带来明显的天气变化。
对于气象预报和气候研究来说，深入理解典型天气过程分析对于预测未来天气和研究气候变化非常重要。
《天气学原理》4.2温带气旋和反气旋小结
§ 4.2 温带气旋和反气旋小结
1、基本概念
温带气旋、热低压、冷高压
2、温带气旋和反气旋的发展理论
Petterssen发展方程的推导思路、公式中各项物理意义的分析
3、利用准地转 方程分析产生垂直运动主要因子的作用
4、温带气旋发生发展的概念模型
各类型的形成过程、经典温带气旋形成时各阶段的主要特征
5、热低压形成的原因
复习思考题
1．什么叫气旋、反气旋？概述气旋分类。
2．气旋反气旋强弱，深厚浅薄是什么意思？
3．涡度定义、绝对涡度的表达式，自然坐标中涡度的表达式及意义4．涡度方程及各项的物理意义
5．简化的涡度方程式
6．准地转ω方程及各项的物理意义
7．地面气旋发展公式（Petterssen发展方程）及其推导思路，各项因子对气旋的发展、减弱有何影响？
8．叙述锋面气旋发展的四个阶段（波动阶段，发展阶段，锢囚阶段，消亡阶段）温压场的变化
9．举例说明地形对气旋的发展有何影响。
10．我国气旋常在什么高空形势下生成？试用涡度理论说明该形势下气旋生成的有利条件？
11．何为气旋的再生？什么条件下才会使气旋再生？
12．热低压的形成原因。
天气学分析：第06章-气旋
2、气旋活动与空中槽的联系
气旋通常发生、发展在西风带东移的空中槽的前部的下方。 因为这种槽的前部通常有水平质量辐散，而使下方产生减压。
贝湖槽 西北槽 青藏槽 印缅槽
蒙古境内或我国东北地区气旋 蒙古和我国黄淮和东海海上气旋
长江中下游及东海海上气旋 具有温带气旋性质的南海气旋
活动于东亚上空的暖空气，来源主要有三个：一是前次南下的冷空气在南方变性， 增暖增湿，然后在适宜流场作用下向北活动，如回流等；二是副热带大陆来的干热 空气；再有就是从热带、副热带海洋上，经副热带高压西侧北上的暖空气。
活动于东亚的冷空气主要来自于北方和西方，沿空中槽后气流方向移动，一般有冷 槽与之对应。
图6.3 蒙古副气旋生成过程的示意图
蒙古气旋形成的温压场特征
当高空槽接近蒙古西部山区时，在迎风坡减弱，背风坡加强， 等高线呈疏散形势。由于山脉的阻挡作用，冷空气在迎风面堆积， 而在等厚线上表现为明显的温度槽和温度脊。春季新疆、蒙古地 区下垫面的非绝热加热作用使得温度脊更为强烈。 在这种形势下，蒙古中部地面先出现热低压或倒槽或相对低压 区。当其上空疏散槽上的正涡度平流区叠加其上时，暖低压即获 得动力性的发展。 与此同时，低压前后上空的暖、冷平流都很强，一方面促使暖 锋锋生，一方面推动山地西部的冷锋越过山地进入蒙古中部，于 是蒙古气旋形成。在此过程中，高空槽也获得发展。
3、气旋活动与冷暖空气的关系
在气旋生成的过程中，地面减压的原因除上空质量水平辐散 外，还由于密度比较小的空气平流过来取代了原来密度较大的空 气。凡在空中槽下方有暖平流的地方，地面气旋生成的可能性就 比较大。而且，气旋形成后会不会发展，也需要看气旋后部是否 有冷空气侵入。如果有冷空气侵入，会使得气旋区域内大气斜压 性增大，气旋就得以发展；否则一般不发展。
温带气旋
温带气旋定义温带气旋是活跃在温带中纬度地区的一种气旋，又称为“温带低气压”或“锋面气旋”。
温带气旋是一种冷心系统，其出现伴随着锋面，尺度一般较热带气旋大，可达几百乃至数千公里。
温带气旋是出现在中高纬度地区中心气压低于四周且具有冷中心性质的近似椭圆型的斜压性空气涡旋，是影响大范围天气变化的重要天气系统之一。
温带气旋的直径平均1000公里，小的也有几百公里，大的可达3000公里或以上。
气旋随高空偏西气流向东移动，前部为暖锋，后部为冷锋，两者衔接处的波动南侧为暖区。
温带气旋从生成，发展到消亡整个生命史一般为2-6天。
同一锋面上有时会接连形成2-5个温带气旋，自西向东依次移动前进，称为“气旋族”。
温带气旋对中高纬度地区的天气变化有着重要的影响，多风雨天气，有时伴有暴雨、暴雪或强对流天气，有时近地面最大风力可达10级以上。
温带气旋在日本东部和中国华北地区的温带气旋结构对于成熟的温带气旋来说，其底层结构上一般由1-2条冷锋和一条暖锋形成，暖锋和第一冷锋之间为暖区，而冷锋锋后为冷区，暖锋锋前和系统中心后侧为相对缓和的冷暖过度区域。
温带气旋在高空一般为高空槽线，且槽线强度随着气压层的升高而减弱。
形成原因温带气旋形成原因一些温带气旋由锋面上的一个波动发展而成。
在锋面上因某些原因而形成波动，并在波动顶点附近出现一条自动生成闭合等压线，此后逐渐发展，形成一个完整的气旋。
无论是西风性的温带气旋还是寒带性温带气旋，其开始发展的一个初始成因就是斜压状态的出现，而对于温带气旋来说，斜压出现的一个必要条件是底层辐合的出现和冷暖流的滑落对冲。
所以可以认为温带气旋的形成原因如下：首先，在西风带内有一槽线发展或横槽维持，导致冷暖气团在交界区域形成相对稳定的准静止锋。
而后，北侧有明显的快速冷平流南下，或南侧有快速暖平流上冲，（这里以冷平流作为例子）随着冷平流的南下，准静止锋开始出现变异常的扭曲，同时高度场上的槽线继续发展，为受到冷平流抬升的暖湿气团提供中高空的辐散空间（急流）。
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二、蒙古气旋的发生过程 通常有三类： ① 暖区新生气旋 ②冷锋进入倒槽生成气旋 ③蒙古副气旋
中亚或西伯利 亚气旋东移
冷锋受阻，前方 暖区生成新低压
① 暖区新生气旋
冷空气进入D，产生冷锋；高空 槽东移，槽前暖平流形成暖锋
②冷锋进入倒槽生成气旋
中压东移或新疆北 部发展暖倒槽
发展强盛生成低压
冷锋进入
③蒙古副气旋
成熟阶段
锢囚阶段
中纬度地面气压系统最主要的两类是温带 气旋和反气旋。人们更关注地面气旋。
东亚地区的温带气旋分为两类：
一、北方气旋 位于450～550N，以黑龙江、吉林与内蒙
古交界地区最多 二、南方气旋
位于250～350N，主要在我国江淮流域、 东海和日本南部海面的广大地区
新地岛
泰梅尔半岛
乌拉尔山
•热成风涡度平流，对平均层涡 度守恒的修正
•地形作用
地形作用项
f p0
p0
在迎风坡槽_______, 脊_______;
在背风坡槽_______, 脊_______;
涡度平流及热成风涡度平流
强度 •高空槽线上正热成风涡度平流引起槽_____ •疏散的槽______, 疏散的脊___________ •槽线上有冷平流，槽_________
阿尔泰山 天山
萨彦岭
昆仑山
南疆盆地 青藏高原山
贝加尔湖
6.1 北方气旋
一、北方气旋的特征如下：
1、北方气旋主要包括四种：
蒙古气旋、东北气旋、黄河气旋和黄海气旋
2、平均每年出现70多次 3、春季最多，蒙古气旋是东亚最强的温带气旋 4、北方气旋引起的天气主要是大风和降水。
黄河气旋的降水概率远大于蒙古气旋
移动速度 •槽前疏散，槽移动速度_______ •槽前冷平流，槽移动速度_______
高空图： 等高线，等温线，槽线，切变线，冷暖中心，高低压中心Βιβλιοθήκη 温带气旋温带气旋的定义
• 温带气旋是出现在中高纬度地区而中心气 压低于四周近似椭圆型的空气涡旋，是影 响大范围天气变化的重要天气系统之一。 温带气旋的直径平均1000公里，小的也有 几百公里，大的可达3000公里或以上。温 带气旋从生成，发展到消亡整个生命史一 般为2-6天。
初生阶段
发展阶段
D
相对低
压区
D
蒙古气旋发生时高空温压场形势
疏散等高线，槽前 有正涡度平流
温度场落后于高 度场，冷暖平流 均强烈
高层 系统 与地 面系 统的 配置
高空天气形势预报
t
V ( f
) 0.6VT T
f
p0
p0
g
t
Vg ( f
g ) 0.6VT
T
f
p0
p0
•绝对涡度平流（相对涡 度和地转涡度）