第四章 对流性天气过程 天气学原理(中国天气)课件
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天气学原理ppt网盘是一份教程的ppt文件，该教程介绍了天气学的基本原理。
该ppt文件包括以下内容：
1. 天气的基本概念：天气是指当前地球上某个地方所受到的大气状态，其中包括温度、湿度、风速、气压、云覆盖度等信息。
2. 天气的基本过程：水圈、能量平衡、热力输送和空气流动四个基本过程构成了天气的基本过程。
3. 气候变化：气候是指一定时期内，某地区大气状态的总和，它受到多种因素的影响，如地理位置、海洋活动、大气的组成物质等等。
4. 天气预报：天气预报就是根据当前的大气状态和未来可能发生的大气状态来预测未来几小时内的大气状态。
5. 冰川及气候变化：冰川是指甲低海拔高山地区的冰雪，它是大气状态变化的重要指示物，随着全球气温的升高，冰川也会逐渐消融。
天气学原理与方法复习第四章大气环流
天气学原理与方法复习第四章大气环流1.大气环流的纬向特征是什么？⏹低纬：东风带⏹中高纬：西风带（北半球冬季最大风速40m/s,30ºN ,200hPa，夏季最大风速16m/s,40ºN ,200hPa）即西风带冬强夏弱，随季节南北位移⏹极区：北半球夏季近地面：弱东风对流层：西风平流层：东风⏹南半球的情况与北半球类似，随季节南北位移,但西风中心强度冬夏变化不大2.大气环流的经向特征是什么？⏹冬季：对流层低层30ºN以南：偏北风40ºN 以北：南风对流层高层：低纬30ºN以南：南风；高纬40ºN以北：北风对流层中层：经向分量很弱⏹夏季：13-40ºN之间：低层：北风；高层：南风；低纬（近赤道）：低层：南风；高层：北风。
3.对流层中、底部冬季、夏季的主要系统，季节转换的特点？（北半球）对流层底部：a)冬季：阿留申低压（与高空东亚大槽对应）、冰岛低压（与高空北美大槽对应）、西伯利亚高压、北美高压、格陵兰大陆高压、太平洋高压和大西洋高压。
b)夏季：亚洲低压、北美低压、阿留申低压、冰岛低压、太平洋副热带高压、大西洋副热带高压。
夏季与冬季最突出的差别是冬季大陆上的两个冷高压到夏季变成了两个热低压；阿留申低压、冰岛低压仍存在，但强度比冬季弱得多。
海上的两个副热带高压变得非常强大，而其冬季强度比较弱。
对流层中部（500hPa）：a)冬季：①极区：2个低涡中心（格陵兰西部、东西伯利亚)；②中高纬:冬季三个长波槽：东亚大槽—140°E在亚洲东岸;北美大槽—70°w位于北美东岸;欧洲浅槽—40°E由欧洲东北部海面向西南方向伸展；在三个槽之间有三个平均脊，分别位于阿拉斯加、西欧沿岸和青藏高原的北部。
③低纬度:副高弱—其范围在20°N以南。
b)夏季：①极区：1个低涡中心。
②中高纬:夏季四个长波槽：东亚大槽—160°-180°E；北美大槽—60°w；欧洲西海岸槽—0°-10°E；贝加尔湖西部槽—90°E沿岸和青藏高原的北部。
天气学基础课件——对流性天气过程
雷暴云：指产生雷暴的积雨云（cb）。 一般雷暴：通常把只伴有阵雨的雷暴称
为“一般雷暴”。 强雷暴：伴有雷雨、大风、冰雹、龙卷
等严重的灾害性天气现象之一 的雷暴称为强雷暴。
积雨云
鬃积雨云
§8.1 雷暴的结构及雷 暴天气的成因
一般雷暴的结构 雷暴群或带 一般雷暴天气的成因 “稳定状态”的强雷暴的结 构 强雷暴天气的成因
暴雨、冰雹、龙卷、雷暴大风等 中尺度强风暴天气能形成严重自然 灾害，给国民经济建设和军事活动 带来重大损失。世界各国频数较高 的自然灾害是气象原因造成的，而 由中尺度天气造成的重大灾害占有 很大比例。
几个例子
1）1962年6月8日，在山东、江苏、安徽等省范围内有二 三十个县下了大冰雹。 2）1974年6月17日在北起山东半岛，经山东、江苏、安 徽等省，南至浙北、赣北及鄂东等广大地区上，自北向 南先后发生了8－12级大风或冰雹等严重灾害天气。 3）2005年4月8日中午至傍晚，四川、重庆25个县市出现 强对流天气，导致大风、暴雨、冰雹等灾害，造成至少 18人死亡，直接经济损失超过1.4亿元 4）1974年4月3日晚至4日有100多个龙卷袭击了美国12个 州及加拿大部分地区。
在弱的垂直风切变中 的孤立雷暴模型
四、“稳定状态”的强雷暴的结构
强雷暴：是指伴有大风、冰雹、龙卷等严重 灾害性天气现象的雷暴。 飑暴：以强烈阵风为主的强雷暴 雹暴：以严重降雹为主的强雷暴 生命史：较长，几小时--十几小时在强垂直 切变环境下发展起来的
超级单体风暴、多单体风暴、龙卷风暴、飑 线是常见的强风暴
一、一般雷暴的结构
雷暴云：指产生雷暴的积雨云（Cb）。一个 雷暴云叫做一个雷暴单体，其水平尺度约十 几公里。每个雷暴单体的生命史大致可分为 发展、成熟和消散三个阶段，每个阶段持续 十几分钟到半个小时左右。
天气学原理
天气学原理概述：天气学是研究大气现象和天气变化规律的一门科学。
它通过观测、实验和数学模型等方法，探索大气运动、热力学和水循环等因素对天气的影响。
天气学原理是天气学的基础，它涉及到大气的组成、结构、运动和能量传递等方面的知识。
一、大气的组成大气主要由氮气、氧气和少量的稀有气体组成。
其中，氮气占78%，氧气占21%，其他气体如氩气、二氧化碳等占1%左右。
这些气体的比例对于维持地球的气候和天气起着重要作用。
二、大气的结构大气可以分为不同的层次，从地球表面向上分别是对流层、平流层、中间层、热层和外层。
对流层是最接近地球的一层，其中发生了大部分的天气现象。
平流层以上的层次则较为稳定，很少发生天气变化。
三、大气的运动大气的运动是天气变化的重要因素。
大气通过对流、辐射和地球自转等方式进行运动。
其中，对流是主要的运动形式，通过热对流和冷对流的交替，形成了气压系统、风和降水等现象。
四、大气的能量传递大气中的能量主要来自太阳辐射。
太阳辐射进入大气后，一部分被地表吸收，一部分被大气层吸收或反射。
地表和大气层吸收的能量会引起温度的变化，从而影响着天气的产生和发展。
五、水循环与天气水循环是天气变化的重要机制之一。
当太阳辐射使水面蒸发后，水蒸气会上升到高空，形成云和降水。
降水又可以补充地表的水资源，维持生态系统的平衡。
水循环的变化会导致天气的多变，如降水量的增减和云量的变化等。
六、气象观测和预报天气学使用气象观测和预报技术来研究和预测天气变化。
气象观测通过测量气温、湿度、气压、风速和降水等参数来获取大气状态的信息。
而气象预报则利用观测数据和数值模型等方法，对未来天气进行推测和预测。
七、天气系统和气候带天气系统是指由气压系统、风和降水等要素组成的大气系统。
它们在全球范围内形成了不同的气候带，如赤道气候带、温带和寒带等。
这些气候带的存在使得地球上各地的天气具有一定的规律性和区别。
八、天气与人类活动天气对人类的生活和活动有着重要的影响。
天气学原理与方法-对流性天气过程
02
湿度逆层
当低层湿度高于高层时，形成湿度逆层，导致水汽在低层累积，为对流提供水汽条件。
大气不稳定性的原理
抬升条件的原理
抬升机制
抬升是形成对流天气的重要条件之一，如山脉抬升、锋面抬升等。
抬升强度
抬升的强度和持续时间会影响对流的强度和持续时间。
水汽是形成降水的重要物质，主要来源于海洋、湖泊等。
水汽来源
天气学原理与方法-对流性天气过程
目录
对流性天气概述 对流性天气形成的原理 对流性天气的观测与预测方法 对流性天气的防御与应对措施 对流性天气研究的未来展望
01
CHAPTER
对流性天气概述
对流天气是指由于地表加热导致的大气垂直运动而产生的天气现象，包括雷暴、阵雨、冰雹、龙卷风等。
定义
根据对流强度和影响范围，可分为一般对流天气和强对流天气。
数值预报在预报对流性天气中的应用
04
CHAPTER
对流性天气的防御与应对措施
预防为主
综合减灾
分级负责
社会参与
防灾减灾的基本原则
01
02
03
04
预防是减轻灾害损失的关键，应采取有效的措施减少灾害发生的可能性。
综合运用工程和非工程措施，降低灾害风险和减轻灾害损失。
各级政府和有关部门应按照职责分工，分别承担防灾减灾的主体责任。
人工智能技术如深度学习、机器学习等在天气预报中已开始应用，能够处理海量数据、提高预报精度和效率。
应用
随着人工智能技术的不断发展，其在天气预报中的应用将更加广泛和深入，有望实现对流性天气的精准预报和预警。
前景
THANKS
感谢您的观看。
制定统一的预警信息发布标准，规范预警信息的发布和管理。
天气系统和天气过程优秀课件
天气过程
寒潮 梅雨
寒潮
定义
中央气象局规定： 由于冷空气的入侵，使气温在24h内下降 10℃以上，最低气温在5℃以下，称为寒潮。近年来又补充规 定：长江流域及其以北地区，48h内降温14℃以上，长江中下 游最低气温达到4℃或以下，并且陆地上有三个大区伴有5—7 级大风，海上有三个海区伴有6—8级大风，也称为寒潮。
(3)过渡季节的气团活动 春秋两季，控制我国的主要 气团是变性西伯利亚气团和热带太平洋气团。
天气系统
➢气团 ➢锋 ➢气旋 ➢反气旋 ➢高空天气系统
锋
• 锋的概念
当冷气团和暖气团相遇时，两气团之间有一交接过渡 区，称它为“锋面”。锋面与地面的交线称锋线，锋线简 称为锋（图6－6）
• 锋的分类和锋面天气 暖锋
气旋的加深与填塞
气旋中心气压变低，称之为气旋加深；反之， 中心气压增加，常称之为气旋减弱或填塞。
气旋的分类
气旋按热力结构来分类，分为锋面气旋和无锋面气旋 两类，其中无锋面气旋包括暖性气旋(热低压、台风)和冷 性气旋(高空冷涡)。
温带气旋
1. 锋面气旋的结构和天气 发展成熟的锋面气旋内部，可分为冷、暖两个区。通
空气有95％都要经过关键区(如图中的阴影区)。
到达关键区后，冷空气可由西北、东、西、东 加西等四路侵入我国：
①西北路 冷空气自关键区经蒙古到达我国 河套附近南下，直达长江中下游地区，冷空气 在长江以北，造成大风、降温天气，在长江以 南，可发展为雨雪天气。
②东路 冷空气东移到我国华北北部后，其主力继续 东移，低层冷空气受长白山阻挡折向西南，经渤海 侵入华北，再从黄河下游向南直达两湖盆地。东路 冷空气,使渤海、黄海、黄河下游一带出现东北大风， 华北、东北出现连阴雨雪。
对流性天气过程ppt课件
南京信息工程大学 大气科学系
超级单体三维环流
模型
南京信息工程大学 大气科学系
南京信息工程大学 大气科学系
2 结构特征
风暴云顶
垂直气流分两部分：斜升气流，下击暴流
无（或弱）回波区（穹窿）
在风暴云的右前方形成一个只有小云滴而没有（或很少 有）大水滴的地区，有时也可能是无云的空穴。在雷达 的RHI照片上便呈现为一个无（或弱）回波区，它从风暴 云右翼伸展到风暴云内并存在云中向上突入一段距离， 一般称其为“穹窿”。上风侧是云墙，强回波区下风侧 是前伸悬体回波。
南京信息工程大学 大气科学系
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斜升气流的形成：下击暴流的辐散气流与进入 云体的暖湿气流汇合产生。
下击暴流的形成： ① 降水物的拖拽作用 ② 在中层云外围绕流干冷气流被卷入后，在云
体前部逐渐下沉。 ③ 在中层，从云后部直接进入云中的干空气，
降水物通过这种干空气是强烈蒸发冷却，形 成很冷的下沉气流。
为“一般雷暴”。 强雷暴：伴有雷雨、大风、冰雹、龙卷
等严重的灾害性天气现象之一 的雷暴称为强雷暴。
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积雨云
鬃积雨云
南京信息工程大学 大气科学系
§4.1雷暴的结构及雷暴 天气的成因
一般雷暴的结构 雷暴群或带 一般雷暴天气的成因 “稳定状态”的强雷暴的结 构 强雷暴天气的成因
南京信息工程大学 大气科学系
4 压、温、湿的变化 下沉气流：水滴蒸发近饱和，湿绝热下降，
气象学第4章
B：地表层和地表下层间以分子传导形式进行交换的热通量 项； LE：地表层与空气间以潜热形式进行交换的热通量项。
图4-1 地面热量收支示意图
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白天，从日出后1小时到日落前1小时左右的这段时间内，地 球表面吸收的太阳辐射大于地面有效辐射，辐射差额R为正值， 辐射差额转变为热能，使地表面温度增加．于是地表层开始逐 渐支出热量；以湍流方式进入空气的热通量P，使空气层升温； 以分子传导方式进入地表下层的热通量B，使地表下层增温；以 潜热方式进人空气的热通量LE，使气温升高。 夜间，从日落前1小时至次日早晨日出后1小时左右的这段时 间，地面吸收的太阳辐射小于地面有效辐射，辐射差额R为负 值，于是地面开始逐渐失去热量，使地表面温度降低，近地气 层和地表下层分别以湍流P和分子传导B的形式传递给地表层热 通量，同时，近地层水汽凝结于地表，以潜热LE形式传递给地 表层热通量。
（4-5） 在其它条件相同时，物体导温率越大，温度传播速度越 快，温度变化所及深度越深，各深度温度差异能很快消除。
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由表4-1可知，导温率最大的是空气，空气的导温率比水
大百倍、比土壤固体颗粒大几十倍。因此，过湿的沼泽土壤， 热力特性极为不好，导温性很差。 由公式(4-5)可知，导温率与导热率大小成正比，与热容量 成反比。 土壤导温率直接决定着土壤温度的垂直分布及最高、最低温 度出现的时间。在其他条件相同时，导温率越大，其表面温度 变化越小，土壤内温度变化则越大。同时，土壤温度变化所及 的深度也越深，各深度和地表面在最高和最低温度出现的时间 相比较，就落后得也越少。
一、 分子热传导
以分子运动来传递热量的过程称为分子热传导。 在土壤层中，热量交换是由分子热传导形式完成的。分子热传 导过程的强弱对土壤层内热状况的形成有着重要意义。 空气是热的不良导体，空气分子导热率很小，因而由传导方式 进行的热量转移比其他方式要少得多，多数情况下是可以忽略 不计的。
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冻结高度
向上发展，至对流层顶
附近后形成云砧。
凝结高度
二、雷暴群或带
１．含义：有许多雷暴单体随机聚集成群
或带（各单体处于不同阶段）。 2．生命史：几个小时、中β尺度。 3. 水平尺度：可达几百公里。 4．每个单体处于不同的发展阶段。
（降水分布？）
一个典型的多单体雷暴群的平面图
三、一般雷暴天气的成因
超级单体三维环流 模型
2 结构特征
风暴云顶
垂直气流分两部分：斜升气流，下击暴流
无（或弱）回波区（穹窿）
在风暴云的右前方形成一个只有小云滴而没有（或很少 有）大水滴的地区，有时也可能是无云的空穴。在雷达 的RHI照片上便呈现为一个无（或弱）回波区，它从风暴 云右翼伸展到风暴云内并存在云中向上突入一段距离， 一般称其为“穹窿”。上风侧是云墙，强回波区下风侧 是前伸悬体回波。
4 压、温、湿的变化 下沉气流：水滴蒸发近饱和，湿绝热下降，
冷空气堆，“雷暴高压”。 测站气压：先下降、后上升，
温度：下降（冷空气堆）， 相对湿度上升，绝对湿度下降（与温度
有关，近与饱和）。
在弱的垂直风切变中 的孤立雷暴模型
四、“稳定状态”的强雷暴的结构
基本概念 飑暴：以强烈阵风为主的强雷暴 雹暴：以严重降雹为主的强雷暴 生命史：较长，几小时--十几小时 在强垂直切变环境下发展起来的
第四章 对流性天气过程
冰雹 hailstone
尺度小、生命期短， 气象要素水平梯度很大、天气现象剧烈，具有 很大破坏力， 往往是一种灾害性天气系统。
本章重点：
• 雷暴系统的结构特征和活动规律 • 强雷暴云发生发展有利条件 • 雷暴和冰雹天气过程的诊断分析和 预报思路
本章难点：
• 强雷暴云结构特征 • 对流天气预报的物理基础
积雨云
鬃积雨云
§4.1雷暴的结构及雷暴 天气的成因
一般雷暴的结构 雷暴群或带 一般雷暴天气的成因 “稳定状态”的强雷暴的结 构 强雷暴天气的成因
一、一般雷暴的结构 1．生命史的三个阶段 ① 积云阶段（发展阶段） ② 成熟阶段 ③ 消散阶段
成熟期 积云期
雷雨胞生命史，显示胞内垂 直气流和凝结物的分布
（一）超级单体“风暴
１．定义及特征： ① 含义：具有单一的特大的垂直环流的巨大的 ② 强风暴云，是所有对流风暴云中最壮观和最 ③ 强烈的一类风暴云 ② 水平尺度：20-40km，垂直尺度：18km ③ 生命史：几个小时，移动路径可达数百公里 ④ 环流：具有强大的非对称的有组织的垂直环
流，前部有上升气流，后部有下沉气流
雷暴：积雨云（Cb）中所发生的雷电交作的 激烈放电现象，同时指产生这种天气现 象的天气系统。
干雷暴：没有降水的闪电、雷鸣现象。
雷暴云：指产生雷暴的积雨云（cb）。 一般雷暴：通常把只伴有阵雨的雷暴称
为“一般雷暴”。 强雷暴：伴有雷雨、大风、冰雹、龙卷
等严重的灾害性天气现象之一 的雷暴称为强雷暴。
消散期
2．生命史：每个阶段持续十几分钟至半 小时左右。
３．水平尺度：约十几公里 ４．垂直运动：(垂直速ωmax﹤15m/s) ５．垂直运动在对流层中层最强
（300hPa-500hPa）
６．云中物态特征：
0℃-20℃：过冷水滴、雪花、冰晶
冰晶从-10℃附近开始出现，并随高度逐渐 增多。
到冻结高度，云顶突然
➢概 述 ➢雷暴的结构及雷暴天气的成因 ➢中小尺度天气系统 ➢对流性天气预报的物理基础 ➢对流性天气的预报方法
概述
对流性天气：由大气中的对流（往往与不稳
定层结有关）产生的天气。
阵雨、大风、冰雹、龙卷等
对流性天气的特征： ㈠ 对流性天气都是对流旺盛的积雨云（cb）
的产物 ㈡ 对流性天气具有范围小，发展快的特点。 ㈢ 对流性天气发展剧烈，易形成灾害。
强雷暴与一般雷暴的主要区别： ① 特定环流场:强的垂直切变和强的不
稳定。 ② 特定的铅直环流: ωmax >15m/s
稳定状态的含义：
当强雷暴发展到一定阶段时，会出现一个可以 维持数小时之久的近乎稳定的较强较大，以及 高度有组织和不对称垂直环流。
强雷暴类型（按其结构特征）： 超级单体风暴 多单体风暴 飑线 ……
风暴的运动方向一般偏向于对流云中层
的风的右侧。所以这类风暴也叫做“右 移强风暴”，但有的强风暴也可以是左
移的。 环境风因为风暴云十分高大，因此它迫 使环境气流分成两股绕云而过，在环境
气流与云边界之间会发生涡旋混合作用。
斜升气流的形成：下击暴流的辐散气流与进入 云体的暖湿气流汇合产生。
下击暴流的形成： ① 降水物的拖拽作用 ② 在中层云外围绕流干冷气流被卷入后，在云
1 雷电 雷电是由积雨云中冰晶“温差起电”以
及其它起电作用所造成的云与地之间或云与 云之间的放电现象。
一般当云顶发展到-20℃等温线高度以上时，云中便有了 足够多的冰晶，因此，就会出现闪电和雷鸣。
2 阵雨
累积量超过上升气流承托能力 降雨。 持续时间为几分钟到一小时不等。
3 阵风
在雷暴云的成熟阶段，云中产生的下 沉气流冲到地表面向四周散开造成阵风。
【飑线回波】（squall line echoes）飑线系统所产生的雷 达回波。这类回波在雷达的平面位置显示器上呈长达数百公 里的窄带状，由对流单体的块状回波连结而成（如图所示）。 飑线回波的移动速度较快，可达60一70km／h以上。
㈡ 多单体风暴
含义：由许多较小的处于不同发展阶段雷 暴单体组成，但有一个统一的垂直环流的 风暴。
1973年7月9日美科罗拉多州所测到 的多胞型雷暴）侧向排列而形成的强对流云带。
风向、风速突变的狭窄的强对流天气带。很具破坏力的严重灾害性天气。
体前部逐渐下沉。 ③ 在中层，从云后部直接进入云中的干空气，
降水物通过这种干空气是强烈蒸发冷却，形 成很冷的下沉气流。
３．两支气流的作用 斜升气流的作用： ① 供应水汽 ② 促进云、雨发展 ③ 分选大小不同的降水物，有利于冰雹的生成 下击暴流的作用： ① 到地表面后向四周散开，形成强风 ② 使上升气流倾斜，产生斜升气流，形成稳定 状态的风暴云
２．水平尺度：长约几十至几百公里，宽约几 十公里至二百公里。 ３．生命史：几小时至十几小时。
４．天气现象：大风、冰雹、龙卷。 飑线过境时，风向突变、风速急增、气压 骤升、气温剧降同时伴有雷暴、暴雨。
飑线发生之前多属晴好天气，气温较高，风力微弱，风 向很乱或多偏南风，空气湿度较大，天气闷热，具备雷雨 条件。