第二章大气环流形势

1 第二章 大气环流形势（P13） 0.1 大气环流——是指世界规模的大气运动状况，主要包括长波和超长波槽脊、行星锋区和急流、阻塞高压、极涡、副高等行星尺度的天气系统。 大气环流的基本状态，即通常所谓的天气系统，是各种天气过程发生的环流背景。在具有一定特征的环流形势下，产生一定类型的天气系统，盛行特定的天气过程，并出现相应的天气状况。因此，天气预报须从分析环流形势入手，以环流形势的预报为基础。

一 大气环流的演变规律 1 大气环流演变的阶段性 1.1 “天气阶段”——大气环流的演变存在着阶段性。一年之中，大气环流随季节而发生多次大变动，从而引起天气气候的突变。在两次突变之间的渐变时期，大气环流形势保持相对稳定，出现一定的天气气候特点，这段时间可看作一个“天气阶段”。 1.2 天气阶段有以下特点： 1）时间尺度介于自然天气季节和自然天气周期之间，一般为10－30天； 2）空间尺度与一定的天气气候区相联系； 2

3）天气阶段按一定的顺序更替，反映了气候变化规律； 4）在同一天气阶段内有一定的盛行天气过程和天气特点。 因此，研究大气环流演变的阶段性，掌握天气阶段持续和更替的规律，对长、中、短期天气预报都大有帮助。 1.3 根据东亚大气环流演变的阶段性，可将山东夏季划分为以下五个天气阶段： 1）假雨季， 5月下旬至6月上旬。 2）初夏，6月中、下旬。 3）梅雨，6月下旬至7月中旬。 4）盛夏，7月下旬至8月中旬。 5）晚夏，8月下旬至9月上旬。

2 经向、纬向环流的转换 2.1北半球中、高纬度高空盛行环绕极地的西风环流。西风环流有时比较平直，盛行沿纬圈的气流，称为“纬向环流”；有时槽脊发展，气流南北交换剧烈，盛行沿经圈的气流，称为“经向环流”。 2.2 西风带纬向环流（高指数）与经向环流（低指数）总是互相转换，往复循环地变化着，这种变化过程称为“指数循环”。 3 上、下游效应与能量频散 3.1 上游效应——是指上游某地区长波系统发生某种显著变 3

化后，接着就以相当快地速度(一般要比系统本身移动速度及平均西风风速都快)逐步影响到下游，最后使广大范围内地环流发生变化。相反，下游长波系统地显著变化，也会对上游产生影响，称为“下游效应”。 3.2上、下游效应常表现在： 1）上游长波系统的移动； 2）上游长波系统强度的变化； 3）上游长波波长的变化； 4）上游长波波数的变化； 5）上游阻塞高压的显著变动； 6）下游长波系统的移动； 7）下游长波系统的强度变化。 3.3能量频散 某地上空低压槽强烈加深后，紧邻其下游的高压脊便会跟着加强，随后高压脊下游的低压槽又接着发展加深，这种现象就是能量频散作用的表现。上游槽和脊的发展是能量增大的表现，这种现象逐步向下游传播，使下游槽和脊也随之发展。因此，下游槽、脊发展的能量来源，可以看成是上游能量传播所提供的。这种能量传播的速度是很快的，它不但比长波系统本身的移速快，而且一般也比平均西风速度大，通常为每天20－30个经度。 4 高空锋区与急流（p16） 4

4.1 高空锋区——在对流层中上层等压面上，弯弯曲曲地环绕半球且宽度为几百公里地水平温度梯度最大的带状区域，就是高空锋区，也称“行星锋区”。 高空等压面图上的等高线密集区几乎总是和等温线密集区同时存在，且位置偏离不大，因而也常将等高线密集区称为行星锋区。行星锋区实际上就是不同气团之间的过渡区域。 4.2 极锋——在北半球主要有两支行星锋区，北支介于冰洋气团与极地气团之间，称为极锋。 4.3 副热带锋——南支介于极地气团与热带气团之间，称为副热带锋。 4.4 锋区是大气斜压性最强的地区，所以气旋、反气旋一般都在锋区上发生、发展，它们的移动也与行星锋区有密切关系。 行星锋区是三度空间现象。地面锋是地面与锋区相交割的结果，是锋区在地面上的反映。 锋区的上、下界在高空等压面图上一般都表现的比较清楚，但在地面图上往往只反映锋区的下界比较清楚，因此只能定一条锋线。 4.5急流——在水平温度梯度最大的区域（即锋区）上空的一定高度上，必然会出现与温度场相适应的强风区。若强风区风速达到30m/s以上，即称为急流。 急流是出现在大气层中的一支强而窄的气流，是大气环流 5

的一种重要现象；在高空和低空中高纬西风带和低纬东风带中均可出现，但集中出现在对流层上部到对流层顶附近或平流层中。 在正常情况下，急流长度可达数千公里至上万公里，宽几百公里，厚几公里。 它有一个或多个高风速值中心，称为急流中心。急流中心轴呈准水平，其两侧风速水平切变和上下垂直切变均很大。 如果强风区的中心风速小于30m/s，则不再称为急流。 4.6 根据急流所在的高度和气候带位置，可将急流划分为下列几类： 1）温带急流，又称极锋急流或北支急流。 2）副热带急流，又称南支急流。 3）热带东风急流。 4.7低空急流 低空急流是指对流层下部风速较强的部分。这种低空急流多是局部现象，只有夏季出现在东非到亚洲南部的索马里急流的范围较广，也最稳定。低空急流中心风速值一般达不到急流定义的要求，但急流轴附近风速的水平和垂直切变还是相当明显的。 我国华南和长江流域一带（夏季在黄淮流域），在500hPa附近或对流层下层（700hPa和850hPa）也常出现低空急流，它一般是指副高边缘的强西南风带，并可以有锋区配合，有 6

时像是高空副热带急流向下延伸的结果。低空急流与暴雨、飑线及龙卷风等强烈天气的发生有着密切联系。 5 阻塞形势 5.1阻塞形势——西风带长波槽、脊强烈发展时会形成阻塞高压和切断低压，两者常同时出现。通常把阻塞、切断系统出现后的大范围环流形势称为阻塞形势。 5.2 阻塞高压——西风带长波脊发展，向北伸展到较高纬度并在脊中出现闭合等高线，形成暖高压中心。若暖高压符合下列条件时称为阻塞高压： 1）有闭合暖高压中心，且处于较高纬度。 2）暖高压至少维持三天以上，一般呈准静止状态。 3）在阻高区域内，急流自高压西侧分为南北两支，绕过高压后再汇合起来，其分支点与汇合点间的范围一般要大于40－50个经度。 5.3 阻高是高空深厚的暖高压系统。阻高稳定时，一般在阻高范围内及其东侧的低压西部地区天气晴朗，而在其西侧低压的大部分地区则是降水区。 在亚洲地区，阻高常出现在乌拉尔山及鄂霍茨克海地区（中心多在北纬55－59度之间）以5－7月出现最多，持续日数平均8天，最短3－5天。 5.4 阻高是如何形成和崩溃的（p18）。 5.5切断低压——切断低压又叫冷涡，是指对流层中、上层 7

出现的一堆孤立的冷空气。 它与北方冷空气之间被暖空气所切断，在气压场上表现为低压。切断低压有两种：1是无明显阻高存在，但在切断低压北部存在着近于平直的强西风；2是与阻高同时出现的切断低压。 5.6 切断低压是发生发展在高空的低压系统，一般在700hPa以上才有明显表现，在300hPa面上最清楚，而在地面图上一般只看到一个冷性高压，找不到气旋的痕迹。在切断低压的南侧，地面可发生锋面气旋，因此云雨天气多出现在切断低压的东南方。 5.7切断低压形成与消失过程（p18）

6 极涡活动 极涡——在对流层和平流层下部，极区经常为一个绕极气旋控制，称为极涡。 冬季和夏季，极涡的强度相差甚大。夏季极涡比冬季弱的多。只有一个中心，一般偏在西半球，对亚洲中纬度影响不明显。冬季极涡是北半球100hPa形势图上最强大的一个环流系统，它的活动对中、高纬度天气系统和大范围天气过程可产生直接影响。 6.2 根据极涡中心的分布，一般把极涡分为四种类型： 1）绕极型，简称O型； 8

2）非对成型，亦称偏极型，简称I型； 3）偶极型，简称II型； 4）多极型，简称III型。 6.3 当绕极型和偏极型盛行时，对流层极涡与平流层极涡同位相，形成很深厚的低涡，有利于中、高纬度纬向环流的维持和加强。这时冷空气很难脱离极涡而爆发南下，所以这种形势是我国暖冬的典型形势。 当绕极型和偏极型减弱，北美大西洋地区和亚洲有高压脊向高纬度伸展，在极区出现所谓桥式打通现象甚至为高压系统时，极涡便由单极型过渡到偶极型，因而亚洲北部低涡南掉且强烈加深，使极地冷空气源源不断南下，形成我国的寒潮天气。偶极型的维持，则会形成我国持续低温天气。 7 低纬度环流系统 7.1 低纬度环流系统——一般是指100hPa层的南压高压，500hPa层的副高、赤道辐合带及与其相连的台风、东风波等。 山东地处中纬度，冬半年完全受西风带环流控制，低纬度系统只有在夏半年才能影响。 7.2 南亚高压——南压高压亦称“青藏高压”，是盛夏期间出现在中国青藏高原的高层反气旋。它是夏季北半球100hPa等压面上最强大、最稳定的环流系统，也是夏季副热带地区的大气活动中心。 7.3南压高压一般分为三种形态：东部型，西部型，带状型。 9

7.4 500hPa副高 在广大副热带地区经常维持一个高压带，即通常所谓的“副高”。它常表现为若干具有闭合中心的高压单体。 在北半球副热带地区，大西洋和北非两环副高夏季强大，冬季趋于消失；太平洋副高四季都存在，冬半年较弱并偏东、偏南，夏半年较强且偏西、偏北。 副高是一个动力性高压，它控制的范围内是比较均匀的暖气团，大气基本为正压状态，盛行下沉气流，天气晴朗。它在某地长期维持，可造成大范围持续干旱，北非一环副高就在北非和亚洲西部造成了大片沙漠。副高是较低纬度最重要的大型环流系统，也是整个大气环流的一个重要角色。 7.5 西太平洋副高脊的活动对我国天气气候影响巨大。副高西部和西北部边缘是与西风带相互作用的地区，有锋面、气旋、切变线、低涡等天气系统活动；在副高西南边缘的东风气流里，有台风、热带低压、东风波等热带天气系统活动。所以在副高的这些边缘地区常产生暴雨、大风以及强雷暴等天气。 7.6 赤道辐合带——是北半球东北信风和南半球东南信风在赤道附近相遇而形成的气流辐合带。就气压场来说，赤道辐合带是处于南、北半球副高之间的一宽广低压区内，这个低压区称为赤道槽。 在赤道辐合带上，当气流辐合很强时，容易形成热带低压