《卫星气象学课件5-liyan.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《卫星气象学课件5-liyan.ppt（42页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第五章第五章水汽图象的基本类型水汽图象的基本类型和分析和分析5.1概述概述5.2水汽边界的型式水汽边界的型式5.3高空槽前的边界高空槽前的边界水汽：水汽：由于地心引力的作用，地面附近空气比较稠密，越往高处，由于地心引力的作用，地面附近空气比较稠密，越往高处，空气越稀薄。大部分空气聚集在从地面往上大约十公里大气里，空气越稀薄。大部分空气聚集在从地面往上大约十公里大气里，而大气中的水汽则几乎全部聚集在这一层次里。雨、露、霜、雪而大气中的水汽则几乎全部聚集在这一层次里。雨、露、霜、雪是由大气中的水汽形成的，因此主要产生于大气层下部。是由大气中的水汽形成的，因此主要产生于大气层下部。5.1 5.1 概
2、述概述 土壤水分(w)陆地水循环陆地水循环海洋水循环海洋水循环全球水循环全球水循环裸地裸地蒸发蒸发雪雪385111水的气、液、固态易转化水的气、液、固态易转化水的气、液、固态易转化水的气、液、固态易转化 太阳辐射和重力作用太阳辐射和重力作用太阳辐射和重力作用太阳辐射和重力作用 内内内内因因因因外外外外因因因因自然影响因素：自然影响因素：自然影响因素：自然影响因素：uu气象条件气象条件气象条件气象条件(大气大气大气大气环流、风向、风环流、风向、风环流、风向、风环流、风向、风速、温度、速、温度、速、温度、速、温度、湿度湿度湿度湿度等等等等)；uu地理条件地理条件地理条件地理条件(地形、地形、地形、
3、地形、地质、土壤、植地质、土壤、植地质、土壤、植地质、土壤、植被等被等被等被等)。水水汽汽图图：卫卫星星观观测测在在5.5m5.5m至至7.5m7.5m红红外外波波段段内内，存存在在着着强强水水汽汽吸吸收收带带。卫卫星星在在这这一一吸吸收收带带上上测测得得的的辐辐射射强强度度主主要要是是大大气气中中水水汽汽吸吸收收后后的的再再辐辐射射。这这种种向向上上的的辐辐射射强强度度测测值值可可转转换换成成温温度度值值表表示示，这这种种方方式式测测得得的的温温度度称称为为“亮亮温温”，“亮亮温温”也也可可用用色色调调来来表表示示。这这一一波波段段观观测测的的辐辐射射图图象象称称为为水水汽汽图图象象，一一般
4、般在在水水汽汽图图上上，白白色色调表示能量很低的辐射或冷亮温，黑色表示高能辐射或暖亮温。调表示能量很低的辐射或冷亮温，黑色表示高能辐射或暖亮温。u到达卫星的水汽辐射来自有一定厚度的各到达卫星的水汽辐射来自有一定厚度的各层次中。水汽在普通的浓度下对辐射是半透层次中。水汽在普通的浓度下对辐射是半透明的，因此明的，因此卫星测得的亮温是若干水汽层的卫星测得的亮温是若干水汽层的“总总”温度，而不是某一个特定面或层的温温度，而不是某一个特定面或层的温度。度。u气层水汽浓度越大，辐射能穿过的气层越气层水汽浓度越大，辐射能穿过的气层越薄，这就好比一个人在雾中望远，可见距离薄，这就好比一个人在雾中望远，可见距离
5、随雾密度的增加而减小。我们可以认为卫星随雾密度的增加而减小。我们可以认为卫星以同样的方式，向下以同样的方式，向下“看看”水汽，但它测到水汽，但它测到的或的或“看到看到”的是水汽所发射的能量，以亮的是水汽所发射的能量，以亮温代表而不是可以看得见的光。因此，温代表而不是可以看得见的光。因此，6.76.7m m波段波段不能提供大气整层水汽含量的信息，而只能获得在气层中、上层水汽分布情况。不能提供大气整层水汽含量的信息，而只能获得在气层中、上层水汽分布情况。6.76.7m m水汽图对大气层中上层水汽反映敏感，对大气低层的水汽与云反映不敏感，水汽图对大气层中上层水汽反映敏感，对大气低层的水汽与云反映不敏
6、感，而水汽主要分布在大气中、低层次。而水汽主要分布在大气中、低层次。卫星水汽图主要分析动力气象。卫星水汽图主要分析动力气象。卫星水汽图主要分析动力气象。卫星水汽图主要分析动力气象。到达卫星的辐射受许多变量到达卫星的辐射受许多变量影响。对影响。对6.7m波长来说，主要有大气中波长来说，主要有大气中水汽含量水汽含量水汽含量水汽含量，水汽垂直水汽垂直水汽垂直水汽垂直位置位置位置位置以及以及水汽的温度水汽的温度水汽的温度水汽的温度等三个因素。等三个因素。为了便于使用，初步归纳为以下几条：为了便于使用，初步归纳为以下几条：第一：第一：高云区在水汽图象上与在红外云图上一样，都表现为灰白高云区在水汽图象上与
7、在红外云图上一样，都表现为灰白色。只是水汽图象上在高云的范围以外还有水汽可以被观测到，色。只是水汽图象上在高云的范围以外还有水汽可以被观测到，所以高云边界模糊。因此，在水汽图上白亮区的边界往往不是云所以高云边界模糊。因此，在水汽图上白亮区的边界往往不是云的边界，的边界，水汽图上云区以外较亮（暗）的地区表示湿层的顶部较水汽图上云区以外较亮（暗）的地区表示湿层的顶部较水汽图上云区以外较亮（暗）的地区表示湿层的顶部较水汽图上云区以外较亮（暗）的地区表示湿层的顶部较高（低）。特别暗的地区一般对流层中上部有明显下沉运动。高（低）。特别暗的地区一般对流层中上部有明显下沉运动。高（低）。特别暗的地区一般对流
8、层中上部有明显下沉运动。高（低）。特别暗的地区一般对流层中上部有明显下沉运动。第二：第二：中、低云在水汽图上不清楚，中、低云在水汽图上不清楚，中、低云在水汽图上不清楚，中、低云在水汽图上不清楚，因为这个波长的辐射在其路因为这个波长的辐射在其路径上受水汽的再辐射而使对流层中低层的信息几乎不存在。径上受水汽的再辐射而使对流层中低层的信息几乎不存在。第三：第三：6.76.7m m波段的辐射一般不能穿过整个大气层，因此，除了非波段的辐射一般不能穿过整个大气层，因此，除了非常干燥的冬季，常干燥的冬季，在水汽图上很少看到地表特征。在水汽图上很少看到地表特征。在水汽图上很少看到地表特征。在水汽图上很少看到地
9、表特征。第四：第四：由于由于6.5-7.06.5-7.0m m的水汽通道对水汽十分灵敏，当对流层上部的水汽通道对水汽十分灵敏，当对流层上部200hPa200hPa附近有逆温层时，图象亮度不再代表湿层顶部的亮温，其附近有逆温层时，图象亮度不再代表湿层顶部的亮温，其解释会变得非常复杂，但这种情况并不常见。解释会变得非常复杂，但这种情况并不常见。将水汽图像应用于天气尺度分析的基础：干区（深灰色）、将水汽图像应用于天气尺度分析的基础：干区（深灰色）、将水汽图像应用于天气尺度分析的基础：干区（深灰色）、将水汽图像应用于天气尺度分析的基础：干区（深灰色）、湿区（亮白色）以及它们的边界，它们经常和重要的高空
10、气流特湿区（亮白色）以及它们的边界，它们经常和重要的高空气流特湿区（亮白色）以及它们的边界，它们经常和重要的高空气流特湿区（亮白色）以及它们的边界，它们经常和重要的高空气流特征有很大的相关性（比如：槽、对流层顶动力异常和急流等）。征有很大的相关性（比如：槽、对流层顶动力异常和急流等）。征有很大的相关性（比如：槽、对流层顶动力异常和急流等）。征有很大的相关性（比如：槽、对流层顶动力异常和急流等）。分析水汽图中最重要的特征是不同水汽区之间的边界，分析水汽图中最重要的特征是不同水汽区之间的边界，分析水汽图中最重要的特征是不同水汽区之间的边界，分析水汽图中最重要的特征是不同水汽区之间的边界，了解边界与
11、整个水汽分布是分析的关键。了解边界与整个水汽分布是分析的关键。了解边界与整个水汽分布是分析的关键。了解边界与整个水汽分布是分析的关键。根根据据图图象象上上不不同同特特点点和和表表现现可可识识别别出出常常见见的的边边界界类类型型。水水汽汽图图中中清清晰晰的的边边界界或或灰灰度度差差异异通通常常代代表表高高空空亮亮（冷冷）灰灰度度一一侧侧的的湿湿空空气气和和暗暗（暖暖）灰灰度度一一侧侧的的干干空空气气之之间间的的差差异异。它它们们的的形形成原因有：成原因有：l湿空气在某一地区上升，而周围环境状况无重大变化；湿空气在某一地区上升，而周围环境状况无重大变化；l湿空气在被高空干空气侵占的区域下沉，即在无
12、变化的湿湿空气在被高空干空气侵占的区域下沉，即在无变化的湿环境附近，形成新的高空干空气环境；环境附近，形成新的高空干空气环境；l水汽边界可能是前面两种过程共同作用的结果，上升的湿水汽边界可能是前面两种过程共同作用的结果，上升的湿空气区域邻近的湿空气可以下沉；空气区域邻近的湿空气可以下沉；l在相同尺度上没有明显垂直运动的水平变形过程可使最初在相同尺度上没有明显垂直运动的水平变形过程可使最初渐变的或反差小的水汽梯度变得清晰且反差大。渐变的或反差小的水汽梯度变得清晰且反差大。水汽图中观察到的最有意义的边界涉及到水平变形过程和一个或多个垂直运动过程的结合。在水汽图中选用“边界”表示具有不同灰度的相邻区
13、域之间的突变界面，由于各种应用的要求不同，图象产生的过程亦不一样，为了描绘这些差异及其随时间的变化。用下列专用术语来描述：清晰度清晰度 边界条件边界条件 陡峭度陡峭度 灰度梯度的大小灰度梯度的大小 和形状的规则性和形状的规则性 对比度对比度 边界两侧灰度差的大小边界两侧灰度差的大小 带或缝：带或缝：这种或黑或浅灰的长形区域宽度有限，在其两侧各有一这种或黑或浅灰的长形区域宽度有限，在其两侧各有一条边界。条边界。“带带”这个词既可以用于表示亮，又可以表示暗的特征；这个词既可以用于表示亮，又可以表示暗的特征；而而“缝缝”这个词只用于表示暗区。这个词只用于表示暗区。边缘：边缘：当灰度差出现在一较长距离
14、内或形状不规则时，我们有时当灰度差出现在一较长距离内或形状不规则时，我们有时用用“边缘边缘”一词来表示不清晰的界面。一词来表示不清晰的界面。水汽图中最常见和最重要的类型被归纳为七种基本类型：水汽图中最常见和最重要的类型被归纳为七种基本类型：l天气尺度系统的天气尺度系统的“头边界头边界”l平行急流边界平行急流边界l“斜压叶斜压叶”边界边界l干涌边界干涌边界l底涌边界底涌边界l内边界内边界l回流边界回流边界 水汽图中观察到的一种最常见的边界型式的形成与垂直上升水汽图中观察到的一种最常见的边界型式的形成与垂直上升运动区高空水汽的扩散有关。在高层水汽扩散方向与周围高空风运动区高空水汽的扩散有关。在高层
15、水汽扩散方向与周围高空风场方向相反的一侧，往往会形成场方向相反的一侧，往往会形成“阻塞阻塞阻塞阻塞”。一般来说，清晰的边界形成于垂直上升运动产生湿区的上游一般来说，清晰的边界形成于垂直上升运动产生湿区的上游一侧，我们称这种特定类型的阻塞过程为一侧，我们称这种特定类型的阻塞过程为“头阻塞头阻塞头阻塞头阻塞”。由这种过由这种过程形成的边界，可以多种尺度出现在大气中各个层次中。但这种程形成的边界，可以多种尺度出现在大气中各个层次中。但这种现象出现在对流层低层时，在现象出现在对流层低层时，在6.76.7m m水汽图上通常观测不到。水汽图上通常观测不到。5.2 5.2 水汽边界的型式水汽边界的型式 5.
16、2.1 5.2.1 天气尺度系统的天气尺度系统的“头边界头边界”“头阻塞头阻塞”可发生于各种尺度上，所以我们亦将可发生于各种尺度上，所以我们亦将“头边界头边界”这个这个概念用于天气尺度的系统。概念用于天气尺度的系统。边界的图象特征边界的图象特征边界的图象特征边界的图象特征 头边界由一个相当清晰的界面组成，头边界由一个相当清晰的界面组成，它的一侧是高云和冷的它的一侧是高云和冷的它的一侧是高云和冷的它的一侧是高云和冷的高空湿区，另一侧是各种各样的干环境。高空湿区，另一侧是各种各样的干环境。高空湿区，另一侧是各种各样的干环境。高空湿区，另一侧是各种各样的干环境。云和水汽趋向于在高层云和水汽趋向于在高
17、层积累并从垂直上升运动区向外扩散。清晰的头边界形成于正在扩积累并从垂直上升运动区向外扩散。清晰的头边界形成于正在扩散的高层湿区的上游，水汽向周围扩散或阻塞周围的高空风。散的高层湿区的上游，水汽向周围扩散或阻塞周围的高空风。垂直下沉运动区常沿头边界形成。虽然这种向下的垂直运动垂直下沉运动区常沿头边界形成。虽然这种向下的垂直运动区或下沉带可沿边界扩展很长距离，但它在与边界正交的方向和区或下沉带可沿边界扩展很长距离，但它在与边界正交的方向和垂直深度上影响范围都很小。局地性下沉运动是由周围上游气流垂直深度上影响范围都很小。局地性下沉运动是由周围上游气流和湿侧和湿侧“阻塞阻塞”气流之间的高层辐合产生的。
18、局地上升运动区亦气流之间的高层辐合产生的。局地上升运动区亦可能沿着边界在最大辐合层以上出现。因此，在解释水汽图时，可能沿着边界在最大辐合层以上出现。因此，在解释水汽图时，与暗区有关的是下沉区域。与暗区有关的是下沉区域。与暗区有关的是下沉区域。与暗区有关的是下沉区域。狭窄干带在厚度上是有差别的，通常狭窄干带在厚度上是有差别的，通常限于对流层上部，一般在限于对流层上部，一般在500hPa500hPa以上。以上。特征：特征：特征：特征：水汽图上的头边界表现为边界整齐光滑，向上游一侧凸起，水汽图上的头边界表现为边界整齐光滑，向上游一侧凸起，它的一侧为冷的湿区和高云区，另一侧为一狭窄的干黑带。它的一侧为
19、冷的湿区和高云区，另一侧为一狭窄的干黑带。头边界一般出现在两种情形中：头边界一般出现在两种情形中：头边界一般出现在两种情形中：头边界一般出现在两种情形中：一种是逗点云的头部西界，另一一种是逗点云的头部西界，另一种是雷暴云的西南边界。种是雷暴云的西南边界。水汽区水汽区水汽区水汽区 流线流线流线流线 急流急流急流急流 头边界头边界 头边界头边界 图图5.1 a天气尺度的头边界天气尺度的头边界 1988.4.7 GOES 6.7m水汽图水汽图5.2.2 5.2.2 头边界的高空分析个例头边界的高空分析个例 A A处代表头边界的位置，这个例处代表头边界的位置，这个例子所示的天气系统是一个冬季子所示的天
20、气系统是一个冬季风暴，头边界和高层风场的基风暴，头边界和高层风场的基本关系与前述特征大致相同。本关系与前述特征大致相同。头边界位于头边界位于300hPa300hPa风场的鞍形风场的鞍形伸展轴一带，在鞍形场以南、伸展轴一带，在鞍形场以南、以北近于与风向平行。在这个以北近于与风向平行。在这个例子中，一急流分支出现在沿例子中，一急流分支出现在沿头边界向极地一端。头边界向极地一端。塞塞塞塞”效应形成。效应形成。效应形成。效应形成。一部分水汽以反气旋方一部分水汽以反气旋方向回绕向回绕“后伸后伸”脊，另一部分向南回绕脊，另一部分向南回绕高空气旋。在上游西风区中较干空气接高空气旋。在上游西风区中较干空气接近
21、时也出现了类似的气流分裂，这些流近时也出现了类似的气流分裂，这些流型在型在300hPa流线图上形成了一个流线图上形成了一个鞍形鞍形鞍形鞍形场场场场。且是不对称的，鞍两侧的。且是不对称的，鞍两侧的“分裂分裂”没排成一线。这种情况是很普遍的，不没排成一线。这种情况是很普遍的，不对称流场中系统的变化与系统的发展有对称流场中系统的变化与系统的发展有关，需要注意的是，头边界的位置沿着关，需要注意的是，头边界的位置沿着鞍形场的扩张轴，称这条扩张轴为鞍形场的扩张轴，称这条扩张轴为变形变形变形变形带。带。带。带。鞍形场中沿边界的高空风在边界的鞍形场中沿边界的高空风在边界的高度上很小。在鞍形场以北和以南风速高度
22、上很小。在鞍形场以北和以南风速增加，方向相反，流线和其头边界近于增加，方向相反，流线和其头边界近于平行。平行。图图5.1b 天气尺度的头边界水汽图与天气尺度的头边界水汽图与300hPa分析图叠加。图中实线是流线，分析图叠加。图中实线是流线，虚线是等风速线（海里虚线是等风速线（海里/小时），箭头是小时），箭头是300hPa最大风速轴。最大风速轴。下图中，下图中，头边界头边界“A”东侧是巨大高空冷湿区，该湿区的一部分与东侧是巨大高空冷湿区，该湿区的一部分与300hPa气气旋性弯曲气流有关，另一部分则与反气旋弯曲气流有关。当高空气旋闭合时，旋性弯曲气流有关，另一部分则与反气旋弯曲气流有关。当高空气旋
23、闭合时，高空脊高空脊“后伸后伸”到低压北侧附近。水汽通过垂直上升运动在高层积累，在脊和到低压北侧附近。水汽通过垂直上升运动在高层积累，在脊和气旋之间的高层东风中向西移动。气旋之间的高层东风中向西移动。在水汽遇到上游方向相反的西风带的地方，在水汽遇到上游方向相反的西风带的地方，在水汽遇到上游方向相反的西风带的地方，在水汽遇到上游方向相反的西风带的地方，“阻阻阻阻A5.3 5.3 高空槽前的边界高空槽前的边界 位位于于高高空空槽槽前前的的边边界界对对于于天天气气状状况况及及其其随随时时间间变变化化的的预预报报工工作作很很重重要要，所所以以归归纳纳为为一一种种专专门门的的类类型型，分分为为三三种种:
24、“平平行行急急流流型型”、“干干涌涌型型”和和“斜斜压压叶叶状状边边界界”等等。高高空空槽槽前前的的边边界界通通常常以以组合的方式出现组合的方式出现组合的方式出现组合的方式出现，或，或发生在两种不同类型边界之间的过渡期间发生在两种不同类型边界之间的过渡期间发生在两种不同类型边界之间的过渡期间发生在两种不同类型边界之间的过渡期间。高空槽前水汽边界的共同特征是边界清晰，高空槽前水汽边界的共同特征是边界清晰，高空槽前水汽边界的共同特征是边界清晰，高空槽前水汽边界的共同特征是边界清晰，原因有：原因有：第第一一，沿沿边边界界湿湿侧侧常常常常有有高高云云，由由于于云云能能够够阻阻止止低低层层热热源源的的辐
25、射，这就使得卫星图象上边界湿侧的灰度很浅；辐射，这就使得卫星图象上边界湿侧的灰度很浅；第第二二，深深厚厚的的干干空空气气区区或或“缝缝”常常沿沿边边界界上上游游较较干干侧侧分分布布，这这些些干干区区一一般般要要比比那那些些与与头头边边界界相相联联系系的的干干区区深深厚厚一一些些，通通常常也也比比与与头头边边界界相相邻邻的的干干区区要要宽宽一一些些。边边界界后后部部的的阴阴影影总总是是很很暗暗，而而且在边界两侧会形成很强的灰度对比。且在边界两侧会形成很强的灰度对比。5.3.1 5.3.1 平行急流边界平行急流边界 高空槽前的边界常常以复合高空槽前的边界常常以复合或单独的类型出现。单独出现最或单独
26、的类型出现。单独出现最常见的是平行急流型。常见的是平行急流型。其特征是：第一是其特征是：第一是急流的最急流的最急流的最急流的最 大风速轴常常与水汽边界近于重大风速轴常常与水汽边界近于重大风速轴常常与水汽边界近于重大风速轴常常与水汽边界近于重合。合。合。合。第二是第二是最大风速轴平行于水最大风速轴平行于水最大风速轴平行于水最大风速轴平行于水汽边界，在干区一侧汽边界，在干区一侧汽边界，在干区一侧汽边界，在干区一侧。有时，主。有时，主要是在冬季风暴演变的要是在冬季风暴演变的“分裂分裂”初期，存在同急流结构有关的两初期，存在同急流结构有关的两个分开的最大风层，这时，高层个分开的最大风层，这时，高层的最
27、大风速轴可出现在边界的湿的最大风速轴可出现在边界的湿侧，而低层的风速轴则很可能在侧，而低层的风速轴则很可能在“干缝干缝”之内，且平行于边界。之内，且平行于边界。急流轴平直，急流轴平直，水汽边界与其水汽边界与其平行平行高空急流轴环绕闭合低高空急流轴环绕闭合低压呈气旋性弯曲，水汽压呈气旋性弯曲，水汽边界朝槽一侧凹状弯曲边界朝槽一侧凹状弯曲图5.2平行急流边界 a.1982.2.18.0015Z西GOES 6.7m图；b.1982.2.18.0045Z 112m红外图；c.1982.2.17.2345Z可见光图与250hPa分析图，图中黑线是流线，白箭头是250hPa最大风速轴；d同时刻可见光图与地
28、面等压线和锋面位置。位于太平洋东北部的天气位于太平洋东北部的天气系统是一深厚的高空槽前系统是一深厚的高空槽前冷锋云带，该锋面云带由冷锋云带，该锋面云带由多层云系组成。多层云系组成。水汽边界在高空槽前，与红外水汽边界在高空槽前，与红外和可见光云图上卷云边缘吻合，和可见光云图上卷云边缘吻合，西南端沿锋区上游侧的云位于西南端沿锋区上游侧的云位于中、低层。中、低层。最大风速轴在最大风速轴在BC处平行于水汽与云边处平行于水汽与云边界，但风向则不同。在沿边界的西南端界，但风向则不同。在沿边界的西南端AB处，流线以较大的角度穿过边界。在处，流线以较大的角度穿过边界。在边界边界BC段，边界和流线间角度减小，段
29、，边界和流线间角度减小，C处流线近平行边界和最大风速轴。处流线近平行边界和最大风速轴。暗暗区区沿沿着着平平行行于于急急流流边边界界的后部分布。的后部分布。图图5.25.2中中可可见见光光图图象象在在东东部部的的图图象象范范围围要要比比水水汽汽图图和和红红外外图图大大一一些些。位位于于太太平平洋洋东东北北部部的的天天气气系系统统是是一一深深厚厚的的高高空空槽槽前前冷冷锋锋云云带带，该该锋锋面面云云带带由由多多层层云云系系组组成成。主主要要的的水水汽汽边边界界在在高高空空槽槽前前，在在水水汽汽图图上上用用A A、B B、C C标标明明，与与红红外外云云图图和和可可见见光光云云图图上上卷卷云云边边缘
30、缘吻吻合合，西西南南端端沿沿锋锋区区上上游游侧侧的的云云位位于于中中、低低层层。250hPa250hPa的的最最大大风风速速轴轴用用白白色色箭箭头头标标出出，接接近近平平行行于于 B BC C处处的的水水汽汽边边界界，在在边边界界的的A AB B段段，最最大大风风速速轴轴并并不不平平行行于于边边界界，从从一一个个角角度度由由西西逼逼近近，直直到到B B处处才才和和边边界界平平行行。最最大大风风速速轴轴在在B BC C处处平平行行于于水水汽汽与与云云边边界界，但但风风向向则则不不同同。在在沿沿边边界界的的西西南南端端A AB B处处，250hPa250hPa流流线线以以较较大大的的角角度度穿穿过
31、过边边界界。在在边边界界BCBC段段，边边界界和和流流线线之之间间的的角角度度减减小小，到到了了C C处处，流流线线近近平平行行于于边边界界和和最最大大风风速速轴轴。在在水水汽汽图图上上通通常常有有一一个个很很长长的的暗暗区区，它它沿沿着平行于急流边界的后部分布。着平行于急流边界的后部分布。图图5.2a5.2a中中B BC C段段边边界界后后部部的的是是暗暗带带，暗暗带带位位于于东东北北段段的的部部分分是是一一个个典典型型的的“干干缝缝”，“干干缝缝”类类暗暗区区一一般般在在垂垂直直方方向向上上很很深深厚厚，并并有有干干干干空空空空气气气气向向向向下下下下延延延延伸伸伸伸到到到到近近近近地地地
32、地面面面面。在在红红外外云云图图上上，大大面面积积的的对对流流云云区区标标注注着着“T”T”，在在急急流流左左侧侧高高空空槽槽区区的的海海洋洋上上空空。在在D DE E段段之之间间形形成干带的后部边界，这是暗带沿高空槽前侧变化的一种方式。成干带的后部边界，这是暗带沿高空槽前侧变化的一种方式。5.3.2 “5.3.2 “斜压叶斜压叶”边界边界 在在水水汽汽图图上上，“斜斜压压叶叶”表表示示高高空空槽槽前前出出现现的的一一种种特特殊殊边边界界。与与“斜压叶斜压叶”云系有关的水汽边界一般与叶状云型的冷高云的头边云系有关的水汽边界一般与叶状云型的冷高云的头边界重合很好，但会延伸到云边界外面。界重合很好
33、，但会延伸到云边界外面。叶状边界常形成一个振幅很小的叶状边界常形成一个振幅很小的“S”S”形，而且在转折点另一侧会有形，而且在转折点另一侧会有不同的特征。凸出的部分与头边界相不同的特征。凸出的部分与头边界相似。盾状卷云常常出现在表示似。盾状卷云常常出现在表示“湿湿”的浅灰色一侧。沿着边界另一侧往往的浅灰色一侧。沿着边界另一侧往往非常清晰，非常清晰，湿侧有一个非常狭窄的暗湿侧有一个非常狭窄的暗湿侧有一个非常狭窄的暗湿侧有一个非常狭窄的暗带。带。带。带。有时，边界两侧反差不大，边界有时，边界两侧反差不大，边界可能并不清晰。可能并不清晰。与之相联系的水汽边界分为三种：与之相联系的水汽边界分为三种：l
34、 边界位于槽前；边界位于槽前；l 边界位于急流左侧；边界位于急流左侧；l 斜压叶状云出现双叶结构。斜压叶状云出现双叶结构。下图下图a a和和b b中，边界中标有中，边界中标有“B BC”C”的凸出部分不仅很清晰，而且的凸出部分不仅很清晰，而且反差也大。反差也大。“斜压叶斜压叶”边界标有边界标有“A AB”B”的部分，与干涌边界类的部分，与干涌边界类似。一般比较宽的暗区或干区之后，对流层中层与上层的风是穿似。一般比较宽的暗区或干区之后，对流层中层与上层的风是穿越边界的凹进部分，几乎平行于凸出部分。在图越边界的凹进部分，几乎平行于凸出部分。在图a a、b b中，边界呈中，边界呈西南一东北向，冷云主
35、要分布在边界凸起部分的前方，有一个狭西南一东北向，冷云主要分布在边界凸起部分的前方，有一个狭长的卷云带向西南伸展到长的卷云带向西南伸展到“D”D”处。在很多情况下，处。在很多情况下，远离转折点的远离转折点的上游方向的云边界云顶温度会逐渐变暖上游方向的云边界云顶温度会逐渐变暖。在下图所示的例子中，。在下图所示的例子中，沿边界凸起部分有冷云，而沿着凹进部分，冷云没有与水汽边界沿边界凸起部分有冷云，而沿着凹进部分，冷云没有与水汽边界重合。重合。WVIR 在下图这个例子中，高空槽较浅。在下面两个图的在下图这个例子中，高空槽较浅。在下面两个图的A A点中，来点中，来自西北方的急流分支均与叶状边界合并，根
36、据不同的环流背景，自西北方的急流分支均与叶状边界合并，根据不同的环流背景，它们的西南方呈现不同的特征。它们的西南方呈现不同的特征。“斜压叶斜压叶”边界一般发展很快，通常边界振幅随时间增加。边界一般发展很快，通常边界振幅随时间增加。靠近凸起部分的冷云区常常会增宽，而靠近凹下部分的冷云区则靠近凸起部分的冷云区常常会增宽，而靠近凹下部分的冷云区则会变窄。会变窄。WVIR5.3.3 5.3.3 干涌边界干涌边界 形成：形成：由于高空干冷空气活动而形成的干区与湿区间的边界。由于高空干冷空气活动而形成的干区与湿区间的边界。特征：特征：它表现为黑暗的干区向前凸起的整齐光滑边界。干涌边它表现为黑暗的干区向前凸
37、起的整齐光滑边界。干涌边界的弯曲、移动和其后部的暗黑区范围与干冷空气的强度、移界的弯曲、移动和其后部的暗黑区范围与干冷空气的强度、移动方向和速度有关。它通常与其西侧上游的宽广的暗区同时东动方向和速度有关。它通常与其西侧上游的宽广的暗区同时东移，高空气流和急流自上游指向干涌边界，并与其相交。边界移，高空气流和急流自上游指向干涌边界，并与其相交。边界随高度向东倾斜。随高度向东倾斜。干涌边界和底涌边界都向上游或后干涌边界和底涌边界都向上游或后干涌边界和底涌边界都向上游或后干涌边界和底涌边界都向上游或后部凹进；两类系统在形成时的速度部凹进；两类系统在形成时的速度部凹进；两类系统在形成时的速度部凹进；两
38、类系统在形成时的速度十分迅速；大片暗黑区在这两种边十分迅速；大片暗黑区在这两种边十分迅速；大片暗黑区在这两种边十分迅速；大片暗黑区在这两种边界的后部或上游一侧形成。界的后部或上游一侧形成。界的后部或上游一侧形成。界的后部或上游一侧形成。图图5.35.3中中“A”A”至至“B”B”间间为为一一干干涌涌型型边边界界，在在水水汽汽图图象象上上又又叠叠加加了了300hPa300hPa分分析析图图。边边界界“A AB”B”向向上上游游西西侧侧凹凹进进，向向东东迅迅速速移移动动。不不不不均均均均匀匀匀匀的的的的移移移移速速速速是是是是造造造造成成成成边边边边界界界界弯弯弯弯曲曲曲曲的的的的主主主主要要要要
39、原原原原因因因因。干干涌涌边边界界上上游游干干区区的的暗暗暗暗带带带带不不不不是是是是一一一一个个个个平平平平行行行行于于于于边边边边界界界界的的的的长长长长带带带带，而而是是一一个个宽宽阔阔的的区区域域。在在这这个个区区域域的的西西侧侧，图图象象的的灰灰度度向向西西逐逐渐渐变变浅浅。通通常常，干干涌涌边边界界后后部部西西侧侧上上游游的的暗暗区区不不清清楚楚，或或逐逐渐渐变变浅浅，或或呈呈不不规规则则形形状状，或或两两者者皆皆有有之之。暗暗暗暗区区区区上上上上 图5.3干涌 边界a.1986.9.121130Z中GOES 6.7m图；b 1986.9.12.1200Z与300hPa分析图，实线
40、是流线，黑虚线是等风速线，白箭头是300hPa最大风速轴。游的任何较大的特征都会向东游的任何较大的特征都会向东游的任何较大的特征都会向东游的任何较大的特征都会向东指向边界，而不是平行于边界。指向边界，而不是平行于边界。指向边界，而不是平行于边界。指向边界，而不是平行于边界。弯曲、移动速度快和后部大范弯曲、移动速度快和后部大范围的暗区等都是干涌边界常见围的暗区等都是干涌边界常见的特征。的特征。图5.3干涌动边界 a.1986.9.121130Z中GOES 6.7m图；b 1986.9.12.1200Z与300hPa分析图，实线是流线，黑虚线是等风速线，白箭头是300hPa最大风速轴。运动速度快以
41、及图象灰度在黑运动速度快以及图象灰度在黑暗区后部上游方向逐渐变浅有暗区后部上游方向逐渐变浅有关。关。高空槽前的边界主要是干高空槽前的边界主要是干高空槽前的边界主要是干高空槽前的边界主要是干涌型或平行急流型，或这两种涌型或平行急流型，或这两种涌型或平行急流型，或这两种涌型或平行急流型，或这两种类型的结合型。类型的结合型。类型的结合型。类型的结合型。结合型通常是结合型通常是由一种类型向另一种类型的过由一种类型向另一种类型的过渡状态。在过渡阶段，部分边渡状态。在过渡阶段，部分边界是干涌型，部分则为平行急界是干涌型，部分则为平行急流型。当干涌部分占主导时，流型。当干涌部分占主导时，边界基本上为干涌型，
42、并有一边界基本上为干涌型，并有一个平行于其极地端的急流轴。个平行于其极地端的急流轴。与干涌边界相关的主急流并不平行于边界，它位于边界的上游且与干涌边界相关的主急流并不平行于边界，它位于边界的上游且指向边界。指向边界。300hPa300hPa300hPa300hPa风以疏散的形式和较大的角度穿过边界，风以疏散的形式和较大的角度穿过边界，风以疏散的形式和较大的角度穿过边界，风以疏散的形式和较大的角度穿过边界，这是这是干涌边界的共同特征。另外，干涌边界的共同特征。另外，直接与边界相联系的高空环流系统直接与边界相联系的高空环流系统直接与边界相联系的高空环流系统直接与边界相联系的高空环流系统属于开放型，
43、属于开放型，属于开放型，属于开放型，这也是一个共同特征。流线穿过槽线和脊线，这与这也是一个共同特征。流线穿过槽线和脊线，这与5.3.4 5.3.4 底涌边界底涌边界 底涌边界表现为暗黑干区的南边界向南凸起，就是下沉运动区南边底涌边界表现为暗黑干区的南边界向南凸起，就是下沉运动区南边底涌边界表现为暗黑干区的南边界向南凸起，就是下沉运动区南边底涌边界表现为暗黑干区的南边界向南凸起，就是下沉运动区南边界、急流呈气旋性弯曲的边界。界、急流呈气旋性弯曲的边界。界、急流呈气旋性弯曲的边界。界、急流呈气旋性弯曲的边界。当高空脊前或槽后的偏北气流突然加大当高空脊前或槽后的偏北气流突然加大而形成，并伴有急流自北
44、向南指向边界。它又可以分为直接底涌和间接而形成，并伴有急流自北向南指向边界。它又可以分为直接底涌和间接底涌边界。底涌边界。直接底涌边界直接底涌边界直接底涌边界直接底涌边界：原来就存在的一条移动较慢，沿边界的北侧常伴有一：原来就存在的一条移动较慢，沿边界的北侧常伴有一条狭窄的暗带边界。直接底涌边界向西延伸至产生此底涌的高空槽前；条狭窄的暗带边界。直接底涌边界向西延伸至产生此底涌的高空槽前；间接底涌边界间接底涌边界间接底涌边界间接底涌边界：当一个新的暗区开始形成并向南推进时的干区涌动边：当一个新的暗区开始形成并向南推进时的干区涌动边界，最初并没有边界。与底涌有关的高空系统不处于底涌边界的同一个界，
45、最初并没有边界。与底涌有关的高空系统不处于底涌边界的同一个风系中。风系中。直接底涌、间接底涌水汽直接底涌、间接底涌水汽图像素描图图像素描图图图9a9a为系统的初始图象，在夏威夷东部的为系统的初始图象，在夏威夷东部的“B B”处，边界层向北凹，处，边界层向北凹，其北侧有比较窄的暗带。在以后连续的图象中，夏威夷北部的高其北侧有比较窄的暗带。在以后连续的图象中，夏威夷北部的高空脊建立，而且脊东部的北风分量增加。图象中的一个暗区，很空脊建立，而且脊东部的北风分量增加。图象中的一个暗区，很明显是由正在下沉的空气生成的干区在边界的北部明显是由正在下沉的空气生成的干区在边界的北部“形成形成”，并，并且向南从
46、西面接近变形带的高空空气很湿，而且在水汽图上可以且向南从西面接近变形带的高空空气很湿，而且在水汽图上可以观测到一条十分清楚的边界。在多数情况下，卷云沿边界伸展范观测到一条十分清楚的边界。在多数情况下，卷云沿边界伸展范图图9直接类型的底涌边界（间隔直接类型的底涌边界（间隔12小时的西小时的西GOES67pm系列图）系列图）a1982.11.5.0015z，b1982115.1215z,C1982116.0015z；d1982116.1215z。围内很大一部分地区围内很大一部分地区的西侧存在，与有头的西侧存在，与有头边界时主要阻塞作用边界时主要阻塞作用由阻塞东风带中抬升由阻塞东风带中抬升的水汽成因
47、不同。的水汽成因不同。下下下下沉气流和阻塞东部的沉气流和阻塞东部的沉气流和阻塞东部的沉气流和阻塞东部的高空干区对内阻塞贡高空干区对内阻塞贡高空干区对内阻塞贡高空干区对内阻塞贡献最大。献最大。献最大。献最大。5.3.5 5.3.5 内边界内边界 内边界是高空闭合反气旋形成的结果，内边界是高空闭合反气旋形成的结果，内边界是高空闭合反气旋形成的结果，内边界是高空闭合反气旋形成的结果，它处于反气旋的西侧，它处于反气旋的西侧，也就是宽广暗黑区的西界，并沿着变形带或是鞍形场形成。对于也就是宽广暗黑区的西界，并沿着变形带或是鞍形场形成。对于高空闭合反气旋区，以下沉运动为主，中高对流层很干，在水汽高空闭合反气
48、旋区，以下沉运动为主，中高对流层很干，在水汽图上呈现出暗黑的色调。图上呈现出暗黑的色调。一次水汽图上内边界例子，在我国东部华北到华东一次水汽图上内边界例子，在我国东部华北到华东一次水汽图上内边界例子，在我国东部华北到华东一次水汽图上内边界例子，在我国东部华北到华东地区为黑色干区控制，在它的西侧出现一内边界地区为黑色干区控制，在它的西侧出现一内边界地区为黑色干区控制，在它的西侧出现一内边界地区为黑色干区控制，在它的西侧出现一内边界.水汽的头边界和内边界具有共同的特点：水汽的头边界和内边界具有共同的特点：边界都向西凸出；边界都向西凸出；边界都向西凸出；边界都向西凸出；两种边界都呈准静止状态，或移动
49、甚缓；两种边界都呈准静止状态，或移动甚缓；两种边界都呈准静止状态，或移动甚缓；两种边界都呈准静止状态，或移动甚缓；都出现有变形场区。都出现有变形场区。都出现有变形场区。都出现有变形场区。边界形成都是高空偏东气流加强的结果；边界形成都是高空偏东气流加强的结果；边界形成都是高空偏东气流加强的结果；边界形成都是高空偏东气流加强的结果；边界表现都很清晰；边界表现都很清晰；边界表现都很清晰；边界表现都很清晰；下图下图b b中，可以看到两个鞍型区。鞍型区中，可以看到两个鞍型区。鞍型区“A”A”与夏威夷岛西南的闭合气旋有与夏威夷岛西南的闭合气旋有关。平行于鞍型区关。平行于鞍型区“A”A”伸展轴的水汽边界是一
50、个伸展轴的水汽边界是一个“头边界头边界”，它是在，它是在低压闭合低压闭合低压闭合低压闭合以及一个小的天气尺度的脊在低压东北部开始建立时形成的以及一个小的天气尺度的脊在低压东北部开始建立时形成的以及一个小的天气尺度的脊在低压东北部开始建立时形成的以及一个小的天气尺度的脊在低压东北部开始建立时形成的。其东侧的大的反气。其东侧的大的反气旋和北风分量减弱了该小脊。在连续图象中，鞍型场旋和北风分量减弱了该小脊。在连续图象中，鞍型场“A”A”伸展轴随时间反气旋伸展轴随时间反气旋旋转。当主脊或反气旋滚越到槽的极地一侧时，这种现象很常见。旋转。当主脊或反气旋滚越到槽的极地一侧时，这种现象很常见。鞍型场鞍型场鞍