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1、 大气风暴大气风暴:主要讲授了三种主要讲授了三种典型的大气风暴典型的大气风暴1.最大的风暴最大的风暴温带气旋温带气旋 其其突突出出特特点点是是温温带带气气旋旋形形成成于于一一条条锋锋面面上上，在在这这里里相相邻邻两两气气团团之之间间绝绝大大部部分分温温度度对对比比集集中中形形成成一一条条狭狭窄窄的的过过渡渡层层，按按天天气气图图尺尺度度来来看看，实实际际上上相相当当于于一一条条温温度度或或密密度的不连续线。度的不连续线。Bjerknes 1919提出并经他和提出并经他和 Solberg（1921，1926）稍加修改过的气旋基本模式稍加修改过的气旋基本模式Next page锋面气旋锋面气旋 的空
2、间结构的空间结构 3、最强的风暴、最强的风暴龙卷风龙卷风Wichita,KS April 26,1991.Photo by Keith Lathrum24 May 1973,looking NW.Zoom view during the tornados mature phase,showing a well-developed debris fan.The main precipitation area is to the right and middle rear;and the south edge of the well-developed wall cloud can be seen
3、 at extreme left.Films of this stage show scud tags near cloud base moving rapidly from left to right as the circulation approached town.Many tornadoes veer leftward in their fading moments as their parent circulations become deeply occluded.This one,however,made a broadly curving right turn(southea
4、stward)along with the entire thunderstorm.Union CityOK第一章第一章 大气环流大气环流 高空环流云系特征高空环流云系特征 低空东、西风带低空东、西风带（1 1）定义定义 大大气气环环流流指指的的是是在在全全球球范范围围内内，水水平平尺尺度度横横跨跨数数千千公公里里，垂垂直直尺尺度度延延伸伸数数十十公公里里以以上上，时时间间尺尺度度在在 105 S以上大气的平均运动。以上大气的平均运动。所所谓谓环环流流，指指的的是是空空气气沿沿一一封封闭闭的的轨轨迹迹移移动动，或或有有沿着某一封闭轨迹循环运动的倾向。沿着某一封闭轨迹循环运动的倾向。显显然然，气
5、气流流沿沿经经圈圈方方向向的的运运动动称称为为经经圈圈（向向）环环流流，沿纬圈方向移动称为纬圈（向）环流。沿纬圈方向移动称为纬圈（向）环流。一一般般说说来来，大大气气环环流流的的异异常常变变化化必必然然会会导导致致天天气气、气候的异常。气候的异常。（2 2）控制大气环流的基本因子）控制大气环流的基本因子太阳辐射太阳辐射 大气环流形成与维持的基本能源是太阳辐射能大气环流形成与维持的基本能源是太阳辐射能地球自转地球自转 地球自转产生地转偏向力，会影响大气以及其它物地球自转产生地转偏向力，会影响大气以及其它物 体运动的方向；体运动的方向；摩擦作用摩擦作用 消耗大气中的动能，增加大气与地球之间的能量消
6、耗大气中的动能，增加大气与地球之间的能量 交换；交换；地球表面的不均匀性地球表面的不均匀性 对季风的形成与维持起着至关重要的作用。对季风的形成与维持起着至关重要的作用。（1 1）风场的产生）风场的产生 风：空气的水平运动；风：空气的水平运动；根据状态方程，温度变化会产生温度梯度，由此根据状态方程，温度变化会产生温度梯度，由此引起气压场变化，气压梯度增大，气压场变化导引起气压场变化，气压梯度增大，气压场变化导致风场变化。后两者遵循风压定律。致风场变化。后两者遵循风压定律。温度场变化温度场变化气压场变化气压场变化产生风场产生风场（2 2）几种不同类型的风）几种不同类型的风季风季风由海陆热力差异的季
7、节变化造成由海陆热力差异的季节变化造成 的风的风(也有动力作用也有动力作用)；海陆风海陆风海洋与陆地的热力差异造成的海洋与陆地的热力差异造成的 昼夜风向相反的风；昼夜风向相反的风；山谷风山谷风由山谷热力差异造成的昼夜风向由山谷热力差异造成的昼夜风向相反的山谷环流；相反的山谷环流；焚风焚风地形造成的一种典型的干热风；地形造成的一种典型的干热风；布拉风布拉风地形造成的一种典型的干冷风。地形造成的一种典型的干冷风。陆风陆风 （Nighttime Land Breeze）海海陆陆风风的的形形成成机机理理岛屿或者沿海城镇午后容易产生雷阵雨的原因解释岛屿或者沿海城镇午后容易产生雷阵雨的原因解释地地一一气气
8、系系统统的的太太阳阳短短波波射射入入辐辐射射和和长波辐射通量随纬度变化的情况长波辐射通量随纬度变化的情况射入辐射射入辐射射出辐射射出辐射 纬度纬度 summerwinter（2）（4）Hadley环流理论模型环流理论模型，1735年年单单圈圈环环流流 （5）三圈环流三圈环流三圈环流的建立三圈环流的建立 热热带带 Hadley 环环流流圈圈-直直接接环环流流圈圈；Ferrel 环环流流圈圈（中中纬纬度度环环流流圈圈）-接接环环流流圈圈 极极地地 Hadley 环环流流圈圈-直直接接环环流流圈圈（a）理论模型理论模型罗斯贝罗斯贝(Rossby(Rossby）经向三圈环流模式图）经向三圈环流模式图（
9、6）（7）Idealized Circulation for Rotating Earth 极地环流圈极地环流圈 费雷尔环流圈费雷尔环流圈 哈得莱环流圈哈得莱环流圈赤赤道道极极地地（8）三圈环流观测事实（利用实际资料）三圈环流观测事实（利用实际资料分离出的实例，箭头代表流线方向）分离出的实例，箭头代表流线方向）（9）经向三圈环流以及与其相关的天气系统）经向三圈环流以及与其相关的天气系统（10）低空辐合、辐散带与气旋、）低空辐合、辐散带与气旋、反气旋之间的关系反气旋之间的关系温带气旋温带气旋发源地发源地热带气旋热带气旋发源地发源地副热带高压副热带高压发源地发源地左：68月平均；右：122月平均根
10、据19712000年NCEP再分析资料制作 单位：ms-1（王慧提供，2004）平均纬向风（东西风）的经向分布剖面图平均纬向风（东西风）的经向分布剖面图对流层冬季平均环流对流层冬季平均环流 500 hPa对流层中层平均高度场（对流层中层平均高度场（1 1月）月）（a）极涡极涡 无论冬夏季，都存在围绕极地地区的低压中心，称极极涡涡（极极地地涡涡旋旋）。环绕极涡的等高线，由地转风关系，表示了气流气旋性的运动方向。这种以极地地区为中心的沿纬圈的西风带呈现波动状。但极涡中心并不正好在南北极。在冬冬季季北北半半球球，存在两个极涡中心，其中一个较强的位于格格陵陵兰兰西西部部，另一个较弱的在东东西西伯伯利利
11、亚亚的的北北冰冰洋洋沿沿岸岸。在夏夏季季北半球，只有一个极涡中心位于加加拿拿大极区大极区。北半球冬季对流层以极地为中心的沿纬圈的西风带上有行星北半球冬季对流层以极地为中心的沿纬圈的西风带上有行星尺度的平均槽、脊系统。其中有尺度的平均槽、脊系统。其中有三个明显的槽三个明显的槽：一是在：一是在140E的亚洲东岸（由鄂霍次克海向较低纬度的日本及中国东海倾斜）的亚洲东岸（由鄂霍次克海向较低纬度的日本及中国东海倾斜），称为，称为东亚大槽东亚大槽；二是位于；二是位于80W的北美大陆东岸（自大湖区的北美大陆东岸（自大湖区向较低纬度的西南方倾斜），称为向较低纬度的西南方倾斜），称为北美大槽北美大槽；三是在；三
12、是在1060E之间，乌拉尔山以西，由欧州北海向西南方向伸展的较弱的之间，乌拉尔山以西，由欧州北海向西南方向伸展的较弱的欧欧洲浅槽洲浅槽，是三个槽中最弱的一个。在三个槽之间有，是三个槽中最弱的一个。在三个槽之间有三个平均三个平均脊脊，分别位于，分别位于阿拉斯加阿拉斯加、西欧沿岸西欧沿岸和和贝加尔湖地区贝加尔湖地区，脊的强度，脊的强度要比槽弱得多。要比槽弱得多。（b）槽脊系统槽脊系统冬季冬季500 hPa对流层中层平均高度场（对流层中层平均高度场（7 7月）月）槽脊系统槽脊系统对对流流层层夏夏季季平平均均环环流流 夏夏季季北北半半球球对对流流层层中中部部的的环环流流与与冬冬季季相相比比有有显显著著
13、的的不不同同。中中高高纬纬度度的的西西风风带带上上由由三三槽槽三三脊脊转转变变为为四四槽槽四四脊脊。等等高高线线变变稀稀疏疏，其其强强度度比比冬冬季季显显著著减减弱弱。北北美美大大槽槽的的位位置置由由冬冬至至夏夏没没有有明明显显变变化化，而而东东亚亚大大槽槽即即向向东东移移20个个经经度度，到到了了勘勘察察加加半半岛岛以以东东附附近近，而而乌乌拉拉尔尔山山以以西西的的浅浅槽槽到到夏夏季季已已不不存存在在。北北美美大大槽槽和和东东亚亚大大槽槽之之间间的的距距离离加加长长，引引起起季季节节性性的的长长波波调调整整，形形成成两两个个相相对对较较弱弱的的波波动动，在在欧欧洲洲西西岸岸 和和乌乌拉拉尔尔
14、山山以以东东附附近近地地区区各各出出现现一一个个弱弱的的浅浅槽槽，从从而而构构成成了了夏夏季季四四槽槽的的形形势势。总总体体而而言言，北北半半球球对对流流层层中部的环流可以归纳为中部的环流可以归纳为“冬三夏四冬三夏四”环环流形势。流形势。夏季夏季(c)海洋表面主要的洋流海洋表面主要的洋流太太 平平 洋洋瓦克瓦克环流环流(d)海海洋上的洋上的Elnino 现象现象(2)Elnino海洋上的海洋上的Elnino 现象：开始阶段现象：开始阶段海洋上的海洋上的Elnino 现象：发展阶段现象：发展阶段ElninoThe image below displays the Sea Surface Temp
15、erature(SST)Anomalies in degrees Celsius for the middle of September,1997.By this time,the classic El Nio pattern has almost fully ripened,with maxima above+4 degrees Celsius.Example：1997-1998 El Nio The most recent El Nio event began in the spring months of 1997.Instrumentation placed on Buoys in t
16、he Pacific Ocean after the 1982-1983 El Nio began recording abnormally high temperatures off the coast of Peru.Over the next couple of months,these strength of these anomalies grew.The anomalies grew so large by October 1997 that this El Nio had already become the strongest in the 50+years of accurate data gathering.Thank you!