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1、天文动力结构分析与灾害性天气天文动力结构分析与灾害性天气过程预报的业务检验讲座过程预报的业务检验讲座2基本概念和假设基本概念和假设气候距平等级和逐日变量等级气候距平等级和逐日变量等级气候距平等级和逐日变量等级气候距平等级和逐日变量等级1天文引潮力量级的评估天文引潮力量级的评估天文引潮力量级的评估天文引潮力量级的评估23欧氏距离的引入欧氏距离的引入欧氏距离的引入欧氏距离的引入45常规天文动力和异常天文动力常规天文动力和异常天文动力常规天文动力和异常天文动力常规天文动力和异常天文动力感应动力作用和时空积累效应感应动力作用和时空积累效应感应动力作用和时空积累效应感应动力作用和时空积累效应6“三点一线
2、三点一线三点一线三点一线”分析思路分析思路分析思路分析思路传统量级评估和作用机制研究的误区传统量级评估和作用机制研究的误区传统量级评估和作用机制研究的误区传统量级评估和作用机制研究的误区大气运动速度量级与天文动力量级的比较；大气运动速度量级与天文动力量级的比较；天文动力作用的静力观测数据量级与静力观测状天文动力作用的静力观测数据量级与静力观测状态值的量级比较态值的量级比较 把天文引潮力当作单向作用力，片面地讨论把天文引潮力当作单向作用力，片面地讨论垂直力的作用效果，忽略了天气引潮力是系统的、垂直力的作用效果，忽略了天气引潮力是系统的、周期变化的场力。用气块法来分析大气运动受天周期变化的场力。用
3、气块法来分析大气运动受天文引潮力作用的情况。文引潮力作用的情况。全球大尺度中心分布的特点与局地强对流天全球大尺度中心分布的特点与局地强对流天气现象在尺度上的巨大差异，误导人们认为天文气现象在尺度上的巨大差异，误导人们认为天文引潮力对局地灾害天气没有预报能力，这是忽略引潮力对局地灾害天气没有预报能力，这是忽略了天文引潮力无间隙分布的特点的原因。了天文引潮力无间隙分布的特点的原因。天气动力学的迅猛发天气动力学的迅猛发天气动力学的迅猛发天气动力学的迅猛发展使人们在天气预报展使人们在天气预报展使人们在天气预报展使人们在天气预报研究方向都吸引走了，研究方向都吸引走了，研究方向都吸引走了，研究方向都吸引走
4、了，忽略甚至压制了天文忽略甚至压制了天文忽略甚至压制了天文忽略甚至压制了天文气象学的发展。气象学的发展。气象学的发展。气象学的发展。欧氏距离的引入原因欧氏距离的引入原因欧氏距离的引入原因欧氏距离的引入原因静力能量的保守性静力能量的保守性静力能量的保守性静力能量的保守性天文动力的回归性天文动力的回归性天文动力的回归性天文动力的回归性欧氏距离的表现力欧氏距离的表现力欧氏距离的表现力欧氏距离的表现力自由大气静力自由大气静力能量中，潜热能、能量中，潜热能、显热能、位势显热能、位势能自由转换能自由转换天文引潮力三天文引潮力三维分量，以周期性维分量，以周期性相互转换的形式相互转换的形式运动变化运动变化各特
5、征量距平各特征量距平等级的零值交汇时等级的零值交汇时段就是能量相互转段就是能量相互转换的关键时刻换的关键时刻天文动力预报工具的技术构成天文动力预报工具的技术构成天文动力预报工具的技术构成天文动力预报工具的技术构成极大值为动力强迫扩极大值为动力强迫扩张作用，极小值为动力强张作用，极小值为动力强平压缩作用，这是最基本平压缩作用，这是最基本的预报要领。的预报要领。距平等级距平等级距离减去变量距离减去变量等级距离等级距离（极小值）距平等级距平等级的欧氏距离的欧氏距离（极小值）引入引入欧氏距离欧氏距离变量等级变量等级的欧氏距离的欧氏距离（极大值）“天文动力天文动力天文动力天文动力”和和和和“静力能量静力
6、能量静力能量静力能量”欧氏距离的耦合结构欧氏距离的耦合结构欧氏距离的耦合结构欧氏距离的耦合结构ABCFED耦合要件耦合要件耦合要件耦合要件及构成及构成及构成及构成静力欧氏距离静力欧氏距离静力欧氏距离静力欧氏距离极小值时刻极小值时刻极小值时刻极小值时刻动力欧式距离动力欧式距离动力欧式距离动力欧式距离极大值时刻极大值时刻极大值时刻极大值时刻静力欧氏距离静力欧氏距离静力欧氏距离静力欧氏距离零值时刻零值时刻零值时刻零值时刻静力欧氏距离静力欧氏距离静力欧氏距离静力欧氏距离极大值时刻极大值时刻极大值时刻极大值时刻动力欧氏距离动力欧氏距离动力欧氏距离动力欧氏距离零值时刻零值时刻零值时刻零值时刻动力欧氏距离动
7、力欧氏距离动力欧氏距离动力欧氏距离极小值时刻极小值时刻极小值时刻极小值时刻CF组合，冷空气活动组合，冷空气活动AD组合，局地对流天气组合，局地对流天气BE组合，无明显天气组合，无明显天气耦合的天气类型分析耦合的天气类型分析耦合的天气类型分析耦合的天气类型分析CF组合是动力欧氏距组合是动力欧氏距离极小值与静力能量欧离极小值与静力能量欧氏距离极小值的重合。氏距离极小值的重合。AD组合是动力欧式距组合是动力欧式距离极大值与静力能量欧离极大值与静力能量欧氏距离极大值的重合。氏距离极大值的重合。这两种耦合形式是最极这两种耦合形式是最极端的天气形势。前者是端的天气形势。前者是强冷空气作用的天气。强冷空气作
8、用的天气。后者是暖热空气背景下后者是暖热空气背景下的局地对流性天气过程的局地对流性天气过程。可以先计算动力时空。可以先计算动力时空积累值，用静力能量相积累值，用静力能量相应的积累量去耦合，确应的积累量去耦合，确定天气的爆发时刻。定天气的爆发时刻。1AF组合是静力能量收组合是静力能量收缩与动力扩张的耦合，缩与动力扩张的耦合，是动力对静力能量的调是动力对静力能量的调制作用，为缓慢升温过制作用，为缓慢升温过程，为晴好天气。程，为晴好天气。CD组组合是动力欧式距离极小合是动力欧式距离极小值与静力能量欧氏距离值与静力能量欧氏距离极大值的耦合，是天文极大值的耦合，是天文动力强迫压缩对不稳定动力强迫压缩对不
9、稳定静力能量的触发作用，静力能量的触发作用，往往会出现较强的系统往往会出现较强的系统性降水天气，降水天气性降水天气，降水天气持续时间长，面雨量大，持续时间长，面雨量大，过程降水强。过程降水强。3BE组合是没有天组合是没有天气的耦合形式，配合气的耦合形式，配合的天气形势多为较稳的天气形势多为较稳定的纬向环流形式，定的纬向环流形式，冷暖空气团形成的高冷暖空气团形成的高低压相对较弱，不能低压相对较弱，不能够形成有相当强度的够形成有相当强度的天气现象。伴随天气天气现象。伴随天气以晴有时多云为主，以晴有时多云为主，气温缓慢上升或缓慢气温缓慢上升或缓慢下降，风力较小。动下降，风力较小。动力欧式距离零值力欧
10、式距离零值B或或静力欧氏距离零值静力欧氏距离零值E与相对应极值的耦合与相对应极值的耦合，因为调制和触发不，因为调制和触发不到位，天气都较弱。到位，天气都较弱。2天文引潮力的四种主要施力天体天文引潮力的四种主要施力天体天文引潮力的四种主要施力天体天文引潮力的四种主要施力天体太阳太阳太阳太阳恒星体恒星体恒星体恒星体月月月月 球球球球八大八大八大八大行星群体行星群体行星群体行星群体1111颗颗颗颗恒星群体恒星群体恒星群体恒星群体异常天文引潮力的基准力系异常天文引潮力的基准力系太阳月球与之静态耦合太阳月球与之静态耦合异常天文引潮力的动态力系异常天文引潮力的动态力系与太阳月球动态耦合与太阳月球动态耦合常
11、规天文引潮力的基准力常规天文引潮力的基准力提供天文能源并提供天文能源并与月球耦合加强与月球耦合加强常规天文引潮力的动态力系常规天文引潮力的动态力系提供最活跃提供最活跃的动力扰动的动力扰动射电天体射电天体射电天体射电天体太阳系行星太阳系行星太阳系行星太阳系行星太阳太阳太阳太阳月球月球月球月球常规天文动力与常规天文动力的相互作用机制分析常规天文动力与常规天文动力的相互作用机制分析常规天文动力与常规天文动力的相互作用机制分析常规天文动力与常规天文动力的相互作用机制分析月球月球对地球的作用主要对地球的作用主要是引是引潮力的潮力的动力扰动动力扰动，是，是大气不大气不稳定能量的稳定能量的策动源策动源。射电
12、天射电天体和八大行星与月球体和八大行星与月球位置的位置的叠加可以极大地增叠加可以极大地增强异常天强异常天文引潮力的强度，文引潮力的强度，使天文引使天文引潮力出现潮力出现短暂地短暂地不稳定切变不稳定切变，触发各，触发各类极端类极端气象灾害。气象灾害。尤其是尤其是八大行星八大行星与与月球位置月球位置的叠的叠加，在对天文加，在对天文动力的分动力的分析析中，这一部分尤为中，这一部分尤为重要。重要。距平等级距平等级就是对这一就是对这一部分最部分最好的分析和体现。好的分析和体现。太阳太阳对地球的作用在有对地球的作用在有动力动力作用的同时更多的表作用的同时更多的表现为对现为对地球地球大气能量大气能量的补的补
13、充，射电充，射电天体和八大行星与天体和八大行星与太阳的位太阳的位置叠加不仅能够置叠加不仅能够增强天文引增强天文引潮力的瞬间强度，潮力的瞬间强度，更多意义更多意义上可能增强了对上可能增强了对地球大气能地球大气能量的补充。尤其量的补充。尤其是增强地球是增强地球大气大气半年系统半年系统的的强度，形成强度，形成异常气候异常气候的动力背的动力背景。由于景。由于射电天体和八大行射电天体和八大行星在地球星在地球上的视位置变化较慢，上的视位置变化较慢，时空时空积累效应很明显。积累效应很明显。太阳、月球太阳、月球与地球的与地球的位置位置关系决定了地球天文关系决定了地球天文引潮引潮力力基本运动状态基本运动状态。太
14、阳和太阳和月球的引潮力占太月球的引潮力占太阳系中阳系中所有天体对地球所有天体对地球引潮力的引潮力的95%以上，其中以上，其中月球的引月球的引潮力是太阳引潮力是太阳引潮力的潮力的2.25倍倍，而月球的强，而月球的强度变化在度变化在65%135%之间。之间。太阳太阳和月球对地球的引和月球对地球的引潮力变潮力变化连续、稳定、强化连续、稳定、强度大。度大。常被称为常被称为常规天文引常规天文引潮潮力。力。常规天文引潮力构成常规天文引潮力构成能量的叠加增益效应能量的叠加增益效应能量的叠加增益效应能量的叠加增益效应不稳定层结叠加增益不稳定层结叠加增益不稳定层结叠加增益不稳定层结叠加增益“三星一线三星一线三星
15、一线三星一线”的特征及作用带的特征及作用带的特征及作用带的特征及作用带上升力中心上升力中心上升力中心上升力中心下沉力带下沉力带下沉力带下沉力带转换转换转换转换不连续带不连续带不连续带不连续带下沉力下沉力下沉力下沉力强切变带强切变带强切变带强切变带两个天体与地球处在同一条直线上时，天体在地球水平面上的垂点及其附垂点及其附近近地区就是上升力中心，是上升力上升力得到同相位叠加最有力的区域。该区域是静力不稳定能量最有效的调制区调制区，也是动力不稳定的最小值区域。全球范围有两个上升力中心。与上升力中心呈90的环形区带即为天文引潮力的下沉力带。在“三星一线“时刻，下沉力带就是极地冷空气向南爆发的最佳通道。
16、最佳通道。在下沉力带的区域多会出现寒潮大风和系统性大降水天气。在全球范围内，下沉力带合二为一条最强的绕过两极地区的环形带。与上升力中心圆心角在4554.7之间之间的环形区带，这个区带内垂直力和水平力的转换不连续转换不连续。水平力极大值与上升力搭配置极易触发强对流强对流天气过程，尤其在盛夏。在全球范围内，转换不连续区带有两个，分别位于上升力区域内侧。这是一个以降水为主要降水为主要天气现象的天文动力系统。与上升力中心圆心角为80附近处，为下沉力强切变区。下沉力强切变区带分布在下沉力区带的两侧，位于下沉力前的往往引发动量下传型动量下传型的的强大风天气，同时可能形成强冷空气动力动力抬升类抬升类的大降水
17、（雪）天气。在全球范围内，下沉力强切变带有两条，分别分布于下沉力环形带的两侧。不同位置配置的天文动力的天气学意义不同位置配置的天文动力的天气学意义不同位置配置的天文动力的天气学意义不同位置配置的天文动力的天气学意义（大圆圆心角）0大大潮，大大潮，上升力与下沉力发上升力与下沉力发 生转换，位势能释生转换，位势能释放，南北力特强放，南北力特强烈爆发。大范烈爆发。大范围降水天气。围降水天气。45垂直力与西垂直力与西北力转换。极地下沉力与热带北力转换。极地下沉力与热带上升力有效积累，有利引上升力有效积累，有利引 发大风天气。发大风天气。90小潮，小潮，极地下沉力强烈积累，极地下沉力强烈积累，低纬度垂直
18、力最小低纬度垂直力最小 大气层位势不稳定达大气层位势不稳定达 到最大。到最大。135垂直力垂直力 与东南力转换，中纬与东南力转换，中纬度暖热空气北挺，暖锋度暖热空气北挺，暖锋 降水概率较大。降水概率较大。180小小潮，小小潮，上升力与下沉力转换，上升力与下沉力转换，位能释放，南北力爆发，位能释放，南北力爆发，大风降温明显。大风降温明显。纬度值越小，纬度值越小，纬度差越小，极地下沉纬度差越小，极地下沉 力中心偏离极地中心越小；力中心偏离极地中心越小；反之极地下沉力中心偏离反之极地下沉力中心偏离 极地中心越大。极地中心越大。MarketingDiagram天文动力不稳定层结特征及动力触发指标的建立
19、天文动力不稳定层结特征及动力触发指标的建立动力结构特征动力结构特征动力结构特征动力结构特征与天气过程的对比与天气过程的对比与天气过程的对比与天气过程的对比检验分析检验分析检验分析检验分析距平等级距平等级距平等级距平等级和变量等级和变量等级和变量等级和变量等级分析分析分析分析动力感应动力感应动力感应动力感应作用和时空作用和时空作用和时空作用和时空积累效应积累效应积累效应积累效应欧氏距离欧氏距离欧氏距离欧氏距离概念引入及概念引入及概念引入及概念引入及拓展应用拓展应用拓展应用拓展应用“三星一线三星一线三星一线三星一线”及常规及常规及常规及常规/异常异常异常异常力的组合力的组合力的组合力的组合LOGO结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！20