内容正文:
2027届高考地理一轮复习讲义 第三讲 大气的运动
2027高考地理一轮复习
第3讲 大气的运动(选择性必修1)
3.1常见的天气系统
目录
第三讲 大气的运动(选择性必修1) 1
3.1常见的天气系统 1
3.1 常见天气系统 2
一 天气与气象要素 3
1.天气特征的描述 3
2.常见的天气符号 3
3.空气质量指数(AQI) 3
4.湿度 3
5.露点/露点温度 5
二、锋与天气 6
1.气团 6
2.锋与天气 7
【技巧】冷锋与暖锋的判断 9
3.锋面雨带的移动 12
3.1正常年份移动规律 12
3.2 异常年份的旱涝 13
3.3 锋面雨带与副高的关系 13
4.各种各样的锋 14
01 锢囚锋 14
02 倒暖锋 18
03 露点锋 19
04 主副锋 20
05阵风锋 21
06 海风锋 22
07 河口锋 23
三、低压(气旋)和高压(反气旋)系统 24
1.气压系统与天气 24
2.台风(热带气旋-低压、飓风) 25
3.龙卷风 28
4.东北冷涡 29
【拓展】极地涡旋 30
【热穹顶现象】 30
【下击暴流】 31
三、锋面气旋 32
1.分布: 32
2.多发季节: 32
3.锋面气旋图的一般读图步骤 32
4.锋面气旋的判读 32
5.锋面气旋的发展演变 33
【其他天气系统类型】 34
1)、 高空槽 34
2 )切变线 34
3) 低涡 34
【体系建构】
3.1 常见天气系统
【知识建构】
一 天气与气象要素
1.天气特征的描述
· 总述天气状况:阴晴雨雪状况
· 分述天气要素:气温、温差状况;降水与云量;风向与风速;气压;光照等。
例:推测攀枝花1月份的天气特征:多晴天,少云雨,风力弱,气温较高,较稳定,波动小。
2.常见的天气符号
3.空气质量指数(AQI)
空气质量指数(AQI)是定量描述空气质量状况的无量纲指数,通常以二氧化硫(SO2)、二氧化氮(NO2)、细颗粒物(PM2.5)、一氧化碳(CO)、颗粒物(PM10)、臭氧(Q3)作为核算因子。也叫空气污染指数(API),它将空气污染程度和空气质量状况分级表示,适合于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。AQI的数值越大,表明空气污染状况越严重,对人体健康的潜在危害也越大。 AQI值对应级别及表示颜色: 0-50一级 优 绿色;51-100 二级 良 黄色;101-105 三级 轻度污染 橙色; 151-200 四级 中度污染 红色; 201-300 五级 重度污染 紫色;大于300 六级 严重污染 红褐色。
4.湿度
4.1概念:
绝对湿度表示空气中水汽含量的绝对值,即每立方米的湿空气中含有的水汽的质量(空气中水汽的密度),一般单位为(kg/m3),或单位体积的空气中所含水分的质量,一般单位为(mg/L),或在一定的温度条件下,单位体积的空气中所含的水汽的质量,单位为(gm),或指空气中的实际水汽压,单位为(hpa)。
因为在大气运动中温度、压力经常会发生变动,从而使空气体积也经常发生变动,所以,绝对湿度 一般难以准确测定,用得比较少。
水汽压
① 水汽压
空气中的水汽含量可以用水汽压表示,即空气中水汽 所产生的压力。也就是说,整个大气压有一部分是由水汽 提供的。水汽量增加,空气水汽压增大。
② 饱和水汽压
当温度一定的条件下,随着空气中水汽不断增大,会 达到饱和状态,达到饱和时的水汽压称为饱和水汽压。
温度升高时,单位空气能够容纳的水汽量会增加。在日常生活中,若在夏天温度高时,往空气中哈一口气,发
现并没有水雾,此时并没有水汽并未饱和;而在冬天温度低时,同样哈一口气,会出现水雾,出现水雾说明水汽在该温度下达到了饱和,发生了凝结。由此可以说 明,当温度较高时,空气能够容纳更多的水汽,需要更多水汽才能使其饱和(如右图)。得到的结论是:温度越高,饱和水汽压越大。当水汽处于饱和状态时,气温降低,水汽会凝结。
相对湿度表示空气中水汽含量的相对值(相对于饱和值),是指空气中的绝对湿度与同温度下的饱和绝对湿度(最大湿度)的百分比,或指某湿空气中所含水汽的质量与同温度下饱和空气中所含水汽质量的百分比,或指单位体积空气中实际所含的水汽密度和同温度下饱和水汽密度的百分比,或指空气中的实际水汽含量与同温度下饱和值(最大值)的百分比,或指空气中实际水汽压与同温度条件下饱和水汽压的百分比。
饱和湿度是指在一定的气压和温度的条件下,单位体积空气中能够容纳水汽的极值(最大值)。一般来说,气温越低,空气容纳水汽的能力就越弱。气温升高,空气受热膨胀,空气分子之间的空隙增大,空气容纳水汽的能力增大,饱和湿度增大。空气中饱和湿度与气温呈正相关,即气温越高,空气容纳水汽的能力越强,饱和湿度越大,反之,气温越低,空气容纳水汽的能力越差,饱和湿度越小。所以,在自然界大气中水汽凝结的主要方式是水汽的上升冷却,即在不增加水汽的情况下(水汽绝对数量不变),因对流层中一般地势越高,气温越低,空气上升,气温降低,饱和湿度减小,空气中的水汽由不饱和变为饱和乃至过饱和(相对湿度的增大过程),在过饱和状态下,多余的水汽凝结,成云致雨。
20℃条件下,饱和空气约容纳水汽 20g/kg。若此时温度为 20℃, 空气水汽只有 10g/kg,那么相对湿 度就是 10/20=50%;若空气水汽提升至 20g/kg,那么相对湿度就是 20/20=100%。当相对湿度 100%时,空 气达到饱和状态。
4.2影响因素
① 水汽的供应量:空气中的水汽主要来自于降水和下垫面的蒸发。
和水汽来源有关的降水量、水体面积、蒸发条件、土壤水分含量、植被覆盖度等因素,以及影响水汽输送的条件如风、垂直气流等,都会影响湿度。
②气温——决定空气最多能容纳的水汽量
·绝对湿度与气温呈正相关。因为同等水分条件下,气温高时,蒸发快,进入大气的水汽多,绝对湿度就大(实际水汽压也大)。
· 水汽含量不变时,相对湿度与气温呈负相关。一般来说,气温越高,空气容纳水汽的能力就越强。当水汽含量不变,实际水汽压也不变,气温高,饱和水汽压高,相对湿度就小。
◎绝对湿度的日变化:一般和气温呈正相关
绝对湿度一天之中最高值出现在午后,最低值出现在清晨。原因:对流运动不旺盛时,气温主要影响蒸发过程,温度高,蒸发快,进入大气的水汽多,绝对湿度就大。因此绝对湿度与气温成正相关,绝对湿度的极值也出现在温度的极值处。
绝对湿度的年变化:和气温呈正相关和气温一样,绝对湿度的最高值出现在7~8月,最低值出现在1~2月。
◎相对湿度的日变化:和气温呈负相关
相对湿度一天之中最大值出现在清晨,最低值出现在午后。原因:气温升高时,虽然地面蒸发加快,水汽压增大,但这时饱和水汽压随温度升高而增大得更多些,使相对湿度反而减小。所以相对湿度的日变化与温度日变化相反。
相对湿度的年变化:一般和气温呈负相关 在内陆干燥而全年绝对湿度变化不大的地方,湿度主要受气温影响。因此相对湿度冬季最大,夏季最小。季风气候区受气温、水汽双重影响,变化比较复杂。
【总结提升】相对湿度与绝对湿度的关系
①.在一定的气温条件下、空气中水汽未达到饱和状态时,绝对湿度与相对湿度呈正相关,即绝对湿度越大,相对湿度就越大,反之,绝对湿度越小,相对湿度就越小;当相对湿度等于100%时,绝对湿度达到最大值,等于饱和绝对湿度,水汽达到饱和状态。
②.绝对湿度不变时,气温越高,相对湿度越小;气温越低,相对湿度越大;随着气温的降低,相对湿度逐渐增大,甚至达到饱和乃至过饱和状态。
③.空气中的水汽未达到饱和状态时,不断增加水汽,可使绝对湿度和相对湿度增大。气温越高,空气容纳水汽的能力越强,天气闷热(“桑拿天气”);当水汽达到饱和状态时,再增加水汽,空气将进入过饱和状态,就有多余的水汽,在凝结核的参与下,多余的水汽就会凝结,形成降水(包括雨、雪、淞、雾、露、霜、霰、雹等)。
4.3湿度对生产生活的影响
@.一般来说,什么季节什么时刻最容易起雾呢?
冬季。冬季气温低,空气容纳水汽的能力有限,所以相对湿度越大,水汽越容易达到饱和,凝结成雾。如果雨后夜间放晴,或者在晴朗夜间吹起湿润的南风或东风时,都很容易见到大雾。
@空气干燥,指的是绝对湿度小、还是空气干燥
指空气中水汽含量少是指绝对湿度小。但是人体能感受到的干燥指的是相对湿度小。相对湿度小,人体汗液蒸发越快,所以会感觉空气更干燥。相对湿度小?
@相对湿度100%的空气,有可能很干燥吗?
有可能。当气温很低时,空气容纳水汽的限度也很小,这时就算相对湿度达到100%,空气中的水汽含量也是十分少的,所以空气实际上是干燥的。
@他条件相等的前提下,相对湿度A地(10%)、B地(40%),哪里的蒸发量可能更大呢?
在其A地。A地的相对湿度小,也就是说还有90%的额度可以接纳水汽分子。A地的蒸发会更强烈,有更多的水通过蒸发进入空气中。
@其他:相对湿度越小,地面蒸发量越大,干旱更严重,也越容易发生森林火灾。相对湿度越小,植物蒸腾越快。相对湿度如果在30%以下,特别是在高温和风速较大时,农作物就会枯萎甚至死亡。仓库储存需要在适宜的湿度中。一般水果蔬菜是50~70%,湿度太小会加速蒸发,使水果、蔬菜失水;湿度太大又会加速腐烂。粮食储存仓库相对湿度最好在50%以下,以防止霉烂。相对湿度越小,人体汗液蒸发越快,人的感觉越凉快。但相对湿度太小也会导致嘴唇干裂、喉头燥痒等现象。
5.露点/露点温度
在空气中水汽含量不变,保持气压一定的情况下,使空气冷却达到饱和时的温度称露点温度,简称露点,实际上也就是水蒸气与水达到平衡状态的温度。实际温度(t)与露点温度(Td)之差表示空气距离饱和的程度。当t>Td时,表示空气未饱和,当t=Td时,已饱和,当t<Td时为过饱和 。
5.1露点温度的影响因素
①温度:空气温度越高,空气中可以容纳的水蒸气就越多,因此露点温度也越高。
②水汽含量(湿度):在气压一定前提下,空气中水汽含量越大,越容易达到饱和,意味着不用降温太多,就会出现凝结现象,即露点可能较高。→露点温度越高,反映空气中水汽含量越大。
简单点说,就是气温降到露点了,空气中便会有水滴析出(气态的水汽液化成液态的露珠)。
在空气中水汽含量不变, 保持气压一定的情况下,如果温度下降,空气中的水汽达到饱和,水汽就有可能发生凝结,形成液态水,这时的温度就是露点。
简单点说,就是气温降到露点了,空气中便会有水滴析出(气态的水汽液化成液态的露珠)。
如果气温降到0℃以下,使空气中的水汽直接凝华成霜,那这时的温度就称为“霜点”。
③气压 不做特别说明,一般说的露点都默认在标准大气压下的露点温度,也称常压露点。
但如果气压增大,露点会升高,这时的露点温度就叫做压力露点。
在其他条件相同的前提下,压力露点高于常压露点,并且压力越大,露点越高。 在高中阶段,通常考查的是近地面常压状态下的露点温度,无特别说明,气压对露点的影响在做题时基本可忽略。
【小结】露点,是空气冷却到水汽饱和状态时的温度。降温到露点温度,水汽就开始冷凝。
它可以直接反映空气的干湿程度:
露点高 → 空气中水汽多 → 潮湿
露点低 → 空气中水汽少 → 干燥
二、锋与天气
1.气团
1.1概念:指位于对流层下部,水平方向的一定范围内,温度、湿度等物理性质分布均一的空气团。水平尺度几百千米到几千千米,垂直尺度几千米至十几千米。
1.2形成条件:范围广阔、地表性质比较均匀的下垫面;合适的、稳定的大气环流条件。
1.3分类:
①按性质:根据温度差异:冷气团vs暖气团;
气团
温度
湿度
气压
密度
冷气团
小
小
大
大
暖气团
大
大
小
小
根据湿度差异:干气团vs湿气团
干气团:常来自内陆干旱区(如我国西北)。空气下沉增温,变得暖而干(露点低,密度大)。
湿气团:常来自海洋或湿润地区(如夏季风带来的暖湿气流),暖而湿(露点高,密度小)
【注意】湿空气会更“轻”呢?
在相同温度和气压下,干空气的平均分子量(主要成分为N₂和O₂)约为28.97 g/mol,而水分子(H₂O)的分子量是18 g/mol。当水汽取代部分干空气时,混合气体的平均分子量降低,因此密度变小。
干空气和湿空气相遇,干空气(重)会像楔子一样插到湿空气(轻)下面,迫使湿空气抬升。
②按发源地:分为北冰洋气团、极地气团、热带气团、赤道气团、大陆气团等。
[拓展延伸] 气团的地理分类法(以北半球为例)
【注意】
①.暖气团温度不一定比冷气团温度高 冷气团和暖气团都是一个相对概念,不能认为冷气团温度一定低,暖气团温度一定高,关键是看气团温度与移动途中环境的气温相比较。
②气团的性质,受到发源地影响,但在运动过程中有可能受下垫面的影响而改变。例如:五大湖的东部的雪带,山东半岛烟台“雪窝子”、日本札幌“雪乡”
1.4变性:气团在移动过程中,气团属性的变化称为气团变性,气团变性过程中,会产生水分和热量交换。
【案例】大湖效应:五大湖的东部的雪带,山东半岛烟台“雪窝子”、日本札幌“雪乡”
1.5气团与天气
(1)同一气团中,气象要素的重点分布几乎相同,天气现象也大致一样。即单一气团控制下,天气稳定(晴朗)
(2)不同性质气团交汇,天气不稳定(阴雨等)
2.锋与天气
2.1锋:冷暖气团在移动过程中相遇时出现的交界面叫锋面,锋面与地面相交的线叫锋线。锋面和锋线组成锋。
2.2结构特点:
锋面有坡度:锋面在空间上向自地面向高空冷气团倾斜,具有一定坡度。
气象要素有突变:气团内部的温、湿、压等气象要素的差异很小,而锋两侧的气象要素的差异很大。
锋面是一个过渡区域,不是一个截然的界面。
①温度场:冷气团在(锋面)下方,暖气团在(锋面)上方。(冷空气在下,暖空气在上,→锋面附近出现逆温)
②气压场:锋区的气压变化比气团内部的气压变化要大得多。
③风 场:风在锋面两侧有明显的逆向转变,即由锋后到锋前,风向呈逆时针(北半球)方向变化。
天气变化剧烈:由于锋面冷暖空气交绥,暖空气可沿坡上升或被迫抬升,且暖空气中含有较多的水汽,因而湿热空气上升,水汽凝结,易形成云雨天气。(降水主要在冷气团一侧)
【易错】锋过境时控制下不一定会带来降水。
锋面处冷暖气团交汇,暖气团上升而容易产生降水,但不一定所有的锋面处都产生降水。暖气团携带水汽较少时时,就不能形成降水。如我国北方春季的沙尘暴天气。
【注意】锋前和锋后的区别:锋前和锋后是根据冷锋、暖锋的移动方向确定的:以锋线为界,冷锋前进方向暖空气一侧为锋前,冷空气一侧为锋后;暖锋前进方向冷空气一侧为锋前,暖空气一侧为锋后。
2.3锋与天气:
冷锋 暖锋 准静止锋
冷 锋
暖 锋
准静止锋
概 念
冷气团主动向暖气团方向移动的锋
暖气团主动向冷气团方向移动的锋
冷暖气团势力相当,使锋面来回摆动的锋
主要区别
气团势力
冷气团强,暖气团弱
暖气团强,冷气团弱
势均力敌
移动方向
冷气团的移动方向
暖气团的移动方向
来回摆动
锋前锋后
暖气团在前,冷气团在后
冷气团在前,暖气团在后
锋面力度
较大
较小
小
雨区位置
锋前锋后均有,锋后为主
锋前
延伸到锋后很大范围
雨区范围
小
中
大
图示
简图
天气图
气团位置
冷气团密度大,在锋面下;暖气团密度小,在锋面上
锋面坡度
较大(云:厚且窄)
较小(云:宽且薄)
很小
雨区
天
气
特
征
过境前
单一暖气团控制,温暖晴朗
(气温高,气压低)
单一冷气团控制,低温晴朗
(气温低,气压高)
单—气团控制,天气晴朗
过境时
暖气团被冷气团抬升,常出现云雪雨(多暴雨,持续时间较短)、大风、降温等天气现象
暖气团沿冷气团徐徐爬升,冷却凝结产生连续性云雨(强度小,持续时间长)
暖气团平衡抬升或爬升,形成持续性降水
过境后
冷气团替代了原来暖气团的位置,气压升高,气温和湿度骤降,天气晴朗
暖气团占据了原来冷气团的位置,气温上升、气压下降、天气转晴
单——气团控制,天气晴朗
天气实例
我国大多数降水天气,北方夏季的暴雨,冬春季节的大风、沙暴、寒潮
在我国出现得较少,大多伴随着气旋出现。春秋季一般出现在江淮流域和东北地区,夏季多出现在黄河流域。
华南“清明时节雨纷纷”
江淮地区的梅雨季节
贵阳冬半年“天无三日晴”
【易错提醒】
1.冷锋过境前到过境时温度下降
冷锋过境气温的变化,不是下降,而是先在短时间尺度内上升,再在长时间尺度内下降。先上升是因为锋前增温。
2.冷锋过境时气压升高?
若冷锋发育在低压槽上(如锋面气旋延伸出的低压槽,或具有气旋式切变的隐槽)。冷锋过境时意味着低压槽过境,气压降低,冷锋过境后气温降低,气压升高。前者叙述的是过境时的短时间尺度,后者叙述的是过境后的长时间尺度。因为冷锋一般发育在低压槽上。所以,冷锋过境,气压先在短时间尺度内降低,再在长时间尺度内上升。
3. 冷锋的降水在锋后?
与暖锋、准静止锋相比,冷锋往往坡度较大,暖气团的抬升角度大,雨区可能落在锋线附近。如果冷锋坡度再大一些,暖气团近似垂直抬升,甚至可以出现降水在锋前的现象。
【技巧】冷锋与暖锋的判断
(1)看符号
(2)看冷气团运动方向
若冷气团的运动只有向暖气团一个方向,说明冷气团势力强,应为冷锋;若冷气团遇到暖气团时有回转运动,则说明暖气团势力强,为暖锋。
(3)看锋面坡度
冷气团运动速度快、冷气团势力强大时,形成的冷锋锋面坡度较大;而暖气团运动速度慢、暖气团势力强大时,形成的暖锋锋面坡度较小。
(4)看雨区范围及位置
不论是冷锋还是暖锋,降水都主要在冷气团控制范围内。“锋前”“锋后”是根据锋面移动方向,即主动前进气团的移动方向确定的:以锋线为界,在锋面移动方向上,锋线前方为锋前,锋线后方为锋后。
(5)看过境前及过境后的天气变化(看过境前后的气温、气压变化)
过境前
气温高,气压低
过境后
气温降低,气压升高
过境前
气温低,气压高
过境后
气温升高,气压降低
(6)根据对我国天气的影响差异判断
冷锋对我国天气的影响较大,全年可见,我国北方夏季的暴雨、冬季的寒潮、冬春季节的沙尘暴,主要都是冷锋过境造成的;而暖锋对我国的影响比较小,主要出现在春季南部沿海。
还可根据过境时伴随的天气现象判断,冷锋过境时,伴随雨雪、大风、降温、沙尘等天气,暖锋过境时,伴随持续性降水、升温等天气。
2.4我国常见的准静止锋
江淮准静止锋
昆明准静止锋
时间
初夏
冬半年
形成原因
冷暖气团在江淮一带势均力敌,相持不下
由极地大陆气团带来的冷锋受云贵高原地形阻滞,导致锋面不能大幅度移动
天气特征
出现长达一个月左右的连绵阴雨(梅雨)天气
昆明受暖气团控制,以晴朗温暖天气为主;
贵阳受冷气团控制,以阴雨冷湿天气为主
雨带位置
长江淮河流域
多在贵州一侧
天山准静止锋
华南准静止锋
时间
冬春季
四季可见 夏季:北控南岭 冬季:南控南海
形成
北大西洋、蒙古-西伯利亚弱冷锋过境;
天山阻挡形成
多为南下后势力减弱的冷空气与海洋暖湿气团交锋对峙、南岭山脉的阻挡等所致
天气特征
阴雨、雾、微雪
春夏可出现暴雨
雨带位置
北疆、天山北麓
冷气团一侧:夏季南岭北坡 冬季南海
【注意】昆明准静止锋的变化情况
若暖气流为西南风,掠过孟加拉湾,性质暖湿,降水云团出现在锋上暖气团内,降水较多;
若暖气流为偏西风,来自印度半岛,性质暖干,降水云团出现在锋下冷气团内,降水较少(如图)。
【例】滇黔准静止锋(又称西南准静止锋或昆明准静止锋)是我国低纬高原地区的重要天气系统,一般情况下比较温和。但是,一旦对流条件好,准静止锋也能产生暴雨天气。某学者根据实际预报经验,按所处位置不同将准静止锋分为4种类型(如图)。据此完成1~3题。
1.图中准静止锋冷气团势力最为强大的是( )
A.Ⅰ型B.Ⅱ型C.Ⅲ型D.Ⅳ型
2.导致Ⅳ型到Ⅰ型准静止锋走向变化的原因最可能是( )
A.西侧地形阻挡B.冷气团势力减弱
C.副高影响增强D.台风影响增强
3.图中准静止锋产生的暴雨天气出现频率最高的是( )
A.2月 B.5月 C.8月 D.11月
【答案】1.A2.A3.B【解析】1.Ⅰ型准静止锋所处纬度最低,说明冷气团将南部暖气团推动到最南部,势力最为强大.故选A。2.云贵地区地势西高东低,冷空气到达后,难以穿越西部高山地区,故准静止锋走向由西北-东南向逐渐演变为与高山地区走向一致的南北向,故选A。3.准静止锋冷暖气团势均力敌,8月暖气团势力强,准静止锋出现频率最低,C错误;2月和11月温度较低,暴雨天气出现几率小,AD错误;5月处于冬半年到夏半年的转换过程中,气温较高,对流条件好,准静止锋产生的暴雨天气出现频率较高,B正确。故选B。
2.5冷锋与自然灾害
冷锋活动带来的气象灾害有大风、寒潮、冻雨、雪灾、沙尘暴、暴雨等;
诱发的地质灾害有滑坡、泥石流等,诱发的水文灾害有洪涝、风暴潮等。
【寒潮】:寒潮是自极地或寒带向较低纬度带侵袭的强烈冷空气活动。我国规定寒潮降温标准为:受冷空气侵袭, 24小时内降温10℃以上(或48小时内降温12℃以上),同时最低气温降至5℃以下。
寒潮的本质:快行冷锋
天气特征:降温,大风、暴风雨雪
入侵中国的寒潮主要有以下路径:
(1)西路:从西伯利亚西部进入中国新疆,经河西走廊向东南推进;
(2)中路:从西伯利亚中部和蒙古进入中国后,经河套地区和华中南下;
(3)东路:从西伯利亚东部或蒙古东部进入中国东北地区,经华北地区南下。
寒潮的危害:
①大风:造成海上翻船事故;
②大雪、冰冻:道路结冰,使交通堵塞,电信、电力中断;
③急剧降温:造成霜冻、冰冻等冻害,危害农作物;
尤其是春季和秋季的寒潮危害大
寒潮的益处:①有助于地球表面热量交换;②能带来雨雪天气,是风调雨顺的保证;③低温是“天然的杀虫剂”;④带来风力资源。
【补充:寒潮积雪的好处】
积雪的好处:雪水氮化物含量高,使土壤中氮素大幅度提高;雪水加速土壤有机物质分解,增加土壤有机肥料;大雪覆盖在越冬农作物上,起到抗寒保温作用;减少病虫害、病菌。
【沙尘暴】:是指强风将地面上的沙尘吹起漂浮于空气中,让空气变得异常浑浊,水平能见度小于1千米的天气现象。沙尘暴是一个快行冷锋系统,当强沙尘暴经过时,冷气团迅速代替暖气团,气温迅速降低,气压迅速升高,是气温和气压变化最剧烈的时段。
沙尘暴产生的自然原因:
沙源:气温回升导致表土解冻、蒸发加强、地表干燥。植被稀少,土壤裸露沙源丰富;
对流:冷锋锋前暖气团干燥、难以形成降水,气旋势力强,气流上升,形成扬沙;
大风:风力强劲,形成大范围沙尘暴。
3.锋面雨带的移动
3.1正常年份移动规律
夏季来自海洋的暖湿气流登陆北上时,与陆地上的冷空气相遇,暖湿气流上升到冷空气之上,形成锋面雨带,雨带推移到哪里,哪里就进入多雨时期,其未到达或离开地区则处于少雨的干旱时期。
东部的主要锋面雨带,通常位于副高脊线以北5~8个纬度距离处,并随副高的北进南退而移动。雨带移动与副高、夏季风同步
时间
副高位置
雨带分布
影响地区
4-5月(春末)
15°~20°N
华南
南岭以南地区降水
6-7月(夏初)
20°N左右
长江中下游地区~日本南部
长江中下游地区梅雨
7~8月
25°~30°N
华北、东北
华北、东北降水,长江中下游地区伏旱(受副高控制)
9月
南撤
南移,雨季结束
1. 五月南岭六月长
1. 徘徊一月雨茫茫
1. 七八两北长伏旱
1. 九月南撤十月亡
正常年份:黄河中下游:春旱夏涝;长江中下游:初夏涝、盛夏伏旱
北方雨季:开始迟结束早雨季短;
南方雨季:开始早结束迟雨季长。
(1)4月至5月,雨带徘徊在南岭一带。虽然在这段时间里有暖锋雨现象,但其主要的降雨类型是冷锋雨,而且在这段时间里影响华南的最主要天气系统是冷锋。
(2)6月,雨带移到长江流域以后,在江淮之间摆动一个月左右(梅雨)。来自南方的暖湿气团和来自北方的冷气团在江淮地区势力相当,形成准静止锋,锋面停留可长达一个月之久,形成阴雨连绵的天气。此时我国南方太阳高度较大,太阳辐射较强,对流较旺盛,午后多对流雨。来自太平洋和印度洋的暖湿气流在南方遇到山地和丘陵的阻挡,产生大量的地形雨。
(3)7月上旬,雨带开始向北、向西推移,7、8月份到达华北、东北等地。这时长江中下游地区受副热带高气压带北移影响,出现伏旱天气。6、7、8月西南、两广地区还受西南季风影响。在此期间北方地区的降雨仍以冷锋雨为主。
我国北方夏季的暴雨、冬春季节的沙尘暴多是快行冷锋作用的结果。
【误点警示】此时南方降水——台风雨/对流雨/地形雨
(4)9月份雨带南移,10月份雨季结束。9月至10月随着冷气团的迅速南下,暖湿气团不断后退,使我国东部锋面雨带位置不断南移,使9月雨带主要分布在我国的东南沿海和西南地区(华西秋雨,西南地区由于秦巴山地的阻挡,使这里暖气团的势力仍较强),在锋面影响地区出现阴天、刮风、降雨,并且持续降温,这些都是冷锋天气的主要特征。
【小结】南方地区雨季来得早,退得晚,雨季长,雨量大,
北方地区雨季来得晚,退得早,雨季短,雨量小。
在降水的季节分配上,愈向北方降水的季节变化愈大,由于夏季风的不稳定性,北方降水的年际变化也大。
【特别提醒】.春旱、梅雨、伏旱的形成
(1)华北地区春旱成因
①春季气温回升快,蒸发旺盛;②夏季风弱,雨季还没有到来③春耕需水量大
(2) 长江中下游“梅雨”
①正常年份:6月初-7月初
②异常年份:“空梅”:梅雨期短,反映夏季风势力强,受拉尼娜现象影响,北涝南旱
“长梅”:梅雨期长,反映夏季风势力弱,受厄尔尼诺现象影响,北旱南涝
(3) 长江流域的伏旱
①成因:受副热带高气压带影响
②夏季风强的年份,副高的位置会偏北、偏西
(4)我国西南地区雨季
5-10月,西南雨季,成因:西南季风影响
9月上旬-10月上旬:华西秋雨,成因:北方冷气团南下与暖气团相遇
12-2月,云贵高原准静止锋:成因:冷气团爬坡能力弱
3.2 异常年份的旱涝
①副高强(夏季风强),副高的北跃西伸时间提前、位置较常年偏北,引起“北涝南旱”
②副高弱(夏季风弱),副高的位置持续偏南,引起“南涝北旱”。
3.3 锋面雨带与副高的关系
由于太阳辐射和地球自转产生的地转偏向力,南、北半球的副热带地区均存在一条高压带。又因为海陆分布的影响,高压带分裂为若干个高压单体。我们熟知的副热带高压,是指位于西北太平洋上的高压单体,它常年存在,是一个稳定而少动暖性深厚天气系统。
西太副高是整个大气环流的重要角色,和西北太平洋和东亚的天气变化有及其密切的关系。
西太副高一般位于海洋上,但其西端往往可以伸到我国沿海,尤其夏季甚至可以西伸到陆地上。稍微留意一下与气象有关的新闻就会发现,酷暑的持续、雨带的变化、台风的活动等,大都与副高变化形影不离。如图示:
副高脊线附近盛行下沉气流,大气一般较为干燥,气压梯度小,所以风力微乎甚微。在副高脊线控制的地区,往往以晴朗少云的高温天气为主,如果副高强盛,则该地区还会出现干旱灾害。
副高脊线的北侧与西风带锋区相邻,西风带系统携带的冷空气,与副高外围引导输送的水汽汇合,容易产生气旋和锋面活动,从而形成强降水。
副高脊线南侧为东风气流,没有气旋发展时,天气晴好,但当有东风波和台风等热带天气系统活动时,则会出现雷暴大风、强降水等恶劣天气。此外,太平洋上的台风,多产生在副高的南缘,并沿副高的外围移动,两者相互制约和影响。
通常而言,副高呈东西带状分布,且强度较强时,南缘台风一般会稳定西移,而当台风西移至副高西南侧时,副高将东退,台风将向北移动。当台风越过副高脊线的位置后,副高又可能再次西伸。当副高强度较弱时,台风也可以直接穿过高压脊北上,使得副高断裂。
西太平洋副高对我国天气的影响十分重要,夏半年更为突出。这种影响,一方面表现在西太平洋副高本身;另一方面还表现在西太平洋副高与其周围天气系统间的相互作用。在西太平洋高压控制下的地区,气流下沉,使低层水汽难以成云致雨,造成晴空万里的稳定天气,时间长久了可能出现大范围干旱。
西太平洋副高是向我国大陆输送水汽的重要系统。西太平洋副高的北侧是沿副高北上的暖湿空气与中纬度南下的冷空气相交的地带,往往形成大范围的阴雨天气,是我国大陆地区的重要降水带。我国降水带的南北移动同西太平洋副高的季节活动相一致,通常降雨带位于副高脊线以北约5~8个纬度。
每年2~4月,副高脊线稳定在18°N~20°N时,我国华南地区出现连续低温阴雨天气。
6月副高脊线北跳越过20°N,稳定在20°N~25°N,降水带位于长江中下游和日本一带,正是梅雨季节开始的时期。由于每年副高的势力强弱不同,北进快慢有别,梅雨期的长短和入梅、出梅的早晚都有很大差异。梅雨可以出现在5~7月的各个时段。出现在5月的梅雨称为早梅雨,出现在6~7月的梅雨称为正常梅雨。一般在6月中旬前后入梅,7月上旬出梅,梅雨期平均约20天。造成梅雨期连续降雨过程的天气系统,主要是准静止锋、切变线和西南低涡。这些系统在长江中下游地区的连续出现或缓移、停滞,都能造成大面积的洪涝。
到7月份,副高脊线再次北跳,降雨带从长江流域推移到黄淮流域。长江中、下游的梅雨结束,开始被西太平洋副高所控制,天气变得炎热少雨。如果副高强大,控制时间长久,将造成严重干旱现象。从7月底到8月初,高压脊线进一步越过30°N,雨带也北移至华北、东北地带。
9月上旬,高压脊线开始向南回跳,雨带也自北向南移。如下表
时间
脊线位置
影响地区
4月以前
18-20°N
华南出现连续的低温阴雨天。
6月中下旬
第一次北跳并在20-25°N稳定
华南前汛期结束,江淮流域出现梅雨。
7月中旬
第二次北跳并在25-30°N摆动
梅雨结束,黄河出现汛期,长江流域进入伏旱季节。
8月初
第三次北跳跨过30°N
华南出现台风,华北、东北进入雨季。黄河处于副高下。
9月上旬
第一次回撤到25°N
江淮出现降水,长江以北秋高气爽。
10月上旬
回撤到20°N以南
结束了一年为周期的季节性南北移动。
上述情况仅仅是西太平洋副高活动对我国天气影响的一般规律。
实际上,副高的南、北季节性移动经常出现异常,造成一些地区干旱,另一些地区水涝的反常天气。
有的年份,夏季副高势力偏弱(夏季风势力较弱)时:副高位置持续偏南,雨带就长时间滞留在江淮地区,易造成江淮地区洪涝灾害,而北方地区则会发生干旱。――南涝北旱
有的年份,夏季副高势力偏强(夏季风势力较强)时:副高季节性北跃时间提前、位置较常年偏北时,我国北方地区就容易出现洪涝灾害,南方则易出现干旱。――北涝南旱
例如,1956年西太平洋高压脊第一次北跳偏早,第二次北跳偏晚,这一年梅雨很盛,长江中下游流域雨量过多。1954年副高比较久地稳定在20°N~25°N,长江流域梅雨持续时间达两个月之久,结果造成江淮地区几十年罕见的大水。1958年副高脊线第一次北跳偏晚,第二次北跳偏早,形成了这一年空梅,造成了干旱。
4.各种各样的锋
01 锢囚锋
锢囚锋是由冷锋追上暖锋或由两支冷锋迎面相遇,将锋前的暖气团抬离地面,近地面由原来的两个锋面合并后形成的新锋面,叫锢囚锋。下图示意甲地附近某次锢囚锋形成过程及当时该地区海平面气压分布。完成下面小题。
1.根据气流运动判断,该锢囚锋形成按时间排序正确的是( )
A.Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ B.Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ C.Ⅱ、Ⅲ、Ⅰ D.Ⅰ、Ⅲ、Ⅱ
2.下列叙述最能说明甲处该时段天气特点的是( )
A.阴雨连绵无晴天 B.风和日丽冰雪寒
C.狂风暴雨秋意浓 D.晴空艳阳春风暖
【答案】1.B 2.A
【解析】1.根据材料“锢囚锋是由冷锋追上暖锋或由两支冷锋迎面相遇,将锋前的暖气团抬离地面,近地面由原来的两个锋面合并后形成的新锋面”可知,。暖气团、较冷气团和更冷气团相遇时先构成两个锋面(图Ⅲ时刻),然后其中一个锋面追上另一个锋面,图Ⅱ时刻为锢囚锋。因此该锢囚锋形成按时间排序正确的是Ⅲ、Ⅰ、Ⅱ,B正确,ACD错误,故选B。
2.锢囚锋锋线两侧都为冷气团,分别是原先冷锋后面的冷气团和暖锋前面冷气团,暖气团被抬离地面,锢囚在高空,近地面冷气团的上方。锢囚锋具有冷暖锋的特点,锋面过境时,两侧均为降水区,先是暖锋云系和连续性降水,而后转为冷锋云系和阵性降水。因此甲处此时以降雨天气为主,BD错误。秋季气温较高,冷气团势力弱,不易形成锢囚锋,因此C选项错误,故选A。
(1)概念
在锋面气旋中,由于冷气团移动较快,暖气团移动较慢,所以锋面气旋中的冷锋终将追上暖锋,最后冷锋与暖锋相叠,将地面的暖空气全部举升至空中,便形成锢囚锋。所谓锢囚,是指暖气团被锢囚在高空。
(2)锋面气旋(温带气旋) 形成锢囚锋的过程
在我国,温带气旋(锋面气旋)中冷锋追上暖锋而形成锢囚锋的现象十分常见。下图代表了锋面气旋从产生到最终消亡的全过程,D过程开始出现锢囚锋,当暖空气完全被囚锢到高空之后,由于地面气温差异减小,气压差异减小,气团驱动力逐渐消失,锋面气旋也最终消亡。
锢囚锋形成过程示意图
温带气旋是活跃在温带中纬度地区的天气系统,又称为“锋面气旋”。
不同于热带气旋,温带气旋是一种冷心系统,其出现伴随着锋面,可达几百乃至数千公里。
温带气旋的发生、发展大致分为初生、发展、锢囚、消亡四个阶段:
初生阶段(或称波动阶段)
从气旋波动产生到绘出第一根闭合等压线为止的整个阶段,称为锋面气旋的初生阶段。
温带气旋初生阶段示意图☝
在气旋波动的东段暖空气向冷空气推进,形成暖锋;气旋波动西段冷空气向暖空气方向推进,形成冷锋,围绕着波动产生了气旋性环流,环流中心气压下降,形成低压中心。
发展阶段
一般认为出现了一根以上的闭合等压线时称为青年气旋。这时气旋式环流加强,地面冷、暖锋更加清楚,在对流层低层也出现了闭合等压线。冷空气进一步向南推进,冷锋附近出现阵雨或阵雪,暖锋区域也出现降水,降水区域扩大。
温带气旋发展阶段示意图☝
锢囚阶段
从地面冷锋追上暖锋发生锢囚锋开始,至此气旋发展至最盛时期。地面冷锋逐渐追上暖锋,并将地面暖空气上抬,气旋开始锢囚。这时,云雨范围最大,强度加强,风力增大,天气变化最剧烈。但由于地面已为冷空气所占据,成为冷性涡旋,因而气旋开始减弱。
温带气旋锢囚阶段示意图☝
消亡阶段
地面气旋中心气压升高,锋面消失。此阶段等高线和等温线都已闭合,并且近于重合,气旋低压中心部位逐渐被冷空气填塞,成为一个冷性涡旋。当气旋从地面到高空都被填塞,又没有新的冷空气补充时,气旋就慢慢消亡了。当温带气旋走完这四个阶段,它的生命也趋于结束。
温带气旋消亡阶段示意图☝
(3)锢囚锋的分类
(4)锢囚锋形成的三种情况
①温带气旋中冷锋追上暖锋
左侧的冷锋移动较快,追上了前面的暖锋,冷锋前的暖空气都被抬离地面,锢囚到高空。冷锋后面的冷气团和暖锋前面冷气团的交界面称为锢囚锋。
②锋面受山脉阻挡形成的地形锢囚锋
华南锢囚锋:每年的4-6月份,我国冷锋南下经过南岭(两广丘陵)受地形阻挡,风速减慢,到达华南沿海地区时,冷气团逐渐变性,锋面稳定少动,当第二条冷锋南下,两者相遇形成华南锢囚锋。如右图:
③两条冷锋迎面相遇
青藏湖锢囚锋:冬季时,冷空气受祁连山脉的影响分为东西两股,一股是经南疆盆地后,逐渐溢入青藏高原西侧阿尔金山山口进入青海西北部的“西路冷空气”;另一股是经河西走廊南下,在青藏高原东北部河谷地区向西回流倒灌的“东路冷空气”。这两股冷空气在青海湖附近迎面相遇,形成青海湖锢囚锋。冷锋前的暖空气都被抬离地面,锢囚到高空。冷锋后面的冷气团和暖锋前面冷气团的交界面称为锢囚锋。如下图:
云贵高原锢囚低涡:当较强的偏北风遇到秦岭阻挡分支南下,一支绕流四川盆地,一支绕流江汉平原,两支气流在贵州北部辐合而形成“锢囚低涡",冷锋前的暖空气都被抬离地面,锢囚到高空,其强度较小,但带来的降水量较大。
华北锢囚锋:出现在华北地区的锢囚锋则称为华北锢囚锋,主要出现在东北和华北地区的冬春季节。多由冷空气分东西两路进入华北地区而形成。东边冷空气自贝加尔湖东部经过中国东北、渤海直入华北平原,而西边冷空气由中亚细亚经中国新疆、甘肃进入河套地区,两股冷空气前沿均有冷锋出现,两条冷锋相向而行,常在山西境内形成迎面锢囚。多形成于冬半年,带来雨雪天气。
(5)锢囚锋的天气现象
锢囚锋是由原来两个锋面合并形成的新锋面,所以它带来的天气保留着原来两个锋面天气的特征,两侧均为降水区。而且由于锢囚作用,暖空气被抬升得更高,因此云层增厚、降水增加、雨区扩大、时间更长,风力界于冷锋和暖锋之间。
【注意】锢囚锋与准静止锋不同
1.锋线两侧气团不同
准静止锋的锋线两侧,分别是冷气团和暖气团,暖气团沿锋面爬升到冷气团上空。一个地区是受冷气团影响或者暖气团影响。形成准静止锋的冷暖气团势均力敌,因而准静止锋往往会在一个地区来回摆动。
锢囚锋锋线两侧都为冷气团,分别是原先冷锋后面的冷气团和暖锋前面冷气团,暖气团被抬离地面,锢囚在高空,近地面冷气团的上方。形成锢囚锋的冷气团势力要比暖气团势力强大的多。
2.降水区不同
准静止锋理论上的降水区在锋线一侧,降水强度小,持续时间长。
锢囚锋具有冷暖锋的特点,锋面过境时,两侧均为降水区,先是暖锋云系和连续性降水,而后转为冷锋云系和阵性降水,降水持续时间往往没有准静止锋降水持续时间长。
3.出现时间地区不同
我国的准静止锋主要有:华南准静止锋,江淮准静止锋,昆明准静止锋,天山准静止锋,因发生地区不同出现时间也各不相同。
我国锢囚锋主要出现在春季的东北和华北地区。
4.形成原因不同
准静止锋按其形成原因可以分成两种类型:
(1)大气环流的影响,如我国东南沿海的华南准静止锋、长江中下游地区的江淮准静止锋;
(2)地形阻挡作用也可形成准静止锋,如天山北坡的准静止锋、云贵高原北部的昆明准静止锋。
锢囚锋形成主要有三种情况:
(1)由锋面受山脉阻挡形成的地形锢囚;
(2)两条冷锋迎面相遇;
(3)温带气旋中冷锋追上暖锋这几种情况下,冷锋前的暖空气都被抬离地面,锢囚到高空。因此把冷锋后面的冷气团和暖锋前面冷气团的交界面称为锢囚锋。
5.锋线特征不同
准静止锋由于冷暖气团双方势力均不强,锋面很少移动,暖空气可以沿锋面伸展距地面锋线更远的地方,云区宽广,锋面坡度比暖锋还小,剖面图上锋面与冷锋或暖锋类似,都从地面向高空延伸。
锢囚锋由于冷气团势力强,运动速度快,剖面图上锋面均呈Y形。
02 倒暖锋
我国东北地区有种特有的天气过程叫倒暖锋,它具备暖锋特征,却由北向南逆行。在该天气形成之前的两天寒潮袭击使东北地区普遍低温,随后在低气压影响下海洋暖湿气团南下遇上东北的冷气团形成锋面。下图为某次倒暖锋过境时近地面气压形势图。读图完成下面小题。
3.我国东北地区发生倒暖锋概率最高的季节是( )
A.春季 B.夏季
C.秋季 D.冬季
4.倒暖锋的海洋暖湿气团来自( )
A.黄海 B.日本海
C.太平洋中心 D.鄂霍次克海
【答案】3.D 4.D
【解析】3.根据题干信息可得,在倒暖锋形成之前受到了的两天寒潮袭击,因此可以推断倒暖锋在我国主要出现在东北地区,一般出现在寒潮过境之后的两三天之内,因此寒潮主要过境季节为冬季,故D正确,因此排除A、B、C,选择D。
4.倒暖锋形成之前,东北地区寒潮过境,陆地气温低;冬季由于海陆热力性质差异,鄂霍次克海气温比陆地高;来自鄂霍次克海的暖湿空气南下与南方冷空气相遇形成倒暖锋。因此水汽来源于鄂霍次克海,故D正确,因此排除A、B、C,选择D。
知识点拨:
东北倒暖锋的形成
冬季在陆地上的蒙古西伯利亚高压发力,会驱动强冷空气入侵并控制我国东北,如果24小时内,连续降温10℃以上且当天最低温在5℃以下,就会形成寒潮。
而此时,如果千岛群岛附近的海域气温较高,出现了强大的低压中心(注意哦,这个低压中心是在海上的),在海陆热力性质差异的影响下,相对冬季的陆地来说,海洋的气温较高,它是一个“暖中心”。
北半球的低压系统在水平方向上是逆时针旋转,在鄂霍茨克海和我国东北之间,形成东北风(如图中红色箭头),这股从海而来(相对暖湿)的气流进入我国东北,与盘踞在此的冷空气相遇,形成锋面,暖气团主动推着锋面向南移动,这就是倒暖锋。
倒暖锋一般发生在寒潮之后的2-3天,本质就是鄂霍次克海的海洋暖气团取代了东北的大陆冷气团。
倒暖锋的出现,首先调节了东北地区的气温,使得寒潮过后的低温期缩短,加快东北地区升温。此外,倒暖锋携带海洋的暖湿气流,带来降水,使气候变得湿润。虽然倒暖锋一般只能持续2—3天,但却对东北地区的气候有着重要的影响。
03 露点锋
5.(2020·山东卷)阅读图文资料,完成下列要求。
露点是空气因冷却而达到饱和时的温度,其数值越大,反映空气中水汽含量越大。一般情况下,温度相同时湿空气要比干空气密度小。两个温度相近的干、湿气团相遇所形成的锋,称为干线。下图为北美洲部分地区某时刻主要气象要素分布形势示意图,来自极地、太平洋和墨西哥湾的三种性质不同的气团,在落基山以东平原地区交绥形成三个锋:冷锋、暖锋和干线。
(1)分析图中干线附近产生降水的原因。
(2)说明图示区域地形对干线形成的影响。
【解析】
(1)
(1)干线东、西两侧温度相近的干、湿气团相遇,东侧的湿气团密度小,位于干气团之上,湿气团被迫抬升;抬升过程中,随高度增加,气温降低(达到露点后),形成降水。
(2)本区西部分布有南北向高大山地,来自太平洋的气团,在山地西侧的迎风坡降水后,湿度减小,越过高大山地在背风坡下沉增温;本区中部为面积广大的平原,地势平坦,下垫面性质均一,利于东侧墨西哥湾湿热气团的快速深入,气团性质变化小。(温度相近的两个干湿气团交绥形成干线。)
知识点拨:
04 主副锋
(1)定义
当区域内出现主冷锋之后,来自更寒冷源地(例如更高纬度、内陆地区)的新一轮、更强的冷空气,追赶上(紧跟)前面已经南下的、温度相对较高的冷空气(或“变性气团”)(第一波冷空气南下时,经过南方地区存在增温的可能)时,它们之间的交界处就会形成一条新的锋面,这就是副冷锋。
①主锋:指冷气团南下时首次与暖气团相遇形成的锋面,通常为冷锋,由冷气团主导移动,过境时引发显著天气变化(如降水、大风)。
②副锋:主锋过境后,锋后冷气团因受热变性(温度升高),被后续补充的冷气团追上形成的新锋面,属于同一冷气团内部的分界面。
(2)特征
①主锋:强度强、降温幅度大、风力猛、降水范围广;锋面坡度大、移动快。
②副锋:强度弱、降温幅度小、风力较弱、降水多为阵性;锋面浅薄、移动慢
(3)天气影响
① 主锋:剧烈降温、大风、暴雪/暴雨,寒潮主体影响。
②副锋:持续降温、风力加大、新的阵性降水;寒潮过程中二次降温的主要原因。
05阵风锋
阵风锋,又称飑(biāo)锋,本质也是冷空气和暖空气的交接带,但所在位置较特殊。
专指成熟雷暴云中的下沉气流到达地面后,向四周扩散的冷湿空气与周围环境暖湿空气之间形成的狭窄交界带。
要理解阵风锋的形成,就得从强对流风暴(雷暴)的发展过程中找答案。
其中,雷暴内部产生的强烈下沉冷空气,是制造阵风锋的关键动力。
理解了这一点,再来看这些下沉气流是如何一步步演变成阵风锋的。
① 下沉气流的产生
降水拖曳:雨滴、冰雹等降水物在下落过程中拖曳空气一起向下。
蒸发冷却:降水在穿过云下较干的空气时蒸发,吸收大量热量,使周围空气冷却;冷却后的空气密度增大,加速下沉。
② 冷池的形成
这股强烈且寒冷的下沉气流撞击地面,像一个“空气炸弹”,在地面堆积形成一个相对寒冷的区域,称为“冷池”。
③ 阵风锋的推进
冷池内部的气压很高,高密度的冷空气会像水流一样向四周溢散,向外迅猛推进,其前缘(即冷空气楔的头部)与周围温暖、潮湿的环境空气之间形成的边界,就是阵风锋。
阵风锋过境时,在几分钟内,就会出现温度的“悬崖式”下跌、风向风速的急剧突变。其产生的强阵风足以摧毁临时建筑、折断树木,并导致大面积停电。同时,阵风锋在向前推进时,会像楔子一样抬升其前方的温暖潮湿空气,这种强制抬升为触发新的对流天气提供了“可能性”,有时甚至会发展出新的雷暴(如上图中新生云体)。
当然,阵风锋的出现也可能伴随原雷暴的消散,其最终是否触发新雷暴,取决于环境大气的稳定度、水汽等多种因素。
06 海风锋
海风锋,是白天由海风携带来的较冷、较湿的空气,向内陆推进时与陆地上空较暖、较干的空气相遇形成的交界面。
由于热力作用的影响,海风锋春、夏季出现最频繁,因为春夏季是"海风效应"最强的季节。且通常发生在晴朗或少云的白天,午后最易出现,夜晚趋于消散。
【注】海风效应:春夏季节,陆地升温速度快,海洋升温慢,海陆间形成了明显的温度差,形成热力环流,海风较显著。
海风锋过境时气温会显著下降(可能下降5-10°C甚至更多),湿度会明显上升;同时,海风锋引起的气流抬升,本质是海风作为密度较大的冷空气,楔入下方较暖、较轻的陆地空气之下,从而将其强制抬升,所以可能会触发强对流天气,形成短时强降水。
【注】海岸锋和海风锋不是一回事。
海风锋是由局地海陆热力差异引起的日变化环流锋面;
海岸锋是由大尺度天气系统驱动形成的持久性锋面。
07 河口锋
河口锋指河口地区不同性质水体之间形成的较为明显的界面,在这一界面附近,往往存在一种或多种水体特征(盐度、温度、密度、透明度等)的最大差异。
1.类型
(1)按其性质可分为密度锋、盐度锋、悬沙锋、温度锋等;
(2)按其生成部位可分为表面锋、基底锋和岬角锋等;
(3)按其形成机制可分为羽状锋、潮混合锋、流速切变锋等。
2.尺度
河口锋多属于中、小尺度的锋,如羽状锋一般可绵延数十至数百千米,存在时间以“月”论计,属中尺度锋。而潮混合锋、流速切变锋通常仅有数千米或更小,锋的生消在一个潮周期内,多属小尺度锋。
3.影响
(1)锋面的存在和运动对河口物质输移有重要影响。
(2)河口锋的锋面处是一个辐聚带,易聚集丰富的营养物质及浮游生物,多形成为河口渔场。
(3)锋线上积聚着水体中的污染物。
(4)河口锋之形成及其运动在河口沉积动力过程中起重要作用。
三、低压(气旋)和高压(反气旋)系统
1.气压系统与天气
天气系统
低气压(气旋)
高气压(反气旋)
示意图(北半球)
气压状况
中心气压低于四周
中心气压高于四周
水平气流(近地面)
由四周向中心辐合(北逆南顺)
由中心向四周辐散(北顺南逆)
垂直气流
上升
下沉
天气状况
多阴雨天气
多晴朗天气
过境时气压变化状况
典型实例
热低压:台风(东亚地区称呼)
飓风(北美地区称呼)
温带气旋(锋面气旋)
热高压:长江中下游7-8月份伏旱天气
冷高压;蒙古-西伯利亚高压
我国北方秋高气爽、风轻云淡
【方法技巧】气旋、反气旋中风向的判断
气旋、反气旋东、西、南、北四侧的风向判断方法,分析如下:
(1)用水平气压梯度力和地转偏向力判断,如右图所示,为北半球一气旋。先画出水平气压梯度力,再向右偏转45°,即为风向。东侧:东南风;西侧:西北风;南侧:西南风;北侧:东北风。
(2)气流规律记忆方法(南北半球分别用左右手定则)
由图可以判断出气旋、反气旋的低空水平气流的运动方向。
2.台风(热带气旋-低压、飓风)
2.1概念:在热带或副热带洋面上形成并强烈发展的大气旋涡,中心附近最大风力在12级以上。按照世界气象组织的定义,当热带气旋的中心持续风力达到十二级及以上,即每秒32.7米或以上时,可被称为台风。在中国,将西北太平洋和南海生成的底层中心附近最大平均风力达到12级或以上的热带气旋统称为台风。夏秋季节多发。
中国气象局将热带气旋分为热带低压、热带风暴、强热带风暴、台风、强台风和超强台风六个等级。其中,台风(12-13级)、强台风(14-15级)、超强台风(16级或以上)是较为强烈的热带气旋。
2.2形成条件与生消过程:
A. 水汽条件:洋面具有源源不断的水汽
B. 温暖的海域:海面温度高于26.5゜C,温暖的热带洋面水汽才能上升(或者夏秋季太阳光强烈照射的时候,洋面产生台风概率大)有利于台风形成。
C. 一定的地转偏向力:台风基本产生于热带5°~30°的洋面。赤道地区难以形成热带气旋(台风)。
D较低的垂直风切变
风切变定义:指风向或风速随高度发生变化的现象。
作用:如果垂直风切变过强,会把台风刚刚形成的“雏形”——热带扰动——的垂直结构吹散,就像刚生起的小火苗被大风吹灭一样,导致其无法发展和组织。微弱的风切变环境有利于热量在台风中心上空聚集,从而加强台风。
过程:热带、副热带海区,近洋面气温高,大量空气膨胀上升,近洋面气压降低,外围空气补充流入上升区,受地转偏向力影响,气流旋转;上升气流温度降低,水汽凝结,释放大量的热量,促使低层空气不断上升,近洋面气压下降得更低,空气旋转得更猛烈,最后形成台风。
当台风登陆后,缺少了热量和水分补给,且地表摩擦力较大,使气旋旋转受阻,风力会逐渐减小,最后消亡。
萌芽阶段(热带扰动):在温暖的洋面上,空气受热上升,形成一个低压区。周围较冷的空气会流过来补充(辐合),加上地转偏向力的作用,开始形成一个弱的气旋性环流。此时云系开始聚集。
发展阶段(热带风暴):上升的暖湿空气凝结成云并释放潜热,使中心区域的空气变得更暖、更轻,从而加剧上升运动,导致地面气压持续下降。更多的外围空气被吸入,风力加强。当中心附近最大风力达到8级时,就升级为热带风暴,并获得命名。
成熟阶段(台风/飓风):能量不断积累,循环越来越强,最终形成典型的台风结构:晴朗无风的风眼、环绕风眼的剧烈风雨的云墙(眼壁)、以及外围螺旋雨带。此时,台风这台“热机”达到了全功率运转状态。
衰减阶段:当台风登陆后,切断了来自海洋的温暖水汽(燃料)供应,或者移动到寒冷的海面上,就会迅速减弱。或者当它进入强垂直风切变区域时,其结构会被破坏而消亡。
2.3.构造 台风眼:气流下沉,无风无雨 气压最低区域,但却是微风晴朗
旋涡风雨区:气流旋转上升,狂风暴雨 风力最大,降水最集中区域
外围大风区:多大风
2.4.分布 我国东南沿海、日本和东南亚国家,加勒比海地区和美国东部海岸
2.5 时间:5~10月,尤以7~9月最多(夏秋季节)
2.6路径:北半球 移动路径受控于地转偏向力、副热带高压,
台风形成后,常自东向西或西北移动;进入中纬西风带后,转向东或东北方向
① 内力 主要在台风初生成时起作用。
台风范围内因南北纬度差距所造成的地转偏向力差异引起向北和向西的合力,台风范围越大、风速越大,内力越大。
② 外力 台风外围副热带高压(北半球)南侧产生的东北信风产生的引导力;操纵台风移动的主导作用力,因此台风基本上是自东向西移动。 由于副高的形状、位置、强度变化以及其他要素的影响,台风的移动路径并非规律一致,而是多种多样。以西北太平洋地区台风移动路径为例,进行说明:
(1)西移路径(影响我国华南地区)【春秋季】
西太平洋副高(高压)脊线呈东西走向,而且强大、稳定时,或西太平洋副高不断增强西伸。
台风在菲律宾以东洋面上形成后西行,经过菲律宾(或巴林塘海峡、巴士海峡),进入南海,西行到我国华南沿海、海南岛或越南登陆。
(2)西北路径(登陆路径)(影响范围大,尤其是华东地区)【盛夏】
西太平洋副高(高压)脊线呈东北-西南走向。
一种情况是台风在菲律宾以东洋面形成后向西北偏西方向移动,在我国台湾登陆,然后穿过台湾海峡,在福建登陆。
另一种情况是台风在菲律宾以东洋面形成后向西北方向移动,穿过琉球群岛,在我国江浙一带登陆。
台风处于稳定而深厚的东南气流控制下。
(3)转向路径(海上转向、陆上转向)(影响我国东北沿海和日本)【春秋、盛夏】
西太平洋副高东退海上;
台风在菲律宾以东洋面形成后,先向西北方向移动,进入我国东海海面或者在我国沿海登陆,然后在25°N附近转向东北方向,向日本方向移动,路径呈抛物线状。
(4)台风异常路径
黄海台风西折、南海台风北翘、倒抛物线路径、回旋路径、蛇形路径、
打转路径、高纬正面登陆。
【台风的“危险半圆”和“可航半圆”】
北半球的台风逆时针旋转叠加副高气压梯度差,使其前进右半圆风力、降水、浪高全面升级,成为名副其实的高危地带,即“危险半圆”。
1.定义:对北半球而言,台风前进方向右侧的半圆范围内,风力强、暴雨集中,被称为“危险半圆”;实际上,危险半圆的前半部(右前侧)是危险性最大的区域,被称为“危险象限”。而左侧的半圆,则相对叫做“可航半圆”(气象学和航海学专业术语,指相对于“危险半圆”而言,对船舶航行安全威胁较小、风险较低的那一半圆)。(在南半球,因气旋为顺时针旋转,危险半圆与可航半圆的位置恰好相反)。
2.“危险半圆”的形成原因
第一,风向叠加,风力更强。 台风本身是逆时针旋转的,在它的右前侧,旋转风向和台风整体移动方向一致,两者风速叠加,风力自然更大;
而在左侧,风向刚好相反,会相互抵消一部分风力。这一加一减,右侧的风力明显猛得多。
第二,副热带高压“火上浇油”。
影响我国的台风,其右侧往往紧挨着副热带高压。高压区和台风低压区之间气压差极大,会形成强烈的梯度风,进一步加大右侧的风势。
第三,路径偏右,暴雨集中。
北半球的台风在移动过程中天然有向右偏转的趋势,尤其在转向时,右前侧首当其冲。同时,这一侧还容易触发“列车效应”——就像多节车厢接连经过同一个地点一样,强降雨反复落在同一区域,导致累计雨量惊人,致灾风险迅速上升。
此外,对沿海地区而言,风暴潮也是不容忽视的威胁。
台风右前侧持续的向岸风,会把大量海水吹向近岸并不断堆积;(台风巴威)如果遇上杭州湾、三门湾这类喇叭口形状的地形,潮水受到挤压后会急剧抬升,海水倒灌和城市内涝的风险大幅增加。除了向岸风的推水作用,台风中心极低的气压也会将海面“吸”起,进一步抬升潮位,加剧风暴潮危害。
2.7 影响
危害:狂风:吹倒房屋,拔起大树,破坏交通、通信设施等
暴雨:引发洪水、滑坡、泥石流等自然灾害,并危害近海养殖
风暴潮:侵蚀海岸,破坏海堤,造成海水倒灌
好处:带来丰沛的降水,缓解伏旱;降温消暑;近海渔业资源更丰富(海水扰动-营养物质上泛)
【补充】秋台风的显著特点:
①强度更强,更容易成为“大台风”:海洋比热容较大,最高温比陆地上要晚约一个月,经过整个夏季的阳光照射,海洋表层热量北半球8月份积累到最高,为台风提供了无比巨大的能量(热量和水汽)。
②路径更加复杂和诡异:预测难度大夏季台风主要受强大的副热带高压(简称“副高”)引导,路径相对稳定,多为西行或西北行。进入秋季,副高减弱东退,强度和形态不稳定。此时,台风容易受到北方冷空气、西风槽等多种力量的影响,路径变得非常多变,可能出现突然转向(路径成直角)、蛇形摆动、停滞少动、一路北上使得秋季台风的预测路径不确定性大大增加,给防御工作带来极大挑战。
③危害性更大,往往是“冷热双打”:当台风遭遇南下的冷空气,会引发剧烈的“冷暖对峙”。造成风力更强,降雨强度更大特点。同时秋季是农业生产收获季节,对农业可能造成的影响更大。由于副高东退南落,台风引导气流发生变化,导致其更倾向于在我国华南(广东、海南、福建)和华东(浙江)沿海登陆。相比之下,夏季台风登陆的范围更广,可北至东北地区。
2.8.措施:①加强气象灾害研究,加强台风灾情监测和预报;②建立防台风应急机制;实行防灾保险③加强教育,增强民众防减灾意识 ; ④及时转移、安置可能危害的民众;⑤交通、通讯和供电等部门须加强管理和设施维护⑥渔船靠港,船只停开(防御风暴潮);⑦提高建筑物的抗灾能力(强度),建设护坡工程(防御滑坡、泥石流等次生灾害);⑧海岸建防护林工程和加固海岸堤坝工程(防御风暴潮)。
3.龙卷风
3.1概念
龙卷风是一种猛烈旋转的气柱,它既与地球表面接触,也与积雨云接触,通常呈现出漏斗云的形状。龙卷是自积雨云底部伸出来的漏斗状的涡旋云柱。龙卷伸展到地面时引起的强烈旋风,称为龙卷风。龙卷风本质上是一种局地性、小尺度、突发性的强对流天气。
3.2.形成条件:①湿热空气抬升强烈(下垫面炎热,湿热空气上升;冷暖空气相遇,湿热空气抬升)②云层内部上下温差大(冷空气下降、热空气上升的小漩涡)③漩涡与风结合,气旋向地面和高空延伸。④有地转偏向力,地面摩擦力小。
它的发生条件相对特殊,是在极不稳定的天气状况下,由空气对流运动造成的强烈的、小范围的空气涡旋。龙卷风发生的时空尺度很小,近地层直径一般在100米以下,空中直径可达3~4km,甚至10km。垂直范围在3~15km 间。持续时间从发生至消散通常几分钟到几十分钟不等。
3.3.类型
龙卷风上端与雷雨云相接,下端有的悬在半空中,有的直接延伸到地面或水面,一边旋转,一边向前移动。远远看去,它不仅很像吊在空中晃晃悠悠的一条巨蟒,而且很像一个摆动不停的大象鼻子。发生在海上,犹如“龙吸水”的现象,称为“水龙卷”(或称“海龙卷”);出现在陆上,卷扬尘土,卷走房屋、树木等的龙卷,称为“陆龙卷”。
3.4.形成过程
龙卷风的形成与强雷暴云中强烈的上升气流有关。
①冷暖气流交汇时,冷气流下沉,暖气流上升,上下层空气相互扰动,在水平方向上形成涡旋。(图a、b)
②地面空气因日照升温,产生强烈的上升气流,把一部分水平涡旋提升到垂直方向。同时,高空的积雨云在垂直涡旋的带动下形成云的涡旋,即龙卷风的雏形。(图c、d)
③四周空气向涡旋中心流动,产生辐合,并在中心形成下沉气流,使涡旋不断向地面延伸,最终到达地面,成为完整的龙卷风。(图e、f)
从龙卷风的形成过程可知,龙卷风的形成条件为:冷空气和暖湿空气交汇提供对流条件;高空和低空都有强风,而且风向明显不同(风垂直切变大);较平坦的地形,有利于低空急流的形成。
由上可以看出,龙卷风的形成和消失,都是气流运动不稳定的过程。
3.5危害
极端狂风:风力远超台风,具有极强的摧毁力,能将物体卷至空中,造成建筑物彻底损毁。
气压骤变:导致建筑物内外气压差,使其“爆炸性”破坏。
伴随灾害:常伴有雷暴、冰雹、强降水。
3.6措施
监测预报:加强气象监测网建设(雷达、卫星),提高预报精准度。
预警发布:建立高效的预警信息发布系统。
工程防御:建设防护林(防风)、加固堤防(防潮)、提高建筑抗风标准。
公众教育:普及防灾知识,定期开展应急演练。
因其预警时间极短,重点是应急避险,如迅速进入地下空间或坚固建筑的底层小房间,远离门窗。
7.典型地区:美国。
美国是龙卷风出现最多国家,这主要是和美国的地理位置、地形、气候条件以及大气环流特征有关。
(1)水汽充足。美国东濒大西洋、西靠太平洋,南面又有墨西哥湾,水汽充沛,雷雨云容易发生发展,容易满足龙卷风形成的条件。水汽充足就为形成规模庞大的雷雨云提供了有利条件,而雷雨云正是龙卷风的温床。
(2)北美地形。整个北美大陆的西海岸,是绵延不绝的落基山脉;而北美大陆的东海岸,是阿巴拉契亚山脉和拉布拉多高原;落基山脉和阿巴拉契亚山脉都是南北走向,两条山脉中间是平坦的北美大平原,“南北通透”,形成风的廊道。
(3)冷暖气流。从北冰洋南下的冷气流,可以长驱直入抵达美国南部;而从墨西哥湾来的暖湿气流,也可以毫无阻碍地北上,冷暖气流经常性的交汇。
我国大部分省(区、市)都有龙卷风“光顾”,多发生在长江中下游平原地区,平原多于山区,华南地区比较多一些。由于下垫面的关系,大城市里发生龙卷风的情况几乎很少看到。春季和夏季是龙卷风多发季节,湿度增大也容易造成龙卷风。4-8月龙卷风个数占全年的92%。其中7月占比最高,将近三成。
【比较】
比较维度
台风(热带气旋)
龙卷风
本质与尺度
天气系统(低压涡旋),水平尺度数百公里,持续时间数天。
小尺度强烈涡旋,水平尺度仅几十至几百米,持续时间几分钟到几小时。
生成源地
热带/副热带广阔暖洋面(水温≥26-27℃)。
陆地或沿海,常发生于强对流云(积雨云)下。
能量来源
海洋水汽凝结释放的潜热(主要能量驱动)。
强对流活动中的不稳定能量(强烈的上升气流)。
核心结构
台风眼(晴朗风小)、眼壁(风雨最强)、螺旋雨带。
漏斗云,中心为极强的低压涡旋。
主要灾害
狂风、暴雨、风暴潮(其中风暴潮是导致沿海地区人员伤亡的最主要原因)。
极端狂风、气压剧变、冰雹。
预报预警
可预报,路径和强度可提前数天预测,预警时间长。
难预报,生成突然,生命史短,预警时间极短(分钟级)。
4.东北冷涡
4.1概念:东北冷涡是产生在东北地区的一个从近地面到6000m高空的气旋式涡旋,其中心附近的气温明显低于四周。一年四季均可出现,夏季居多。
4.2形成机理:强冷空气由西向东行进中被特殊地形引起的气流波动或者是比较深厚的暖气团阻挡,就会形成被困在高空的、大范围的、深厚的冷气团,若是被暖空气切断了与北方冷空气的联系,就会形成一个孤立闭合的冷性低压中心,也就是东北冷涡。
4.3 天气:东北冷涡一边移动,一边“甩”出一股股冷空气,与当地的暖湿气流交汇就会产生短时强降水、雷暴、大风、冰雹,甚至出现温度骤降、白昼如夜等天气变化。易引发暴雨洪涝等灾害和造成我国东北地区低温冷害。
4.4夏季东北冷涡有三大好处:①降温--炎炎夏日,会带来清爽的凉风;②扫霾--赶走雾霾,擅长制造蓝天白云的高颜值天气;③解旱--缓解旱情,给干旱的地方送去及时雨。
【拓展】极地涡旋
极地涡旋(polarvortex)简称极涡,是极地高空冷性大型涡旋系统,是极区大气环流的组成部分。其位置、强度以及移动不仅对极区,而且对高纬地区的天气都有明显影响。
地球有两个极地涡旋结构,分别位于南极与北极的上空,深度跨越地球的对流层和平流层。这种涡旋结构在冬季达到最大的强度,从而让西向盛行风来势凶猛。在北极地区,这一巨大极地涡旋的中心位置位于俄罗斯西伯利亚东北部地区以及加拿大海岸外巴芬岛上空。
极地是地球的冷极,也是大气的冷源,因而在极地低空形成冷性高压,在极地上空则形成冷性低压。南极极地涡旋比北极极地涡旋更为显著,持续时间也更长,更为稳定。
与台风或者水面上漩涡的形态类似,从上空俯瞰,极涡也是一个逆时针旋转的涡旋。它的外围是速度很快的西风气流,在最为理想的情况下,北极涡旋稳定在北极地区,这里的极寒空气也被锁定在涡旋当中,就像下图这样。
当北极涡旋够强,能够稳定待在北极时,北半球中纬度地区也基本不会遭受强冷空气的侵袭。但一旦北极涡旋减弱,西风带上出现大的起伏波动,暖空气就会趁机北上抢占极地,极涡一方面可能会分裂出若干个冷中心,另一方面也不得不被迫南下寻找出路,这一来也顺便把极寒的冷空气带给了中纬度地区,寒潮天气随之到来。
2019年1月28日,一场寒流为美国西部以及东北部各州带来了大幅降温和降雪。根据美国气象部门检测,在中西部明尼苏达州和南达科塔州等部分地区达到零下45摄氏度,而在29日和31日之间,芝加哥遭遇零下44摄氏度的低温。
2021年10月中旬末,强烈的阻塞高压在加拿大北部、格陵兰一带发展,大量暖空气突入北极,迫使北极涡旋分裂,并南下阿拉斯加、白令海,阿留申群岛附近强风暴不断。
【热穹顶现象】
热穹顶是指大气中的高压循环产生大量的热量,与两侧的低压形成一面“热穹”。热穹顶就好比是有一个“高温盖子”盖在了上空,热穹顶内部都是热空气。地面的温度很高,靠近地面的空气会被加热,导致地面热空气的体积增大(热胀冷缩),热空气密度减小,热空气就会在热穹顶内部上升,但由于上方也是高气压,它会把上升的热空气压回到地面,这就使得地面的热空气温度升高,升高后还会继续上升,再被上方的高气压压回来,温度继续上升,这样的一个死循环,导致温度越来越高。而要让温度升高,则需要有外界的冷空气进入。
那么问题来了,热穹顶更像是一个“汞”,那么外界的冷空气便无法进入到热穹顶当中,即便是热穹顶上方的快速气流也无法进入。于是在热穹顶所覆盖的区域,外围的冷空气和快速气流会形成许多类似希腊字母“Ω”(欧姆)的流动形状,它们都被热穹顶排斥出去。既然没有了冷空气的介入,那么热穹顶的温度就无法下降,高温就会一直持续下去。
【下击暴流】
下击暴流是一种罕见的强对流天气现象 ,它通常由雷暴云中的局部性强下沉气流形成 ,当这种 气流到达地面后会产生直线型大风 ,风速会随着接近地面而增大 ,最大地面风力可达十五级。这种天气 现象具有突发性、局地性、小概率和强对流的特点 ,对航行中的船只、建筑物和农作物等都可能造成严重影响。
天气特征:
强风:击暴流最显著的特征是持续的强风,风速可以达到甚至超过每小时100公里,有时会超过每小时 160公里。
降水:伴随击暴流的通常还有剧烈的降雨,有时可能会有冰雹。
雷电:强烈的雷电活动也是击暴流的一部分。路径长度和宽度:击暴流通常覆盖广泛的区域,路径长度可以超过400公里,宽度可以达到几十到几百公 里。
形成条件
不稳定的大气层:击暴流形成需要大气层非常不稳定,这通常意味着有大量热空气在低层和冷空气在高层。
垂直风切变:垂直方向上的风速和风向变化(风切变)有助于维持和增强雷暴系统。
中尺度对流系统(MCS):击暴流经常与中尺度对流系统相关联,这是由多个雷暴单元组成的大规模对流 系统。
出现时间
击暴流通常在温暖季节出现,特别是在夏季。这是因为夏季大气层更容易出现不稳定状态,并且热空气和 冷空气之间的对比更加明显。
出现地区
北美洲:美国中西部和东部地区是击暴流最常见的地方,尤其是在大平原地区、密西西比河谷以及五大湖 地区。
南美洲:巴西、阿根廷等地也会偶尔出现击暴流。
欧洲:虽然较为罕见,但欧洲部分地区如德国、波兰等地也有记录到击暴流事件。
亚洲:亚洲部分地区,如中国北方和印度次大陆,也可能在特定条件下出现击暴流。
三、锋面气旋
气旋与锋面联系在一起,称为锋面气旋,
1.分布:
主要活动于温带中高纬度地区,因而也称温带气旋。
2.多发季节:
春季:低纬度升温快,高纬尚未明显增温;南北温差大,气压梯度大,大气运动快(冬季风与夏季风转换期,天气系统交替控制)
3.锋面气旋图的一般读图步骤
4.锋面气旋的判读
4.1判断是否存在锋面气旋:确定存在低压中心,找到低压槽,槽线附近气流辐合会形成锋面。高压脊气流辐散,不形成锋面。
4.2判断该锋面气旋所在半球
风向相对于水平气压梯度力的方向,向右偏为北半球,向左偏为南半球。如图,根据风向可判断该地为北半球。
4.3锋面的判读
(1)判断锋面的位置
锋面气旋中,锋线往往与低压槽线重合,如图中的M、N和E、F线。
(2)确定锋面附近的风向
据北(南)半球风向的画法,可确定锋面附近的风向。如图中①处为偏北风,②处为偏南风,③处为偏东风。④处为偏南风,⑤处为偏北风,⑥处为偏东风。
(3)确定气流(气团)性质—“北冷南冷”
确定了南北半球后,北半球锋面北侧为冷气团,南半球锋面南侧为冷气团。如图中①、③、④、⑥处为冷气团,②、⑤处暖气团。
(4)确定锋面性质(或类型)—“东暖西冷”
①锋面气旋中,锋面移动方向与气旋的旋转方向一致。北(南)半球呈逆(顺)时针方向旋转。
②无论是北半球还是南半球,位置偏西的一般是冷锋(如图中M、E),位置偏西的一般是暖锋(如图中N、F)。
4.4 锋面气旋的天气特点
锋面气旋雨区分布规律:气旋中心气流上升,阴雨天气;冷气团一侧降水(北半球锋面北侧,南半球锋面南侧);暖气团一侧晴朗(北半球锋面南侧,南半球锋面北侧)
即暖锋锋前(冷气团一侧)附近出现宽阔的暖锋云系及相伴随的连续性降水天气;冷锋锋后(冷气团一侧)附近出现比较狭窄的冷锋云系和降水天气。
冷锋前(图中的M锋)的区域未来的天气变化:可能出现降水、风向会发生改变(若在北半球:西南风转为西北风)
5.锋面气旋的发展演变
由于冷锋移动速度快于暖锋,锋面气旋有时会发育锢囚锋,其形成过程如下图所示:
为初生期、发展期、成熟期(囚锢期)及消亡期。
(1)初生期——原先地面上有一条静止锋,锋北面是冷空气,锋南面是暖空气,冷空气自东向西运动,暖空气自西向东运动,当冷空气向南插入锋下,暖空气向北抬升,并出现1~2条闭合等压线。
(2)发展期——随着波动的发展,气压进一步下降,闭合等压线增加,冷空气进一步向南推进,冷锋附近出现阵雨或阵雪,暖锋前也出现降水,降水区域扩大。随着气旋的发展,低层扰动逐渐向高层发展,气流作螺旋式的上升,高空低槽也逐步加深。
(3)成熟期(囚锢期)——气旋发展至最盛时期,自地面到500毫巴高度均已成为圆形闭合环流。地面冷锋逐渐追上暖锋,并将地面暖空气上抬,气旋开始锢囚。这时,云雨范围最大,强度加强,风力增大,天气变化最剧烈。但由于地面已为冷空气所占据,成为冷性涡旋,因而气旋开始减弱。
(4)消亡期——气旋发展的最后阶段,暖空气仅残留在地面东南角,低层整个气旋中心辐合加强,地面加压,已变为冷性涡旋,低压中心部位开始被填塞。从地面到500毫巴左右的闭合环流减弱,上升运动已消失,气旋减弱,以至消亡。
【其他天气系统类型】
1)、 高空槽
高空槽是活动在对流层中层西风带上的短波槽。一年四季都有出现,但春季出现最多。
高空槽的波长约1000千米,移动方向为自西向东。
槽前盛行暖湿西南气流,常常成云致雨;
槽后盛行干冷西北气流,常常晴冷天气。
一次高空槽活动反映了不同纬度间冷、暖空气的一次交换过程,给中、高纬度地区造成阴雨和大风天气。
2 )切变线
切变线是指风向或风速的不连续线,实际上也是两种相互对立气流间的交界线。或者说,切变线是风向或风速发生急剧改变的狭长区域。
切变线与锋不同,在切变线两侧温度差异不明显,但锋的水平气旋式切变很大。切变线在地面和高空都可出现,但主要出现在700hPa或850ha高空。
切变线附近有很强的辐合,常有降水天气产生。
在中国无论是平原还是高原,全年均有出现,以春末夏初最为频繁,为主要降水天气系统之一。
3) 低涡
低涡是出现在中纬度中层大气中的一种逆时针旋转的低压涡旋,低涡内常伴有较强的上升运动,假如配合有水汽条件,夏季低涡常带来雷雨、大风和冰雹等强对流天气,甚至出现暴雨。
夏季低涡强降雨在京津冀地区非常常见,是降雨预报的重要天气系统。
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