第6章寒潮天气过程.ppt

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1、1,第六章 寒潮天气过程,2,要点,寒潮的定义、标准、天气影响我国冷空气的源地冷空气从寒潮关键区侵入我国的路径形成寒潮过程的主要天气系统寒潮中期天气过程有哪几类我国寒潮的短中期天气过程有哪些主要类型？简要说明各类寒潮天气过程的异同点？寒潮预报应包括那些方面三类寒潮预报着眼点是什么,3,6.1 概述,一、定义和标准寒潮的含义：寒潮天气过程是一种大规模的强冷空气活动过程。其天气的主要特点是剧烈降温和大风，有时还伴有雨、雪、雨凇或霜冻。出现时间：9-次年5月春季的3月和秋季9-11寒潮和强冷空气最为频繁,4,寒潮的标准：,中央气象台的寒潮标准规定，以过程降温与温度负距平相结合来划定冷空气活动强度。过

2、程降温是指冷空气影响过程始末，日平均气温的最高值与最低值之差。温度距平是指冷空气影响过程中最低日平均气温与该日所在旬的多年旬平均气温之差。,5,单站冷空气强度标准,6,二、源地和路径,1 源地新地岛以西洋面上冷空气经巴伦支海、前苏联欧洲地区进入我国。它出现次数最多，达到寒潮强度的也最多。新地岛以东洋面上冷空气大多数经喀拉海、太梅尔半岛、前苏联地区进入我国。它出现次数虽少，但气温低，可达寒潮强度。冰岛以南洋面上冷空气经前苏联欧洲南部或地中海、黑海、里海进入我国。它出现次数较多，但温度不很低，一般达不到寒潮强度，但如果与其它源地的冷空气汇合后也可达到寒潮强度。,7,2 寒潮关键区据中央气象台统计资

3、料，95%的冷空气都要经过西伯利亚中部（70-90E，43-65N）地区并在那里积累加强，这个地区就称为寒潮关键区。,8,新地岛,冰岛,喀拉海,巴伦支海,鄂霍茨克海,西北路径 超极地路径 西方路径,寒潮路径,9,3 冷空气入侵我国的路径（4条）（1）西北路（中路）天气：在长江以北以偏北大风和降温为主，到江南以后，则因南支锋区波动活跃可能发展伴有雨雪天气。,关键区,蒙古,河套附近,长江中下游和江南地区,南下,10,（2）东路,天气：渤海、黄海、黄河下游及长江下游出现东北大风，华北、华东出现回流天气，气温较低，并有连阴雨雪天气。,关键区,蒙古,华北北部,经渤海侵入华北,冷空气主力东移,低空冷空气转

4、向西南,黄河下游,南下,两湖盆地下游,11,（3）西路天气：降温幅度不大，不过当南支锋区波动与北支锋区波动同位相而叠加时，亦可造成明显的降温。,关键区,新疆、青海、西藏高原东侧,南下,西北、西南及江南,12,（4）东路加西路 东路冷空气从河套下游南下，西路冷空气从青海东南下，两股冷空气常在黄土高原东侧，黄河、长江之间汇合，汇合时造成大范围的雨雪天气，接着两股冷空气合并南下，出现大风和明显降温。,13,一、极涡 1 定义：北半球冬季极区对流层中上层500hPa上的绕极区气旋式涡旋，称为极涡。它是大规模极寒冷空气的象征，地面为浅薄冷高压，700hPa转为低压环流,6.2 寒潮天气系统,14,2 极

5、涡的活动范围和维持时间 极涡中心出现频数最多且最集中的地区是以极地为中心向亚洲北部新地岛以东的喀拉海、太梅尔半岛和中西伯利亚伸展，另一端则伸向北美洲的加拿大东部。极涡活动平均持续天数超过5天。3 极涡的移动路径 经向性运动 纬向性运动 转游性运动,15,极涡的分类（依据100hPa环流）绕极型：北半球只有一个极涡中心，位于80N以北的极点附近的环流称为绕极型。偏心型：北半球只有一个极涡，中心位于80N以南,整个半球呈不对称的单波型，有位于西伯利亚东部到阿拉斯加暖脊，欧亚大陆高纬度为一个椭圆型冷涡。,16,偶极型：极涡分裂为两个中心，分别位于 亚洲北部和加拿大，整个北半球高纬环流呈典型双波绕极。

6、多极型：北半球有三个或三个以上的极涡中心，整个北半球形成三波绕极分布，波槽的位置与冬季平均大槽位置接近。,17,极涡对我国寒潮天气的指示意义 只有极涡分裂变形，才有利于寒潮冷空气的形成,18,二、极地高压定义：500hPa图上有完整的反气旋环流，能分析出不少于一根闭合等高线;有相当范围的单独的暖中心与位势高度场配合；暖性高压主体在70N以北；高压维持三天以上。,19,2 极地高压的形成 由中高纬度的阻塞高压进入极地而形成，与中、高纬阻塞形势的建立过程类似。,20,极地高压的天气意义 由于中高纬阻高形成并加强，进入极地并维持而使极涡分裂变形，有利于寒潮冷空气形成 而中高纬阻高进入极地是由于极地高

7、压向南衰退，与西风带长波脊叠加造成（正变高叠加使脊加强，利于阻高形成）。,21,三、寒潮地面高压含义：寒潮全过程中冷锋后地面高压，多数属于热力不对称系统，高压前部有强冷平流；后部则为暖平流，中心区温度平流趋于零，少数高压始终为冷性。可表示冷空气强弱，中心移动路径可作为冷空气的移动路径。注意：寒潮地面高压与阻塞高压的区别,22,四、寒潮冷锋 在寒潮地面高压的前缘都有一条强度较强的冷锋作为寒潮的前锋，它随高度向冷空气一侧倾斜，在高空等压面上对应有很强的锋区，锋区结构上宽下窄在300hPa及以下各等压面上均有明显的冷槽和锋区移动路径 引导气流和引导槽,23,6.3 寒潮天气过程,寒潮中期天气过程 两

8、个大洋中暖脊在中期天气过程中的作用 寒潮的短中期天气过程 各类寒潮天气过程的特点比较,24,1 含义：寒潮是大范围的强冷空气在一定环流形势下向南爆发的现象，是一种大型天气过程。其整个生命史中，往往与半球范围的超长波、长波活动有密切关系，有在这些不同尺度系统的相互作用中表现出阶段性特点，构成中期过程。中期过程是寒潮爆发前的大的环流背景。,一、寒潮中期天气过程,25,2 中期天气过程的分类a.倒“”流型（占全国性寒潮7080%）b.极涡偏心型c.大型槽脊东移型,26,倒流型演变特征(三个阶段)a.初始阶段：两个大洋北部脊向极地发展，极涡一分为二，分别移到东、西两半球，（或极涡偏于东半球），则东半球

9、为两个大洋脊挟持一个大极涡，形成大倒流型,27,28,b.酝酿阶段：大倒流型向亚洲地区收缩，形成东亚地区倒流型，亚洲极涡加强并南压，极涡底部锋区加强，锋区上常有长波发展或横槽缓慢南压，形成强冷空气酝酿形势。,29,c.爆发阶段：中纬度长波急速发展，或横槽转竖、或横槽南压，引导冷空气侵袭我国。最后东亚大槽加深重建，过程结束 整个寒潮中期天气过程，由两个大洋暖高压脊发展寒潮爆发东亚大槽重建，一般为期2-3周。,30,31,二、两个大洋中暖脊在中期天气过程中的作用 东亚倒流型的建立主要是乌拉尔山和鄂霍次克海两个地区有高压脊向极区发展，并在北冰洋形成反气旋打通而形成。预报员常把乌拉尔山的高压脊作为预报

10、寒潮和强冷空气的关键系统。综上所述，寒潮中期预报的关键系统应是两个大洋上的暖性高压脊。,32,1 乌拉尔山高压脊的发展过程分为三类：补充型 叠加型 结合型,33,大西洋暖脊的正变高区叠加,补充型,(b),(a),34,极地高压 西移,结合型,(a),(b),35,2 鄂霍次克海高压脊的发展分两类：阿拉斯加高压脊西退到鄂霍次克海 发展而成;由阿拉斯加脊分裂出闭合高压（极 地高压），极地高压西移到东西伯 利亚、鄂霍茨克海与该地区的弱脊 合并而成。,36,三、寒潮的短中期天气过程 分为三大类：（1）小槽发展型（2）低槽东移型（3）横槽型,37,（1）小槽发展型寒潮,（脊前不稳定小槽东移发展型）,38

11、,1963年12月19日20时500hPa等压面图,39,1963年12月21日20时500hPa等压面图,40,两支槽构成阶梯，形成疏散状等高线,1963年12月22日20时500hPa等压面图,41,本次过程实质是通过不稳定小槽、小脊发展，把从大西洋到东西伯利亚的大倒流型演变为东亚倒流型的过程，引导新地岛以西冷空气南下，取西北路径经西伯利亚、蒙古入侵我国。预报中注意：涡度平流，热成风涡度平流、温度平流对槽脊发展的贡献，并注意地形的影响以及等高线的形状、上下游效应和长波调整。,42,1963年12月22日20时地面图,43,1963年12月1925日综合动态图,44,（2）低槽东移型寒潮,含

12、义：欧洲小槽东移过程中，有来自北方的新鲜冷空气并入，使小槽发展，导致寒潮过程。赶槽：在一个低槽的上游又有另外一个移速更快的槽追赶而来，这个槽称为赶槽。,45,(1)低槽东移过程中，有新鲜冷空气或贝加尔北部残留的冷空气合并使冷空气强度加强。(2)低槽东移到乌拉尔山以东时，从黑海到里海有明显的暖平流，脊前西北气流加强，促使新鲜冷空气从新地岛加速南下与原低槽中的冷空气合并。,46,(3)蒙古气旋、东北低压强烈发展又向东北移去，有利于冷空气主力向东偏北移。黄河气旋及江淮气旋发展将导致冷空气南下而爆发寒潮。,47,48,1970年11月9日08时地面图,49,1970年11月10日08时500hPa高空

13、及地面冷锋位置,50,此槽快速东南移动，配合44冷中心，能否与东移的冷空气合并成为寒潮的关键,1970年11月11日08时500hPa等压面图,51,1970年11月11日08时地面天气图,52,两股冷空气合并，槽后脊的发展及槽的加深，使冷空气南下,1970年11月12日08时500hPa等压面图,53,1970年11月12日08时地面天气图,54,1970年11月10-15日地面T24中心演示图,55,1970年11月10-16日地面P24中心演示图,56,1970年11月9-15日综合动态图为08时500hPa图上的槽线地面图上冷高压的位置,57,低槽东移型寒潮要注意两股冷空气合并，本个例

14、中，冷空气在12日合并加强，寒潮地面高压也大大加强。而冷空气的合并要注意喀拉海的槽移速快，冷中心强度达到-44度，它的加入使西来的冷空气大大加强,58,（3）横槽转竖型寒潮,含义：东亚倒流型建立时，极涡向西伸出一个东-西走向槽，槽前后是偏北风（34020）与偏西风（300250）的切变。冷空气向南爆发的三种情况：横槽转竖低层变形场锋生横槽旋转南下,59,横槽转竖原因：i.横槽两侧温压场结构发生变化ii.横槽前方形成“阶梯槽”iii.阻高的崩溃,60,1972年3月25日20时500hPa等压面图,61,阻高建立，冷空气在横槽北部堆积,1972年3月27日08时500hPa等压面图,62,197

15、2年3月28日08时500hPa等压面图,63,温度场振幅大于高度场，横槽后有暖平流，槽前有疏散等高线和冷平流，将转竖,1972年3月29日08时500hPa等压面图,64,1972年3月29日08时850hPa等压面图,65,1972年3月30日08时500hPa等压面图,66,1972年3月31日08时500hPa等压面图,67,1972年3月28-31日综合动态图细线为08时500hPa槽线，波线为08时500hPa脊线，地面图上冷高压的位置,68,c.预报着眼点i.温压场结构方面ii.风场转变方面iii.阻高是否崩溃或不连续后退方面iv.长波调整方面,69,低层变形场作用,70,196

16、9年1月26日08时500hPa等压面图,71,1969年1月26日08时850hPa等压面图,东槽前的变形场，北部的冷空气借助变性场后部的偏北气流从低空扩散南下,72,西槽,1969年1月26日20时500hPa等压面图,73,1969年1月26日20时700hPa等压面图,74,1969年1月27日08时地面天气图,75,1969年1月2531日冷空气活动综合动态图,76,贵阳1969年1月29日19时探空曲线(雨凇发生),暖层使冰晶、雪花融化为水滴,低层低温形成过冷却水滴,77,（4）横槽旋转南下,500hPa上为东亚倒流型，极地高压经太梅尔半岛将极涡推至贝加尔湖附近，但横槽只是绕极涡中

17、心旋转，使得冷空气只影响我国北方，当有南支槽接应时，则会影响我国南方。,78,1972年12月8日08时500hPa等压面图,79,1972年12月9日08时500hPa等压面图,80,1972年12月10日08时500hPa等压面图,81,1972年12月11日08时500hPa等压面图,82,1972年12月12日08时500hPa等压面图,83,1972年12月8-12日综合动态图为500hPa低中心，为500hPa槽线，地面图上冷高中心，D为地面低中心,8日到10 日，高空槽旋转为东北-西南向，而地面冷高压中心大幅度南压，地面冷锋向东南方向旋转,84,四、各类寒潮天气过程的特点比较1共

18、同点：冷空气积聚是寒潮爆发的必要条件；地面图上有冷高压活动，冷高压前沿有一条寒潮冷锋，冷锋过后一般要引起温度剧降、气压急升及偏北大风。,85,2.不同点：冷空气源地不同 路径不同：分为西北、北方、西方和东北路径,86,冷高压南下形式不同：a.完整的冷高压有规律地向东移来b.冷高压分裂南下c.冷高压补充南下d.冷空气扩散南下 促使寒潮爆发的流场不同,87,6.5 寒潮的预报,寒潮的强冷空气堆积预报 寒潮的爆发预报 寒潮的路径与强度预报 寒潮天气预报,88,一、寒潮的强冷空气堆积预报,强冷空气在西伯利亚、蒙古堆积是寒潮爆发的必要条件。一般根据各层天气图上冷中心（或冷舌）及地面图上冷高压的配合情况，

19、可以判断有无强冷空气堆积。,89,1 强冷空气活动(1)高空图有冷舌 500hPa-48 700hPa-36(2)地面图有冷高压,90,2 冷空气的堆积预报 1.与冷舌相配合的小槽是否属于不稳定小槽2.冷空气在东移过程中有无来自不同方向的新冷空气补充或合并加强；3.高空的极涡是否分裂南下到亚洲北部；4.冷舌中，有无产生绝热上升冷却的环流条件，若有正涡度平流，辐散有利上升产生绝热冷却，冷舌增强。,91,二、寒潮的爆发预报 1 三类寒潮天气过程的预报着眼点（1）小槽发展型预报着眼点 小槽本身的温压场结构 上游脊是否发展 南支波动的位置 上下游效应：东亚大槽是否减弱东移,92,（2）低槽东移型预报着

20、眼点 低槽西北侧是否有小槽移近 有无新鲜冷空气补充并入 槽后脊到里海、黑海和乌拉尔山能否发展,93,（3）横槽转竖型预报着眼点 横槽本身的温压场结构（不利于脊的发展）风场的转变 阻高的崩溃或不连续后退 长波调整,94,2 槽脊的发展预报（1）地转涡度平流 相对涡度平流 冷暖平流（2）冷空气的活动及暖空气的活动（3）低槽与其他系统的关系对槽脊发展的影响（4）上下游效应（5）地形的影响（强度和移速）,95,3 脊的崩溃 在冷空气堆积明显，环流形势稳定情况下考虑长波槽的移动和长波脊的破坏和东移（赶槽，正涡度平流、正热成风涡度平流和冷平流侵入脊）,96,三、寒潮的路径与强度预报 1 强度的含义：（1）

21、地面图上冷高压的强度；（2）高空图上冷中心的数值；高空锋区强度；冷区范围和冷平流强度（3）地面图上冷锋强度（温度水平梯度大小）冷锋后降温程度；冷锋后变压中心强度；锋面附近其它气象要素和天气现象也可间接说明寒潮强度。,97,2 寒潮路径的含义 寒潮路径一般以地面图上冷高压中心、高空图上冷中心、地面图上冷锋、冷锋后24小时正变压、负变温的移动路径等来表示。日常工作中经常使用的是地面冷高压，24小时正变压和高空24小时负变温这三项中心的移动路径。,98,3 寒潮冷高压强度与移动预报（1）作冷高压强度与移动的动态图；（2）应用引导气流规则；（3）变压的应用；（4）涡度平流与热成风涡度平流的应用；（5）非绝热因素,99,四、寒潮天气预报,它与季节、地区、强度、路径有关 冬季：突出表现为大风和温度剧降，其他天气如沙暴、降水、霜冻、冻雨等是否出现，视地区和天气形势而定；春季：一般有大风和降温天气，在北方常有扬沙和沙暴，在长江流域以南常常伴有雨雪，有时还会出现雷暴与冰雹等灾害性天气。,100,预报着眼点 1.寒潮的强度 2.冷空气的路径及其对本地天气的影响 3.寒潮大风预报 4.寒潮降温预报 5.霜与霜冻的预报,101,霜与霜冻是两个不同概念霜是近地面水汽凝结现象，一般出现在无云、静风或微风的夜间或清晨，出现霜时植物可能受冻也可能不受冻。霜冻是气温陡降，引起植物遭受伤害的现象。,