第四章大气科学概论

lNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY第四章 气旋与反气旋§4.1 气旋与反气旋§4.2 涡度的概念§4.3 热带气旋lNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY§4.1 气旋与反气旋各种尺度的气旋与反气旋是造成大气中千变万化的天气现象的重要天气系统。 气旋一般对应辐合上升运动，而反气旋一般对应辐散下沉运动，所以气旋通常象征阴雨天气，而反气旋象征晴好天气。lNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY一.定义：气旋：气旋是占有三度空间的，在同一高度 上中心气压低于四周的大尺度涡旋。气旋中 的空气在北半球逆时针旋转，在南半球顺时 针旋转。反气旋：反气旋是占有三度空间的，在同一 高度上中心气压高于四周的大尺度涡旋。反 气旋中的空气在北半球顺时针旋转，在南半 球逆时针旋转。lNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY气旋示意图低气压和气旋是一种天气系统的两种不同称谓 。lNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYlNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY二、气旋和反气旋的水平尺度气旋、反气旋的水平尺度以最外围的闭 合等压线的直径长度来表示。气旋：1000km-3000km，小的也有数百千米。 反气旋：水平尺度一般比气旋大。大的占据 整个亚洲大陆的3/4，小的直径仅数百千米。 lNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY三、气旋和反气旋的强度：一般用其中心气压值来表示；气旋中心气压值越低，气旋越强反气旋中心气压值越高，反气旋越强气旋：9701010hPa反气旋：10201030hPa平均而言，海上的气旋强于陆上的，陆上的 反气旋强于海上的。lNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY四、气旋和反气旋的分类气旋地理：热带气旋和温带气旋热力：无锋气旋锋面气旋反气旋 热力：冷性和暖性反气旋地理：极地、温带和副热带反气旋热带气旋 地方性气旋 锋前热低压 lNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY§4.2 涡度的概念从天气分析实践与理论中发现，在大尺度天气系 统的演变过程中，大气基本上是作涡旋运动，这种涡 旋的变化直接关系着天气系统的发生、发展和移动。小河中树叶的旋转lNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY一.定义：涡度就是用来描述大气旋转程度的一个物理 量。 涡度流体质点块的涡旋特征，微观涡旋运动大尺度环流的旋转特征，宏观涡旋运动是流体的一种基本运动形式，它表 示了流体的转动性质。lNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYlNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY当水平速度分布不均匀时，就有水平涡旋运 动存在，也就是说空气质块在运动过程中 存在着绕垂直轴的旋转运动。因此，旋转速度可以用水平速度的切变来加以描述。由于大气基本作水平运动，所以在气象上着重讨论水平面上的旋转，即研究指向垂直 方向上的涡度分量。lNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY如果 ，空气质块作逆时针旋转，如果 ，则表示空气质块作顺时针旋转。由上说述， 是描写水平速度场旋转特性的 物理量。它表示了空气质块绕垂直轴的旋转 速度。二.涡度的表达式zzzz§4.3 热带气旋西北太平洋和南海一 带台风大西洋、加勒比海、 墨西哥湾以及东太平 洋等地区飓风印度洋和孟加拉湾 热带风暴澳大利亚热带气旋 lNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY一 概述 1.定义： 发生在热带海洋 上空具有暖中心 结构的强烈气旋 性涡旋，总伴有 狂风暴雨，常给 受影响地区造成 严重灾害。0808 “凤凰”2. 热带气旋的范围和强度水平尺度：以最外围近似圆形的等压线的直径 为标准。 一般直径在6001000Km；小的直径只有200 300Km；最小只有100km， 俗称“豆台风”。lNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY 垂直伸展：气旋性环 流一般都可伸展到 300-100hPa （9-16km）lNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY热带气旋的强度是以其地面近中心最大平均 风速和其中心最低海平面气压值来确定的 。近中心风速愈大，中心气压愈低，则强 度愈强。一般热带气旋的中心气压在950hPa以下， 强台风中心气压可达900hPa以下。 历史最强台风记录：1958年27号台风 Pc=877hPa，近中心最大风速110m/s (17级 )lNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY 3热带气旋的等级 1989年世界气象组织规定，热带气旋按其中心附 近风力大小划分为4种类型： 热带低压:近中心风力在7级和7级以下 热带风暴:近中心风力在8到9级 强热带风暴:近中心风力在10到11级 台风或飓风:近中心风力在12级和12级以上。这4种类型热带气旋在发展过程中往往会相互转化。lNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYlNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY根据中国气象局“关于实施热带气旋等级国家标准”GBT 19201-2006 的通知，热带气旋按中心附近地面最大风速 划分为六个等级名称 属性超强台风（ Super TY）底层中心附近最大平均风速51.0 米/秒，即16级 或以上强台风（ STY）底层中心附近最大平均风速41.5-50.9 米/秒，即 14-15 级 台风（TY） 底层中心附近最大平均风速32.7-41.4 米/秒，即 12-13 级 强热带风 暴 (STS)底层中心附近最大平均风速24.5-32.6 米/秒，即 风力10-11 级热带风 暴 (TS)底层中心附近最大平均风速17.2-24.4 米/秒，即 风力8-9 级 热带 低压 (TD)底层中心附近最大平均风速10.8-17.1 米/秒，即 风力为6-7 级lNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGYlNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY4热带气旋的编号与命名每年，在180°E以西，赤道以北太平洋（ 包括南海海域）洋面上生成的近中心最大 风力大于或等于8级的热带气旋进行统一编 号，并按照其强度变化分别称为第几号热 带风暴、强热带风暴和台风。如果台风强 度减弱，台风的序号不变，再改称为热带 风暴或热带低压。热带气旋采用了 4 位数字编号，前 2 位数字 表示年份，后 2 位数字表示当年热带气旋的 顺序号。如2008年第7号热带风暴“海鸥”，其编号为0807，表示的就是2008年发生的第7个风暴级以上热带气旋。热带低压和热带扰动均不编号。lNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY从2000年1月1日起，我国中央气象台发布热带气旋 警报时，除继续使用热带气旋编号外，还将使用热 带气旋名字。采用由WMO所属的台风委员会成员的14个国家和地 区所提供的名字。根据规定，一个热带气旋在其整个生命过程中无论 加强或减弱，始终保持名字不变。这些名字大都出自提供国和地区家喻户晓的传奇故 事等。中国提供的名字是：“龙王”、“玉兔”、“风神 ”、“杜鹃”、“海马”、“悟空”、“海燕”、“海神”、“ 电母”和“海棠”。lNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY一般情况下，事先制定的命名表按顺序年复一年 地循环重复使用，但遇到特殊情况，命名表也会 做一些调整，如当某个台风造成了特别重大的灾 害或人员伤亡而声名狼藉，成为公众知名的台风 后,为了防止它与其它的台风同名，台风委员会成 员可申请将其使用的名称从命名表中删去，再对 热带气旋名称进行增补。 lNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY2006年的1号强台风“珍珠”（Chanchu），在菲律宾、中国东 南部、台湾总共造成104人死亡以及12亿美元的损失。2006年的4号强热带风暴“碧利斯”（Bilis），在菲律宾、台湾、 中国东南部总共造成672人死亡以及44亿美元的损失。2006年的8号超强台风“桑美”（Saomai），在马利安那群岛、 菲律宾、台湾、中国东南部总共造成458人死亡以及25亿美元的 损失。 2006年的16号强台风“象神”（Xangsane），在菲律宾、海南、 越南、柬埔寨、泰国总共造成279人死亡以及7.47亿美元的损失。 2006年的22号超强台风“榴莲”（Durian），在菲律宾、越南、 泰国总共造成于819人死亡，经济损失之大无法估计。已已“ “退休退休” ”的热带气旋的名字：的热带气旋的名字：lNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY 2005年的9号强台风“麦莎”（Metsa），给我国华东地区造成大 损失。2005年的14号超强台风“彩蝶”（Nabi），在日本造成21人死亡。2005年的19号超强台风“龙王”（Longwang），给我国台湾、 福建、广东、江西等地造成大风大雨，并造成一定人员伤亡。2004年的8号台风“婷婷”（Tingting），造成日本南鸟岛3人死 亡，多人受伤，并造成一定自然灾害。2004年的14号强台风“云娜”（Rainne），造成我国东部沿海大 的人员伤亡。2003年的7号超强台风“伊布都”（Imouto），造成菲律宾，华南 大的人员伤亡。lNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY2003年的13号强台风“杜鹃”（Dujuan），给我国华南地区造成 重大灾害和财产损失。2003年的14号超强台风“鸣蝉”（Mamei），造成韩国150多人 丧生。2002年的6号强台风“查特安”（Chataan），登陆日本关东平原 造成多人丧生和严重的损失。2002年的26号台风“凤仙”（Pongsona），造成关岛大量人员伤 亡和财产损失。2001年的26号热带风暴“画眉”（Vamei），虽然不是很强，但是 它是最靠近赤道的台风，所以除名。 lNANJING UNIVERSITY OF INFORMATION SCIENCE & TECHNOLOGY5热带气旋发生的地区和季节就全球范围而言，平均每年有近就全球范围而言，平均每年有近8080个热带气旋个热带气旋 生成，其中生成，其中北半球北半球发生的热带气旋数