天气学考纲复习材料.doc

1 / 37《天气学》考试大纲复习材料第一章 天气学基础掌握天气学的概念和研究对象；了解一般的天气预报方法；了解天气学发展简史；熟悉四季的形成原理，理解大气科学中四季划分的方法考纲要求：考纲要求：★★掌握、掌握、██熟悉、熟悉、██理解、理解、▲▲了解了解★★（掌握）天气学的概念和研究对象（掌握）天气学的概念和研究对象1 1、天气学：、天气学：研究天气系统和天气现象发生、发展及其变化的基本规律，并利用这些规律来预测未来天气的学科2、研究对象：研究对象：不同尺度的天气系统目的：了解这些系统的特征与发生、发展的规律3、系统：系统：所谓“系统”是指在时间或空间上可以与其他系统区分开来的一个实体4、尺度：尺度：所谓“尺度” 表征一个系统在空间上大小，或者在时间上持续的长短，所以有空间尺度和时间尺度两种尺度5、天气系统分类：为了更方便地描述不同天气系统的特征，许多学者把它划分为大尺度、中尺度、小尺度和微尺度等不同的天气系统██（熟悉）（熟悉）四季的形成原理四季的形成原理地球在绕太阳公转中，地轴始终与轨道面倾斜成 66°33´的夹角由于地轴的倾斜，当地球处在轨道上不同位置时，地球表面不同地点的太阳高度是不同的，而且地球表面同一地点当地球处在轨道上不同位置时其太阳高度角也是不同的。

太阳高度大的时候，太阳光在空中经过的路径短，日照时间长，昼长夜短，气温高，形成夏季反之，太阳高度小时，太阳光在空中所经路径长，日照时间短，昼短夜长，气温则低，形成冬季；由冬季到夏季，太阳高度由低变高同样道理，太阳高度的变化影响着昼夜的长短和温度的高低，分别形成了秋季和春季 ██（理解）（理解）四季的划分方法四季的划分方法天文学上以春分（3 月 1 日前后）、夏至（6 月 22 日前后）、秋分（9 月 23 日）、冬至（12 月 21 日前后）分别作为四季的开始中国古籍上多用立春（2 月 4 日前后）、立夏（6 月 5 日前后）、立秋（8 月 8 日前后）与立冬（11 月 8 日前后）作为四季的开始气候统计上划分：以公历 3、4、5 月份为春季，6、7、8 月份为夏季，9、10、11 月份为秋季，12、1、2 月份为冬季气候上精细化划分：候平均气温≤10℃ 冬季；10～22℃ 春季；≥22℃ 夏季；22～10℃ 2 / 37秋季▲▲（了解）（了解）天气预报的一般方法天气预报的一般方法1.首先必须仔细分析天气图中的观测资料，了解天气系统与天气状况分布与演变的特点；2.利用天气学原理，诊断与分析为什么在这些地区有这样的天气出现，为什么有这样的天气特点；3.利用天气学和动力学原理，结合天气学模型和数值预报的产品，以及最新的观测资料，进行未来的天气预报。

第二章大气环流掌握大气环流的概念和驱动大气环流的原动力，掌握热力环流的概念和原理，理解三圈环流的形成原理和科学假设，了解极地环流的状况，理解极涡与我国寒潮的关系；了解冬夏季全球平均纬向风分量和经向风分量分布；掌握大气活动中心的概念，了解对流层和平流层各个层次大气环流的状况；掌握高空急流的概念和三大高空急流的名称，了解其形成原理，初步理解高空急流对降水的动力作用；了解东亚地区的地形特征和热力特征，熟悉东亚季风的环流特点★★（掌握）大气环流的概念（掌握）大气环流的概念：把围绕地球的大气在全球范围展开的环流运动统称为大气环流，也就是地球大气对太阳辐射响应的综合结果, 即大气环流就是大范围的大气运动状态★★（掌握）驱动大气环流的原动力（掌握）驱动大气环流的原动力：太阳辐射能在地球上的非均匀分布★★（掌握）热力环流（掌握）热力环流：因温度分布不均而产生的环流称为热力环流大气环流一般都是热力环流★★（掌握）热力环流的原理（掌握）热力环流的原理：假设最初大气状态是均匀的，没有任何扰动，并且等压面完全平行于地表面当空气团受热后，必然膨胀，有一个向上的运动分量，此时等压面必然会上移，上空的空气团受到挤压而密度加大，与周边上空的空气团之间形成一个气压梯度，受到气压梯度力的作用，空气团则由上空流向周边上空；同时，受热区下方的空气团由于产生向上的运动，其周边必然有空气过来补充，周边上空的空气下沉补充，这样，就形成了一个热力环流圈。

由于这种环流是因下垫面温度分布不均（或受热不均）而产生的，所以称为热力环流★★（掌握）大气活动中心（掌握）大气活动中心：分析多年平均海平面气压图可知，全球经常有 7—8 个巨大的高、低压区，一般称之为大气活动中心北半球大气活动中心：冬季①西伯利亚高压②阿留申低压③冰岛低压④北美高压；夏季①印度低压②太平洋副热带高压③大西洋副热带高压3 / 37★★（掌握）高空急流（掌握）高空急流：急流是指一股强而窄的气流带，急流中心最大风速在对流层的上部必须大于或等于 30 米/秒，它的风速水平切变量级为每 100 公里 5 米/秒，垂直切变量级为每公里 5-10 米/秒满足了以上条件的气流带才叫高空急流全球有哪几支高空急流全球有哪几支高空急流：①极锋急流②副热带西风急流③热带东风急流①②冬夏均有，③只有夏季有，因为夏季随着北半球西风带北移，赤道东风带也北移，在热带对流层顶附近约100-150mb 处，南亚高压南侧的东风达到急流标准，南亚高压只有在夏季存在██（理解）一圈环流的科学假设（理解）一圈环流的科学假设：地球没有自转，并且地表均一██（理解）三圈环流的科学假设（理解）三圈环流的科学假设：考虑地球自转，地球表面均一。

热带环流（热带环流（HadleyHadley CellCell））赤道地区空气受热上升，当空气由赤道上空流向北极时，它受到地转偏向力的作用，逐渐向右偏，随着地理纬度的增高及风速的加大，偏向力也逐渐加大， 在纬度 30°～35°时，气流接近和纬圈平行，使从赤道上空流来的空气在这里堆积下沉，这时地面气压升高，形成高压，称为副热带高压带在这里地表面气流分为两支，一支流向赤道，一支流向极地这样就形成了对流层由赤道到 30°～35°之间的闭合环流这个环流称作热带环流，又称信风一反信风环流，但最常见的名称是哈得来环流（Hadley Cell），它是一个直接热力环流极地环流极地环流 （（PolarPolar CellCell）） 极地环流形成在极地到 60°～65°之间极地空气极端寒冷，堆积形成极地下层的极地高压下层空气由极地高压流向赤道方向，在地转偏向力的作用下，北半球吹东北风，南半球吹东南风在极地高压与副热带高压之间 60°～65°附近相对的形成一低压，称为副极地低压带来自副热带高压带和极地高压带的南、北两股气流在副极地低压带处辐合上升，其中一股由高空返回极地，在地转偏向力的作用下形成与低层相反的气流，从而形成了极地与60°～65°间的闭合环流，称为极地环流。

极地环流也是一个直接的热力环流中纬度环流（中纬度环流（FerrelFerrel CellCell）） 中纬度环流形成在 30°～60°之间低层由极地流向低纬的空气与副热带下沉流向极地的空气在副极地地区相遇而辐合上升，在高空一部分流向副热带上空与热带来的高空气流合并，一起下沉完成中纬度的间接环流中纬度环流是由热带环流和极地环流强迫出来的间接环流▲▲（了解）东亚地区的地形特征和热力特征（了解）东亚地区的地形特征和热力特征地形特征—东亚地区位于全球最大陆地的东岸，又濒临最大的大洋—太平洋，西部有地形十分复杂的高原—青藏高原热力特征—海陆之间的热力差异和高原的热力、动力作用，使得东亚地区成为一个全球著名的季风区，具有冷干的冬季与热湿的夏季，天气气候差异比同纬度其他地区悬殊得多，相应的环流特征和天气过程也都具有明显的季节变化4 / 37▲▲（了解）极地环流（了解）极地环流1 1 月份极地环流特征月份极地环流特征在 1 月份，北半球 500 百帕平均图上，极地涡旋断裂为两个闭合中心，一个在格陵兰西侧与加拿大之间，另外一个在亚洲的东北部，极地是一个槽区地面图上，基本是一个高压带但冰岛低压很强大，向大西洋的极圈伸出一个槽，约占极地一半面积。

7 7 月份极地环流特征月份极地环流特征7 月份气压系统明显减弱，500 百帕极地涡旋中心在极地附近，700 百帕低中心也在极点附近，低压中心的轴线几乎垂直，地面图上除了在加拿大地区有一个闭合低压中心以外，其它系统不明显极地地区，地面图上多年平均气压是高压▲▲（了解）我国冬季寒潮与极涡的联系（了解）我国冬季寒潮与极涡的联系：冬季，北极对流层中部一半是极地涡旋或极涡的槽区，但有时也会出现反气旋若极地持久地被暖性反气旋或暖脊所控制，就会使极地冷性涡旋分裂并偏离极地向南移动，导致锋区位置比平均情况偏南，寒潮活动多而强烈▲▲（了解）对流层各个层次的大气环流状况（了解）对流层各个层次的大气环流状况1 月北半球中高纬西风带上有三个大槽，分别位于东亚沿岸、北美东岸以及东欧地区除此之外，有三个大脊分别与三个大槽相对应7 月份西风带整体显著北移，中高纬有四个大槽，分别位于北美东岸、西欧、亚洲中部及西太平洋另外，由四个脊分别与四个大槽相对应冬季三槽三脊和夏季四槽四脊是 500hPa 大气环流的最主要的特征冬季副热带高压强度弱，位置偏南（北纬 20ºN 以南）高压不明显；夏季副热带高压强，位置偏北，中心在 20º—30ºN 之间，在低纬太平洋、大西洋和北非大陆有明显的高压中心，北非高压最强。

另外，在印度半岛有（副热带）低压存在▲▲（了解）高空急流对降水的动力作用（了解）高空急流对降水的动力作用急流轴的左侧风速具有气旋性切变，右侧风速具有反气旋性切变涡度梯度在急流轴附近最大急流中心若与槽线重合或相交，槽前辐合，槽后辐散，这样的高空槽，即使开始时并无地面气旋、反气旋与它配合，一旦它移到斜压性比较强的地区后，就会迅速引起地面气旋与反气旋的发生和发展▲▲（了解）东亚季风的环流特点（了解）东亚季风的环流特点对流层底部，由海陆差异造成东亚的四个大气活动中心（蒙古冷高、阿留申低压、印度热低压和太平洋副热带高压）几乎都是全球最强的气压系统，季节变化也最明显，风系转换也显著冬季盛行偏北风、偏西风，夏季偏南风、偏东风冬季天气干冷，夏季湿热，雨量大部分集中在夏季对流层中部，由于海陆差异和高原的热力、动力的共同作用，东亚西风带平均环流的脊、5 / 37槽，在冬、夏季也完全是相反位相冬季，东亚上空 500 百帕等压面图上是一脊一槽（脊在高原北部，槽在亚洲沿岸），高空基本气流为西北风；夏季则变成一槽一脊，即冬季的槽，夏季变为脊，冬季的脊，夏季变为槽，高空基本气流在 30ºN 以北为西风，30ºN 以南为偏东风。

而在北美上空就没有这样的改变高原季风的复杂性高原季风的复杂性：高原四周的风系，由于高原上空与四周自由大气之间的热力差异，具有明显季节变化，高原上近地面层里冬季为冷高压，夏季为热低压，所以高原在冬季北侧为西风，南侧为东风，夏季变为相反的风向夏季高原的加热作用还在青藏高原及其邻近地区产生上升气流，这支上升气流，到了高空即向四周辐散并下沉高原南侧的垂直环流很明显，印度的西南季风沿喜马拉雅山爬坡上升，在高层辐散，主要部分向南流去下沉，下沉气流最南可达到南半球，随南半球的东南信风向北流动，越过赤道到了北半球，由于偏向力的作用而转为西南气流，再北上构成一个闭合环流，这个垂直环流称为季风环流，破坏了这个季节里该区域中的 Hadley 环流低空急流低空急流：600 百帕以下出现的强而窄的气流称为低空急流，一般风速大于 12 米/秒可对降水区带来较强水汽输送，并对天气系统发展提供扰动能量控制大气环流的基本因子控制大气环流的基本因子：内部因子：大气本身的可压缩性、连续性、流动性和大气水平尺度与垂直分布等；外部因子：太阳辐射能及其高能粒子周期性和非周期性的振动、地球表面的摩擦作用，海陆分布和大地形的影响等外界因素。

极夜急流极夜急流：冬季极夜强烈辐射冷却，在平流层中也产生指向极点的水平温度梯度，而且梯度相当大，相应出现一支强西风急流，中心风速达 40 米。