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1、大气风暴: 主要讲授了三种 典型的大气风暴 1. 最大的风暴 温带气旋,锋面气旋 的空间结构,2、中等强度的风暴 台风 或 飓风,3、最强的风暴 龙卷风,Hardtner,Ks. June 2, 1929. Photo 1997 Kansas State Historical Society. A classic cyclone was captured on film (left) as it struck the town of Hardtner. Folks remembered a light shower that fell mid-afternoon on Sunday, June
2、 2, 1929. The mist made way for a giant tornado that twisted a combine beyond recognition and burned the beards off wheat. Credit to Kansas State Historical Society.,Wichita, KS April 26, 1991. Photo by Keith Lathrum,24 May 1973, looking NW. Zoom view during the tornados mature phase, showing a well
3、-developed debris fan. The main precipitation area is to the right and middle rear; and the south edge of the well-developed wall cloud can be seen at extreme left. Films of this stage show scud tags near cloud base moving rapidly from left to right as the circulation approached town. Many tornadoes
4、 veer leftward in their fading moments as their parent circulations become deeply occluded. This one, however, made a broadly curving right turn (southeastward) along with the entire thunderstorm.,Union City OK,Near El Dorado, KS May 26, 1991.Photo by Tim Marshall,第一章 大气环流 高空环流云系特征 低空东、西风带,（1） 定义 大气
5、环流指的是在全球范围内，水平尺度横跨数千公里，垂直尺度延伸数十公里以上，时间尺度在 105 S以上大气的平均运动。 所谓环流，指的是空气沿一封闭的轨迹移动，或有沿着某一封闭轨迹循环运动的倾向。 显然，气流沿经圈方向的运动称为经圈（向）环流，沿纬圈方向移动称为纬圈（向）环流。 一般说来，大气环流的异常变化必然会导致天气、气候的异常。,4.1 大气环流的基本概念,（2）控制大气环流的基本因子 太阳辐射 大气环流形成与维持的基本能源是太阳辐射能 地球自转 地球自转产生地转偏向力，会影响大气以及其它物 体运动的方向； 摩擦作用 消耗大气中的动能，增加大气与地球之间的能量 交换； 地球表面的不均匀性 对
6、季风的形成与维持起着至关重要的作用。,（1）风场的产生 风：空气的水平运动； 根据状态方程，温度变化会产生温度梯度，由此引起气压场变化，气压梯度增大，气压场变化导致风场变化。后两者遵循风压定律。,4.2大气运动的基本特性及其成因,温度场变化,气压场变化,产生风场,（2）几种不同类型的风 季风由海陆热力差异的季节变化造成 的风(也有动力作用)； 海陆风海洋与陆地的热力差异造成的 昼夜风向相反的风； 山谷风由山谷热力差异造成的昼夜风向相反的山谷环流； 焚风地形造成的一种典型的干热风； 布拉风地形造成的一种典型的干冷风。,海风 （Daytime Sea Breeze）,海陆风,陆风 （Nightti
7、me Land Breeze）,海陆风的形成机理,岛屿或者沿海城镇午后容易产生雷阵雨的原因解释,4.3全球范围大气环流的基本特征及其成因,N,S,夏至,冬至,太阳,太阳,（1）,地一气系统的太阳短波射入辐射和长波辐射通量随纬度变化的情况,射入辐射,射出辐射,由 ECMWF分析资料计算的大气温度随纬度变化的情况（0C）,纬度,summer,winter,（2）,气压梯度和温度梯度的南北配置 -等压面； 等温面； 空气运动的环流轨迹,(3) 环流的形成,（4）Hadley环流理论模型 ，1735年,单圈环流,（5） 三圈环流 三圈环流的建立,热带 Hadley 环流圈-直接环流圈； Ferrel
8、环流圈（中纬度环流圈）-接环流圈 极地 Hadley 环流圈-直接环流圈,（a）理论模型,罗斯贝(Rossby）经向三圈环流模式图,（6）,（7）Idealized Circulation for Rotating Earth,极地环流圈 费雷尔环流圈 哈得莱环流圈,赤道,极地,（8）三圈环流观测事实（利用实际资料分离出的实例，箭头代表流线方向）,（9）经向三圈环流以及与其相关的天气系统,（10）低空辐合、辐散带与气旋、 反气旋之间的关系,温带气旋发源地,热带气旋发源地,副热带高压发源地,左： 68月平均； 右： 122月平均 根据19712000年NCEP再分析资料制作 单位：ms-1 （王
9、慧提供，2004）,平均纬向风（东西风）的经向分布剖面图,对流层冬季平均环流,500 hPa对流层中层平均高度场（1月）,（a）极涡 无论冬夏季，都存在围绕极地地区的低压中心，称极涡（极地涡旋）。环绕极涡的等高线，由地转风关系，表示了气流气旋性的运动方向。这种以极地地区为中心的沿纬圈的西风带呈现波动状。但极涡中心并不正好在南北极。在冬季北半球，存在两个极涡中心，其中一个较强的位于格陵兰西部，另一个较弱的在东西伯利亚的北冰洋沿岸。在夏季北半球，只有一个极涡中心位于加拿大极区。,北半球冬季对流层以极地为中心的沿纬圈的西风带上有行星尺度的平均槽、脊系统。其中有三个明显的槽 ：一是在140E的亚洲东岸
10、（由鄂霍次克海向较低纬度的日本及中国东海倾斜），称为东亚大槽 ；二是位于80W的北美大陆东岸（自大湖区向较低纬度的西南方倾斜），称为北美大槽 ；三是在1060E之间，乌拉尔山以西，由欧州北海向西南方向伸展的较弱的欧洲浅槽 ，是三个槽中最弱的一个。在三个槽之间有三个平均脊，分别位于阿拉斯加、西欧沿岸和贝加尔湖地区，脊的强度要比槽弱得多。,（b）槽脊系统,冬季,500 hPa对流层中层平均高度场（7月）,槽脊系统,对流层夏季平均环流,夏季北半球对流层中部的环流与冬季相比有显著的不同。中高纬度的西风带上由三槽三脊转变为四槽四脊。等高线变稀疏，其强度比冬季显著减弱。北美大槽的位置由冬至夏没有明显变化，
11、而东亚大槽即向东移20个经度，到了勘察加半岛以东附近，而乌拉尔山以西的浅槽到夏季已不存在。北美大槽和东亚大槽之间的距离加长，引起季节性的长波调整，形成两个相对较弱的波动，在欧洲西岸 和乌拉尔山以东附近地区各出现一个弱的浅槽，从而构成了夏季四槽的形势。总体而言，北半球对流层中部的环流可以归纳为“冬三夏四 ”环流形势。,夏季,(c)海洋表面主要的洋流,太 平 洋,瓦克环流,4.4 海洋上的El Nino 现象(1),(d) 海洋上的Elnino 现象(2),Elnino,海洋上的Elnino 现象：开始阶段,海洋上的Elnino 现象：发展阶段,Elnino,The image below dis
12、plays the Sea Surface Temperature (SST) Anomalies in degrees Celsius for the middle of September, 1997. By this time, the classic El Nio pattern has almost fully ripened, with maxima above +4 degrees Celsius.,Example：1997-1998 El Nio,The most recent El Nio event began in the spring months of 1997. I
13、nstrumentation placed on Buoys in the Pacific Ocean after the 1982-1983 El Nio began recording abnormally high temperatures off the coast of Peru. Over the next couple of months, these strength of these anomalies grew. The anomalies grew so large by October 1997 that this El Nio had already become the strongest in the 50+ years of accurate data gathering.,Thank you!,