备注
幻灯片放映
大纲
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"天气:一定地区短时间内的..."
  • 天气:一定地区短时间内的大气综合状况。
  • 天气学:研究天气变化规律、并用于预报天气的一门科学。
  • 农业天气:在农业生产的重要时期出现的范围较大、持续时间较长、对农业有一定影响的天气过程。
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天气系统
  •            指对天气形成具有重要影响的、在气压、风、温度等气象要素的空间分布上具有一定结构特征的大气运动系统。如高压、低压等。
  •            不同的天气系统在时间和空间尺度上都有很大的差别。
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天气系统的时空尺度
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"气团和锋"
  • 气团和锋
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一.气团(air mass)
  • 1. 气团的概念
  • 气团:气团是指占据广大空间、水平方向上物理属性比较均一的大块空气。
  •      一般在气团内部,水平温度梯度小于5至7℃/千公里,而在气团之间,温度梯度可达10至15℃/50公里。
  • 气团的形成:一般形成于高、低纬度大面积性质均一的下垫面,空气运动缓慢(一般在反气旋控制下有利)。
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2. 气团的分类
  • (1)热力分类:
  • 冷气团(cold air mass) :气温低于相邻气团,或者向着比自身温度高的方向移动的气团。
  • 暖气团(warm air mass) :气温高于相邻气团,或者向着比自身温度低的方向移动的气团。
  • 气团的变性(transformation of air mass):气团在移动的过程中,性质会发生变化,称为气团变性,变性后的气团称为变性气团。
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(2)地理分类
  •            根据出现的地理位置的不同,气团可分为以下几类:
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3. 影响中国的主要气团
  • (1)极地大陆气团(变性西伯利亚气团):来自西伯利亚、蒙古等地,冬季影响我国各地,夏季影响仅能达到我国北方与西北地区,偶尔亦能达到黄淮流域。在其控制下,一般辐射冷却强烈,气温低,天气晴朗。
  • (2)热带海洋气团(热带太平洋气团):来自热带太平洋和南海。在夏季,除西北部分地区外,全国其它各地均可受其影响;冬季则仅影响华南与西南地区,有时也可影响到华东、长江以南地区。其低层一般不稳定,中层常有逆温层,天气一般晴朗少云。但在夏季,当有垂直运动发展时,其上的逆温层常被破坏,可出现对流性天气。
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影响中国的主要气团
  • (3)热带大陆气团:来自欧洲大陆、西亚等副热带地区。在夏季影响我国西部地区,有时也可影响到华北,其天气一般炎热而干燥,地面气温高,气层不稳定,但因其水汽含量少,故天气晴朗少云。
  • (4)赤道气团:来自印度洋上赤道附近地区。夏季可影响到我国华南地区直至长江流域,并造成长江流域及其以南地区大量的降水。
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二.锋(front)
  • 1. 锋的概念
  • 锋:大气中不同性质气团之间狭窄的过渡区,称为锋。过渡区的厚度与气团的水平尺度相比是很小的,可看作一个面,称为锋面。锋面与地面的交线称为锋线。
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锋面特征
  •       由于锋是不同性质气团之间的过渡带,因此具有以下几个特征。
  • 锋面两侧气象要素的差异较大。比如,在5至100km的范围内,温度可相差10至15℃。
  • 2. 因两侧气压差异大,故一般有大风。
  • 3. 因暖空气密度小,沿锋面爬升,绝热降温,水汽凝结成云,故锋面附近一般为阴雨天气。
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2.锋的分类和锋面天气
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(2)冷锋(cold front)
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b. 第二型冷锋(急行冷锋):
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3.准静止锋 静止或移速很慢的锋。其成因有两种:
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(4) 锢囚锋
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一.气旋
  •             在北(南)半球,大气中水平气流呈逆(顺)时针旋转的大型涡旋称为气旋(cyclone) 。气旋一般是与低压相联系的。
  •     气流与天气:气旋中空气逆时针由外向内旋转,气旋中空气辐合上升,绝热冷却,水汽凝结,成云致雨。因而气旋中一般为阴雨天气。
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气旋中气流示意图
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二、反气旋(anticyclone)
  •    1 反气旋   在北(南)半球,大气中水平气流呈顺(逆)时针旋转的大型涡旋。反气旋一般是与高压相联系的。
  •     气流与天气:北半球反气旋中空气顺时针由内向外旋转,中间空气下沉,绝热增温。因而反气旋中一般为晴朗少云的天气。
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2.  太平洋副热带高压(subtropical high)
  •            由第五章可知,在纬度为30°附近地区为副热带高压带。但在北半球,只有海洋上为半永久性的高压带,而在陆地上夏季这个高压带被低压所割裂。在北太平洋上,这个高压带是一个稳定少变的大型天气系统。其强度随季节而变,夏强冬弱。
  •            太平洋副热带高压在我国简称副热带高压或副高,是对我国天气气候影响最大的天气系统之一。
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副热带高压内部和外围天气
  • 内部:有较强的下沉气流,气压梯度小,所以为晴朗少云、炎热微风的天气。
  • 西北侧:副高西北侧的暖湿气流与西风带的干冷气流相邻,形成锋面。因此该区水汽充沛,暖湿气流沿锋面上升,形成大雨带,这是我国东部最重要的一条大雨带。
  • 南侧:盛行东风,常有台风、热带风暴、热带低压等天气系统。
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副热带高压内部和外围天气示意图
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副热带高压内、外天气(2001-7-3  7:32)
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副热带高压内、外天气(2001-7-3预报)
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"副高与中国东部大雨带..."
  • 副高与中国东部大雨带的移动
  • 雨带的形成  在中国东部,副热带高压的西北侧的偏南暖湿气流与西风带的干冷气流相交绥,形成静止锋大雨带,这是对中国东部广大地区影响最大的雨带。
  • 雨带位置  一般在副高西北侧,与副高中心脊线相距8到10°(纬距)。
  • 雨带移动规律  与副热带高压的位置密切相关。从春到夏向北推进;秋季向南退缩。
  •   但雨带的北进不是连续的,而是时进时退,有时停滞,有时迅速北跳。
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中国东部大雨带的移动规律
  •       一般来说,雨带在北进的过程中有两次迅速的北跳,一次在六月上中旬,一次在七月中旬。
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"东部大雨带的移动规律十分..."
  •       东部大雨带的移动规律十分复杂,不同的年份副高的强度和位置有很大的变化,雨带的位置也大不相同。下表所示为多年平均位置。
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华南前汛期 一般持续时间约25天左右
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江淮流域梅雨 一般从6月上中旬到7月上中旬
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华北和东北雨季
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雨带迅速南撤
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2. 蒙古高压(西伯利亚高压)
  •            冬季在亚欧大陆北部为一强大的高压,称为蒙古高压或西伯利亚高压。这是冬季世界上最强大的高压。
  • 形成原因:
  • 冬季大陆上冷却速度快,十分寒冷,空气下沉,成为高压;
  • 2.   有利于空气堆积、停滞的地形作用。青藏高原、蒙古高原等高大的地形阻挡了冷空气的南下,使大量的冷空气堆积成为高压。
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有利于形成蒙古高压的地形
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一.西风槽(trough)、脊(ridge)和东风波
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槽和脊各部位的天气
  •  槽前脊后:气流由南向北流动,温度不断下降;与两侧空气相比为暖湿空气,有上升运动,这两个因素都会空气产生凝结降水现象,所以一般为阴雨天气。
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槽和脊各部位的天气
  •  槽后脊前:气流由北向南流动,温度不断升高;与两侧空气相比为干冷空气,有下沉运动,由于这两个因素,一般为晴朗天气。
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二、高空切变线和低涡
  •    1. 切变线(shear line)  在850hPa或700hPa等压面图上风向风速发生气旋性变化的不连续线。在其附近,气流辐合上升,多为阴雨天气。常有以下几种类型。
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"2"
  • 2. 低涡(vortex) 出现在中纬度中层大气中,是强度较弱、范围较小(一般几百公里)的冷性低压。
  • 特点:
  • 它在850hPa和700hPa图上比较明显,大多有冷中心配合。
  • 低涡中有较强的辐合上升气流,可产生云雨天气,尤其在低涡东部和东南部上升气流最强,云雨天气更为严重。
  • 低涡经常出现在我国西北和西南地区,分别称为西北涡和西南涡,前者以夏半年多见,后者一年四季都可出现,以春末夏初最多。
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西南涡(south-western vortex)
  •  西南涡   是出现在青藏高原东南侧的较小的气旋性涡旋。
  •  形成原因   由于青藏高原特殊大地形的作用,西风带的西风急流(通常风速大于30m/s)在青藏高原南侧摩擦力的作用下会产生气旋性切变,到达高原东南侧就形成气旋。
  • 天气     与一般气旋类似,中间有上升气流,在移动过程中可给沿途造成雷阵雨或暴雨天气。由于四川西南部西南涡较多,所以这里阴沉天气较多,为全国雨日最多的地区。
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中国地形图
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1.干旱
  • (1)干旱的概念   指长时期降水偏少,造成空气干燥,土壤缺水,水源枯竭,影响生物正常生长发育而减产的一种农业气象灾害。干旱是我国最严重的农业气象灾害
  •             需要指出的是,干旱气候不等于干旱灾害。前者指最大可能蒸发量比降水量大得多的一种气候。干旱灾害则是指某一具体时段降水量比多年平均降水量显著偏少而发生的危害,其发生遍及全国,特别是在北方。
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(2)干旱天气的形成原因
  •         干旱天气都是在高压长期控制下形成的。
  • 春旱  是在移动性的冷高压控制下形成的。主要影响北方地区。
  • 伏旱   在副热带高压控制下形成。主要影响长江中下游地区
  • 秋旱   地面为蒙古高压,高空为副高脊。可影响全国大部分地区。
  • 冬旱  在蒙古高压控制下形成,影响北方大部地区。
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2.连阴雨天气
  • 连阴雨天气:是指持续时间在3至5天或以上的降水天气过程,在降水期间内,可间有阴天或晴天。
  • 特点:降水范围大,强度一般为小、中雨,也可有大、暴雨,多由静止锋造成。
  • 我国长江流域及其以南地区连阴雨天气较多,北方较少。
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(1)春季连阴雨
  •       在长江中下游及其以南地区(特别是江南到南岭以北),一般年份春季都有一段时间的连绵阴雨天气。其天气特点是:雨区范围广,持续时间长。
  • 出现连阴雨天气的环流类型:
  • 乌拉尔山阻塞高压型  高空高压脊不断加强北伸,形成高空闭合暖高压,就叫阻塞高压。它能阻碍西风环流中槽和脊的移动,使环流变得稳定少变,使形成连阴雨的环流形势维持很长的时间。
  • 欧亚平直西风型  北极圈内为庞大的低涡,欧亚中高纬度为近于平直的西风环流,其上面多短波槽活动,造成长江流域的连绵阴雨天气。
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阻塞高压
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阻塞高压
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两种环流型的共同特点:
  • 在南北两支西风急流上的槽脊的位相不一致,容易引起南北冷暖气流在长江中下游交汇,形成静止锋和切变线;
  • 副高稳定,在500hPa天气图上为东高西低型,容易出现西南暖湿气流向长江中下游输送;
  • 蒙古高压中不断有冷空气南下,与南方暖湿气流在长江中下游交汇。
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(2) 梅雨天气
  • 梅雨  每年初夏(6至7月),我国宜昌以东(26至34°N)的江淮流域地区有一段连阴雨天气,这时正值江南梅子成熟时节,因而这段时间的连阴雨称为梅雨。又因为降水时间长,空气湿度高,各种物品容易生霉,故又称为“霉雨”。
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梅雨期的大气环流
  • 青藏高原以南的西风急流消失,高原以北为西风急流,在中国北方形成宽广的低槽,其中不断有小股冷空气经河西走廊南下;
  • 太平洋副热带高压脊线在20至25°N之间,其西北侧的偏南暖湿气流与西风带的气流在江淮流域相遇,形成静止锋;
  • 在50到70°N一般有两个阻塞高压,一个在乌拉尔山,一个雅库茨克,这两个阻高使东亚的环流形势变得十分稳定。
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阻塞高压
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梅雨天气与农业生产
  • 梅雨天气特点  是雨量充沛,空气湿度大,云量多,日照少,风力微弱,降水多属连续性,大雨和暴雨也比较频繁。
  • 对农业生产之“利”   梅雨季节正值江淮流域作物生长最旺盛、需水最多的时期,这时梅雨带来较多的降水,对农业生产十分有利;使高温季节推迟,对农作物的生长和成熟都很有利。
  • 对农业生产之“弊”   梅雨量的多少、入出梅的早晚年际变化很大,对农业生产带来不利的影响。雨量过大则造成洪涝,雨量过小或空梅则成旱灾;入梅太早影响夏收,出梅过迟又影响早稻的收割。
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一.低温与冷空气活动天气
  • (1)干旱的概念   指长时期降水偏少,造成空气干燥,土壤缺水,水源枯竭,影响生物正常生长发育而减产的一种农业气象灾害。干旱是我国最严重的农业气象灾害
  •             需要指出的是,干旱气候不等于干旱灾害。前者指最大可能蒸发量比降水量大得多的一种气候。干旱灾害则是指某一具体时段降水量比多年平均降水量显著偏少而发生的危害,其发生遍及全国,特别是在北方。
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1.低温与冷空气活动天气
  • (1)冷空气活动过程
  •            地活动在我国的冷空气,一般都是由蒙古高压南下(或从蒙古高压中分裂一股小高压南下)造成的。在冷高压南下时,其前部(东南方)为冷空气向南入侵的偏北气流区,与前面的暖空气之间为一条冷锋。
  •            我国地处亚欧大陆的东岸,加之青藏高原等地形的作用,为冷空气南下的必经之地,所以各个季节冷空气的活动都比较频繁。
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一次冷空气活动实例(80-02-22 8:00)
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一次冷空气活动实例(80-02-23 8:00)
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一次冷空气活动实例(80-02-24 8:00)
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(2)冷空气源地和路径
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(3)冷空气活动天气特点
  • 1.  降温  不管什么季节,冷空气的活动都会造成降温。但降温的幅度与冷空气的强度、移动速度等因素有关。
  • 2. 大风    由于冷高压前方冷锋的作用,在冷空气来临时一般都伴随着大风天气
  • 3.  雨雪天气   在冷锋过境时大多伴随着雨雪天气。
  • 4.  风沙天气    在天气比较干燥的北方,由于空气中水汽含量少,在冷锋过境时往往不会出现降水,只会引起风沙天气。
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(4) 冷空气活动引起的低温灾害
  • 寒潮  指势力强大的冷空气南下,像寒冷洋流滚滚而来,给广大地区带来剧烈的降温、冻害、大风等气象灾害。这种大范围的强冷空气活动,就称为寒潮。中国气象局规定,一次冷空气入侵,使气温在24小时内下降10℃以上,同时最低气温在5 ℃以下,才叫做寒潮。
  •  冻害  0℃以下的低温使植物遭受的危害,叫做霜冻。
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(4) 冷空气活动引起的低温灾害
  • 霜冻    在植物生长季节里,由于土壤表面、植物表面以及近地面气层的温度降低到0℃以下而使植物遭受的冻害,叫做霜冻。
  • 冷害  在植物生长季节里,温度下降到植物的生物学零度以下、0℃以上使植物遭受的危害,叫做冷害。
  • 寒害    特指热带作物所受的低温危害。
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2.高温灾害
  • (1)热浪
  •  我国的热浪产生的原因主要有两种:
  • 局地下垫面受热剧烈升温 如新疆吐鲁番盆地,7月平均气温32.4℃,极端最高达47.6℃。
  • 副热带高压持续控制  如夏季在长江流域,常出现湿热天气,7月平均气温在28 ℃以上,最高气温可达40 ℃。
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"(2)干热风"
  • (2)干热风
  •             小麦扬花灌浆期出现的高温低湿并伴有一定风力的灾害性天气。其指标大致是:日最高气温达30℃以上,14时相对湿度在30%以下,风力3级以上。
  •  形成原因:初夏,东亚大槽强度明显减弱,低空形成反气旋环流,其南北两侧各有一锋区,移。但120°E附近尚有小槽,中亚高脊继续维持。由于青藏高原对西风气流的摩擦作用,陕、晋、豫交界一带黄淮海地区处在高空槽后脊前西北气流控制,低空和地面处在两条锋带之间的反气旋区内,天气晴朗,高温干燥。西北地区干热风形成主要是从中亚地区东移过来的高压脊,在青藏高原和西北发展加强,其次是青藏高原有暖高压脊发展北挺。中、低层维持下沉气流,天气晴朗,不断有暖平流输送,导致干热风天气形成。
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1.大风 风速大于等于17m/s(8级)以上的风为大风。我国大风的主要成因有:
  • (1)台风和热带风暴:这是我国沿海夏秋大风主要是成因;
  • (2)冷锋后强冷空气活动,以春季最多,冬季次之,夏季最少。
  • (3)高压后部出现偏南大风,华北、西北和华东冬季常见。
  • (4)温带气旋低压如东北低压、蒙古气旋、江淮气旋、东海气旋发展时。以春季居多,风力6~8级;
  • (5)雷雨大风,又称飑线,是一种很窄并伴有雷暴大雨和强风的对流性天气,常出现在强冷锋前,以下午6时到夜间12时较多。
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2.台风和热带风暴
  • (1)台风和热带风暴标准
  •     从1989年1月1日起,我国统一采用国际标准。
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(2)台风和热带风暴的命名
  •             对出现在赤道以北、150°E以西的热带风暴和台风,我国原采用编号的方法标记。但国际上一般用命名的方法标记。
  •            早在18世纪,澳大利亚气象学家就突发奇想,开始用女性名给台风起名。这一做法迅速在欧美各国流行起来。但有一年墨西哥湾同时跳出两个台风,分别取名为“艾丽丝”和“巴巴拉”。不料,这对小姊妹引来了一场前所未有的大洪水。结果,反对用女性名给台风取名的运动风起云涌。但是固执的气象学家们仍坚持这一做法。1979年的赛西尔飓风,则是美国历史上第一次用男姓名字命名的台风。
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台风和热带风暴的命名
  •             我国从2000年1月1日起,采用国际上通用的方法对每一个热带风暴和台风进行命名,同时仍继续沿用编号。
  •            1998年12月1日至7日在菲律宾举行的台风委员会第31届会议,同意台风研究协调小组(TRCG)提出的西北太平洋和南海热带气旋命名方案,决定新的热带气旋命名方法从2000年1月1日开始执行。
  •           台风命名表共有140个名字,分别由亚太地区的柬埔寨、中国、朝鲜、中国香港、澳门、日本、老挝、马来西亚、密克罗尼西亚联邦、菲律宾、韩国、泰国、美国和越南提供。每个国家或地区提供10个。


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台风和热带风暴警报标准
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(3)台风和热带风暴形成条件和形成过程
  • 形成条件:
  • 高温高湿的洋面,存在不稳定的大气层结  海面水温超过26.5℃,蒸发量大
  • 有一定的地转偏向力  只有在纬度高于5°的地区才能出现台风
  • 气流垂直切变小,凝结潜热在有限范围内释放,很快形成暖心结构,保证初始扰动地面气压不断降低。
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台风和热带风暴形成过程
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(4)台风和热带风暴的结构和天气
  • 地面天气图上,为一强烈发展的低压。
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台风和热带风暴的铅直结构
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台风和热带风暴的铅直剖面图
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台风和热带风暴的铅直剖面图
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台风和热带风暴的立体结构
(一九九九年第十八号台风)
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(5)台风和热带风暴水平结构
  • 台风在水平方向上可分为三个区:
  • 台风眼区:半径约5到30km,位于台风中心,中间气流下沉,天气晴好
  • 涡旋区  半径约50到100km,也可达200 km以上,为狂风暴雨区,是台风中天气最恶劣、破坏最严重的地区
  • 外围大风区   半径约400到600km。
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台风和热带风暴云图照片
2002第5号台风威马逊
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台风和热带风暴云图照片
2002第16号台风森拉克
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台风和热带风暴云图照片
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台风和热带风暴云图照片
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发展成熟的台风
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台风和热带风暴云图照片
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(7)台风和热带风暴的利弊
  • 台风的破坏性
  • 狂风   能将树木、庄稼连根拔起  ,毁坏建筑物,威胁航空、航海和其它交通;
  • 暴雨   可造成洪涝,毁坏堤坝。如1975年8月河南林庄台风过境时6小时降水达830mm,不少地区达到1005.4mm/日。
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夜来风雨声,巢破知多少
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“飞燕” “叼起”巨轮
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3.龙卷风(Tornado/Twister)
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形成龙卷风时的气流示意图
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强烈发展的龙卷风
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水龙卷(左)和陆龙卷(右)
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龙卷风破坏现场
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4.雷暴大风─飑线(squall line)
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一、天气预报及其分类
  •             天气预报就是在分析全球气象信息的基础上,根据气象学原理对未来天气变化趋势进行预测的技术。
  • 按服务对象可分为:
  • 决策预报服务:为各级领导机关的决策所作的预报。中国气象局为国务院建立了气象信息服务系统,省(区、市)气象局也为省(区、市)政府建立了气象服务终端
  • 公众预报服务:通过电视、广播等媒体传达给公众的天气预报。目前,公众预报服务的内容在不断拓宽,近年来新增了空气质量、火险等级、紫外线强度、花粉浓度、人体舒适度、可能中暑等预报内容。
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天气预报分类
  • 专项预报服务:为重点工程、重要的庆典活动等所作的专门天气预报。如为三峡工程等重大项目、第十一届亚运会、第四次世界妇女大会、第三届亚冬会、中国抗日战争50周年和迎香港回归等所作的天气预报。
  • 专业预报服务: 针对各个行业的实际情况和特殊需要所作的天气预报。目前有工业、农业、能源、交通运输、建筑、环保、海洋、保险、旅游、体育等100多个行业的专业气象预报。
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天气预报分类
  • 按预报时效可分为:
  • 临近(即时)预报:2小时以内
  • 短时预报:几个小时
  • 短期预报:1至3天
  • 中期预报:3至15天
  • 长期预报:15天以上至一年
  • 气候预报:一年以上的预报
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二、天气学预报方法
  • 天气学预报方法的基本工具─天气图
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"天气图实例─2002年11月2..."
  • 天气图实例─2002年11月2日UTC12时─3日12时
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天气图中的信息来源
  •            天气图中的气象信息来源于分布于世界各地的气象台站。
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气象信息的传输
  •             世界各地气象台站的观测资料通过覆盖全球的气象讯网传输到各台站,用计算机进行加工处理。
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"现代天气预报是综合运用天气学..."
  •              现代天气预报是综合运用天气学方法、数值预报方法、统计预报方法,并充分利用卫星、雷达等现代化手段所获取的信息而作出的。
  • 数值预报方法:根据气象学、大气物理学、流体力学的基本原理,用一系列的微分方程描述大气的运动变化,用高速计算机对方程进行求解,预测未来全球的气压和各种气象要素的变化规律。
  •               目前,数值预报方法主要用于作气压和天气形势预报。
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"统计预报方法就是在分析历史..."
  •              统计预报方法就是在分析历史气象资料的基础上,找出天气气候变化与前期各种气象要素或其它环境因素之间的定性的或定量的关系,建立经验统计预报模式。
  •             目前,统计预报方法主要用于作中长期天气预报。
  • 例:
  • 用前期的海温预测未来的温度和降水的变化趋势;
  • 用太阳黑子数预测下一年的旱涝趋势;
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利用雷达制作的台风立体结构图
(一九九九年第十八号台风)
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