常见天气系统思维导图

🌬️ 锋面系统
一、气团
气团定义与特征
气团定义:水平方向上温度、湿度等物理性质比较均匀,垂直方向上也很相似的大范围空气
单一气团控制下天气稳定少变、天气晴朗
气团的分类
按温度特征分类:冷气团和暖气团
冷气团:气团温度低于所到达地区气温,通常由高纬度向低纬度移动,使到达地区变冷
暖气团:气团温度高于所到达地区气温,通常由低纬度向高纬度移动,使到达地区增暖
按湿度特征分类:海洋性气团和大陆性气团
海洋性气团:形成于大洋上,空气比较湿润
大陆性气团:形成于大陆上,空气比较干燥
二、锋的特征与分类
锋的基本概念
锋:锋面和锋线的统称
锋面:冷暖两种性质不同的气团相遇时形成的交界面,是一个狭窄而倾斜的过渡地带
锋面可以有几十至几百千米宽、几千米高,甚至可到达对流层上部
锋面特征:水平方向温度梯度最大,两侧温度、湿度、气压差别大;垂直方向暖气团位于冷气团之上形成"锋面逆温",锋面向冷气团一侧倾斜
锋面附近常伴有云、大风、降水等天气现象
锋线:锋面与地面相交的线
锋的分类:冷锋、暖锋、准静止锋
冷锋
冷锋定义:冷气团主动向暖气团移动的锋
形成机制:冷气团前缘插入暖气团下面→暖气团被迫抬升→冷却凝结→成云致雨
快行冷锋特征
快行冷锋:移动速度快(>40km/h),锋面坡度陡(约1:50)
云型:积雨云为主,垂直发展旺盛,可出现铁砧云顶
降水特点:阵性降水,强度大、范围窄、持续时间短
天气变化:过境前后温差大,变化剧烈
缓行冷锋特征
缓行冷锋:移动速度慢(<25km/h),锋面坡度缓(约1:100~1:150)
云型:层状云为主,水平延伸数百公里
降水特点:连续性降水,范围广、强度弱
天气变化:过境前后温差较小,变化缓和
水汽含量对云的影响
水汽多→云底更低(更贴近地面)、雨量更大
水汽少→云底更高、降水弱或不降水
云底高度公式:LCL(m)≈125×(气温-露点温度)
水汽充足→凝结潜热释放多→促进对流发展→云层更厚
冷锋出现时间与典型天气
冷锋是我国最常见的锋面类型,一年四季均可发生
春季冷锋天气:沙尘暴、倒春寒
沙尘暴形成条件:沙源(干旱半干旱区裸露沙质地表)+大风(冷锋过境强风≥8级)+不稳定气流(强烈垂直对流)
我国北方春季沙尘暴多发原因:冷锋活跃+地表解冻裸露+植被未返青+午后升温快
夏季冷锋天气:北方暴雨、雷暴、冰雹
夏季北方暴雨成因:冷锋南下与暖湿空气相遇→暖空气被迫剧烈抬升→强对流天气
秋季冷锋天气:降温、"一场秋雨一场寒"
冬季冷锋天气:寒潮、大风降温
寒潮
寒潮定义:高纬度大陆上反气旋东移南下/冷锋南下形成的灾害性天气
寒潮标准:24小时内降温≥8~10℃,且最低气温≤4~5℃
寒潮发生时间:晚秋到早春
寒潮过境时天气:气温急降、气压骤升,伴有大风,常有雨或雪
寒潮过境后:若天气晴朗、风力微弱,常有冰冻和霜出现
寒潮引发的灾害:大风、霜冻、雪灾、雨凇,对农业、交通、电力、航海及人们健康有很大影响
寒潮对农牧业危害:北方冬小麦冻害、南方香蕉柑橘冻死、草原牧区暴风雪掩埋牧草造成"白灾"
寒潮与沙尘暴的关系:寒潮为沙尘暴提供动力条件(大风+强对流)
寒潮与逆温的关系
寒潮过境时:锋面逆温(暖气团位于冷气团之上)
寒潮过境后:辐射逆温(天气转晴→夜间地面辐射冷却→近地面气温低于上层)
冷空气堆积:地形逆温(冷空气密度大,沉入盆地/谷地底部)
逆温与沙尘天气的关系:逆温层存在→大气层结稳定→垂直对流被抑制→沙尘无法向上扩散→近地面浓度高
冷锋过境天气变化
冷锋过境前:受暖气团控制,气温较高、天气晴朗、气压相对偏低
冷锋过境时:阴天、大风,气温骤降、气压升高,常伴有降水
冷锋过境后:受冷气团控制,气温低、气压高并稳定、天气转晴
冷锋过境气温变化:过境前高且稳→过境时骤降→过境后低且稳
冷锋过境气压变化:过境前低且稳→过境时最低→过境后高且稳
暖锋
暖锋定义:暖气团主动向冷气团移动的锋
形成机制:暖气团沿冷气团徐徐爬升→冷却凝结→产生云、雨
暖锋降水特点:范围广、强度弱、持续时间长,降水在锋前(冷气团一侧)
暖锋在我国东北地区和长江中下游地区活动较为频繁,春秋季多见
暖锋造成的典型天气:"一场春雨一场暖"
暖锋过境天气变化
暖锋过境前:受冷气团控制,气温较低、天气晴朗、气压相对偏高
暖锋过境时:连续性降水,气温升高、气压降低,云层增厚
暖锋过境后:受暖气团控制,气温升高、气压降低并稳定、天气转晴
暖锋过境气温变化:过境前低且稳→过境时爬升→过境后高且稳
暖锋过境气压变化:过境前高且稳→过境时最低→过境后低且稳
冷锋与暖锋对比
看冷暖气团箭头指向:冷锋箭头大致相对,暖锋箭头大致同向
看锋面坡度:冷锋坡陡,暖锋坡缓
看雨区范围及位置:冷锋雨区窄、主要在锋后;暖锋雨区宽、主要在锋前
看过境后天气变化:冷锋过境后降温,暖锋过境后升温
三、准静止锋
准静止锋基本特征
准静止锋定义:冷暖气团势均力敌或遇地形阻挡,锋面移动缓慢或很少移动的锋
准静止锋锋面坡度很小,雨区延伸到锋后很大范围
准静止锋天气特征:云雨区比暖锋更宽广,降水强度小、持续时间长,常形成阴雨连绵的天气
准静止锋过境后:单一气团控制,天气晴朗
天山准静止锋
天山东西走向,与南北向冷空气垂直,阻挡作用强
北坡为冷空气迎风坡,气流被迫抬升→绝热冷却→水汽凝结→降雪
南坡为背风坡,气流下沉增温,难以成云致雨
冷湖效应:冷空气密度大,在准噶尔盆地底部堆积形成"冷湖"
时间特征:冬半年多发,可持续数日甚至数周
昆明准静止锋
云贵高原西高东低,阻挡北方冷空气南下
锋面位置:常位于贵阳与昆明之间,呈西北-东南走向
昆明:位于锋前暖区,受暖气团控制,天气晴好,约15°C,"四季如春"
贵阳:位于锋后冷区,冷暖气流交汇,阴雨连绵,约5°C,"天无三日晴"
时间特征:冬季多发(11月至次年4月),一次天气过程常持续10~15天
冻雨形成条件
高层<0°C:雪花形成
中层>0°C:雪花融化成雨滴
近地<0°C:雨滴过冷却→触物冻结
贵州冬季冻雨多发,对交通电力危害大
江淮准静止锋(梅雨)
成因:夏初冷暖气团在长江中下游地区势均力敌
时间:6月中旬至7月中旬(约一个月)
范围:长江中下游、淮河流域、日本南部
特点:阴雨连绵、空气潮湿、日照少
危害:洪涝灾害、农作物霉变、器物发霉
结束:副高继续北跳,雨带移至华北
华南回南天
时间:每年2~4月,冷空气减弱后
现象:华南沿海墙壁、地面、玻璃"冒汗"出水
成因:暖湿气流北上,遇到尚未回暖的冷墙面,水汽在冷表面凝结
凝结依据:当物体表面温度<露点温度时,水汽会在其表面凝结成水珠
四、锋面系统专业术语
露点与干线
露点:在水汽含量和气压不变条件下,空气冷却达到饱和时的温度,露点越高表示空气水汽含量越多
干线/露点锋:温度相近但湿度差异显著的干湿气团交界面,穿越干线时露点温度变化可达5℃/km以上
锋前增温与倒暖锋
锋前增温:冷锋过境前锋前区域短暂升温现象,本质是冷气团前沿下沉压缩的绝热增温
倒暖锋:北半球由北向南逆行的暖锋,寒潮过境东北后鄂霍次克海暖湿气流向东北输送形成
回流降雪与冷流雪
回流降雪:偏东风冷空气经渤海湾携带水汽向西回流,遇太行山等西部山地抬升形成,雪花蓬松、积雪厚,华北地区典型降雪类型
冷流雪/海效应降雪:冬季冷空气南下经过暖海面时,海气温差大→低层增温增湿→上冷下暖不稳定层结→对流发展→凝结成雪,山东半岛"雪窝子"的成因
回流降雪与冷流雪的区别:回流降雪风向偏东(东→西)、地形抬升为主、发生在华北内陆;冷流雪风向偏北(北→南)、海气温差对流为主、发生在山东半岛北部
垂直风切变与切变线
垂直风切变:风速或风向在垂直方向随高度的变化,低层风切变可导致水平涡管扭曲产生垂直涡度→形成龙卷风
切变线:风向或风速水平分布不连续的狭窄地带,是华南、江淮暴雨的重要触发系统
🌀 气旋与反气旋
低气压与气旋、高气压与反气旋是对同一个天气系统的不同描述
一、低气压(气旋)
气旋定义
气旋定义:中心气压比四周低时形成的空气由四周向中心流动的大气涡旋
气旋水平气流运动
气旋水平气流运动:北半球逆时针向中心辐合、南半球顺时针向中心辐合
气旋风向
气旋风向:北半球东部偏南风、西部偏北风;南半球东部偏北风、西部偏南风
气旋垂直气流运动
气旋垂直气流运动:中心形成上升气流,空气上升过程中温度降低→水汽凝结成云致雨
气旋过境前后气压变化
气旋过境前后气压变化:气压下降→谷值→上升
热带气旋与台风
热带气旋发源地:世界热带气旋主要分布在南北纬5°~20°水温较高的洋面上
北半球五个发源海域:北太平洋西部和东部、北大西洋西部、孟加拉湾、阿拉伯海
南半球三个发源海域:南太平洋西部、南印度洋西部和东部
热带气旋发生频率高、强度大的地区:中国东南沿海、印度和孟加拉国沿海、美国东海岸和加勒比海地区
东风波:热带东风带中自东向西移动的波状系统,约25%可能发展成台风
季风槽:越赤道气流转为西南风后与东北信风交汇形成的辐合带(ITCZ的一种),是热带云团和热带气旋的重要源地
热带气旋等级(由低到高):热带低压→热带风暴→强热带风暴→台风→强台风→超强台风
台风
台风定义:影响我国东南沿海的热带气旋生成于西北太平洋上
台风在我国的发生时间:5—10月,以7—9月最为频繁
台风结构:台风眼(无风、少云、气流下沉)+眼壁(风力最强、对流最旺盛)+螺旋雨带
台风形成机制:洋面气温高→空气膨胀上升→气压降低→外围空气补充流入+地转偏向力→旋转→水汽凝结释放热量→进一步加强→形成台风
台风生成条件:广阔的暖洋面(海温≥26.5℃)+足够的地转偏向力(纬度≥5°)+弱的风垂直切变+初始扰动
台风能量来源:海水蒸发释放的潜热,海温越高能量越充足
台风减弱消亡:登陆后失去暖洋面水汽供应+地表摩擦增大→能量耗散→减弱消亡
台风三大典型路径
西行路径(副高西伸型):副高强盛西伸,台风沿副高南侧稳定西行,登陆广东、海南或进入南海
转向路径(副高东退型):副高减弱东退,台风沿副高边缘呈抛物线转向,先西北行后转向东北,影响华东沿海、台湾、日本、韩国
穿心路径(副高断裂型):副高中间出现弱流场通道(缺口),台风乘虚而入穿过缺口直接北上,影响黄海、渤海、华北、东北
秋台风
秋台风定义:9月至11月生成的台风
秋台风路径偏南:秋季副热带高压东退南移,台风受副高压制路径偏南,主要登陆广东、海南、台湾、福建,很少影响江苏以北地区
秋台风强度较强原因
海温因素:8-9月海温达到全年最高,深厚暖水层为台风提供充足能量
发展空间:秋台风多生成于西北太平洋远海,距陆地远,发展时间长
结构因素:秋季南海季风影响减弱,台风结构对称性更好,利于强度发展
秋台风损失更严重:秋季冷空气活跃,台风与冷空气相遇→强烈对流→狂风暴雨,影响范围更广
台风影响
台风带来的天气:狂风、暴雨、风暴潮
台风灾害:房屋倒塌、农作物受损、洪涝、海水倒灌、交通中断
台风的有利影响:带来丰沛降水缓解旱情、降低酷暑高温
锋面气旋(温带气旋)
温带气旋定义:气旋与锋面联系在一起形成的天气系统,一般活动于中纬度地区,又称锋面气旋
判读规则:东暖西冷(东侧暖锋、西侧冷锋),雨区位于冷气团一侧,中心受气旋影响有阴雨,形成逗号云系
温带气旋生命周期
波动阶段:锋面上出现小扰动,形成浅波,冷暖锋开始分化
成熟阶段:气旋发展最强,中心气压最低,冷暖锋分明,降水最强
锢囚阶段:冷锋移速快追上暖锋,形成锢囚锋,暖空气被抬离地面
锢囚锋类型:冷式锢囚锋(后方冷气团更冷)、暖式锢囚锋(前方冷气团更冷)
锢囚锋天气特征:锢囚锋附近降水范围大、持续时间长,可产生暴雨或暴雪
消亡阶段:暖区完全被冷空气占据,锋面消失,气旋填塞消亡
生命周期时长:一般3-5天,长者可达一周以上
温带气旋活动时间:春季和秋季最为频繁
我国温带气旋
蒙古气旋:春季最活跃,是我国北方沙尘暴的重要天气系统
东北气旋:影响东北地区的主要降水系统,可带来暴雨或暴雪
黄河气旋:生成于黄河流域,向东北方向移动
江淮气旋:梅雨期重要天气系统,带来大范围降水
入海发展:温带气旋移至海上后常爆发性发展,强度增强
温带气旋与热带气旋对比
能量来源:温带气旋依靠冷暖气团温差;热带气旋依靠海水蒸发潜热
锋面结构:温带气旋有锋面;热带气旋无锋面
活动纬度:温带气旋在中高纬度(30-60°);热带气旋在低纬度(5-25°)
季节分布:温带气旋春秋多发;热带气旋夏秋多发
台风变性:热带气旋北上进入中纬度后可变性为温带气旋,与冷空气结合后风雨影响范围扩大
二、高气压(反气旋)
反气旋定义
反气旋定义:中心气压高、四周气压低时形成的气流自中心向四周辐散的环流系统
反气旋水平气流运动
反气旋水平气流运动:北半球顺时针向四周辐散、南半球逆时针向四周辐散
反气旋风向
反气旋风向:北半球东部偏北风、西部偏南风;南半球东部偏南风、西部偏北风
反气旋垂直气流运动
反气旋垂直气流运动:中心形成下沉气流,空气下沉过程中温度升高→水汽不易凝结
反气旋过境前后气压变化
反气旋过境前后气压变化:气压上升→峰值→下降
反气旋造成的典型天气
反气旋造成的典型天气:夏季长江流域伏旱、秋季秋高气爽、冬季干冷天气
三、天气图
天气图分类
天气图分类:地面天气图和高空天气图
天气图作用
天气图作用:揭示天气系统和天气现象分布特征的相互关系,对航空、航海、军事、国防、农林渔牧业有重要意义
地面天气图内容
地面天气图内容:高低气压系统分布、锋面位置、雷暴、降水、雾、大风、冰雹、沙尘暴等天气所在位置及影响范围
区域等压线分布图判读
判断气压场
低压:闭合等压线,气压值由中心向外增大
高压:闭合等压线,气压值由中心向外减小
低压槽:由低压延伸出来的狭长区域(如地形上的峡谷),槽线为等压线弯曲最大处的连线
高压脊:由高压延伸出来的狭长区域(如地形上的山脊),脊线为等压线弯曲最大处的连线
分析天气状况:低压系统→中心气流上升→多阴雨天气;高压系统→中心气流下沉→多晴朗天气;低压槽控制区多阴雨,高压脊控制区多晴朗
四、天气与气候的区别
天气
天气:一个地区短时间内的大气状况,时刻在变化
气候
气候:一个地区多年的天气平均状况,一般变化不大
古诗词谚语中的天气知识
"忽如一夜春风来,千树万树梨花开"——冷锋过境后降雪
"东边日出西边雨,道是无晴却有晴"——对流雨的局地性
"黄梅时节家家雨,青草池塘处处蛙"——准静止锋造成的梅雨
"清明时节雨纷纷"——江南清明前后准静止锋造成的细雨
"巴山夜雨涨秋池"——山谷夜间形成的地形雨
"随风潜入夜,润物细无声"——暖锋过境时的连续性降水
"一场春雨一场暖,一场秋雨一场寒"——暖锋/冷锋过境后气温变化
"云过山头湿,雨过山头明"——地形对降水的影响
"久晴大雾阴,久阴大雾晴":久晴之后出现雾,说明有暖湿空气移来;久阴之后出现雾,表明云层变薄,形成辐射雾
🌐 大气环流背景与高空系统
一、尺度与层级 / 西风带
天气系统的尺度与层级关系
大气环流:大尺度空气运动的平均状态,是天气系统活动的背景场,包括三圈环流、季风环流、西风带等
大尺度天气系统:水平尺度1000-10000km、生命史数天的地面或整层天气系统,包括气旋、反气旋、锋面、台风
中尺度天气系统:水平尺度10-1000km、生命史数小时至1天的系统,嵌套在大尺度系统中,包括西南涡、冷涡、飑线等
多尺度相互作用:大气环流提供背景条件→大尺度系统提供触发和组织→中尺度系统产生剧烈天气
西风带与高空急流
高空西风带:中纬度对流层中上层强劲的西风气流,因南北温差通过热成风原理形成,是天气系统移动的"传送带"
高空急流(属于高空西风带)
副热带急流:位于副热带对流层顶约200hPa(11-13km),风速50-150m/s,冬强夏弱
极锋急流:位于极锋上空对流层顶附近(约300hPa),与锋面气旋发展密切相关
低空急流
低空急流定义:对流层低层850-700hPa(1500-3000m)的暖湿高速气流,风向多为西南或东南
低空急流日变化:夜间强、白天弱(夜间边界层稳定→动量下传增强)
低空急流与暴雨:为暴雨提供水汽和能量输送,急流左前方为暴雨高发区
西南低空急流:我国夏季暴雨的主要水汽输送系统,从孟加拉湾和南海向华南、江淮输送水汽
东南低空急流:从西太平洋向我国东部沿海输送水汽,与台风外围降水相关
二、高空槽脊系统
高空槽与高空脊定义
高空槽:高空等压面上等高线向低值区(南方)凸出的区域,槽中气温低于两侧
高空脊:高空等压面上等高线向高值区(北方)凸出的区域,脊中气温高于两侧
槽脊与地面天气系统的配合
槽前脊后原理:槽前为正涡度平流→地面减压→有利气旋发展→多阴雨;槽后为负涡度平流→地面加压→有利反气旋发展→多晴朗
槽线与锋面:地面冷锋常位于高空槽前,高空槽东移引导地面冷锋移动
温度槽脊与平流
暖脊:等温线向冷区凸出的区域,对应暖平流,使当地增温
冷槽:等温线向暖区凸出的区域,对应冷平流,使当地降温
槽脊叠加:高空槽与冷槽重合→槽加深发展;高空槽与暖脊重合→槽减弱填塞
阻塞高压与切断低压
阻塞高压形成:西风带长波脊不断增强北伸→脊顶被切断→形成独立暖高压
热穹顶:稳定高压系统像穹顶锁住地表热量的科普表述,"阻塞高压"或"暖盖"
阻塞高压的天气影响
乌拉尔山阻高维持→阻挡西风带东移→南方连阴雨/冬季雨雪冰冻
阻高崩溃→冷空气倾泻南下→东亚寒潮爆发
切断低压定义:西风槽南端冷空气被暖空气切断后形成的闭合冷性低压
三、极地环流与极端天气
极涡
极涡定义:极地高空的冷性大型涡旋系统,冬季极夜强烈辐射冷却形成极寒冷空气团
极涡稳定性机制:两极与赤道温差越大→极涡越强越稳定→冷空气被锁定在极区
极涡分裂南下:极涡减弱分裂→冷空气大规模南下→中纬度极端寒潮
全球变暖对极涡影响:北极升温快于中纬度(北极放大效应)→温差减小→极涡减弱易分裂→寒潮频发的悖论
北极涛动(AO)
北极涛动定义:北极与中纬度气压的反向变化关系,是北半球中高纬度大气环流最重要的变化模态
AO正位相:极涡强、西风强→冷空气被限制在极区→中纬度偏暖
AO负位相:极涡弱分裂→冷空气频繁南下→中纬度极寒
AO对我国冬季天气的影响:AO负位相→东亚冬季风偏强→我国冬季偏冷、寒潮频发
平流层爆发性增温(SSW)
SSW定义:冬季极地平流层温度在数天内骤升30-50°C的极端事件
SSW与极涡:SSW伴随极涡崩溃或分裂,是极涡减弱的重要信号
SSW对天气的影响:SSW发生后2-8周,可诱发AO负位相、增强东亚冬季风、引发中纬度寒潮
四、青藏高原 / 我国天气配置
青藏高原的动力作用
分支绕流作用:冬季高空西风带遇高原被迫分为南北两支,北支经新疆、蒙古绕行,南支经印度、缅甸绕行
南北支汇合:两支气流在高原东侧(长江中下游上空)汇合,形成强辐合上升区,有利于降水
高原东侧背风槽:气流绕过高原后在东侧形成低压槽,有利于西南涡、江淮气旋等发展
阻挡冷空气:高原阻挡北方冷空气直接南下,使冷空气只能从东路(经华北)或西路(经新疆)绕行
青藏高原的热力作用
夏季热源效应:夏季高原地面强烈吸收太阳辐射→加热大气→形成热低压→加强南亚季风
冬季冷源效应:冬季高原地面辐射冷却→形成冷高压→加强东亚冬季风
高原季风:夏季高原上空为反气旋(南亚高压),冬季为气旋,形成独特的高原季风环流
南亚高压:夏季青藏高原上空形成的强大暖性反气旋,是北半球夏季最强大的高压系统,控制整个亚洲南部高空
青藏高原对我国天气的具体影响
对西南地区:高原东侧形成西南涡,是我国仅次于台风的最强暴雨系统
对长江流域:南北支气流在此汇合,加强降水
对华南地区:南支槽活跃时为华南带来降水,"南支槽+冷空气"是华南冬季降水的重要配置
对西北地区:高原阻挡水汽输送,使西北内陆干旱少雨
对东亚季风:高原热力作用增强东亚季风的季节性差异,使我国成为世界上季风最典型的地区
冬季天气系统配置
典型寒潮路径:极涡分裂/AO负位相→冷空气堆积在西伯利亚→蒙古高压增强→冷空气从西北路、北路或东路南下
冬季持续性雨雪:乌拉尔山阻高建立→冷空气持续南下→与南支槽前暖湿气流交汇→南方连阴雨或雨雪冰冻
冬季华南降水:南支槽活跃+冷空气南下→华南阴雨
夏季天气系统配置
江淮梅雨:副高北跳至长江以南→西南低空急流建立→暖湿空气与北方冷空气在江淮对峙→梅雨
北方暴雨:东北冷涡南下+副高边缘暖湿气流北上→冷暖空气交汇→华北黄淮暴雨
西南暴雨:西南涡东移+低空急流水汽输送→四川盆地、长江中上游暴雨
华南暴雨:季风槽/切变线+低空急流→华南前汛期暴雨
🌪️ 中小尺度天气系统与强对流
一、中尺度天气系统
冷涡
冷涡定义:从对流层中高层延伸到低层的深厚冷性低压系统,中心气温明显低于四周
冷涡结构特征:高空有冷中心配合,大气呈"上冷下暖"不稳定层结,易触发强对流
冷涡与切断低压的关系:冷涡是切断低压的一种,由西风槽南端冷空气被切断后形成
东北冷涡
东北冷涡定义:活动于东北地区上空的深厚冷性涡旋系统,是中国东北地区特有的切断低压
东北冷涡的季节性:5-7月最活跃,是东北地区夏季强对流天气的主要系统
东北冷涡的天气特征:持续时间长(可达一周以上)、反复出现强对流、降水分布不均
冷涡蓝:冷涡西部雨过天晴,大气能见度极高,天空呈现通透蓝色的现象
西南涡
西南涡定义:青藏高原东侧形成的中尺度闭合低压涡旋
西南涡形成机制
地形绕流:西风气流绕过青藏高原在东侧形成背风涡旋
地形加热:川西高原地表加热形成热低压
南支槽配合:南支槽前的西南气流与高原绕流气流汇合,加强辐合上升
西南涡源地:四川盆地西部(九龙、小金一带),又称"四川盆地涡"
西南涡东移路径:西南涡东移出川→沿长江流域向东→可发展为江淮气旋
西南涡与暴雨:西南涡是我国仅次于台风的最强暴雨系统,1998年长江特大洪水、2020年长江流域洪涝与西南涡活动密切相关
热低压
热低压定义:因地表强烈加热、空气受热膨胀上升而在近地面形成的浅薄低压系统
热低压形成条件:强太阳辐射→地表升温→空气受热膨胀上升→地面气压下降
热低压特点:仅存在于近地面层,无深厚对流系统配合,一般不产生降水
我国热低压分布:夏季新疆吐鲁番盆地、塔里木盆地、华北平原午后常出现
热低压与干热风:华北热低压配合偏南风可形成干热风,危害小麦灌浆
水汽输送系统
大气河定义:跨越中纬度的长条状强水汽输送通道,长数千公里、宽数百公里
大气河形成机制:与副热带高压西北侧的西南低空急流密切相关
大气河最可能经过区域:温带气旋冷锋前的低空急流区(暖输送带)
大气河与极端降水:大气河登陆时可带来持续性暴雨,美国加州、日本西部的极端降水常与大气河相关
二、强对流天气系统
强对流天气概述
强对流天气定义:伴有雷电、短时强降水、冰雹、雷暴大风、龙卷等剧烈天气现象的对流性天气,属于小尺度天气系统
强对流三要素:水汽条件(充足水汽)+不稳定层结(上冷下暖)+抬升触发机制(锋面、地形、辐合线等)
强对流的尺度特征:强对流天气系统跨越中尺度(飑线,10-1000km)和小尺度(单体雷暴、龙卷风,<10km),生命史从数十分钟到十余小时不等
雷暴与雷暴类型
普通单体雷暴:生命史短(约30分钟),降水效率高但总量有限
多单体雷暴:多个单体依次发展,持续时间较长
超级单体:具有持续旋转上升气流(中气旋)的雷暴,生命史可达数小时,破坏力最大,可产生大冰雹、龙卷风
雷暴高压/冷池:下沉气流触地形成的局地冷性高压,边缘与暖空气交汇形成阵风锋
飑线
飑线定义:长度150-300公里的狭窄强对流天气带,长宽比至少5:1,由多个雷暴单体侧向排列形成
飑线形成机制:高空干冷气团与低空暖湿气团在垂直方向形成强烈不稳定层结→剧烈对流沿线爆发
飑线过境特征(四急):风向突变、风力急增、气压猛升、气温骤降
飑线与下击暴流:飑线常产生下击暴流,造成地面大风灾害
下击暴流
下击暴流定义:雷暴云中强烈下沉气流触地后向四周辐散形成的强风,风速可达8级以上
下击暴流形成机制:上升气流携水汽→云顶冰晶层→降水粒子下落蒸发吸热冷却→冷空气急剧下沉→触地水平辐散
下击暴流特点:突发性强、时间短(数分钟)、尺度小、难以预警,对航空安全威胁极大
阵风锋
阵风锋定义:雷暴冷空气到达地面形成"冷堆"后向外扩散,与周围暖湿气流交汇形成的"微型冷锋"
阵风锋的触发作用:阵风锋可触发新的对流,使雷暴传播或再生
列车效应
列车效应定义:线状雷暴带移动方向与主轴平行时,多个对流单体像火车车厢依次经过同一地点
列车效应的危害:同一地点短时间内反复遭受强降水→降水量剧烈累积→极端暴雨
典型案例:2021年河南郑州"7·20"特大暴雨与列车效应密切相关,1小时降水量达201.9mm创中国大陆纪录
龙卷风
龙卷风定义:从雷暴云底部延伸至地面的强烈旋转气柱,是自然界最猛烈的小尺度天气系统
我国龙卷风分布:江苏、安徽、湖北、广东等地多发,4-8月为高发期
美国龙卷风多发原因
地形条件:中部大平原南北贯通,无东西向山脉阻挡,冷暖气团可长驱直入
气团交汇:来自加拿大的干冷气团与来自墨西哥湾的暖湿气团频繁交汇
垂直风切变:低空西南暖湿气流与高空西风急流形成强烈的垂直风切变
季节集中:春季冷暖气团势力相当、交锋激烈,龙卷风高发
三、特殊云类
与强对流相关的云
砧状云/铁砧云:积雨云发展至对流层顶后受到稳定层阻挡水平展开形成的铁砧状冰晶结构
标志积雨云发展的最强盛阶段
伸展方向指示雷暴云团的移动方向
乳状云/乳房云:云底向下悬垂的袋状云块,又称"棉花糖云"
形成机制:积雨云底部下沉冷空气与上升暖空气相遇→冷空气携带大水滴/冰粒下沉→蒸发吸热牵引沉降气流→云底形成袋状凸起
常出现在积雨云砧部下方
天气意义:预示强对流正在发生或刚结束,常伴随雷暴、冰雹、龙卷风、暴雨
云底高度与上升气流强度正相关
墙云:从积雨云底部向下延伸的局部下垂云块
是龙卷风形成的重要前兆
漏斗云:从云底向下延伸的漏斗状旋转云柱
触地成龙卷风,触水成水龙卷
弧状云:出现在雷暴前缘,与母云相连的弧形云带
形成机制:积雨云外围高空干冷气流下沉,与暖湿气流相遇,暖湿气流将下沉干冷气流"托起"并在高空快速凝结成云
预示强雷暴即将来临
滚轴云:出现在雷暴前缘,与母云分离,呈独立圆柱形沿水平轴滚动前进
形成机制:雷暴云团前沿→下击暴流(冷空气外流)→冷空气前缘抬升暖湿空气→形成水平滚动涡管→水汽凝结
常出现在阵风锋(雷暴外流边界)上
天气意义:预示雷暴即将到来,伴随强阵风、风向突变,是下击暴流的可视化标志
与地形相关的云(地形云)
地形云是气流受山地阻挡抬升后遇冷凝结形成的云系,在高大、耸立、周围平坦的山区更易形成且更壮观
帽状云/幞状云:气流上升至山顶冷却凝结,形成覆盖山顶的帽状云
形成条件:气流沿迎风坡爬升→到达峰顶周围气流稳定→上升气流冷却至露点→水汽凝结成云→云如帽子扣在山顶几乎静止
形成动力:谷风上升+高空气流阻挡
天气谚语:"有雨山戴帽,无雨山半腰"
山戴帽(云在山顶)→空气湿润抬升充分→将有降水
山半腰(云在山腰)→空气较干或天气转晴
旗状云:气流越过山顶后被强风吹离,形成飘向一侧的旗帜状云
形成机制:气流沿迎风坡爬升→遭遇峰顶强风阻挡→上升气流被迫转向→云团被风吹向背风侧→形成旗帜状飘动的云
珠峰旗云
珠峰7500m以上为碎石坡(吸热强)
白天坡面增温→上升气流→旗云形成
旗云多出现在晴朗白天
登山指示意义
旗云上扬→风力较小→适合登山
旗云平飘→风力较大→不宜登山
荚状云/飞碟云:形似豆荚或飞碟的透镜状云,中间厚边缘薄
形成机制:气流越过山脉→激发地形重力波(山地波)→背风坡出现波状气流→波峰处空气上升冷却成云/波谷处空气下沉增温消散→形成静止荚状云
多出现在山脉背风坡,常悬停在波峰固定位置
典型分布区:横断山脉、落基山脉背风侧
云瀑:云体顺风翻过山岭后向低处倾泻呈瀑布状
形成条件:山脉一侧有充足水汽+气流被迫翻越山脊+背风坡地形陡峭
动力来源取决于盛行风向:如日玛那雪山由西南季风驱动,庐山云瀑由东南季风或局地环流驱动
云瀑在山腰消失原因:下沉增温→相对湿度降低→云滴蒸发
高层大气特殊云
贝母云/珠母云:出现在高纬度平流层15-25km高度,色彩绚丽如珍珠母贝
冰晶表面促进臭氧分解,是南极臭氧空洞形成的重要因素
观测价值:研究平流层化学过程
夜光云:形成于中间层76-85km高度,是地球最高的云
日落后仍被阳光照亮而可见
形成条件:极低温度+水蒸气+流星尘埃作凝结核
出现频率增加与气候变化有关
观测价值:研究中层大气和气候变化的指示器
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