天气学原理和方法 第六章 寒潮天气过程.ppt

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1、§4.5西风带大型扰动一、概述中高纬对流层环流的特征西风带：平均水平环流在对流层盛行西风，称为西风带槽脊：冬三夏四西风带波动：西风带的波状流型西风带环流：经向环流和纬向环流特征及原因特征：经向环流和纬向环流交替出现原因：二、环流指数与指数循环1环流指数（西风指数）Rossby把３５°～５５°之间的平均地转西风定义为西风指数实际工作中把两个纬度带之间的平均位势高度差作为西风指数Ｉ高指数→纬向环流低指数→经向环流2指数循环西风环流的中期变化主要表现为高低指数交替循环的变化过程，称为指数循环。三、西风带长波（一）分类超长波：波长在一万公里以

2、上，绕地球一圈可有１～３个波，生命史１０天以上,属于中长期天气过程长波：也称罗斯贝波，行星波。波长３０００～１００００公里，全纬圈约为３～７个波，振幅１０～２０纬距，平均移速１０个经距／日以下，有时很慢，呈准静止，甚至向西倒退短波：波长和振幅均较小，移动快，平均移速为１０～２０经度／日，生命史也短，多数仅出现在对流层的中下部，往往迭加在长波之上。（二）长波辨认方法①制作时间平均图②制作空间平均图③绘制平均高度廓线图④分析长波的结构和特性（三）长波的移行波速公式的推导前提：假定大气运动是正压和水平无辐散的，流型具有正弦波形式且宽度很大，

3、南北无变异原理：绝对涡度守恒原理方法：小扰动方法小扰动方法：也叫微扰动方法，是将非线性方程进行线性化的一种，适合于用来定性分析大气运动的某些基本性质。基本思想：把表征大气状态的任一场变量看成是由已知的基本场变量和叠加在其上的扰动量组成；基本场变量表征大气的基本运动状态，满足基本方程和基本条件假设扰动量是充分小的，扰动量和其改变量都是小量，其二次以上乘积向都可以略区不计上式即为长波波速公式或称槽线方程、罗斯贝波速公式等。在流场分布下，流线方程为：于是,在t=0时,通过坐标原点(X=0,Y=0)的流线为：其中A为流线波动的振幅,从扰动与流

4、线的关系看来，扰动波形的移速和波长与流线波形的移速和波长是一致的，只是位相差2波速公式的物理意义：相对涡度平流           的作用：使槽东移地转涡度平流的作用：使槽西退波东进还是西退取决于和相对重要性波东进波西退波静止波速公式的讨论C<.波长较短时,其传播速度C稍小于,若波长较长，则C与   之差较大。b.波速取决于   ，L。西风强时，波动移动较快，反之，移动较慢；波长短时，移动较快，反之较慢。c.当 时，C=0，波静止，为临界纬向风速.时，波前进；时，波后退。同一纬度，波长越长，临界风速越大同一波长，纬度越低，临界风速越大

5、d.时，C=0，波静止；Ls为临界波长.L>Ls，波后退；L

6、东海岸上空），尽管上游槽移来，下游槽也将不动，只有当形势有大变动（长波调整）时，它才明显变化。长波调整①含义：广义的长波调整包括长波位置的变化和长波波数的变化，一般仅把长波波数的变化及长波的更替称为长波调整。长波调整是与长波稳定相对立的概念，长波稳定时，大型环流很少变动。②预报长波调整应注意的几个方面:a.长波本身的温压场结构特征及地形影响b.不同纬度带内系统的相互影响c.紧邻槽脊的相互影响上下游效应和波群速定义：大范围上、下游系统环流变化的联系，称为上下游效应。上游效应:上游某地区长波系统发生某种显著变化之后，接着就以相当快的速度影

7、响下游系统也发生变化，叫上游效应。下游效应:当下游某地区长波发生显著变化后也会影响上游环流系统发生变化，称为下游效应。波群速：综合波振幅最大值的移动速度假定实际波是由两个频散波（）波长彼此相差很小的正弦波组成：一个波长为L1，以速度C1移动；另一个波的波长为L2=L1+dL，其传播速度为：设此两波的流线方程分别为：综合波的流线方程可写为：利用三角公式，上式可写成综合波振幅，随x、t变化的余弦波的形式综合波的振幅为此波的振幅为2A，波长为              ，波群速为：取极限便得：这是波群速的一般形式。如果以长波波速公式代入上式

8、中，得长波的群速为：范围线以群速度向下游传播，这个速度大于纬向风速。波群速也就等于沿下游方向各个槽脊增大的速率。因此这种波动最大振幅的传播，也就是波动能量的传播，亦称为能量频散。波群速的意义：对于正压水平无辐散大气长波，