高等天气学第五讲课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,*,高等天气学系列讲座,单元二:中纬度天气系统,(2019年春季),第五讲高空急流的次级环,流及其与锋面系统的耦合,丁一汇,国家气候中心,高空急流与锋面及锋面的次级环流有密,切的关系,故人们常把高空急流和锋面(主,要是高空锋区)统称为急流一锋系,它们相,伴随的次级环流称急流一锋次级环流。高空,急流是对流层中上部重要的风系,过去对它,的讨论和研究已经很多。本节只重点讨论,个问题,即与急流风速最大中心(或急流带),相联系的垂直环流及其与天气的关系,另外,也简略地讨论与东亚高空急流有关的能量学,问题。,气候平均1月份的急流所在高度(250hPa)上的纬向风速分布。等值线,间隔为15ms1。粗线为零线,实线表示西风,虚线表现东风【数据来,源于NGEP-NGAR再分析资料,由TodP.Mitchell提供】。,200,300,310,2019年1月10日12时风和位温的垂直剖面图。这个,剖面从内布拉斯加州北普拉提延伸到密西西比州杰,克逊。,500Ln,60O,70,1000,D,2019年1月10日00时风和温度的垂直剖面图。,这个剖面从怀俄明州瑞尔顿到路易斯安那州,查尔斯湖,40,00E,160E,图51200hPa1月平均风速和风向(19661977年)。风,速的单位:ms1。AA和BB为图52剖面的位置,分别代表,急流入口区和出口区,观测表明,高空急流并不是一种围绕地球的均匀气流。一般它的很强的风,速是集屮在一些急流风速最大中心或急流带中,急流带之间风速较弱。这些急;,带沿急流一个个地向下游传播,由于急流带前进遠度比风速要小待多,因而当,空气穿过急流带时,在上风方速度就会增大,在下风方速度会减小。图51是,月东亚和西太平洋平均20Pa(19681977年)的等风速线和风向量分布22,不计粘性项,dhh的运动方程为,h,-2=/2,式中v。是地转风的经同分量。在线AA以左,bh明显为正,即在急沉,区,当空气质点向中心移动时不断加速,因而有(y-v0,或1m0,这表,明所有入口区运动的气块会得到向左偏(看向下游)的非地转风分量。结果在急,流北侧产生高空辐合,急流南側产生高空辑散。进而北侧出现下沉气流,南侧出,现上升气流。低层大气会随之发上质量调整,产生与高层相反的辐散辐合区和北,风,从而形成垂直环流。也即在急流入口区存在一直接的力管环流。在线AA和,BB之间,风向量的方向与等风速线方向一致,加h近于零,-vg减或vn近于,等于零,即气块的运动不再发生偏转。在BB线之右,dh为负值,即空气块,向下游运动时是不断减速的,则有(v-1)0,或vm0,即空气块的运动向右,偏转,这导致在急流的出口区产生一间接环流。图52是根据实际资料计算出的,入口区和出口区的垂直环流图,图中向量的水平分量是等压面上的无旋气流或水,平风的辐敢分量,而向量的垂直分量是垂直运动(p=)。图中还给出动能等,值线,:k=(n2+2,TVe-IF,式F是摩擦力,是位势高度。由图可见,在急流入口区出现正K的最,大值,而在急流出口区为负K的大值区。前者表明位能向动能转换,后者是动能,向位能转换。K的这些正负中心位置与相对静止的急流风速最大值区是相配合,的。急流也与锋区相一致。在入口区辐散的气流向量表现出一单圈的直接力管,流,冷空气下沉,暖空气上升。这支简单的环流与极锋和急浣横交,厚度达整个,对流层,它可以解释该区强的动能制造。在急流出口区为明显的深厚间接力管环,流圖,这说明动能向位能的转挨很强,图521979年11月,20日00GMT日本,2个和东亚地区横交急,流轴剖面中的二维,流场(向量是无旋,分量与垂直运动之,合成)。(a)入,口区情况;(b,出口区情况。实线,是K等线,单位,Jkg1s1104,