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《天氣學(xué)原理_05 西風帶大型擾動.ppt》由會員上傳分享,免費在線閱讀,更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第五節(jié)西風帶大型擾動一、西風帶及西風帶的波狀流型二、西風帶波動的分類三、長波的傳播四、群速和上下游效應(yīng)√五、西風帶槽脊的結(jié)構(gòu)√六、阻塞高壓和切斷低壓√第四章大氣環(huán)流西風帶概況1.中高緯度對流層環(huán)流特征:中高緯度的平均經(jīng)向環(huán)流(費雷爾環(huán)流)很弱,平均水平環(huán)流在對流層盛行西風稱為西風帶。2.西風帶環(huán)流變化的主要特征:①主要特征:緯向環(huán)流<======>經(jīng)向環(huán)流②原因:一、西風帶及西風帶的波狀流型(西風指數(shù))環(huán)流指數(shù)(西風指數(shù))Rossby把35°~55°之間的平均地轉(zhuǎn)西風定義為西風指數(shù)實際工作中把兩個緯度帶之間的平均位勢高度差(一般指500hPa)作為西風指數(shù)I西風指數(shù)I:高指數(shù)→緯向環(huán)流
2、低指數(shù)→經(jīng)向環(huán)流二、西風帶波動的分類超長波:繞地球一圈有1~3個波,生命史在10天以上,屬中長期天氣過程。長波:行星波,波長在3000(5000)~10000千米,約3~7個波。振幅10~20緯距,平均移速10個經(jīng)距/日以下,有時很慢,呈準靜止,甚至向西倒退。短波:波長5000千米以下,移動快,平均移速為10~20經(jīng)度/日,生命史也短,多數(shù)僅出現(xiàn)在對流層的中下部,常疊加在長波之上。北半球500hPa高度場(實線,單位10gpm;斷線槽線,整個半球7個槽)2.長波辨認方法①制作時間平均圖(圖4.31a)②制作空間平均圖(圖4.31b、c)③繪制平均高度廓線圖(緯度40-60,圖4.31d
3、)④分析長波的結(jié)構(gòu)和特性長波所處的位置:700hPa—平流層下部波長:50-120經(jīng)距移速:緩慢,可靜止和倒退熱力結(jié)構(gòu):暖性脊,冷性槽辨認長波的簡單方法:看200-300hPa等壓面圖1.長波公式假定:大氣運動正壓且水平無輻散(500hPa);流型有正弦波形式且寬度很大,南北無變異。根據(jù):絕對渦度守恒利用:小擾動方法(線性化方程)得到:波動移速公式三、長波的傳播(1)其中表示緯向基本氣流,為常數(shù);為經(jīng)向擾動,是微量。假定:緯向擾動=0,經(jīng)向平均速度=0則小擾動方法c=U-β/k2=U-βL2/4π2其中C為相速,k為波數(shù),L為波長。這個表達式最初由RoSSby根據(jù)絕對渦度守恒原理推得,
4、稱為ROSSby長波公式。討論:1)西風強時,波動移動較快,反之較慢;2)波長短時,波動移動較快,反之較慢;3)在波長和西風強度相同的情況下,較高緯度(β值較小),波動移速快,較低緯度(β值較大),波動移速慢。①L<Ls,C>0,前進波;②L=Ls,C=0,靜止波;③L>Ls,C<0,后退波。對于超長波而言,一般是后退波或靜止波,對于短波一般是近似以U的速度移動,長波則介于兩者之間。天氣學(xué)上常用長波公式來推斷對流層中層的槽脊移動和調(diào)整4)靜止波c=0時Ls=2π(U/β)1/2不同西風強度和緯度的情況下可計算所得到靜止波的波長Ls值表4.2靜止波波長與西風風速、緯度的關(guān)系2.波速公式的
5、物理意義相對渦度平流的作用地轉(zhuǎn)渦度平流的作用:在不同緯度、不同波長情況下臨界緯向風速值表4.1臨界緯向風速3.影響長波移速的其它因子(1)由于假定水平無輻散,因此只適應(yīng)于600hPa,一般用于500hPa(2)地形影響:阻擋4.預(yù)報長波移動的定性經(jīng)驗i.預(yù)報上游槽的移動時,要看它下游一個波長和兩個波長處的兩個槽的情況:如下游槽變慢,上游槽也將變慢;下游槽發(fā)展,上游槽也要變慢。ii.長波數(shù)目不變且比較穩(wěn)定時,如上游長波槽突然移動,則下游長波槽也將依次移動。iii.當長波槽位于平均槽位置時(如冬半年我國東海岸上空),盡管上游槽移來,下游槽也將不動,只有當形勢有大變動(長波調(diào)整)時,它才明顯
6、變化四、上下游效應(yīng)和群速長波波數(shù)的變化及長波的更替稱為長波調(diào)整。長波調(diào)整是全球性的大氣環(huán)流變化。長波調(diào)整是與長波穩(wěn)定相對立的概念,長波穩(wěn)定時,大型環(huán)流很少變動。1.長波調(diào)整預(yù)報長波調(diào)整應(yīng)注意的幾個方面:a.長波本身的溫壓場結(jié)構(gòu)特征及地形影響b.不同緯度帶內(nèi)系統(tǒng)的相互影響(同位相疊加)c.緊鄰槽脊的相互影響大范圍上、下游長波系統(tǒng)之間的相互聯(lián)系,通常稱為“上、下游效應(yīng)”。上游某地區(qū)長波系統(tǒng)發(fā)生某種顯著變化后,接著以相當快的速度(通常比系統(tǒng)本身移速以及平均西風都快)影響下游系統(tǒng)也發(fā)生變化,叫上游效應(yīng);下游某地區(qū)長波系統(tǒng)發(fā)生某種顯著變化后,影響上游環(huán)流系統(tǒng),稱為下游效應(yīng)。2.上、下游效應(yīng)如何解
7、釋這種現(xiàn)象?實際大氣中的波動是由不同振幅、不同頻率、不同波長的簡單波疊加而成的所謂“波群”。波群的移動速度稱為群速度,是合成波振幅最大值的移速。如果各分波波速相等時,則波群的移速與正弦波的波速相同;如果分波的波速隨波長而改變,則波群的移速與正弦波的波速不同。波速隨波長而變的波稱為頻散波。3.群速度考慮2個正弦波,設(shè)振幅相同,而波長不同,則合成波表示:A合成波的振幅群速Cg=U+βL2/4π2=C+βL2/2π2群速是振幅最大值的移速;又波動能量