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1、第五節(jié)西風(fēng)帶大型擾動(dòng)一、西風(fēng)帶及西風(fēng)帶的波狀流型二、西風(fēng)帶波動(dòng)的分類三、長(zhǎng)波的傳播四、群速和上下游效應(yīng)√五、西風(fēng)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(fēng)帶概況1.中高緯度對(duì)流層環(huán)流特征：中高緯度的平均經(jīng)向環(huán)流（費(fèi)雷爾環(huán)流）很弱，平均水平環(huán)流在對(duì)流層盛行西風(fēng)稱為西風(fēng)帶。2.西風(fēng)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(fēng)帶及西風(fēng)帶的波狀流型（西風(fēng)指數(shù)）環(huán)流指數(shù)（西風(fēng)指數(shù)）Rossby把３５°～５５°之間的平均地轉(zhuǎn)西風(fēng)定義為西風(fēng)指數(shù)實(shí)際工作中把兩個(gè)緯度帶之間的平均位勢(shì)高度差（一般指500hPa）作為西風(fēng)指數(shù)Ｉ西風(fēng)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(fēng)帶波動(dòng)的分類超長(zhǎng)波：繞地球一圈有1~3個(gè)波，生命史在10天以上，屬中長(zhǎng)期天氣過(guò)程。長(zhǎng)波：行星波，波長(zhǎng)在3000（5000）~10000千米，約3~7個(gè)波。振幅10～20緯距，平均移速10個(gè)經(jīng)距／日以下，有時(shí)很慢，呈準(zhǔn)靜止，甚至向西倒退。短波：波長(zhǎng)5000千米以下，移動(dòng)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(duì)流層的中下部，常疊加在長(zhǎng)波之上。北半球500hPa高度場(chǎng)（實(shí)線，單位10gpm；斷線槽線，整個(gè)半球7個(gè)槽）2.長(zhǎng)波辨認(rèn)方法①制作時(shí)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(zhǎng)波的結(jié)構(gòu)和特性長(zhǎng)波所處的位置：700hPa—平流層下部波長(zhǎng)：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(rèn)長(zhǎng)波的簡(jiǎn)單方法：看200-300hPa等壓面圖1.長(zhǎng)波公式假定：大氣運(yùn)動(dòng)正壓且水平無(wú)輻散（500hPa）；流型有正弦波形式且寬度很大，南北無(wú)變異。根據(jù)：絕對(duì)渦度守恒利用：小擾動(dòng)方法（線性化方程）得到：波動(dòng)移速公式三、長(zhǎng)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(dòng)，是微量。假定：緯向擾動(dòng)=0，經(jīng)向平均速度=0則小擾動(dòng)方法c=U-β/k2=U-βL2/4π2其中C為相速，k為波數(shù)，L為波長(zhǎng)。這個(gè)表達(dá)式最初由RoSSby根據(jù)絕對(duì)渦度守恒原理推得，
4、稱為ROSSby長(zhǎng)波公式。討論：1)西風(fēng)強(qiáng)時(shí)，波動(dòng)移動(dòng)較快，反之較慢；2)波長(zhǎng)短時(shí)，波動(dòng)移動(dòng)較快，反之較慢；3)在波長(zhǎng)和西風(fēng)強(qiáng)度相同的情況下，較高緯度（β值較小），波動(dòng)移速快，較低緯度（β值較大），波動(dòng)移速慢。①L＜Ls，C＞0，前進(jìn)波；②L=Ls，C=0，靜止波；③L＞Ls，C＜0，后退波。對(duì)于超長(zhǎng)波而言，一般是后退波或靜止波，對(duì)于短波一般是近似以U的速度移動(dòng)，長(zhǎng)波則介于兩者之間。天氣學(xué)上常用長(zhǎng)波公式來(lái)推斷對(duì)流層中層的槽脊移動(dòng)和調(diào)整4）靜止波c=0時(shí)Ls=2π（U/β）1/2不同西風(fēng)強(qiáng)度和緯度的情況下可計(jì)算所得到靜止波的波長(zhǎng)Ls值表4.2靜止波波長(zhǎng)與西風(fēng)風(fēng)速、緯度的關(guān)系2.波速公式的
5、物理意義相對(duì)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(zhǎng)情況下臨界緯向風(fēng)速值表4.1臨界緯向風(fēng)速3.影響長(zhǎng)波移速的其它因子（1）由于假定水平無(wú)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(bào)長(zhǎng)波移動(dòng)的定性經(jīng)驗(yàn)i．預(yù)報(bào)上游槽的移動(dòng)時(shí)，要看它下游一個(gè)波長(zhǎng)和兩個(gè)波長(zhǎng)處的兩個(gè)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(zhǎng)波數(shù)目不變且比較穩(wěn)定時(shí)，如上游長(zhǎng)波槽突然移動(dòng)，則下游長(zhǎng)波槽也將依次移動(dòng)。iii．當(dāng)長(zhǎng)波槽位于平均槽位置時(shí)（如冬半年我國(guó)東海岸上空），盡管上游槽移來(lái)，下游槽也將不動(dòng)，只有當(dāng)形勢(shì)有大變動(dòng)（長(zhǎng)波調(diào)整）時(shí)，它才明顯
6、變化四、上下游效應(yīng)和群速長(zhǎng)波波數(shù)的變化及長(zhǎng)波的更替稱為長(zhǎng)波調(diào)整。長(zhǎng)波調(diào)整是全球性的大氣環(huán)流變化。長(zhǎng)波調(diào)整是與長(zhǎng)波穩(wěn)定相對(duì)立的概念，長(zhǎng)波穩(wěn)定時(shí)，大型環(huán)流很少變動(dòng)。1.長(zhǎng)波調(diào)整預(yù)報(bào)長(zhǎng)波調(diào)整應(yīng)注意的幾個(gè)方面:a.長(zhǎng)波本身的溫壓場(chǎng)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(zhǎng)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(zhǎng)波系統(tǒng)發(fā)生某種顯著變化后，接著以相當(dāng)快的速度（通常比系統(tǒng)本身移速以及平均西風(fēng)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(zhǎng)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(shí)際大氣中的波動(dòng)是由不同振幅、不同頻率、不同波長(zhǎng)的簡(jiǎn)單波疊加而成的所謂“波群”。波群的移動(dòng)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(shí)，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(zhǎng)而改變，則波群的移速與正弦波的波速不同。波速隨波長(zhǎng)而變的波稱為頻散波。3.群速度考慮2個(gè)正弦波，設(shè)振幅相同，而波長(zhǎng)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(dòng)能量
