资源描述：
《南大天气学原理第四章课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第四章中纬度天气系统(之三)§4.3西风带高空环流系统§4.3.1西风带环流的基本特征1.纬向环流与经向环流2.环流指数与指数循环§4.3.2西风带槽脊的移动1.长波的传播2.群速和上下游效应§4.3.3西风带槽脊的垂直结构§4.3.4西风带槽脊的发展1.位势倾向方程2.波槽发展的简单动力模式（西风带槽脊的发展公式）§4.3.5切断低压和阻塞高压§4.3.6西南涡与江淮切变线§4.3.1西风带环流的基本特征１、纬向环流与经向环流中高纬度的平均经向环流(费雷尔环流)很弱,平均水平环流在对流层盛行西风,称
2、为西风带。西风带弯弯曲曲围绕着极涡沿纬圈运行,平均而言,西风带中冬季有三个槽脊,夏季则变为四个槽脊。这种波状流型称为西风带波动。在每日的高空天气图上,西风带波动比平均图复杂得多,常表现为振幅、波长不等,有时甚至出现一些闭合涡旋。西风带的波状流型有时表现为大致和纬圈相平行,这种环流状态称为纬向环流,也称为平直西风环流;有时则表现为具有较大的南北向气流,甚至出现大型的闭合暖高压和冷低压,这种环流状态称为经向环流。经向环流和纬向环流在空间分布和时间演变中经常是交替出现。西风带环流变化的主要特征就是经向环流与
3、纬向环流的维持以及两者之间的相互转换。经向环流与纬向环流相互转换的原因设先为平直西风环流,气流南北交换弱,由于南北太阳辐射强度的差异,西风带中温度梯度将加大,即锋区增强,有效位能增大。当受扰动作用,扰动因获有效位能,发展成为大型扰动(大槽大脊),甚至可出现闭合系统,纬向环流转为经向环流,南北交换增强,南北向的水平温度梯度减小,有效位能转为动能。摩擦耗散动能,大型扰动逐渐减弱乃致消失,环流又恢复纬向。２、环流指数与指数循环纬向环流与经向环流相互转化与交替出现,常表现为西风分量的强弱变化。为了定量地表示西
4、风强弱,Rossby提出,把35º~55º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间的平均位势高度差作为西风指数I。λ为沿纬圈每隔10个经度取一个位势高度值。高指数表示西风强大,与纬向环流对应低指数表示西风弱,经常与经向环流对应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。实际应用中发现,有时西风环流破坏以后,南北风分量明显加大,已属经向环流,但由于整个区域内全风速很大,西风指数并不减小,因此又定义一个经向度指数表征南北交换的程度.经向度（指数）以10个经度为
5、间隔,取纬圈的南北风绝对值(或位势高度差)沿纬圈平均。§4.3.2西风带槽脊的移动1、长波的传播西风带槽脊可以看成是叠加在中纬度西风气流上的波动。西风带波动按其波长可分为三类：超长波长波短波超长波、长波和短波超长波的波长在一万公里以上,即绕地球一圈可有1~3个波,它是由地形和海陆分布的强迫振动引起,呈准静止,生命史在10天以上,属于中长期天气过程。长波的波长3000~10000公里,相当于50~120个经距。全纬圈约为3~7个波,振幅一般为10~20纬距,平均移速在10个经距/日以下,有时很慢,呈准静
6、止,甚至会向西倒退。长波变化常导致一般天气系统及天气过程发生明显变化，生命史约4~5天。短波的波长和振幅均较小,移动快,平均移速为10~20经度/日,多数仅出现在对流层的中下部,往往迭加在长波之上，生命史在4~5天以下。在中高纬度地区,长波的水平尺度可大到同地球半径相比拟,故亦称为行星波(或称为罗斯贝波),从对流层的中下层到平流层的低层均可见到,是行星锋区中的一种扰动。在每日的天气图上,长波和短波同时存在,相互迭加,还可以互相转化。一般情况下,长波和短波不容易分辨。如图，迭加后的长波槽就变得极不明显,
7、长波脊则因同位相迭加显得很强。辨认长波的方法(1)在欧亚范围的500或300hPa图上，由于短波主要出现在低层，到了高层就变得很不明显，长波系统就突出起来。(2)在时间平均(3~5天)天气图上，可消去移动快、振幅小、维持时间短的短波，而使长波显示出来。(3)在空间平均(网格距2.5º或5º纬距)图上，取网格点及其邻近4点的高度平均值，也可把短波系统平滑掉而突出长波。设大气运动是水平正压无辐散的，在南北均匀的平直西风上波动呈正弦形式。将准地转涡度方程(4.40)写在无辐散层上西风带槽脊的移动Rossby
8、长波公式(4.79)用以分析长波的移行情况，其中c为相速，k为波数，L为波长。(a)西风强时，长波移动较快，反之较慢；(b)波长短时，长波移动较快，反之较慢；(c)在波长和西风强度相同的情况下，较高纬度(β值较小)，波动移速快，较低纬度(β值较大)，波动移速慢。在西风带中，U为正值，而为负值，在某一合适的波数处，两者恰好相互抵消而使c等于零，这种波动是静止的，由此可求得静止波的波长为：(4.80)(4.81)由此可以有以下三种情况，即(a)L
