海洋水文气象要素课件.ppt

海事系统救助技能培训,航海气象讲座任课教师 盛清波,一、教学目标:学习基本的气象知识,了解寒潮、熱带气旋、雷暴等常见的天气系统,能在现场对基本气象要素进行简单观测，必要时向指挥中心报告。会识读气象图，利用天气报告或天气图判断现场的天气形势和变化趋势。二、教学重点：1、海洋水文气象基本要素的特征及观测方法。2、几种常见雾的特点及生消条件3、判断热带气旋的部位及避离方法4、寒潮大风的天气过程5、气象图符号、天气系统的识读，根据气象图判断现场的天气形势及变化趋势。,第一章 海洋水文气象要素,气象要素表征大气状态的物理量或物理现象，如气温、湿度、气压、风、云、能见度、雾、雷暴、雨、雪、冰雹等。表层水温、海浪、海流、海冰等是水文要素。,第一节 气温,一、气温的定义和单位1、气温（Air Temperature）：表示空气冷热程度的物理量2、三种常有温标之间的换算关系： 1) 三种温标对纯水冰点和沸点的定义： 冰点 沸点 等分摄氏温标（） 0 100 100华氏温标（） 32 212 180绝对温标（K） 273 373 1002）三种温标的换算关系已知X，则对应的华氏温标Y（）9X/532绝对温标Z（K）273X若已知Y，则对应的摄氏温标X（）5（Y32）/9绝对温标Z（K）2735（Y32）/9,二、气温的日、年变化1、日变化1) 日变化特点：一天中最高气温（Tmax）：陆地上在1314时，海洋上在12时30分。 最低气温（Tmin）：近日出前2）气温日较差：TmaxTmin3）影响日较差的因素：下垫面性质：陆地日较差海洋，沙漠最大纬度：低纬日较差高纬季节：夏季日较差冬季天空状况：晴天日较差阴天海拔高度：低处日较差高处2、年变化1）年变化特点：一年中月平均最高气温（Tmax）：北半球，陆地在7月，海洋在8月 最低气温（Tmin）：北半球，陆地在1月，海洋在2月2）气温年较差：月平均Tmax月平均Tmin3）影响年较差的因素：下垫面性质：陆地年较差海洋，沙漠最大纬度：高纬年较差低纬，赤道最小海拔高度：低处年较差高处,第二节 风一、地转风（Geostrophic Wind）1、定义自由大气中，空气的匀速水平直线运动。2、力的平衡水平气压梯度力与水平地转偏向力平衡。GnAn，方向相反，作用在同一条直线上。3、Vg的大小，VgP/（2sinn）1）与水平气压梯度成正比，在天气图上，等压（高）线越密，地转风越大；等压（高）线越疏，地转风越小。2）与空气密度成反比，高空小，地转风增大；低空大，地转风小。3）与sin成反比，纬度越高，Vg越小；0（赤道上），Vg趋近无穷，说明地转风不存在。4、风向白贝罗风压定律。风沿等压线吹，背风而立，北半球高压在右，低压在左；南半球正好相反。,5、地转风的计算公式法：VgP/（2sinn）将1.293kg/m3和值代入得Vg4.78P/（sinn） (水平气压梯度单位：hPa/赤道度，或hPa/纬距)二、梯度风（Gradient Wind）1、定义自由大气中，空气的水平匀速曲线运动。2、力的平衡水平气压梯度力、水平地转偏向力和惯性离心力达到平衡。高压中（反气旋）：GnCAn低压中（气旋）： AnCGn3、主要结论：1）北半球，高压中的风顺时针旋转，低压中的风逆时针旋转；风向与气压场之间满足白贝罗风压定律。2）梯度风风速与水平气压梯度、纬度的正弦、空气密度和曲率半径有关。,3）低压（气旋）区中的水平气压梯度不受限制；高压（反气旋）中的水平气压梯度不能超过某一临界值。4）反气旋区内，边缘风速较大，中心附近微风或者静风；曲率较小（曲率半径大）处，即等压线平直处，等压线密，风速大；曲率较大（曲率半径小）处，即等压线弯曲较大处，等压线疏，风速较小。5）中高纬度反气旋的风速较大，低纬度反气旋内风速较小。6）Va（反气旋中的风）Vg（地转风）Vc（气旋的风）三、风随高度的变化随高度的升高，风速增大，北半球风向逐渐右偏，南半球逐渐左偏，摩擦层顶处，风速接近地转风，风向接近地转风向。近地面层（30m50m以下），风随高度的变化不明显。,第三节 云,一、观测分类云族 云底高度 云属 降水特点 中文名 国际名国际 缩写高云 5000m 卷云 Cirrus Ci 卷层云 Cirro-Stratus Cs 卷积云 Cirro-Cumulus Cc中云 2500m5000m 高层云 Alto-Stratus As 连续性或间歇性的雨、雪 高积云 Alto-Cumulus Ac 低云 2500m 层积云 Stratus-Cumulus Sc 间歇性微弱的雨、雪 层云 Stratus St 毛毛雨 雨层云 Nimbo-Stratus Ns 连续性中大的雨、雪 碎雨云 Fracto-Nimbus Fn（附属云） 积云 Cumulus Cu 积雨云 Cumulo-Nimbus Cb 阵性降水,二、物理分类云型 低云 中云 高云 大气稳定度层状云 雨层云（Ns）、层云（St） 高层云（As）卷层云（Cs）稳定波状云 层积云（Cs）、 高积云（Ac）卷积云（Cc）稳定积状云 淡积云（Cu hum）、 卷云（Ci） 不稳定 浓积云（Cu cong）、 积雨云（Cb）,第四节能见度一、海面能见度的概念在海面上，正常目力所能见到的最大水平距离，称为海面能见度，以km或n mile为单位表示。 雾是影响海面能见度的主要因子，其它如沙尘暴、烟、雨、雪和低云等也能使能见度变坏。二、海面能见度的等级世界各国发布的天气报告中，通常能见度不用等级，而以能见度低劣（Visivility bad)、能见度不良(Visibility poor)、能见度中等(Visibility moderate)、能见度良好(Visibility good)、能见度很好(Visibility very goood)、能见度极好(Visibility excellent).,第五节 风浪、涌浪和近岸浪一、风浪（Wind Wave）1、特征周期短、波峰尖、波长短、波峰线短，波面不规则，易破碎。方向（指来向）与风向较为一致。2、影响风浪成长的三要素1）几个概念 风区风速、风向近似一致的风作用的海域范围。沿风吹的方向，从风区上沿至下沿的距离，称为风区长度或风程。 风时近似一致的风速和风向连续作用于风区的时间。2）风速、风时、风区与风浪成长的关系风浪的三种状态 过渡状态风区内各点波浪要素随风吹刮时间增加而增长（尤指波高）。因此，在过渡状态，风时长短决定风浪的成长，风时越长，波高越大。 定常状态随风时的不断延长，风区内离风区上沿较近的点上的浪高不再增长，这些点上的浪即进入定常状态。离风区上沿越近，波浪进入定常状态的时间越早，波高也越低。因此，处于定常状态的风浪的波高取决于该点离风区上沿的远近（即该点的风程长短）。, 充分成长状态风区、风时无限时，风浪成长到一定程度后停止发展（并变得不稳定，破碎），这种状态即为充分成长状态。风区、风时无限的情况下，风速越大，处于充分成长状态的风浪波高越大，因此，充分成长的风浪波高取决于风速。对于给定的风速，风浪要达到充分成长状态，风时需不低于某一值，风区长度也不低于某一值，这就是对应于该风速的最小风时和最小风区。因此，海面上的浪要达到充分成长状态，风速、风时、风区是决定性的三要素。3、浅水中风浪的成长风速、风时、风区相同时，浅水区的风浪尺寸比深水区的小得多。二、涌浪（Swell）1、特征波形规则，波峰圆滑，波长长，波峰线长，周期长，移速快。方向（来向）与海面实际风向无关，两者间可成任意角度。2、传播特性波长大的衰减慢，波长小的衰减快，随着传播距离的增加，波高逐渐降低，周期不断增大，波长增加。,三、近岸浪波浪传至浅水区域后，由于水深变浅、地形等影响，传播方向、波形发生改变，经变形后的浪称为近岸浪。1、波向的改变折射，波向斜向入射时，受海底地形和海岸的作用，波峰线逐渐趋于与等深线平行，即波峰平行于海岸线。绕射，波浪遇到岛屿、海岬、防波堤等障碍物时，会绕过障碍物进入被障碍物遮蔽的水域。反射。2、波高变化波浪进入开敞海岸浅水区时，波高增大，波长变短，波陡增加，易翻卷破碎。波浪绕射进入海湾时，波高降低。岬角地形处的波高比凹陷处的高。,四、其它因素对波高的影响1、波流效应流速23kn，风速1015m/s时，波浪运动方向与海流运动方向相反或接近相反时，波高增加最大，增幅达2030。波浪运动方向与海流运动方向相同时，波高降低，波长增加。2、水、气温差TwTa1，波高增加5；TwTa2，波高增加10；TwTa10，波高增加50；,第六节 船舶海洋水文气象观测,一、概述观测项目:气象项目：海面有效能见度、云、天气现象、风、气压、空气温度和湿度等。水文项目：海浪、表层海水温度、表层海水盐度、海发光和铅直海水温度等。,二、海面有效能见度的观测1、海面能见度（Visibility）的概念在海上，正常目力所能见到的最大水平距离，单位km或n mile。2、影响海面能见度的因子雾是影响海面能见度最主要的因子。沙尘暴、烟、雨、雪、低云3、海面能见度的等级09共10个等级。4、能见度等级术语能见度低劣（BAD）（02级）能见度不良（POOR）（34级）能见度中等（MODERATE）（56级）能见度良好（GOOD）（7级）能见度很好（VERY GOOD）（8级）能见度极好（EXCELLENT）（9级）,5、海面能见度观测的注意事项观测方法：根据水天线的清晰程度，参照表“海面有效能见度参照表”判断。在陆上根据看得清的最远的目标物的距离判断。夜间观测时，应先在黑暗处停留至少5分钟，待眼睛适应后进行观测。注意事项：应选择在船上较高、视野开阔的地方（夜间应站在不受灯光影响处）。数据记录：取一位小数，不足0.1记为0.0，单位km。夜间无法观测时，记为“”。三、云的观测观测方法：注意当时云的外形特征、结构、色泽及高度和各种常见的天气现象，参照云图综合判断。注意事项：应尽量选择在能看见全部天空和水天线的位置上进行观测；如阳光较强，需戴黑色眼镜；夜间观测应避开较强灯光进行。数据记录：云量指云遮蔽天空视野的成数，总云量是指天空被所有的云遮蔽的总成数，低云量是指天空被低云所遮蔽的成数，单位分成（1/10），准确度为11成；云状分高、中、低云三族记录，同族云量多的记在前面，填写云的国际简写符号；最低云底高度以米为单位记录。,特殊情况的记录：雾全天无法辩明，总云量、低云量记10，低云栏记“三”；部分天空可辨，总云量、低云量记10，低云栏记“ ” 加可见云状。霾全天无法辩明，总云量、低云量记，低云栏记“”；部分天空可辨，总云量、低云量记，低云栏记“ ” 加可见云状。夜间无月光时，若不能判断云状，估计天空被遮蔽而看不到星光的那部分作为总云量，云状、低云量栏记“”。四、天气现象的观测观测方法：现在天气现象是在定时观测时所观测到的天气现象，过去天气现象是在定时观测之间六小时内所观测到的天气现象。天气现象的符号：霾； 轻雾； 龙卷；雾三； 毛毛雨，； 雨 ； 雪 *；雨夹雪 ； 五、风的观测观测仪器：手持测风仪；综合数字气象仪。注意事项：应选择在船上四周无障碍、不挡风处，风向传感器的0应与船头一致。仪器失灵或无法用仪器观测时，应根据海面状况目力测风。数据记录：风向以度（）为单位，取整数，风速以米/秒（m/s）为单位，记到一位小数。真风的求算：矢量三角形法。,六、气压的观测观测仪器：空盒气压表。观测方法：观测前，用手轻敲气压表玻璃面，待指针静止时读数，将气压表读数经过刻度订正、温度订正、补充订正和高度订正后，填入记录表。注意事项：气压表应水平安置并固定在温度少变、没有热源、不直接通风处，应有减振装置并避免太阳光的直接照射。数据记录：以百帕（hPa）为单位，准确度1hPa1hPa。数据订正：刻度订正、温度订正、补充订正、高度订正。七、空气温度和湿度的观测观测仪器：干湿球水银温度表、综合数字气象仪。注意事项：干、湿球温度传感器应安装在百叶箱中，百叶箱应水平固定在空气流通、远离热源的驾驶台顶上，距甲板1.5米处，箱门方向不得与船头相同。数据记录：干球、湿球温度均以摄氏度（）为单位，准确度为0.20.2，相对湿度以百分率（）表示，当相对湿度50，准确度55；当相对湿度50，准确度22。测湿原理：t干t湿0，空气未饱和；t干t湿0，空气饱和。,八、海浪的观测观测项目：风浪高、涌浪向和涌浪波高。观测方法：风浪、涌浪分别观测，各挑选较远处35个显著大波，求这些波高的平均值，分别作为风浪、涌浪的波高值。观测涌浪向时，用罗经上的方位仪。注意事项：观测点应选择在视野开阔处，当船体发生倾斜时，波高要进行倾角订正。,