农业气象学经典课件-天气和灾害性天气.ppt

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1、,第六章 天气及灾害性天气,气团和锋气旋和反气旋灾害性天气,6.1 气团和锋,一、气团（一）概念：在对流层内水平方向上气象要素分布比较均匀的大范围空气团称为气团。某一大块空气（其水平范围可达几百m至几千km，厚度可达几km到十几km）的温度、湿度和稳定度等物理属性基本均匀一致，就称这一大块空气为一个气团。,（二）气团的形成气团形成的源地条件：要有范围广阔、地表性质比较均一的下垫面；有一个能使空气物理属性在水平方向上均匀化的环流场。气团形成的过程：在具备条件的情况下，主要通过大气中各种尺度的湍流、大范围系统性垂直运动以及蒸发、凝结和辐射等动力、热力过程而与地表间进行水汽和热量交换。,（三）气团的

2、变性定义：气团由源地移行到另一个新的地区时，由于下垫面性质以及物理过程的改变，气团的属性也随之发生相应的变化，这种气团原有物理属性的改变过程称为气团的变性。过程：通过湍流、大范围垂直运动和蒸发、凝结、辐射等物理过程来实现。（四）气团的分类地理分类法：根据气团源地的地理位置和下垫面性质进行分类。热力分类法：依据气团与流经地区下垫面间的热力（温度）对比进行分类。包括冷气团和暖气团。,影响我国的主要气团（P144图6-1）,1）西伯利亚、蒙古的变性极地大陆气团：冬季寒潮、大风天气。2）热带太平洋和南海的热带海洋气团：夏季降水，炎热。3）欧洲大陆副热带地区的热带大陆气团：使西部及华北等地夏季出现酷热干

3、旱天气。4）印度洋的赤道气团：带来长江以南地区大量降水,二、锋（一）锋的定义：冷暖气团相遇时，它们之间形成的狭窄而倾斜的过渡带称为锋。,锋是冷暖气团相交绥的地带：如木楔状,2.特征量1、锋面坡度：锋面倾斜的程度。,（二）、锋面特征 1.天气特征为什么在锋面经过的地区常会伴随着如大风、阴天、下雨、气温发生剧烈变化等天气现象产生？,3.锋的类型及其天气A、锋的类型 根据锋两侧气团移动方向和结构状况，把锋分成4种类型：暖锋冷锋准静止锋锢囚锋。,B、锋面天气 锋面的宽度在近地面是几十km，而高空可达200400km，是一个契形。锋面与地面交线称为锋线。因锋面是两种不同性质气团的交界面，因此在锋面两侧的

4、气象要素（气压，温度，风等）都有很大差别，并且容易在锋面附近形成云、雨（为什么？）。我们把这种在锋面出现的特殊天气称为锋面天气。不同类型的锋造成的锋面天气不同。（1）暖锋天气（2）冷锋天气：包括一型冷锋和二型冷锋。（3）准静止锋天气（4）锢囚锋天气,（1）暖锋（2）一型冷锋（3）二型冷锋（4）准静止锋（5）锢囚锋：冷性锢囚和暖性锢囚,定义：坡度：云系顺序：天气现象：降雨区域大小：降雨强度及时间长：锋面过境后气象要素变化：在我国出现的情况：,6.2 气旋与反气旋 前面已讲过，气旋又叫低压中心，只不过气旋是从风场（或叫流场）角度考虑的，而低压中心是从气压场考虑的。反气旋又叫高压中心。1.气旋 气旋

5、大小由地面天气图最外层闭合圈直径确定，其直径可以从2003000km，平均1000km 左右。气旋强度由中心气压值确定，一般在1010970hpa，最低可达953hpa，值越低说明气旋越强，气旋中心气压如果随时间降低时称为气旋“加深”或“发深”，如果中心气压随时间升高时，称为气旋“减弱”或“填塞”。,气旋分：锋面气旋和无锋面气旋 无锋面气旋：气旋内无锋面存在，移动性较小。如热带气旋：热带洋面上形成的，可发展成台风或强烈的飓风；地方性气旋：因地形或下垫面加热作用而形成的；冷涡：中高纬地区形成的（暖空气爬升而成）。锋面气旋：有锋面存在，移动性大。常在中高纬度地区形成，易造成十分恶劣的天气，如强烈降

6、水、雷暴、大风、风沙等。影响我国北方的锋面气旋最主要有：蒙古气旋、东北低压和江淮气旋。,蒙古气旋：形成于蒙古国中部或东部，影响我国内蒙、华北、东北 渤海等地春秋两季天气，尤其春天最多。由于气旋内暖空气多来自青藏高原东北部和河西走廊一带，水汽不足，因此一般降水天气很少，更多是带来大风，降温，霜冻等天气现象。华北气旋（东北低压）：一般是由蒙古气旋移到东北而形成的低压系统，也有华北、黄河下游移来的低压系统。它是我国出现的气旋发展最强的一类，它一年四季都比较活跃，但尤以春季为最多。造成的天气首先是大风，有时在四平和长春两地风速可高达到40m/s，且持续时间也较长，往往可达2448小时之久。降水一般比蒙

7、古气旋多，尤其是来自华北、黄河下游移入形成的华北气旋降水极盛，是东北夏季出现大暴雨的主要天气系统之一，而由蒙古移来形成的东北低压则降水量不大。,江淮气旋：长江中下游、淮河流域等地区形成的气旋叫江淮气旋。它使长江、淮河、黄河下游等广大地区形成云系、降水和大风天气，5、6、7三个月最为活跃。江淮气旋移到哪儿，哪儿就会发生暴雨、大风天气，如果有静止锋横卧江淮地区，在锋面上形成多个连续气旋波，则气旋移到之处就会形成梅雨天气。,2.反气旋 在气压场上是高压中心,其范围比气旋大很多，其最多层闭合圈直径经常超过2000km，小的也有数百km。反气旋越强，其中心气压值越高，一般在10201030hpa，最高可

8、达1080以上。反气旋中心气压随时间升高时称为反气旋“加强”，随时间降低称为“减弱”。在北半球，反气旋内的气流呈顺时针旋转，在近地层反气旋中气流是下沉辐散，因此在反气旋控制的地区天气晴朗少云，风力不大，天气很好。,冷性反气旋：冬季大陆出现的为冷性反气旋，习惯上称冷性高压，中高纬度常见，冬季最频繁。一般带来大量冷空气，造成大风降温的寒潮天气，降温幅度超过10以上。暖性反气旋：夏季海洋出现的为暖性反气旋，一般在副热带出现的副热带高压就是暖高压，它一年常在。副高的强度和位置是随季节而移动，在北半球夏季较强，位置偏西偏北，冬季较弱，偏东偏南。影响我国的副高主要是西太平洋高压的西部，即西太平洋高压脊，这

9、个系统对我国气候影响非常大。,反气旋分为：冷性反气旋和暖性反气旋。,（1）西太平洋高压脊不同部位上的天气不同。,高压脊内部：有强大辐散下沉气流，出现晴朗少云天气，风小，天气十分炎热，干旱少雨(P155，图6.10)。中国三大火炉城市(南京，武汉，重庆)正好在最热的7、8月份处于高压脊内部，故特别热。高压脊西北侧：常与西风带上的西风槽相遇，形成暖空气在冷空气上爬升，上升气流强烈，造成阴雨天气，成为我国大部分地区一年的主要降雨来源，所以对我国非常重要。,高压脊南侧：高压是顺时针旋转，其南侧盛行东风，如果没低压系统时天气晴好，但如果有台风等热带天气系统活动时，将造成雷暴雨、大风，水汽充足，热量大。,

10、（2）对我国大陆天气的影响 P152 我国大陆主要降雨带的季节性移动与副高脊线的季节性移动有着密切相关。每年从冬到夏脊线由南往北移动，从夏到冬脊线又由北往南撤回。P153，图6.9 因此在掌握副高一般长期活动规律基础上，还必须掌握个别年份特殊活动规律才能做好我国各地旱或涝的中、长期预报，为农业生产、国家政府决策部门、水利部门、保险部门等的气象服务工作。每年4-5月份中央电视台天气形势预报栏都要分析副高活动情况。,西风槽和切变线1.西风槽（书P132-133）前面讲大气环流是曾讲到30附近有一副热带高压带在其北侧的中高纬度大片地区盛行西风称为西风带。西风气流不是直线前进，而是常产生波动。这种波动

11、形成脊和槽，凹下去的叫槽线，凸出来的叫脊线。（1）槽前：从低纬走向高纬，所以能带来暖湿的西南气流。空气作上升运动，对应地面有冷暖锋和气旋活动，因此当地天气变化剧烈有阴雨天气发生。（2）槽后；从高纬走向低纬，带来又干又冷的西北气流，空气作下沉运动，对应地面是冷高压活动的地方。所以一般槽前天气变坏，云量增多，增厚，有降雨天气。槽后天气变好，晴朗，少云，刮风。在天气预报中，分析西风槽对准确预报天气很有好处。,2.东风波（书P144）副热带高压南侧刮的是东风，在东风带内，也有波动产生产生，这种波动是从东往西扰动的，称东风波。象倒槽（正好与西风槽相反），槽前是东南风，槽后是东北风。它易产生云雨天气，易发

12、展成热带气旋甚至变成台风。3.切变线(书P132)发生在1500m3500m高空上的天气系统（相当于850hpa700hpa天气图，500hpa图就没有了）。这种天气系统上，风向和风速发生反时针方向变化的不连续线叫切变线。根据切变线上风场及其移动方向的不同，切变线又可分为三类：（1）冷锋式切变线（2）暖锋式切变线（3）准静止锋式切变线,6.3 灾害性天气 灾害性天气包括三大类：水分、温度和气流异常引起的灾害性天气。,一、水分异常引起的灾害性天气1旱灾：是我国最严重的农业气象灾害(约占50%以上)（1）旱灾 和（2）干热风 2、洪涝灾：是仅次于旱灾的的灾害（1）华南春季低温连阴雨、（2）江淮流域

13、“梅雨”和（3）各地各种局部洪涝灾 3、冰雹 P164 4、冰雪灾,二、温度异常引起的灾害性天气1、低温：（1）寒潮、（2）倒春寒（3）低温冷害、（4）霜冻 P1692、热害：(1）热浪、（2）干热风 三、气流异常引起的灾害性天气1、大风、台风 3、龙卷风 4、雷暴大风（飑线）,全球自然灾害,中国主要农业气象灾害,中国农业生产的基础设施薄弱,抗灾能力差,对气象环境的依赖性很大,尚未完全摆脱靠天吃饭的落后局面。季风气候区,冬夏季风每年的进退时间、强度和影响范围不同,造成各地气温、降水等气象环境条件的年际变化很大,干旱、洪涝、低温冷害、霜冻、冰雹、高温等气象灾害频繁发生,对国民经济特别是农业生产造

14、成了极不利的影响。1气象灾害对农业生产的影响据统计,在全国每年自然灾害导致的损失中,气象灾害及其衍生灾害占60%以上。从1951年至1980年的30年内,我国粮食单产年际波动平均为5.1%,最大年份高达17.6%。由于气象灾害的频繁发生以及抗御气象灾害能力和技术的低下,使得我国农业生产始终处于不稳定状态,年际变化很大。,1.1 我国主要农业气象灾害的发生区域及危害中国地处东亚季风区,是世界上的“气候脆弱区”之一,也是农业气象灾害严重多发地区。主要农业气象灾害的多发区域及危害如表。,主要农业气象灾害的地区分布及危害,主要农业气象灾害的地区分布及危害(2),1.220世纪90年代气象灾害对农业的影

15、响进入20世纪80年代,我国大部地区呈现增暖趋势。而到90年代,这一趋势更为明显,主要气象灾害的发生频率及强度在19501999年间的5个10年中,10年平均值均居第一位,对农业生产造成了严重影响。,1.3干旱和洪涝对农业生产的影响中国是世界上干旱和洪涝灾害频繁而严重的国家之一。由于年降水的时空分布不均,往往又形成南涝北旱、北涝南旱、先涝后旱、先旱后涝等特点。旱涝灾害交替是造成我国农业生产不稳定的主要原因,其中干旱是我国最为严重的农业气象灾害,它发生频率高,分布广,面积大,持续时间长。各种灾害对农业的影响程度中,干旱居第一位,占62%;洪涝居第二位,占24%，风雹8%，其它总计6%。,农业干旱

16、防御与调控 应用农业生产气象信息服务保障系统,根据不同气候类型地区、不同作物及其不同生育阶段干旱的发生规律和危害机理,重点发展利用气象信息的非工程性节水农业技术,包括根据气象条件、作物状况和土壤特性确定的优化灌溉模型和灌溉日程表决策系统。华北地区采取土壤增墒保墒抗旱技术,提高作物水分利用效率;西北半干旱地区采取抑蒸技术和集水技术,对已有抗旱技术组装配套,形成综合技术体系;南方地区采取防御伏旱、季节性干旱的综合应变技术。,一、寒潮 1.定义：大范围强冷空气活动引起气温下降。寒潮是一种大规模的冷空气活动过程。我国国家气象局规定：由于冷空气的侵袭，使气温在24小时内下降10以上，最低气温降至5以下，

17、同时伴有六级左右的大风，作为发布寒潮警报的标准。长江中下游及其以北地区48小时内降温10以上，长江中下游最低气温4（春秋季改为江淮地区最低气温4），陆地上3个大行政区有5级以上大风，渤海、黄海、东海先后有7级以上大风，作为寒潮警报标准。如果上述地区48小时内降温14以上，其余同上，则为强寒潮警报标准。,2.寒潮源地及路线：（1）东路：从蒙古到内蒙古及东北，（2）中路（西北路）：蒙古到河套南下（3）西路，从新疆青海西藏入侵南下。,3.寒潮对农业生产的影响：春季的寒潮使农作物严重冻害，尤其晚春时节，经常使幼嫩作物和果树造成严重危害。秋季寒潮虽不如春季强烈，但初霜冻往往影响作物的成熟冬季强寒潮造成严

18、寒，危害越冬作物，北方大风雪还会使牧区牲畜遭到冻饿死亡。好处：可冻死一些病虫，降雪对越冬作物有利，渔民还可利用大风天，鱼虾集群浮游的习惯抓捕捞。,二、霜冻 1.概念：霜和霜冻有不同的概念。霜是指温度在0以下，水汽达到饱和凝华形成的白色结晶，是一种天气现象。仅指0以下的水汽凝华现象。霜冻指气温在大于0的温暖季节里，土壤表面或植物表面温度短时间内降到0或0以下，引起植物冻害或死亡。所以霜冻是一种灾害性天气，霜冻是否发生由两个方面共同决定：一是温度下降程度，二是植物抗低温能力。不同作物受霜冻的温度是不同的，例如：苹果-1.9-2.5，香蕉-1.1，草莓-1.0-1.1，西瓜 0.8-0.9，葡萄-2

19、.9-3.2，西红柿 0.5-0.9，杏-1.5-1.9，桔子-1.5-3.2等等。,2.霜冻分类按形成原因分：平流霜、辐射霜、混合霜；按形成时间分：早霜、晚霜。（1）平流霜。（2）辐射霜。（3）混合霜。从霜出现时间来看：我们把秋天第一次出现的霜称为当年的初霜，把第二年春季出现的最后一次霜称为上年的终霜，所以是隔年计算的。终霜冻至初霜冻之间的日期称无霜期。,4.预防霜冻的方法：(1)人工施放烟幕；(2)灌水；(3)喷水；(4)覆盖；(5)直接加热；(6)吹风,飞机搅动等。,三、冰雹 符号“”,冰雹的直径一般在550mm间，大的可达几十cm，目前我国观测最大的是30，比篮球还大，这是1975年在

20、内蒙发现的大冰雹，老乡说“十八个冰雹就装满一个箩筐”。1935年5月29日甘肃省某县下了一次冰雹，大小如鸡蛋，地面积雹2尺多深，一直到第9天，地上的冰雹才化掉。1950年5月29日山西省有25个县下了大冰雹，当场打死10人，伤200余人，牲口死亡就更多了。,近40年来,冰雹频度增高与森林植被遭受严重破坏有直接关系。冷锋雹是暖湿空气沿锋面强烈上升而形成的,这类冰雹的面积大,次数少。热成雹是由于森林植被遇到严重破坏后,地面吸收强烈的太阳幅射,大量热空气上升而形成的。陕西镇巴县1949年以来大多数冰雹属于热成雹,他们所经历的线路,均是森林植被遭到严重破坏的地段。,2002年7月18日下午两时许，宁波

21、余姚突然下起大雨，市区雷雨交加，还不时看到闪电。一50多岁男子因为爬到工棚顶上固定，被一阵怪风卷到5米多的高空，随后被吹到河对岸，因头部重创而死。据宁波气象台表示，当时宁波市区风力不到7级，因此这可能是局部性的龙卷风。,四、龙卷风,五、台风,台风的结构,台风的范围很大，它的直径常从几百公里到上千公里，垂直厚度为10余公里，垂直与水平范围之比约1/50。台风在水平方向上一般可分为台风外围、台风本体和台风中心三部分。台风外围是螺旋云带，直径通常为400600公里，有时可达8001000公里；台风本体是涡旋区，也叫云墙区，它由一些高大的对流云组成，其直径一般为200公里，有时可达400公里；台风中心

22、到台风眼区，其直径一般为1060公里，大的超过100公里，小的不到10公里，绝大多数呈园形，也有椭园形或不规则的。,全球台风活动概况,台风形成,从台风结构看到，如此巨大的庞然大物，其产生必须具备特有的条件。一、有广阔的高温、高湿的大气。热带洋面上的底层大气的温度和湿度主要决定于海面水温，台风只能形成于海温高于26-27的暖洋面上，而且在60米深度内的海水水温都要高于26-27；二、有低层大气向中心辐合、高层向外扩散的初始扰动。而且高层辐散必须超过低层辐合，才能维持足够的上升气流，低层扰动才能不断加强；,三、垂直方向风速不能相差太大，上下层空气相对运动很小，才能使初始扰动中水汽凝结所释放的潜热能集中保存在台风眼区的空气柱中，形成并加强台风暖中心结构；四、足够大的地转偏向力作用，地球自转作用有利于气旋性涡旋的生成。地转偏向力在赤道附近接近于零，向南北两极增大，台风发生在大约离赤道5个纬度以上的洋面上。,