上游效应:上游某地区长波系统发生某种显著变化后,其能量以很快速度(即群速大于波动本身的移动速度和基本气流的速度)先于波动本身到达下游,并影响到下游地区长波系统的变化称为上游效应。如上游波动振幅增大(槽脊加深),其相邻下游波动也加深。
温度平流:由于空气运动而引起的温度局地变化即,称为温度平流。若风从冷区吹向暖区(),是冷平流;相反,当风从暖区吹向冷区则是暖平流。
平流层QBO现象:指平流层下层(17-35km)存在着大尺度垂直传播的波扰动,其周期从几天到几周。这些扰动迭加在平均纬向流场上,使其表现出低频的非季节性振荡,其周期略大于2年。振荡特征:纬向上对称的西风和东风状态有规律地周期性更替,其周期变化范围约为26-30个月。这种纬向风场的变化首先出现在30km以上的高度,然后以1km/d的速度向下传播。在30-23km下传期间其振幅不发生变化,但到23km以下,振幅就迅速地减小。这种振荡对赤道对称,最大的振幅约为20m/s,半宽约12个纬度。
CISK:第二类条件不稳定(Conditional Instability of Second Kind),简称CISK,是指低纬积云群与大尺度运动间的相互作用,从而使得大尺度扰动和热带气旋处于不稳定发展的过程。其物理本质是:在对流层低层,由于摩擦的作用,产生向低压中心的大尺度水平辐合,同时,伴有水汽堆积并通过Ekman抽吸作用,使处于条件不稳定的湿空气强迫抬升,产生有组织的积云对流。由于水汽凝结潜热的释放,使低压上空温度比四周空气高,因而有, 从而使有效位能转换为扰动动能使大尺度扰动处于不稳定发展的过程;在低压上空温度增高的同时,地面气压下降,则增强指向低压中心的气流,又由于绝对角动量 守恒,也使切向风速加强,这就使低压扰动也处于不稳定发展的过程。这样,低层辐合,强迫抬升,凝结增温,地面气压下降……,往复循环,造成积云对流与低压 环流间的正反馈,促使大尺度扰动和热带气旋同时发展。
ITCZ:赤道辐合带出现在热带对流层低层,在流场上表现为一条连贯的南北两个半球的偏信风汇合区,在地面气压场上表现为一个低压槽,故又称“赤道槽”。它是热带环流中十分重要的行星尺度系统。
特征:(1)辐合带一般不在赤道上,常位于离赤道一定纬度的地方。1月位于17S-18N,7月在2N-27N之间。在东半球辐合带的位置变化最大,这是由于北半球南亚和北非的夏季风和南半球夏季南非和澳大利亚的季风造成。(2)辐合带在海洋地区纬向位置的季节变化比在大陆上要小。在海洋上约为10-15度,而在大陆上为20-25度。在大洋的东部辐合带位置变化最小。(3)在北太平洋,辐合带位于赤道与15N之间,在9-10月其位置最北。在北大西洋,辐合带位于赤道与10N之间,其最北位置也是9-10月。在印度洋,赤道辐合带位于10S-10N之间。(4)陆地上的辐合带一般与太阳加热的季节进程一致。(5)海洋上的辐合带一般出现在暖SST(海表温度)区域。(6)所有变量分布对辐合带几乎是对称的,并且季节变化不明显,这表明辐合带的作用全年不变。
A、气压在辐合带槽线处最低,经向风吹向槽内的,相应出现辐合。气流的稳定度很小。B、暖心结构明显,最暖的层次在对流层中上部。与温度距平一致,比湿距平表现为明显的湿区。C、高压位于赤道辐合带上部,低压位于对流层下部。上部对应于流出层,下部对应于流入层,其间的无辐散层在500hPa左右。D、湿静力能量在对流层中部有最小值。在700hPa以下为位势不稳定层。
可能的形成机制:(1)海温的作用。ITCZ的位置几乎就是在赤道地区的海温最大轴线上。数值模拟也表明,ITCZ总是移向海温较高的区域。(2)CISK机制。与热带气旋发生类似,当低层辐合带南侧的西南风大,形成辐合和气旋性涡旋时,在边界层摩擦辐合的作用下,出现上升运动,凝结潜热释放,加强了低层的辐合,可使对流云系进一步发展,如此反复作用而形成辐合带。(3)边界层临界纬度机制,实际发生的扰动的角频率若与科氏参数相同,则在该纬度处将产生很大的上升运动,有助于形成辐合带。
Walker(瓦克)环流:瓦克环流是指南美与西太平洋赤道地区空气的交换,是一种行星尺度的东西向的辐散环流,出现在纬向平面中。对 观测资料的研究表明,低纬度地区经向风速要比相应的纬向风速小的多,行星尺度运动主要表现为东西向的环流系统。菲律宾附近及以东的西太平洋暖池与赤道东太 平洋的冷水域形成强烈的温度对比,造成了一个在西太平洋印度尼西亚海洋上大气对流强烈,以上升为主,而在赤道东太平洋冷水域上空大气下沉运动的闭合东西向 环流圈,称为Walker环流。
大气活动中心:由于地面地形及海陆差异的作用,平均海平面气压场环流分布表现为沿纬圈的不均匀性,而且呈现出一个个巨大的闭合高、低压系统,即长期处于高压或低压状态的大气区域,在月平均的天气图上较明显,因每个高压或低压对广大地区的气候有巨大影响故称为大气活动中心(atmospheric center of action)。 因其控制和影响的区域大、时间长,对各地气温、降水、风等气象要素有重要作用,是揭示大气现象及规律的主要因子之一。一年四季都存在的称为永久性大气活动 中心,如北大西洋高压。只在冬半年或夏半年存在的称为半永久性大气活动中心,如西伯利亚高压、印度低压、澳大利亚高压及低压等。大气活动中心年际变化是影 响广大地区气候变化的原因。其夏半年强度的年际变化不大,至少变化幅度远低于冬季。夏半年大气活动中心的变化更大程度上表现为位置的变化,且不仅是东西或 南北向的移动,更重要的是活动中心伴随移动而发生的向某个方向扩展或收缩。我国处于大气活动中心的交界处,故我国气候异常与大气活动中心位置关系密切,夏 季受北太平洋高压、印度低压影响,冬季受西伯利亚高压、阿留申低压、澳大利亚低压影响。
长波:中高纬度的西风带上,对流层中上层的环流场中波长为3000~8000公里的波动。它是当西风气流发生南北扰动,由科里奥利力随纬度变化(即β效应)而产生的具有行星尺度的Rossby波动,绕纬圈波数达4~7波。 长波的发生、发展、移动和变化,对天气系统(如气旋、锋等)的强弱、移动以及未来的天气变化都有十分重要的作用。长波的强度随高度增加而增加,在对流层顶 达到最强。发展中的长波其温度场常常落后于高度场,使得长波脊后有暖平流,长波槽后有冷平流,导致斜压不稳定发展。长波是频散波,长波的能量以大于波动移 动的速度传到下游,因此可利用这个特征预报上游长波向下游的位置和强度。当长波槽脊强烈发展时,振幅不断加大,长波脊中出现的高压中心有时从脊中分离出来 而形成阻塞高压。
锋面:一般将在热力学场和风场具有显著变化的狭窄倾斜带定义为锋面,它具有较大的水平温度梯度、静力稳定度、绝对涡度以及垂直风速切变等特征。从气团概念来看,锋面可定义为冷、暖两种不同性质气团之间的过渡带。锋面的长度一般在1000-2000km,而宽度只有100-200km,因而锋面温度和风场的变化沿垂直锋面方向比沿锋面方向要大得多。锋面是一个具有三维结构的天气系统,在空间是一个倾斜区,它的垂直厚度一般只有1-2km。锋面的产生可由不同的动力过程引起,依此可分为地面锋、低空锋、高空锋。按冷暖气团所占的主次地位,可分为冷锋、暖锋、准静止锋、锢囚锋。按锋面两侧气团来源的地理位置不同,可分为冰洋锋、极锋、赤道锋(热带锋)。
温带气旋:温带气旋是活跃在温带的中纬度天气系统,又称温带低气压或锋面气旋。温带气旋是一种冷心系统,中心随高度倾斜,其出现常伴有锋面。直径平均1000km,小的几百公里,大的可达3000km或以上,生命史一般5-15天不等。温带气旋能造成明显或激烈的天气。根据气旋发生发展时的环流和天气形势,气旋的发生发展可分为三种类型:(1)经典的锋面波动发展成气旋的过程。Petterssen理论。(2)气旋发生发展的启动机制主要在高空。与第一类气旋发展的不同处在于,第二类气旋发展时低层不一定有锋面存在,高空涡度平流是气旋发展的主要因子。(3)中间尺度温带气旋的发展。这类气旋的水平尺度一般在1000-2000km,比上述气旋的尺度小。
飑线:许多雷暴单体侧向排列形成的强对流云带。
是一条雷暴或积雨云云线,为中尺度系统,其水平尺度在150-300km,垂直伸展厚度一般到700hPa左右,时间尺度在4-10h。它是强天气中破坏性最强和最大的,沿飑线有激烈的天气现象,可产生很强的降水,一小时降水量可达40-60mm, 甚至更大。飑线最突出的特征是飑线之后有中尺度雷暴高压。飑线达到成熟阶段的特征是雷暴高压前方有中低压,有时后方也有中低压(尾流低压)。飑线与冷锋的 区别是前者是中尺度的,产生在气团内部移速和梯度都比冷锋大,后者是天气尺度的,产生在气团边界处。飑线中的雷暴单体在飑线右端形成,逐渐左移渐弱,在飑 线左端衰老消散。
低频振荡:大气季节内振荡又称大气中30-60d振荡。其全球特征是在热带地区和南北半球的高纬度地区30-60d振荡动能相对很重要,是30-60d大气振荡的最强活动带。冬半球的振荡动能要强于夏半球;随着季节的变化,其动能大值区有向冬季极区偏移(5-10个纬度)的趋势;在冬半球,振荡动能的分布更具有纬向不均匀性;在夏半球,动能的大值区有移向大陆的趋势。北半球大气的30-60d振荡主要存在着两个低频遥相关型,即EUP(欧亚-太平洋型)和PNA(太平洋-北美型),这种低频遥相关型和低频波列的存在对30-60天振荡有重要影响。30-60d大气振荡通过低频波列,即低频能量频散,而引起两个半球间的跨赤道相互作用,主要发生在中太平洋及中大西洋地区,尤其是在中太平洋地区。
热带大气的30-60d振荡特征:(1)在热带大气中低频振荡有4个大值区:赤道东太平洋地区最大,其次是南亚热带地区、赤道西太平洋地区,赤道东大西洋地区。积云对流加热的反馈(CISK)是激发产生热带大气30-60d振荡的重要机制。(2)无论在对流层上层还是低层,热带大气低频振荡在风场上主要表现为纬向风分量,主要表现为1波的扰动,并有沿赤道缓慢东移的特征。(3)热带大气30-60d振荡的纬向风扰动随高度明显西倾,以至对流层上层和低层风场呈反相特征。温度场上扰动也有明显西倾结构,但不及纬向风那么典型。垂直速度场上,30-60d振荡在对流层有上下一致的垂直运动,最大垂直速度位于对流层中层约400hPa。
中高纬度大气的30-60d振荡特征:(1)除在夏半年外,有正压垂直结构特征。夏半年有槽脊分布表现出对流层上层和下层反相的“斜压”结构,同热带大气30-60d振荡类似。(2)在高纬地区,在位势高度场上主要表现为纬向波数1-3,冬半年以1、2波占优势,夏半年以2、3波更重要。在中纬度地区,30-60天振荡在位势场上主要表现为纬向波数3-4。(2)中高纬度大气30-60天振荡主要表现为向西传播。
对流不稳定:指一定的气层被抬升后,由原来即使是稳定层结()而变为不稳定层结()的情形。(或)为对流稳定性判据。当