最新卫星气象学课件42liyanppt课件.ppt
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1、卫星气象学课件卫星气象学课件42liyan积雨云团状结构积雨云团状结构 六、逗点云系六、逗点云系 指形如逗号的云系。它形成和发展的原因是大气的指形如逗号的云系。它形成和发展的原因是大气的非均匀旋非均匀旋转转,使云块变形造成的。若系统不移动,云将随着旋转风场一起,使云块变形造成的。若系统不移动,云将随着旋转风场一起移动,发展成逗点状,低压中心和最大涡度中心重合;若系统东移动,发展成逗点状,低压中心和最大涡度中心重合;若系统东移,云系将进一步变形,最大涡度中心从低气压中心移走。许多移,云系将进一步变形,最大涡度中心从低气压中心移走。许多大尺度逗点云系的演变,要比这里给出的理论模型复杂。大尺度逗点云
2、系的演变,要比这里给出的理论模型复杂。 在红外图像上,涡度逗点云系的主要部分隐藏在卷云层下方在红外图像上,涡度逗点云系的主要部分隐藏在卷云层下方,在可见光图像上,较高的斜压卷云盾比它移动快。逗点云系的,在可见光图像上,较高的斜压卷云盾比它移动快。逗点云系的大小各不相同,可以从雷暴单体到一个大尺度的中纬度气旋,它大小各不相同,可以从雷暴单体到一个大尺度的中纬度气旋,它们均们均与最强的正涡度平流关联,与最强的正涡度平流关联,其主要形状的变化与涡度型发展其主要形状的变化与涡度型发展所决定的正涡度平流相联系。所决定的正涡度平流相联系。逗点云系的形成:大气闭合环流叠加云区。逗点云系的形成:大气闭合环流叠
3、加云区。逗点云系的结构形式与其发展阶段有关:逗点云系的结构形式与其发展阶段有关:初期初期:一般均由四部分组成,即呈:一般均由四部分组成,即呈“S”S”形后边界、头部(形后边界、头部(H H)、尾部()、尾部(B B)和)和干舌区(干舌区(F F)组成;)组成;发展中发展中:由宽的凸起的头部,尖的尾部云带和涡旋中心处的尖点;:由宽的凸起的头部,尖的尾部云带和涡旋中心处的尖点;成熟时期成熟时期:表现为大尺度逗点云系,由斜压叶状云系,涡度逗点云系和变形云:表现为大尺度逗点云系,由斜压叶状云系,涡度逗点云系和变形云带三部分组成。带三部分组成。S形后边界形后边界头部头部尾部尾部干舌区干舌区涡度逗点云系涡
4、度逗点云系斜压叶状云系斜压叶状云系变形场云系变形场云系发展成熟的逗点云系:发展成熟的逗点云系:u 斜压带云系,是逗点云系的斜压带云系,是逗点云系的最高层最高层卷云顶,常为层状,除雷暴外降水呈卷云顶,常为层状,除雷暴外降水呈连续性,并与冷锋、锢囚锋以及暖锋相联系;连续性,并与冷锋、锢囚锋以及暖锋相联系;u 涡度逗点云系是逗点云系中的涡度逗点云系是逗点云系中的中低层中低层云系,具有高度对流,降水多为阵云系,具有高度对流,降水多为阵性,与冷锋和锢囚锋相联系;性,与冷锋和锢囚锋相联系;u 变形带云系,它是逗点云系中的变形带云系,它是逗点云系中的卷云层顶部卷云层顶部,比斜压带卷云低,降水为,比斜压带卷云
5、低,降水为连续性,与锢囚锋相联系。连续性,与锢囚锋相联系。尾带与槽前西尾带与槽前西南气流一致南气流一致七、斜压叶状云型七、斜压叶状云型 与与高空西风急流中的锋生高空西风急流中的锋生相联系的一种植物叶片状云型。通常,该相联系的一种植物叶片状云型。通常,该云系在垂直方向深厚,地面伴有锋生现象,并且还可能有地面气旋形成云系在垂直方向深厚,地面伴有锋生现象,并且还可能有地面气旋形成。在可见光和红外图像上都很容易看见它。在可见光和红外图像上都很容易看见它。 斜压叶状云型通常为一个拉长的云型,它两边的边界清晰(大振幅斜压叶状云型通常为一个拉长的云型,它两边的边界清晰(大振幅槽云系中斜压叶最好确定)。它向极
6、地一侧,通常有一个浅或小曲率的槽云系中斜压叶最好确定)。它向极地一侧,通常有一个浅或小曲率的“S”S”形;上游尾部呈气旋式弯曲,下游尾部呈反气旋式弯曲,并且最形;上游尾部呈气旋式弯曲,下游尾部呈反气旋式弯曲,并且最终变成逗点头。尾部的终变成逗点头。尾部的“V”V”形凹口是由急流伸至云系西端造成的,常形凹口是由急流伸至云系西端造成的,常常常是逗点云要发展的第一信号是逗点云要发展的第一信号。 斜压叶状云与高空、地面流场中的主要有以下关系:斜压叶状云与高空、地面流场中的主要有以下关系: 上游急流带窄而伴有最大风;下游急流轴位于它的南部并且风速较小,上游急流带窄而伴有最大风;下游急流轴位于它的南部并且
7、风速较小,并可能产生北移。涡度中心位于斜压叶边界上游一侧晴空中气旋式和反气旋并可能产生北移。涡度中心位于斜压叶边界上游一侧晴空中气旋式和反气旋式弯曲的过渡点;一般情况下,平行于急流上游的狭窄状切变涡度瓣与平行式弯曲的过渡点;一般情况下,平行于急流上游的狭窄状切变涡度瓣与平行于斜压叶的平流涡度瓣在涡度中心(于斜压叶的平流涡度瓣在涡度中心(X X处)相交,形成一个大致的处)相交,形成一个大致的“L”L”形(形(图中点划线和虚线)图中点划线和虚线) 。 u 对应的云和锋面,最高云顶通常位于斜压叶东半部上方,东半部分末端将对应的云和锋面,最高云顶通常位于斜压叶东半部上方,东半部分末端将变成逗点头;云顶
8、向西降低,变成逗点头;云顶向西降低,“V”V”形凹口北边界西端有中层云顶出现,南边形凹口北边界西端有中层云顶出现,南边界由低云组成,且沿着地面冷锋。界由低云组成,且沿着地面冷锋。u 新形成的冷锋将沿着斜压叶的南边缘,其东端位于斜压云系深厚部分的下新形成的冷锋将沿着斜压叶的南边缘,其东端位于斜压云系深厚部分的下方,可为静止锋,并伴有切断型地面气压场。可以有地面槽出现,但锋面系方,可为静止锋,并伴有切断型地面气压场。可以有地面槽出现,但锋面系统反而不清楚。统反而不清楚。4.5 4.5 重要天气系统的云型特征和天气重要天气系统的云型特征和天气 一、锋面云系一、锋面云系 气象卫星图像上,锋面云系为一条
9、长达数千公里、宽近百至数气象卫星图像上,锋面云系为一条长达数千公里、宽近百至数百公里不等的百公里不等的长云带长云带,并且常常由,并且常常由多层云系多层云系组成。云带的特征,依组成。云带的特征,依赖于锋区是否活跃、周围的环境条件和水汽是否丰沛等。赖于锋区是否活跃、周围的环境条件和水汽是否丰沛等。 1 1、冷锋云系、冷锋云系 与与温带气旋温带气旋连接的冷锋云带,一般长连接的冷锋云带,一般长1000km1000km左右,宽左右,宽200200300km300km,并且距涡旋中心越远云带愈窄;云带的气旋性曲率明显。,并且距涡旋中心越远云带愈窄;云带的气旋性曲率明显。可见光图像上,云带的色调比较均匀,内
10、部嵌有一些对流性亮区。可见光图像上,云带的色调比较均匀,内部嵌有一些对流性亮区。冬季在较高的纬度地区,太阳高度角较低,冷锋云带的云顶高度不冬季在较高的纬度地区,太阳高度角较低,冷锋云带的云顶高度不均匀性会造成云带中均匀性会造成云带中多纹理多纹理结构。结构。 (1)(1)、利用卫星云图确定地面冷锋位置、利用卫星云图确定地面冷锋位置 由卫星云图确定地面冷锋的位置可以依据云的边界和云系的稠由卫星云图确定地面冷锋的位置可以依据云的边界和云系的稠密状况,一般而言,风的切变较明显,云的边界较光滑,大致分为密状况,一般而言,风的切变较明显,云的边界较光滑,大致分为三种情况:三种情况:(2)(2)、南方冷锋云
11、系、南方冷锋云系 在长江以南地区,由于热带洋面的水汽输送,水汽丰富,冷锋在长江以南地区,由于热带洋面的水汽输送,水汽丰富,冷锋常表现为一条连续的云带。常表现为一条连续的云带。 南方冷锋云带上的云系的组成随季节、大气环流和周围环境南方冷锋云带上的云系的组成随季节、大气环流和周围环境而异,分成三种情况:而异,分成三种情况:冬春季节,受越过青藏高原的下沉气流的作用,云系以稳定的中低冬春季节,受越过青藏高原的下沉气流的作用,云系以稳定的中低云为主,红外云图上表现为灰到较暗的色调;云为主,红外云图上表现为灰到较暗的色调;当青藏高原上的高空槽云系东移,与南方冷锋云系重叠时,云带以当青藏高原上的高空槽云系东
12、移,与南方冷锋云系重叠时,云带以稳定的多层云为主;稳定的多层云为主;在夏季,由于太阳对地表的局地加热作用,冷锋云带的前界附近处在夏季,由于太阳对地表的局地加热作用,冷锋云带的前界附近处出现对流云。出现对流云。 在我国南方地区冷锋云系的另一个特点是时常出现高空冷在我国南方地区冷锋云系的另一个特点是时常出现高空冷锋,由于高空气流速度较低空大,与冷锋相伴随的中高云系的移速锋,由于高空气流速度较低空大,与冷锋相伴随的中高云系的移速也较低空要快,这就使得低云在中高云的后部暴露出来。也较低空要快,这就使得低云在中高云的后部暴露出来。 上图表示了高低气流不一致时冷锋云系的分布状况。在图上图表示了高低气流不一
13、致时冷锋云系的分布状况。在图(a)(a)中,中,高低气流的速度相当,表现一条高中低云结合一起的云带;在图高低气流的速度相当,表现一条高中低云结合一起的云带;在图(b)(b)中,高空风较低空风速大,高中、低云部分分离,部分重叠,中,高空风较低空风速大,高中、低云部分分离,部分重叠,分离的低云分离的低云E E出现于高云出现于高云U U的后部;在图的后部;在图(c)(c)中高空风远大于低空风中高空风远大于低空风速,高中低云完会分离,出现一条中高云带速,高中低云完会分离,出现一条中高云带U U和一条低云带和一条低云带E E。 如上图所示,比较可见光和红外云图,可以发现南方冷锋表现为两条云带F1一F1和
14、F2一F2,两云带间有明显的晴空区,其中云带F1一F1较窄,局部表现为云线,明显向南凸起,地面冷锋可定在云带前界的弧状云线处;F2一F2较宽,云带也较稠密,红外云图上F2一F2云带的后界呈明显的气旋性弯曲;形成F1一F1云带的原因是冷空气在低层向南扩散形成的,所以云带窄,同时在云带C处因低层冷空气的触发,有对流云形成。 (3 3)、冷锋云系的形成过程)、冷锋云系的形成过程 在我国大部分地区,多数冷锋是伴随冷空气爆发由外部移入的,在我国大部分地区,多数冷锋是伴随冷空气爆发由外部移入的,但也有不少冷锋是就地形成的。多年卫星云图分析可以发现,冷锋但也有不少冷锋是就地形成的。多年卫星云图分析可以发现,
15、冷锋有以下几种形成方式:有以下几种形成方式: 斜压盾状云系发展成冷锋云带。斜压盾状云系发展成冷锋云带。当斜压叶状云演变为逗点状云当斜压叶状云演变为逗点状云系时,则伴随有冷锋云带的生成和发展。系时,则伴随有冷锋云带的生成和发展。 逗点云系叠加于切变性云带形成冷锋云系。逗点云系叠加于切变性云带形成冷锋云系。当逗点云系东移与当逗点云系东移与东部地区的切变线带叠加合并时,切变性云带将转变为冷锋云带;东部地区的切变线带叠加合并时,切变性云带将转变为冷锋云带; 卷云带南移形成冷锋云系。卷云带南移形成冷锋云系。在卫星云图上,时常可以看到一条在卫星云图上,时常可以看到一条东西走向的卷云带,当其演变为冷锋云带时
16、,卷云带的西端明显南东西走向的卷云带,当其演变为冷锋云带时,卷云带的西端明显南移,呈东北一西南走向,并逐步表现为气旋性弯曲,最后形成冷锋移,呈东北一西南走向,并逐步表现为气旋性弯曲,最后形成冷锋云带;云带; 南北云系叠加形成冷锋云系。南北云系叠加形成冷锋云系。当北方有一与涡旋相联的逗点云当北方有一与涡旋相联的逗点云带时,其东南方是一与高空槽相联的盾状卷云带时,如果南北天带时,其东南方是一与高空槽相联的盾状卷云带时,如果南北天气系统振幅叠加时,经向环流发展,高空槽前的偏南气流,及由气系统振幅叠加时,经向环流发展,高空槽前的偏南气流,及由此导致槽后的偏北气流同时加大,这时南北云系叠加,受北方冷此导
17、致槽后的偏北气流同时加大,这时南北云系叠加,受北方冷空气的作用,云系逐步演变为气旋性弯曲,冷锋云带生成;空气的作用,云系逐步演变为气旋性弯曲,冷锋云带生成;断裂云系形成冷锋云带。断裂云系形成冷锋云带。当夏季的卫星云图上出现排列成线当夏季的卫星云图上出现排列成线( (带带) )的离散对流云系发展时,云系相互合并,随云系发展导致西南气的离散对流云系发展时,云系相互合并,随云系发展导致西南气流和云系后部的偏北气流加强,冷空气侵入云区,从而形成冷锋流和云系后部的偏北气流加强,冷空气侵入云区,从而形成冷锋云系。云系。 (4 4)、冷锋云系的强度变化)、冷锋云系的强度变化 a a 冷锋云系加强的特征冷锋云
18、系加强的特征在我国大陆上,由冬到夏,通常冷锋都是由西北移向东南,由在我国大陆上,由冬到夏,通常冷锋都是由西北移向东南,由于水汽条件、地面加热条件的变化,冷锋云系将会明显加强;于水汽条件、地面加热条件的变化,冷锋云系将会明显加强;当冷锋云系尾部叠加有短波槽云系时,表现为云区的色调变浅,当冷锋云系尾部叠加有短波槽云系时,表现为云区的色调变浅,出现卷云区,后又逐渐成为盾状,并随西南气流沿锋面云带向北出现卷云区,后又逐渐成为盾状,并随西南气流沿锋面云带向北推进,结果冷锋云带显著加强;推进,结果冷锋云带显著加强;对流性云系演变成的冷锋云系将加强;对流性云系演变成的冷锋云系将加强;冷锋云系与其它云系合并,
19、冷锋加强;冷锋云系与其它云系合并,冷锋加强;冷锋移向低纬度地区,冷锋加强。冷锋移向低纬度地区,冷锋加强。 b b 冷锋云系减弱的特征冷锋云系减弱的特征冷锋云系移向大片无云区,意味着冷锋进入西北干冷气流中;冷锋云系移向大片无云区,意味着冷锋进入西北干冷气流中;处在地面变形场区的冷锋云系将减弱。处在地面变形场区的冷锋云系将减弱。 (5 5)、我国南方冷锋的移动特征)、我国南方冷锋的移动特征 我国南方地区的冷锋活动较北方要少,南方地区的冷锋的移动不仅与中高纬我国南方地区的冷锋活动较北方要少,南方地区的冷锋的移动不仅与中高纬天气系统有关,而且与热带天气系统有密切关系,因此冷锋的活动较为复杂。分天气系统
20、有关,而且与热带天气系统有密切关系,因此冷锋的活动较为复杂。分析云图得出南方冷锋移动的主要特点有:析云图得出南方冷锋移动的主要特点有:南方的冷锋一般从北或西北向南或东南方向移动。当南南方的冷锋一般从北或西北向南或东南方向移动。当南北云系叠加时有利于冷锋南下,通常是北方的冷锋云带与南支槽相叠加,云系合北云系叠加时有利于冷锋南下,通常是北方的冷锋云带与南支槽相叠加,云系合并,此时经向环流加大,可使北方冷空气到达较低纬度。并,此时经向环流加大,可使北方冷空气到达较低纬度。南方冷锋加速移动的特征有:南方冷锋加速移动的特征有: 在高空槽前的云区有强的对流性降水,或者是云区向北明显凸起,则有利于在高空槽前
21、的云区有强的对流性降水,或者是云区向北明显凸起,则有利于槽后冷空气南下;槽后冷空气南下; 当副热带高压减弱东退,则南方冷锋加速向东南方向移动;当副热带高压减弱东退,则南方冷锋加速向东南方向移动; 冷锋云带东侧有台风存在,冷锋加速南下。冷锋云带东侧有台风存在,冷锋加速南下。南方冷锋减速移动的特征有:南方冷锋减速移动的特征有: 如果副热带高压稳定,则冷锋移动减慢;如果副热带高压稳定,则冷锋移动减慢; 冷锋上游方向有高空槽云系移向冷锋,则其将减速;冷锋上游方向有高空槽云系移向冷锋,则其将减速; 冷锋的气旋性弯曲越来越不明显,冷锋云带南侧出现枝状云;冷锋的气旋性弯曲越来越不明显,冷锋云带南侧出现枝状云
22、; 中高空冷锋云系一中低空云系分离;中高空冷锋云系一中低空云系分离; 当热带洋面上有台风发生发展,冷锋移速减慢。当热带洋面上有台风发生发展,冷锋移速减慢。 2 2、暖锋云系、暖锋云系 卫星图像上识别暖锋比冷锋困难,因为暖锋只是温带气旋初生阶段才比卫星图像上识别暖锋比冷锋困难,因为暖锋只是温带气旋初生阶段才比较清楚,同时暖锋的云区和云型多种多样。较清楚,同时暖锋的云区和云型多种多样。 活跃暖锋云系的明显特征是:为一条宽活跃暖锋云系的明显特征是:为一条宽300300500km500km、长几百、长几百kmkm的带状云的带状云区,由多层云系组成,上部为大片卷云,其下为高层云、雨层云和积状云,区,由多
23、层云系组成,上部为大片卷云,其下为高层云、雨层云和积状云,因而色调明亮,伴有较强降水;云区向冷空气一侧凸起,云区内反气旋弯曲因而色调明亮,伴有较强降水;云区向冷空气一侧凸起,云区内反气旋弯曲的卷云纹线清晰可见。的卷云纹线清晰可见。 地面暖锋的位置定在云区向北凸起部分下方,并与云区中纹线近于平行地面暖锋的位置定在云区向北凸起部分下方,并与云区中纹线近于平行,顶端一般位于云区由凸变凹处。弱暖锋在地面图上不清楚,但气象卫星图,顶端一般位于云区由凸变凹处。弱暖锋在地面图上不清楚,但气象卫星图像上表现为卷云带,暖锋位置可以定在暖锋云系里面靠近后边界处。像上表现为卷云带,暖锋位置可以定在暖锋云系里面靠近后
24、边界处。 我国南方地区暖锋活动频繁,云区宽广,且以多层云系为主,我国南方地区暖锋活动频繁,云区宽广,且以多层云系为主,其形成过程为南支槽或高其形成过程为南支槽或高原槽云系与华南静止锋云系迭加之结果原槽云系与华南静止锋云系迭加之结果。北方的暖锋云系范围比南方的小,有的呈圆形,。北方的暖锋云系范围比南方的小,有的呈圆形,且出现涡旋结构。且出现涡旋结构。在暖锋云带处呈在暖锋云带处呈反气旋性弯曲反气旋性弯曲高空槽前锋高空槽前锋带暖气流带暖气流 副高西侧副高西侧热带气流热带气流 暖锋云区的形成暖锋云区的形成暖锋的形成伴随西南气流的加大,而西南气流的加大与高空槽的活暖锋的形成伴随西南气流的加大,而西南气流
25、的加大与高空槽的活动密切相关动密切相关。在我国暖锋的形成有以下两种情况:。在我国暖锋的形成有以下两种情况:u 一种是与青藏高原槽、南支槽的活动有关,当青藏高原槽云系一种是与青藏高原槽、南支槽的活动有关,当青藏高原槽云系东移,并与其下游地区的静止锋云系或其它云系重叠合并,引起偏东移,并与其下游地区的静止锋云系或其它云系重叠合并,引起偏南气流加大,由此产生暖式切变,就形成南气流加大,由此产生暖式切变,就形成暖锋暖锋云区;云区;u 在移动甚缓的冷锋或静止锋云带上云系局地加密,向北凸起,在移动甚缓的冷锋或静止锋云带上云系局地加密,向北凸起,伴随偏南气流加大,形成暖锋云区。伴随偏南气流加大,形成暖锋云区
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