气象学与气候学练习题
现高压脊,夏季时相反。
地形起伏,尤其是大范围的高原和高大山脉对大气环流的影响非常显著,其影响包括动力作用和热力作用两方面。当大规模气流爬越高原和高山时,常常在高山迎风侧受阻,造成空气辐合,形成高压脊;在高山背风侧,则利于空气辐散,形成低压槽。东亚沿岸和北美东岸,冬半年经常存在的高空大槽,虽然其形成同海陆温差有关,但同西风气流爬越巨大青藏高压和落基山的动力减压亦有一定关系。如果地形过于高大或气流比较浅薄,则运动气流往往不能爬越高大地形,而在山地迎风面发生绕流或分支现象,在背风面发生气流汇合现象。地形对大气的热力变化也有影响。如青藏高原相对于四周自由大气来说,夏季时高原面是热源,冬季时是冷源,这种热力效应对南亚和东亚季风环流的形成、发展和维持有重要影响。夏季极冰的冷源作用改变了太阳总辐射所形成的夏季经向辐射梯度,使对流层大气的夏季热源仍维持在低纬,冷源维持在高纬极区。
2.论述台风的结构,天气,形成和消亡以及移动路径。
热带气旋是形成于热带海洋上、具暖心结构的强烈气旋性涡旋。台风(飓风):地面中心附近最大风速≥32.6m/s(风力12级以上)。
台风大多数发生在南、北纬5°~20°的海水温度较高的洋面上,主要发生在8个海区。北半球台风主要发生在海温比较高的7~10月,南半球发生在高温的1~3月。
(1)结构:台风是一个强大而深厚的气旋性涡旋,发展成熟的台风,其低层按辐合气流速度大小分为三个区域:
外圈(大风区),自台风边缘到涡旋区外缘,半径约200~300km,主要特点是风速向中心急增,风力可达6级以上。
中圈(涡旋区),从大风区内缘到台风眼壁,半径约100km,是台风中对流和风雨最强烈区域,破坏力最大。
内圈,又称台风眼区,半径约5~30km。多呈圆形,风速迅速减小或静风。
台风流场的垂直分布,大致分为三层:
低层流入层:从地面到3km,气流强烈向中心辐合,最强流入层出现在1km以下的行星边界层内。
上升气流层:从3km到10km左右,气流主要沿切线方向环绕台风眼壁上升,上升速度在700~300hPa之间达到最大。
高空流出层:大约从10km到对流层顶(12~16km),台风中的水平气压梯度力小于惯性离心力和水平地转偏向力的合力,便出现向四周外流的气流。 (2)天气:发展成熟的台风云系,由外向内有:
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外螺旋云带(大风区):由层积云或浓积云组成,以较小角度旋向台风内部。云带常常被高空风吹散成“飞云”。
内螺旋云带(漩涡区):由数条积雨云或浓积云组成,直接卷入台风内部,并有降水形成。
云墙(台风眼壁),由高耸的积雨云组成的围绕台风中心的同心圆状云带。云顶高度可达12km以上,好似一堵高耸云墙,形成狂风、暴雨等恶劣天气。 眼区,气流下沉,晴朗无云天气。如果低层水汽充沛,逆温层以下也可能产生一些层积云和积云,但垂直发展不盛、云隙较多、一般无降水。 (3)台风的形成
大多数学者认为台风是由热带弱小扰动发展起来的。
当弱小的热带气旋性系统在高温洋面上空产生或由外区移来时,因摩擦作用使气流产生向弱气旋内部流动的分量;
将洋面上高温、高湿空气辐合到气旋中心,并随上升运动输送到中、上部凝结,释放潜热,加热气旋中心上空的气柱,形成暖心。
暖心的反馈作用又使空气变轻,地面气压下降,气旋性环流加强。 环流加强进一步使辐合上升量加大,向上输送的水汽增多,水汽凝结释放的潜热继续促使对流层中上部加热,地面气压继续下降,如此反复循环,直至增强成台风。
台风形成和发展的重要机制是台风暖心的形成;而暖心的形成、维持和发展需要有合适的环境条件以及产生热带扰动的大气流场: ①广阔的高温洋面
大气层结不稳定成为台风形成、发展的重要前提条件。 ②合适的地转参数值
热带扰动的发展、壮大,需要依靠一定的地转偏向力使辐合气流逐渐变为气旋性的水平涡旋,并使气旋性环流加强。 ③气流铅直切变要小
为使潜热聚积在同一铅直气柱中而不被扩散出去,基本气流的铅直切变要小。
④合适的流场
大气中积蓄的大量不稳定能量能否释放出未转化为台风的动能,同有利流场的诱导关系密切。 (4)台风的消亡
台风减弱及消亡的主要原因: ①高温、高湿空气不能继续供给; ②低空辐合、高空辐散流场不能维持;
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③风速铅直切变增大。 台风的消失有三种情况:
一是台风登陆后消失:登陆后,高温、高湿空气得不到源源补充,失去了维持强烈对流所需热源。
同时低层摩擦加强,内流气流加强,台风中心被逐渐填塞、减弱以至消失。 二是在海上减弱消失:由于台风移入强盛的副热带高压范围之内,下沉气流破坏了台风的环流,因而台风减弱消失;
或台风移到温带后,有强冷空气从台风北部侵入,导致台风填塞减弱(登陆后也可能出现类似情况)。
三是演变成锋面气旋:台风进入西风带后,如有冷空气从台风西北部侵入,则台风有可能演变为锋面气旋。 (5)移动和路径
台风移动的方向和速度取决于作用于台风的外力。外力是台风外围环境流场对台风涡旋的作用力,北半球主要是副热带高压南侧东风带的引导力。因而台风基本上自东向西移动。
北太平洋西部地区台风移动路径大体有三条:
西移路径:当北太平洋高压脊呈东西走向,而且强大、稳定时,或北太平洋副高不断增强西伸时,台风从菲律宾以东洋面向西移动,经过南海在我国海南岛或越南一带登陆。
西北路径:当北太平洋高压脊线呈西北-东南走向时,台风从菲律宾以东洋面向西北方向移动,穿过硫球群岛,在我国江浙或横穿台湾海峡在浙、闽一带登陆。这条路径对我国影响范围较大,尤其华东地区。
转向路径:北太平洋副高东退海上时,台风从菲律宾以东海区向西北方向移动,然后转向东北方向移去,路径呈抛物线型。对我国东部沿海地区及日本影响较大。
3.论述南方涛动的整个活动过程。
南方涛动是指南太平洋副热带高压与印度洋赤道低压这两大活动中心之间气压变化的负相关关系。即南太平洋副热带高压比常年增高(降低)时,印度洋赤道低压就比常年降低(增高),两者气压变化有“跷跷板”现象。
为了定量地表示涛动振幅的大小,采用南太平洋塔希堤岛(143°05‘W,17°53’S)的海平面气压(代表南太平洋副热带高压)与同时期澳大利亚北部的达尔文港(130°59‘E,12°20’S)的海平面气压(代表印度洋赤道低压)差值,经过一定的数学处理来计算南方涛动指数(SOI)。
将历年赤道东太平洋海面水温SST(0°~10°S,180°W向东至90°W)与同时
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期南方涛动指数SOI进行对比,发现厄尔尼诺/南方涛动(合称为ENSO)事件的主要特征是:
当赤道东太平洋海水温度SST出现异常高位相(增暖)时,南方涛动指数SOI却出现异常低位相(塔希堤岛气压与达尔港文气压差值减小)。
当赤道东太平洋海水温度SST连续三个月正距平在0.5℃以上或其季距平达到0.5℃以上,即可认为出现一次厄尔尼诺事件,达到上述数值的负距平时,则为反厄尔尼诺事件。
在涛动的低指数时期,赤道低气压主体减弱,但前端向东伸展,此时南、北太平洋上副热带高压减弱,并向较高纬度移动;结果导致信风减弱,赤道西风发展,此时有利于赤道西太平洋暖水的向东扩展和输送;同时赤道东太平洋冷水上翻的现象亦相应减弱乃至停止,造成中、东太平洋海面水温升高,出现厄尔尼诺事件。在海面高水温作用下,低层大气湿度加大,湿不稳定得以发展; 因此沃克环流发生变化,其上升分支向东移,西太平洋对流减弱,中、东太平洋对流发展。原先的南半球赤道东太平洋干旱带变为多雨带,印度洋和西太平洋的雨量却大为减少。
在低纬度涛动低指数时期,在海面温度增暖作用下,副热带与赤道间海水温度的经向差别增大,必然导致哈德莱环流加强;该加强环流的下沉分支,将产生副热带高压由弱变强的趋势;该过程发展到一定程度时,将出现南方涛动指数由低向高转变。
在低纬度涛动的高指数时期,赤道低压主体加强,但其东端西撤;南北太平洋副高加强且向赤道靠拢,由于经向气压梯度大,必然导致信风加强。 在强离岸风作用下,赤道东太平洋海水上翻现象强烈发展,且向西平流,造成大范围海面降温,低层大气变干,层结稳定;赤道主要对流区萎缩在西太平洋,沃克环流上升分支西移,东太平洋又出现少雨气候。
同样,在高指数时期,赤道低水温又使海面经向温度梯度变小,促使哈德莱环流减弱,从而使副热带高压减弱,产生由高指数向低指数的转变。
实现整个过程转变所需要的时间,即南方涛动的平均周期,约为40个月左右。近百年来出现的ENSO主要振荡周期在2~7年内变化,峰值为4年左右。
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读书的好处
1、行万里路,读万卷书。
2、书山有路勤为径,学海无涯苦作舟。 3、读书破万卷,下笔如有神。
4、我所学到的任何有价值的知识都是由自学中得来的。——达尔文 5、少壮不努力,老大徒悲伤。
6、黑发不知勤学早,白首方悔读书迟。——颜真卿 7、宝剑锋从磨砺出,梅花香自苦寒来。 8、读书要三到:心到、眼到、口到 9、玉不琢、不成器,人不学、不知义。 10、一日无书,百事荒废。——陈寿 11、书是人类进步的阶梯。
12、一日不读口生,一日不写手生。
13、我扑在书上,就像饥饿的人扑在面包上。——高尔基 14、书到用时方恨少、事非经过不知难。——陆游 15、读一本好书,就如同和一个高尚的人在交谈——歌德 16、读一切好书,就是和许多高尚的人谈话。——笛卡儿 17、学习永远不晚。——高尔基
18、少而好学,如日出之阳;壮而好学,如日中之光;志而好学,如炳烛之光。——刘向 19、学而不思则惘,思而不学则殆。——孔子
20、读书给人以快乐、给人以光彩、给人以才干。——培根
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