第十二章气象要素预报(风)课件.ppt

1、第一节第一节 风的预报风的预报前言前言风对生产和军事活动都有直接的影响风对生产和军事活动都有直接的影响l对生产：对生产：l对军事：对军事：1)对航空：决定飞机的起落方向；测风造成对航空：决定飞机的起落方向；测风造成飞机偏航；轰炸、空降受高空风的影响。飞机偏航；轰炸、空降受高空风的影响。2)对航海：影响航速；与浪直接相关对航海：影响航速；与浪直接相关。3)对航天：对航天：发射前后对箭体影响；着陆。发射前后对箭体影响；着陆。4)对环境：污染问题等对环境：污染问题等B.风决定着气象要素和天气现象的分布风决定着气象要素和天气现象的分布1)各种平流都与风有关。各种平流都与风有关。2)风与垂直运动有关，而

2、垂直运动决定着云，风与垂直运动有关，而垂直运动决定着云，降水等天区变化。降水等天区变化。3)风影响视程障碍现象的生消风影响视程障碍现象的生消。影响飞机的飞行和操作影响飞机的飞行和操作 飞机的起飞、着陆通常选择飞机的起飞、着陆通常选择逆风逆风进行，以缩短跑道距进行，以缩短跑道距离。如风速为离。如风速为5m/s5m/s时，若由逆风起飞改为顺风起飞，则滑跑时，若由逆风起飞改为顺风起飞，则滑跑距离增长为距离增长为1.81.8倍。倍。侧风侧风会使飞机产生扭转和倾斜，甚至使飞机冲出跑道或会使飞机产生扭转和倾斜，甚至使飞机冲出跑道或倾斜旋转。一般倾斜旋转。一般6 68 8米秒的侧风对现代飞机起落妨碍不大；米

3、秒的侧风对现代飞机起落妨碍不大；超过超过1111米秒，则双引擎飞机就难起落米秒，则双引擎飞机就难起落.在对地面轰炸和扫射时，必须计算风的影响。在对地面轰炸和扫射时，必须计算风的影响。影响影响伞兵空降伞兵空降 空降时，伞兵离开飞机后的着陆点，是与开伞高度及空降时，伞兵离开飞机后的着陆点，是与开伞高度及以下的风有密切的关系。风可使伞兵偏离预定着陆点，若遇有以下的风有密切的关系。风可使伞兵偏离预定着陆点，若遇有升降气流时，则伞兵着陆的时间将前后不一，难以准时集中，升降气流时，则伞兵着陆的时间将前后不一，难以准时集中，影响战斗。如影响战斗。如19431943年，美、英军在西西里岛登陆时，在距前沿年，美

4、、英军在西西里岛登陆时，在距前沿阵地阵地1010公里地段空降，因受大风影响，着陆时散布过广，有的公里地段空降，因受大风影响，着陆时散布过广，有的堕入海中，损失很大。堕入海中，损失很大。影响导弹的飞行影响导弹的飞行近地面风和高空风对飞船着陆有很大影响：近地面风和高空风对飞船着陆有很大影响：当飞船返回当飞船返回舱下降到大约舱下降到大约20 km20 km高度时，气动阻力与其重力基本相等，高度时，气动阻力与其重力基本相等，返回舱以返回舱以150 m/s150 m/s左右的平衡速度下降左右的平衡速度下降 ，此时打开降落，此时打开降落伞。在降落伞下降的过程中，伞。在降落伞下降的过程中，空中和近地面层风向

5、、风空中和近地面层风向、风速以及空中风切变速以及空中风切变对其落点的飘移和宇航员的安全都有对其落点的飘移和宇航员的安全都有很大影响。很大影响。对飞船的影响对飞船的影响风是影响导弹可靠性的重要因素之一，尤其对初始段风是影响导弹可靠性的重要因素之一，尤其对初始段弹道影响较大。弹道影响较大。一、地面风的预报一、地面风的预报 地面风指的是近地面层的风，一般陆地是指距地面10米左右的风。（一）影响地面风的因子1、气压场2、摩擦的作用 3、地形的作用5、动量传递作用4、地形的热力影响 南京高高例：例：风向：风向：NS风速：大风速：大小小大大可见，气压场的预报是预报风的基础。可见，气压场的预报是预报风的基础

6、。风压定律是预报风的主要理论依据：风压定律是预报风的主要理论依据：风向：背风而立，高压在右（低压在左）；风向：背风而立，高压在右（低压在左）；风速：与气压梯度成正比（等压线越密风越大）风速：与气压梯度成正比（等压线越密风越大）。1、气压场中高纬度，不考虑摩擦时，地转风公式成立：中高纬度，不考虑摩擦时，地转风公式成立：kPfVg1（1）地转风ktvfkdtvdfv.)(11kkpftfktvfv)1(11（2）变压风（非地转风，偏差风的一种）由偏差风公式其中第一项：tpf21变压风tpfv21vv变压风：变压风沿变压梯度方向吹，其大小与变压梯度成正比。+偏差风（图中虚线为等变压线）v v一般，一

7、般，实际风实际风=系统性风系统性风+变压风变压风2、摩擦的作用 低pF如果摩擦力越大，则实际风越小，实际风与地转风的夹角越大。在中纬度地区，陆地上地面风风速约为地转风的35-45%，在海上约为 60-70%。陆地上实际风与地转风的夹角约为35-45，海上约为15-20运动方向运动方向3、地形的动力影响（1）地形的阻挡作用银川机场对头风成因示意图 银川机场位于贺兰银川机场位于贺兰山东侧，有时因空气山东侧，有时因空气绕流，导致机场跑道绕流，导致机场跑道吹对头吹对头风风 青藏高原地形的动力影响青藏高原地形的动力影响蒙西高脊缅低槽（南支槽）高低东亚大槽绕流-侧边界摩擦：高原北侧有反气旋性切变，易形成反

8、气旋小高压（兰州小高压），高原南侧有气旋性切变，易形成气旋小低压（西南涡）（2）地形的引导作用 当空气流经狭谷走廊或山口，由于狭管效应，风速将会加大。台湾海峡、两湖盆地、东北平原等地都比较明显。最著名的是新疆的阿拉山口、达坂城等地。在阿拉山口冷空气通过时经常造成12级以上的大风，平均年大风日数达165.8天，其频率比周围台站高34倍。狭管效应狭管效应:除了使风速加大，对风向也有很大影响，由于河谷、山谷的引导使得风向只能沿河谷或山谷的走向吹，受影响大的地区局地的盛行风向只有两个甚至一个方向。如宝鸡、天水全年盛行东风，兰州盛行东北风等。当空气由开阔地区进入狭窄谷口时，气流当空气由开阔地区进入狭窄谷

9、口时，气流的横截面积减小，由于空气质量不可能在的横截面积减小，由于空气质量不可能在这里堆积，于是气流加速前进，从而形成这里堆积，于是气流加速前进，从而形成强风，称为峡谷风或强风，称为峡谷风或“穿堂风穿堂风”在我国的台湾在我国的台湾海峡、松辽平原海峡、松辽平原等地，两侧都有等地，两侧都有山岭，地形像喇山岭，地形像喇叭管。当气流直叭管。当气流直灌管口时，经常灌管口时，经常出现大风，就是出现大风，就是由于这个缘故。由于这个缘故。（3）下坡风空气翻越山脉或从高原下坡时造成的下坡大风。1974年4月29 日银川出现大于40米/秒的大风 焚风焚风(Foehn)：山较高。气流过山，山前凝结，水汽减少，山后山

10、较高。气流过山，山前凝结，水汽减少，山后下沉增温形成下沉增温形成干热风干热风。太行山东侧常见。太行山东侧常见。布拉风布拉风(Bora)：山较低，两侧温差大。冷空气越山后虽有下沉山较低，两侧温差大。冷空气越山后虽有下沉增温，但因山不高，下山的空气仍较背风坡一侧冷得多。增温，但因山不高，下山的空气仍较背风坡一侧冷得多。一一种寒冷、干燥的偏北风种寒冷、干燥的偏北风。南疆、库车等地常出现。南疆、库车等地常出现。4、地形的热力影响地形的热力影响 海陆风示意图海洋陆地sea breeze and land breeze 因海洋和陆地受热不均匀而在海岸附近形成的一种有日变化的风系。5、动量传递作用对流、乱流

11、混合作用。使得上层失去动量，下层获得动量，即上层动量向下层传递。2)()(zVTgRdiRichardson数：这种动量传递作用的这种动量传递作用的大小，决定于大气的大小，决定于大气的层结稳定度和垂直方层结稳定度和垂直方向的风切变的大小，向的风切变的大小，即决定于即决定于Richardson数的大小。数的大小。Richardson数越大，数越大，动量传递作用越强，动量传递作用越强，反之越弱。反之越弱。地面风：地面风：白天风速大，风向向空中（白天风速大，风向向空中（850hPa）风向偏转；）风向偏转；夜间风速小，风向受空中风向影响小。夜间风速小，风向受空中风向影响小。：是造成风的日变化的主要原因

12、：是造成风的日变化的主要原因(二)地面风的预报方法1、系统性风的预报(1)制作形势预报，根据未来形势预报未来的地转风(2)在地转风的基础上考虑地形、热力环流、动量下传等非地转因素进行订正 气压系统较强，主要由大范围气压场所决定的风，称为气压系统较强，主要由大范围气压场所决定的风，称为系统性风系统性风。由于系统性风主要由大范围气压场所决由于系统性风主要由大范围气压场所决定，它与气压场的关系符合摩擦层中的风压定定，它与气压场的关系符合摩擦层中的风压定律。所以只要预报出大范围气压系统的发生发律。所以只要预报出大范围气压系统的发生发展和移动，就能较容易地作出地面风的预报。展和移动，就能较容易地作出地面

13、风的预报。根据摩擦层中的风压定律，判断本站根据摩擦层中的风压定律，判断本站（区）风的变化趋势，作出初步的（区）风的变化趋势，作出初步的风向风速预报。风向风速预报。综合考虑本地的地形、综合考虑本地的地形、热力环流和动动量传递（日变化）作用，订正风向量传递（日变化）作用，订正风向风速的初步预报，作出最后定时定风速的初步预报，作出最后定时定量的预报结论。量的预报结论。地方性风的地方性风的特点：特点：风速小风速小风向变化大风向变化大日变化明显日变化明显不完全符合地转风原理不完全符合地转风原理预报方法：预报方法：在地面形势预报本区将受在地面形势预报本区将受弱气压场弱气压场（弱高压、高压（弱高压、高压脊、

14、鞍形场）影响时进行。脊、鞍形场）影响时进行。主要是风向的预报主要是风向的预报（风速小）（风速小）2、地方性风的预报 地方性风地方性风是指在大范围气压场分布比较均匀的情是指在大范围气压场分布比较均匀的情况下，因地方特殊条件而形成的局地热力环流或动力况下，因地方特殊条件而形成的局地热力环流或动力环流中的风。环流中的风。1）统计资料的应用）统计资料的应用：由历史资料，找出当地地方性风的规律，据由历史资料，找出当地地方性风的规律，据此做出预报。如：此做出预报。如：是否吹海是否吹海(湖湖)陆风、山谷风等陆风、山谷风等。2）分析气压场、变压场：）分析气压场、变压场：下垫面较均一，地方性热力环流不明显时，气

15、下垫面较均一，地方性热力环流不明显时，气压场（变压场）的微弱变化，可引起风向的改变。这压场（变压场）的微弱变化，可引起风向的改变。这时，风常表现为直接从时，风常表现为直接从气压高处气压高处-气压低处吹气压低处吹 正变压处正变压处-负变压处吹负变压处吹所以，可以通过分析每一小时的实况图，掌握小范围所以，可以通过分析每一小时的实况图，掌握小范围气压场（变压场）的微弱变化，预报风向的转变。气压场（变压场）的微弱变化，预报风向的转变。3）分析温度场：）分析温度场：小范围温度场的变化所形成的局部热力环流，能小范围温度场的变化所形成的局部热力环流，能造成造成风直接从低温区吹向高温区风直接从低温区吹向高温区

16、的现象。的现象。例：例：a.白天降水区或云厚的地方白天降水区或云厚的地方，温度低，温度低，会有风吹向会有风吹向无降水区或云层薄的地方无降水区或云层薄的地方。冷热b.城市的热岛效应：城市的热岛效应：热冷冷h一般，冬季强于夏季一般，冬季强于夏季夜晚强于白天夜晚强于白天c.湖泊、草原的冷岛效应：湖泊、草原的冷岛效应：这种环流作用使城市的天气表现为：这种环流作用使城市的天气表现为：1.烟雾集中，能见度差，如唐山、鞍山等地。烟雾集中，能见度差，如唐山、鞍山等地。2.降水量比郊区大。降水量比郊区大。3.夏季城市多积云、雷暴天气。夏季城市多积云、雷暴天气。4）低层空中风的应用：）低层空中风的应用：有时早上地

17、面静风，而有时早上地面静风，而气球测风气球测风得到得到低空有低空有较大的风。较大的风。这时要考虑动量下传的作用，预报这时要考虑动量下传的作用，预报地面风将加大，地面风将加大，风向将与空中风一致。风向将与空中风一致。早晨吹烟的飘向早晨吹烟的飘向也可指示未来的地面风向。也可指示未来的地面风向。地方性风的预报思路：地方性风的预报思路：地面形势地面形势预报本区预报本区将受弱气将受弱气压场影响压场影响根据根据当地地方性当地地方性风的规律风的规律气压场气压场变压场变压场温度场温度场天气天气低空风低空风的情况的情况预报预报做出做出考虑考虑3、地面大风的预报大风：风速达大风：风速达12m/s(6级）以上的风级

18、）以上的风（强的系统性风）（强的系统性风）（1）冷锋后的偏北大风（2）高压后部偏南大风（3）低压发展时的大风（1）冷锋后的偏北大风）冷锋后的偏北大风l寒潮大风：西北大风（东北、内蒙古）寒潮大风：西北大风（东北、内蒙古）l 偏北大风（华北、黄淮）偏北大风（华北、黄淮）l 东北大风（长江以南）东北大风（长江以南）冷锋后偏北大风：冷锋后偏北大风：出现位置：冷锋后，高压前，气压梯度最大处出现位置：冷锋后，高压前，气压梯度最大处如图所示：如图所示：出现原因：主要是冷锋后强冷空气的活动出现原因：主要是冷锋后强冷空气的活动a.冷高压加强，气压梯度加大冷高压加强，气压梯度加大b.动量下传动量下传c.变压风叠加

19、变压风叠加 预报着眼点：从两方面分析冷空气的活动预报着眼点：从两方面分析冷空气的活动a.冷平流区：利用高空图分析冷平流的分布和强度冷平流区：利用高空图分析冷平流的分布和强度大风区出现在冷平流最强区的下方。大风区出现在冷平流最强区的下方。冷锋前后正负三小时变压中心差值越大，则风冷锋前后正负三小时变压中心差值越大，则风力越强。力越强。b.三小时变压的分布：三小时变压的分布：利用地面图分析三小时变压的分布和强度。利用地面图分析三小时变压的分布和强度。预报思路：预报思路：有无冷有无冷锋过境锋过境温度平流温度平流三小时变压三小时变压动量下传动量下传地形影响地形影响正变压大正变压大小小动量下传动量下传数值

20、预报数值预报结果结果冷锋过境时冷锋过境时间间强冷平流到强冷平流到达时间达时间有有大大风风不报不报大风大风考虑考虑无无有有推断推断依据依据出现出现时间时间大风大风强度强度预报预报预报预报(2)高压后部偏南大风：高压后部偏南大风：1.出现地区：出现地区：东北、华北、华东最常见东北、华北、华东最常见2.出现形势出现形势:南高北低南高北低东高西低东高西低 南高北低南高北低型的主要形势特点：型的主要形势特点：a.我国东部海上有较强的高压，加强，少动。我国东部海上有较强的高压，加强，少动。b.东北地区有锋面气旋（东北低压）发展加深。东北地区有锋面气旋（东北低压）发展加深。c.高低压相邻处气压梯度增大，从而

21、出现大风。高低压相邻处气压梯度增大，从而出现大风。东高西低东高西低型的主要形势特点：型的主要形势特点：a.海上副高加强。海上副高加强。b.高压西部有倒槽发展东移。高压西部有倒槽发展东移。c.我国东部沿海一带气压梯度增大，我国东部沿海一带气压梯度增大，出现出现SSE大风。大风。3.特点：特点：a.多在春季出现。多在春季出现。b.日变化明显，中午前后风大，傍晚小。日变化明显，中午前后风大，傍晚小。c.形势变化不大时，可维持几天。形势变化不大时，可维持几天。d.常出现在地面风，高空风较一致地区。常出现在地面风，高空风较一致地区。4.预报思路：预报思路：气压场是否建立气压场是否建立“南高北地南高北地”

22、“东高西低东高西低”型型高压后暖高压后暖平流强度平流强度地面地面P24指标指标动量动量下传下传预报预报分分析析查看查看考虑考虑作出作出（3）低压发展时的大风）低压发展时的大风 东北低压、江淮气旋、东海气旋、昆明热低压等发展加深 二二.空中风的预报空中风的预报由于受地形、地表影响小，空中风可以用地由于受地形、地表影响小，空中风可以用地转风或梯度风近似。所以，地转风原理是空中风预转风或梯度风近似。所以，地转风原理是空中风预报的基础。报的基础。几种预报方法：几种预报方法：1.直接外推法：直接外推法：a)放球测风，以实况作短时预报：根据需要，及时放球测风，以实况作短时预报：根据需要，及时放球测风，了解

23、空中风垂直分布情况，在天气形放球测风，了解空中风垂直分布情况，在天气形势稳定时，可进行短时外推，预报各层的风向、势稳定时，可进行短时外推，预报各层的风向、风速。风速。b)用天气图上风实况外推：用天气图上风实况外推：预报时效不长，天气形势稳定时好用；若形预报时效不长，天气形势稳定时好用；若形式变化较大，则需要修正式变化较大，则需要修正。2.用热成风原理求算：用热成风原理求算：在所预报的空中风的高度不在标准等压面上在所预报的空中风的高度不在标准等压面上和无实测空中风资料时，可用这种方法确定所要和无实测空中风资料时，可用这种方法确定所要预报高度上的风。预报高度上的风。用到两个概念：用到两个概念：i.

24、ii.冷平流区，风随高度增加而逆转冷平流区，风随高度增加而逆转暖平流去，风随高度增加而顺转。暖平流去，风随高度增加而顺转。例：要求报南京例：要求报南京600hPa的风，若已报南京的风，若已报南京500hPa为为SW风，风，700hPa为为NW风，则：风，则：先查看先查看500700hPa间温度场的分布，若等间温度场的分布，若等温线呈南北向，为冷平流区。因为冷平流区，温线呈南北向，为冷平流区。因为冷平流区，风随高度逆转。风随高度逆转。所以，可报所以，可报600hPa为西风。如图：为西风。如图：下上VVVTT0 T1 T2冷暖500hPa600hPa700hPa冷暖0TV下V上VTV1V 若预报的

25、风在具有实测风的层次之上，可以利用下若预报的风在具有实测风的层次之上，可以利用下层风和水平平均温度分布情况，大致推断出上层的风向、层风和水平平均温度分布情况，大致推断出上层的风向、风速。风速。例：要预报例：要预报70007000米高度上的风，只有米高度上的风，只有500hPa500hPa高度上高度上的风，可以根据的风，可以根据500hPa500hPa的风和水平平均温度的分布状况的风和水平平均温度的分布状况来判断来判断70007000米高度上的风。米高度上的风。如等温线的走向为东西向，如等温线的走向为东西向，而而500hPa500hPa上的风为西北风上的风为西北风3030米米/秒。秒。70007

26、000米高度上的风应米高度上的风应为西北西风，风速应在为西北西风，风速应在3030米米/秒以上。秒以上。有冷平流，风随高度逆转预报的7000m高度的风500hPa西北风30m/s冷暖热成风3.数值预报产品的应用：数值预报产品的应用：日本：日本：850hPa空中风预报，可直接用。空中风预报，可直接用。500hPa图，可根据所预报的等高线，由地转风图，可根据所预报的等高线，由地转风原理求算空中原理求算空中风。4.卫星云图的应用：卫星云图的应用：正在探索中，用得最多的是正在探索中，用得最多的是;洋面上洋面上“积云线积云线”的走向是低空风风向，风速的走向是低空风风向，风速=10m/s呈直线或反气旋弯曲的卷云带，反映了高空急流的情况。呈直线或反气旋弯曲的卷云带，反映了高空急流的情况。当急流卷云带中有横向波动出现时，风速当急流卷云带中有横向波动出现时，风速=50m/s。谢谢谢谢