暴雨過程發(fā)生發(fā)展條件天氣學(xué)分析

1、暴雨發(fā)生發(fā)展的天氣學(xué)條件分 析一一 前前 言言 氣候：中國(guó)處在東亞季風(fēng)區(qū)中，屬于亞熱帶氣候，氣候：中國(guó)處在東亞季風(fēng)區(qū)中，屬于亞熱帶氣候，水汽充沛，冷空氣活動(dòng)頻繁，冷暖空氣的交匯造水汽充沛，冷空氣活動(dòng)頻繁，冷暖空氣的交匯造成中國(guó)夏季多暴雨天氣過程。成中國(guó)夏季多暴雨天氣過程。 地形：中國(guó)是一個(gè)多山國(guó)家，山地（丘陵）面積地形：中國(guó)是一個(gè)多山國(guó)家，山地（丘陵）面積約占全國(guó)總面積的三分之二，中尺度地形和中尺約占全國(guó)總面積的三分之二，中尺度地形和中尺度下墊面特征十分明顯，造成中國(guó)多暴雨過程。度下墊面特征十分明顯，造成中國(guó)多暴雨過程。 地理：中國(guó)處在太平洋西岸，南部接近熱帶地區(qū)，地理：中國(guó)處在太平洋西岸，南

2、部接近熱帶地區(qū)，經(jīng)常受到西太平洋熱帶系統(tǒng)（臺(tái)風(fēng)、熱帶風(fēng)暴）經(jīng)常受到西太平洋熱帶系統(tǒng)（臺(tái)風(fēng)、熱帶風(fēng)暴）的影響產(chǎn)生暴雨。的影響產(chǎn)生暴雨。 中國(guó)幅員遼闊，中國(guó)幅員遼闊， 每年夏季，隨副熱帶高壓每年夏季，隨副熱帶高壓的北上，自南向北都依次有多次暴雨過程發(fā)的北上，自南向北都依次有多次暴雨過程發(fā)生：生： 華南前汛期暴雨華南前汛期暴雨 長(zhǎng)江流域梅雨期暴雨長(zhǎng)江流域梅雨期暴雨 中國(guó)北方暴雨中國(guó)北方暴雨 臺(tái)風(fēng)暴雨臺(tái)風(fēng)暴雨 暴雨過程的發(fā)生，一般是具有的特點(diǎn)：暴雨過程的發(fā)生，一般是具有的特點(diǎn)： 突發(fā)性突發(fā)性 區(qū)域性區(qū)域性 破壞性破壞性 多種災(zāi)害并存（強(qiáng)對(duì)流、冰雹、大風(fēng)等）多種災(zāi)害并存（強(qiáng)對(duì)流、冰雹、大風(fēng)等） 次生災(zāi)害

3、頻發(fā)（洪澇、城市積漬、山體滑次生災(zāi)害頻發(fā)（洪澇、城市積漬、山體滑坡、泥石流、水庫(kù)和江河堤壩失事等）坡、泥石流、水庫(kù)和江河堤壩失事等） 所以，暴雨過程多，破壞性強(qiáng)，對(duì)國(guó)民經(jīng)所以，暴雨過程多，破壞性強(qiáng)，對(duì)國(guó)民經(jīng) 濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)威脅大。濟(jì)和人民生命財(cái)產(chǎn)威脅大。 僅舉長(zhǎng)江流域?yàn)槔簝H舉長(zhǎng)江流域?yàn)槔?在解放后就發(fā)生過數(shù)次特大洪水，在解放后就發(fā)生過數(shù)次特大洪水， 1954年，發(fā)生了全流域性的大洪水，漢口街道年，發(fā)生了全流域性的大洪水，漢口街道上可以自由行船。上可以自由行船。 1991年，發(fā)生了長(zhǎng)江中下游特大洪水。年，發(fā)生了長(zhǎng)江中下游特大洪水。 1996年，發(fā)生了長(zhǎng)江中游特大洪水。年，發(fā)生了長(zhǎng)江中游特大

4、洪水。 1998年，發(fā)生了全流域性特大洪水，有百萬(wàn)抗年，發(fā)生了全流域性特大洪水，有百萬(wàn)抗洪大軍，嚴(yán)守在荊江大堤上。洪大軍，嚴(yán)守在荊江大堤上。 尤其是尤其是78.8河南板橋水庫(kù)失事，京廣鐵路中斷河南板橋水庫(kù)失事，京廣鐵路中斷一月余，死亡人數(shù)超過一月余，死亡人數(shù)超過3大戰(zhàn)死亡人數(shù)之和。大戰(zhàn)死亡人數(shù)之和。 歷年的暴雨都在不同程度上產(chǎn)生洪水、滑坡和泥石歷年的暴雨都在不同程度上產(chǎn)生洪水、滑坡和泥石流，造成的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其他自然災(zāi)害，暴雨災(zāi)流，造成的損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了其他自然災(zāi)害，暴雨災(zāi)害居多種自然災(zāi)害之首。害居多種自然災(zāi)害之首。 國(guó)際暴雨預(yù)報(bào)研究主要是從國(guó)際暴雨預(yù)報(bào)研究主要是從50 年代開始，年代開始，我

5、國(guó)系統(tǒng)的暴雨預(yù)報(bào)研究是從河南我國(guó)系統(tǒng)的暴雨預(yù)報(bào)研究是從河南75.8暴暴雨開始，比國(guó)際上要晚雨開始，比國(guó)際上要晚20年，但我國(guó)目前年，但我國(guó)目前的暴雨預(yù)報(bào)水平，居國(guó)際先進(jìn)水平之列。的暴雨預(yù)報(bào)水平，居國(guó)際先進(jìn)水平之列。 隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，數(shù)值天氣預(yù)報(bào)蓬勃發(fā)隨著計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，數(shù)值天氣預(yù)報(bào)蓬勃發(fā)展及多種預(yù)報(bào)方法的應(yīng)用，暴雨預(yù)報(bào)的研展及多種預(yù)報(bào)方法的應(yīng)用，暴雨預(yù)報(bào)的研究取得了很多的研究成果。究取得了很多的研究成果。這些成果主要這些成果主要表現(xiàn)在暴雨過程預(yù)報(bào)方面。表現(xiàn)在暴雨過程預(yù)報(bào)方面。我想我們大家我想我們大家都有體會(huì)，對(duì)暴雨過程而言，其預(yù)報(bào)成功都有體會(huì)，對(duì)暴雨過程而言，其預(yù)報(bào)成功率很高，而失誤率卻較低，

6、這在率很高，而失誤率卻較低，這在80年代前年代前是辦不到的。是辦不到的。 另一方面，暴雨單點(diǎn)預(yù)報(bào)水平較高的是日另一方面，暴雨單點(diǎn)預(yù)報(bào)水平較高的是日本，其次是中國(guó)、美國(guó)，其準(zhǔn)確率也只不本，其次是中國(guó)、美國(guó)，其準(zhǔn)確率也只不過是在過是在30-40%左右，暴雨預(yù)報(bào)沒有取得突左右，暴雨預(yù)報(bào)沒有取得突破性的進(jìn)展，主要表現(xiàn)在對(duì)暴雨的機(jī)理認(rèn)破性的進(jìn)展，主要表現(xiàn)在對(duì)暴雨的機(jī)理認(rèn)識(shí)和單點(diǎn)暴雨預(yù)報(bào)方面。識(shí)和單點(diǎn)暴雨預(yù)報(bào)方面。就連暴雨（天氣、就連暴雨（天氣、氣候）概念都是人為的概念。氣候）概念都是人為的概念。 暴雨預(yù)報(bào)自古以來都是難題；有誰(shuí)敢說自暴雨預(yù)報(bào)自古以來都是難題；有誰(shuí)敢說自己己“會(huì)報(bào)暴雨會(huì)報(bào)暴雨”？有誰(shuí)能確保

7、自己的暴雨？有誰(shuí)能確保自己的暴雨預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率每年都一定有提高？預(yù)報(bào)準(zhǔn)確率每年都一定有提高？ 所以我說暴雨預(yù)報(bào)還沒有取得突破性的進(jìn)所以我說暴雨預(yù)報(bào)還沒有取得突破性的進(jìn)展，這給我們的研究提供了的空間和機(jī)遇。展，這給我們的研究提供了的空間和機(jī)遇。 暴雨預(yù)報(bào)沒有取得突破性的進(jìn)展重要暴雨預(yù)報(bào)沒有取得突破性的進(jìn)展重要的原因的原因： 氣象資料密度不夠的問題氣象資料密度不夠的問題 為什么？請(qǐng)看：為什么？請(qǐng)看： 為了解決暴雨資料密度不足的問題，采為了解決暴雨資料密度不足的問題，采取了很多的措施：取了很多的措施： 比如，數(shù)值預(yù)報(bào)加密網(wǎng)格；比如，數(shù)值預(yù)報(bào)加密網(wǎng)格； 氣象部門和水文部門互通信息、氣象部門和水文部門互通信

8、息、 交換資料；交換資料； 各省都建設(shè)很都得地面自動(dòng)觀測(cè)各省都建設(shè)很都得地面自動(dòng)觀測(cè)站等等。站等等。 但還沒有突破暴雨預(yù)報(bào)所需要的基本但還沒有突破暴雨預(yù)報(bào)所需要的基本資料密度。資料密度。 說道這里，可能大家要提出疑問了：說道這里，可能大家要提出疑問了： 我們不是還有可以看到各種尺度的衛(wèi)星云圖和雷達(dá)我們不是還有可以看到各種尺度的衛(wèi)星云圖和雷達(dá)資料嗎？資料嗎？ 云圖由上向下探測(cè)，只能看到云頂?shù)奶卣?，云中、云圖由上向下探測(cè)，只能看到云頂?shù)奶卣?，云中、云下也只能靠分析來完成。云下也只能靠分析來完成?雷達(dá)是由下向上探測(cè)，而且，只有有降水發(fā)生時(shí)才雷達(dá)是由下向上探測(cè)，而且，只有有降水發(fā)生時(shí)才有降水回波，來

9、做短時(shí)外推的預(yù)報(bào)。有降水回波，來做短時(shí)外推的預(yù)報(bào)。 這兩種資料只是我們做暴雨預(yù)報(bào)必不可少的資料之這兩種資料只是我們做暴雨預(yù)報(bào)必不可少的資料之一，還不能說是我們需要資料的全部。即使我們?cè)谝?，還不能說是我們需要資料的全部。即使我們?cè)?0年代的后期，增加一些地面自動(dòng)觀測(cè)站，彌補(bǔ)了年代的后期，增加一些地面自動(dòng)觀測(cè)站，彌補(bǔ)了資料密度不足的部分問題，也還不能完全了解暴雨資料密度不足的部分問題，也還不能完全了解暴雨的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 所以我說，暴雨預(yù)報(bào)還沒有取得突破性的進(jìn)展。所以我說，暴雨預(yù)報(bào)還沒有取得突破性的進(jìn)展。4 加強(qiáng)暴雨預(yù)報(bào)服務(wù)的必要性加強(qiáng)暴雨預(yù)報(bào)服務(wù)的必要性 比如：比如： 1982年年6月月

10、19日，武漢市降水日，武漢市降水298.5mm, 1983年年7月月34日，武漢市降水日，武漢市降水155.8mm, 市區(qū)積水長(zhǎng)達(dá)市區(qū)積水長(zhǎng)達(dá)8天，經(jīng)濟(jì)損失十分嚴(yán)重。天，經(jīng)濟(jì)損失十分嚴(yán)重。 1998年年7月月20-21日，武漢市降水日，武漢市降水456.8mm， 由于我們提前與市排水部門聯(lián)系，預(yù)先預(yù)排，騰由于我們提前與市排水部門聯(lián)系，預(yù)先預(yù)排，騰空大型箱涵、明渠、湖庫(kù)空大型箱涵、明渠、湖庫(kù)3/4的庫(kù)容，暴雨發(fā)生后的庫(kù)容，暴雨發(fā)生后又加強(qiáng)搶排，又加強(qiáng)搶排，2天市內(nèi)交通恢復(fù)正常，市區(qū)積水天市內(nèi)交通恢復(fù)正常，市區(qū)積水時(shí)間縮短時(shí)間縮短46天天。 所以，暴雨預(yù)報(bào)和服務(wù)緊密結(jié)合，尤其是得到職所以，暴雨預(yù)報(bào)

11、和服務(wù)緊密結(jié)合，尤其是得到職能部門的支持，是當(dāng)前減少暴雨損失關(guān)鍵。能部門的支持，是當(dāng)前減少暴雨損失關(guān)鍵。暴雨發(fā)生、發(fā)展條件暴雨發(fā)生、發(fā)展條件二、暴雨發(fā)生、發(fā)展條件二、暴雨發(fā)生、發(fā)展條件（一）降水量公式（一）降水量公式 我們知道，在降水過程中，大氣密度變化得比較遲我們知道，在降水過程中，大氣密度變化得比較遲鈍，數(shù)值變化一般不大，降水量就主要是由三個(gè)要鈍，數(shù)值變化一般不大，降水量就主要是由三個(gè)要素所決定的：素所決定的： 大氣的低層水汽大氣的低層水汽 大氣的平均垂直速度大氣的平均垂直速度 大氣的降水生命期大氣的降水生命期 大氣的低層水汽、大氣的平均垂直速度、大氣的大氣的低層水汽、大氣的平均垂直速度、

12、大氣的降水生命期是和降水量成正比的。那么，這個(gè)公式降水生命期是和降水量成正比的。那么，這個(gè)公式說明了什么呢？也就是說，我們從這個(gè)公式里，得說明了什么呢？也就是說，我們從這個(gè)公式里，得到什么樣的啟示呢？到什么樣的啟示呢？ （一）降水量公式（一）降水量公式 其實(shí)，這個(gè)公式告訴我們，大氣實(shí)際上就像是一其實(shí)，這個(gè)公式告訴我們，大氣實(shí)際上就像是一個(gè)造雨的機(jī)器。個(gè)造雨的機(jī)器。 大氣的低層水汽就是這個(gè)機(jī)器的原料，原料越充大氣的低層水汽就是這個(gè)機(jī)器的原料，原料越充分，其產(chǎn)量就越大，降水就越強(qiáng)；分，其產(chǎn)量就越大，降水就越強(qiáng)； 大氣的平均垂直運(yùn)動(dòng)可以把它理解為這個(gè)機(jī)器設(shè)大氣的平均垂直運(yùn)動(dòng)可以把它理解為這個(gè)機(jī)器設(shè)備

13、的生產(chǎn)能力，大尺度系統(tǒng)的上升運(yùn)動(dòng)小，生產(chǎn)備的生產(chǎn)能力，大尺度系統(tǒng)的上升運(yùn)動(dòng)小，生產(chǎn)力落后，而中小尺度上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，設(shè)備先進(jìn)，力落后，而中小尺度上升運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，設(shè)備先進(jìn)，效率就高，所以，中小尺度系統(tǒng)有利于暴雨發(fā)生；效率就高，所以，中小尺度系統(tǒng)有利于暴雨發(fā)生； 大氣的降水生命期可以比作機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，當(dāng)大氣的降水生命期可以比作機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間，當(dāng)然，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)量就越高。然，機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間越長(zhǎng)，產(chǎn)量就越高。（一）降水量公式（一）降水量公式 這個(gè)降水量公式給我們提示了一條做暴雨這個(gè)降水量公式給我們提示了一條做暴雨分析和預(yù)報(bào)的一個(gè)思路：分析和預(yù)報(bào)的一個(gè)思路： 1 要分析大氣的水汽狀態(tài)，尤其大氣低層要

14、分析大氣的水汽狀態(tài)，尤其大氣低層 的水汽特征；的水汽特征； 2 要分析大氣的垂直運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；要分析大氣的垂直運(yùn)動(dòng)狀態(tài)； 3 要分析各種天氣系統(tǒng)的表現(xiàn)，看其是否要分析各種天氣系統(tǒng)的表現(xiàn)，看其是否穩(wěn)定，能否使降水天氣維持。穩(wěn)定，能否使降水天氣維持。 （一）降水量公式：（一）降水量公式： 水汽、垂直運(yùn)動(dòng)、降水生命期是暴雨發(fā)生水汽、垂直運(yùn)動(dòng)、降水生命期是暴雨發(fā)生不可少的三個(gè)因素，就是我們常說的暴雨不可少的三個(gè)因素，就是我們常說的暴雨三要素。三要素。 有的教科書和論文把水汽、垂直運(yùn)動(dòng)和大有的教科書和論文把水汽、垂直運(yùn)動(dòng)和大氣穩(wěn)定度作為暴雨三要素是不妥的。因?yàn)闅夥€(wěn)定度作為暴雨三要素是不妥的。因?yàn)榇髿夥€(wěn)定度嚴(yán)

15、格的講是屬于上升運(yùn)動(dòng)的范大氣穩(wěn)定度嚴(yán)格的講是屬于上升運(yùn)動(dòng)的范疇的物理量，因?yàn)榇髿獠环€(wěn)定有利于上升疇的物理量，因?yàn)榇髿獠环€(wěn)定有利于上升運(yùn)動(dòng)的發(fā)生。在降水強(qiáng)度不變的情況下，運(yùn)動(dòng)的發(fā)生。在降水強(qiáng)度不變的情況下，忽視降水時(shí)間長(zhǎng)短是不對(duì)的。忽視降水時(shí)間長(zhǎng)短是不對(duì)的。 下面就讓我們對(duì)這下面就讓我們對(duì)這3要素逐一地進(jìn)行討論。要素逐一地進(jìn)行討論。（二）水汽（二）水汽 直觀印象告訴我們：直觀印象告訴我們： 降水是和氣溫高低成正比，降水是和氣溫高低成正比， 和氣壓高低成反比的。和氣壓高低成反比的。 我們做暴雨的預(yù)報(bào)的時(shí)候，是不是首先要我們做暴雨的預(yù)報(bào)的時(shí)候，是不是首先要考慮和認(rèn)識(shí)一下氣溫和氣壓這兩個(gè)物理量考慮和認(rèn)

16、識(shí)一下氣溫和氣壓這兩個(gè)物理量呢？他們到底和水汽有什么關(guān)系、與暴雨呢？他們到底和水汽有什么關(guān)系、與暴雨又有是個(gè)什么聯(lián)系呢？又有是個(gè)什么聯(lián)系呢？ 下面我就講一下水汽與溫度和氣壓的關(guān)系。下面我就講一下水汽與溫度和氣壓的關(guān)系。2 水汽與溫度和氣壓的關(guān)系水汽與溫度和氣壓的關(guān)系 無(wú)論是干空氣，還是濕空氣，其凝結(jié)函數(shù)都無(wú)論是干空氣，還是濕空氣，其凝結(jié)函數(shù)都和氣溫成正比，而和氣壓成反比。和氣溫成正比，而和氣壓成反比。 也就是說，也就是說，在絕熱的情況下，凝結(jié)的水汽都與在絕熱的情況下，凝結(jié)的水汽都與溫度和氣壓有關(guān)。它是隨溫度的升高而增大，隨溫度和氣壓有關(guān)。它是隨溫度的升高而增大，隨氣壓的升高而減小。氣壓的升高而

17、減小。 這個(gè)結(jié)論就清楚地反應(yīng)出大氣在一定氣溫和氣這個(gè)結(jié)論就清楚地反應(yīng)出大氣在一定氣溫和氣壓的狀態(tài)下，所能夠容納的水汽量的問題。壓的狀態(tài)下，所能夠容納的水汽量的問題。 它的實(shí)質(zhì)：反應(yīng)了它的實(shí)質(zhì)：反應(yīng)了 高溫低氣壓高溫低氣壓 空氣中能含納的水汽就多空氣中能含納的水汽就多 低溫高氣壓低溫高氣壓 空氣中含納的水汽就少空氣中含納的水汽就少 3 水汽與溫度、氣壓關(guān)系的實(shí)質(zhì)水汽與溫度、氣壓關(guān)系的實(shí)質(zhì)這就解釋了為什么這就解釋了為什么 R低緯低緯R高緯高緯 R夏季夏季R冬季冬季 R高地高地R低地低地所以有經(jīng)驗(yàn)的預(yù)報(bào)員做暴雨預(yù)報(bào)時(shí)所以有經(jīng)驗(yàn)的預(yù)報(bào)員做暴雨預(yù)報(bào)時(shí)這實(shí)質(zhì)上是在考慮大氣中的水汽含這實(shí)質(zhì)上是在考慮大氣中的

18、水汽含量多寡，所以，氣溫、氣壓也是認(rèn)識(shí)水量多寡，所以，氣溫、氣壓也是認(rèn)識(shí)水汽的重要物理量。汽的重要物理量。4 表示水汽的物理量表示水汽的物理量 飽和差：反應(yīng)了大氣的飽和程度。飽和差：反應(yīng)了大氣的飽和程度。 高溫、低壓高溫、低壓反應(yīng)了大氣中能夠容納的水汽較多，但反應(yīng)了大氣中能夠容納的水汽較多，但是否已經(jīng)容納了足夠的水汽了呢？這要看飽和差的是否已經(jīng)容納了足夠的水汽了呢？這要看飽和差的大小了。夏季氣溫很高、氣壓低，大氣可以容納很大小了。夏季氣溫很高、氣壓低，大氣可以容納很多的水汽，所以，夏季降水要比冬季多。但盛夏氣多的水汽，所以，夏季降水要比冬季多。但盛夏氣溫最高，氣壓也低，大氣中可以容納很多的水汽

19、，溫最高，氣壓也低，大氣中可以容納很多的水汽，但是露點(diǎn)溫度與氣溫相差很大的時(shí)候，空氣無(wú)法達(dá)但是露點(diǎn)溫度與氣溫相差很大的時(shí)候，空氣無(wú)法達(dá)到飽和，照樣無(wú)雨。因此，我們不僅要看給的容器到飽和，照樣無(wú)雨。因此，我們不僅要看給的容器的大小，還要看里面盛著多少水。飽和差正是可以的大小，還要看里面盛著多少水。飽和差正是可以給出容器的大小和里面盛有多少水的物理量。給出容器的大小和里面盛有多少水的物理量。4 表示水汽的物理量表示水汽的物理量比如說：比如說：一個(gè)小碗（低溫高壓），水汽輸送充分，里面盛滿水一個(gè)小碗（低溫高壓），水汽輸送充分，里面盛滿水（飽和），但畢竟容量小，倒不出多少水來。（飽和），但畢竟容量小，倒

20、不出多少水來。一個(gè)大缸（高溫低壓），水汽輸送不充分，里面沒有一個(gè)大缸（高溫低壓），水汽輸送不充分，里面沒有水（不飽和），也同樣倒不出水來。水（不飽和），也同樣倒不出水來。 一個(gè)大缸（高溫低壓），里面也盛滿水（飽和），一個(gè)大缸（高溫低壓），里面也盛滿水（飽和）， 當(dāng)然，大缸里倒出來的水就比小碗里倒出來水就多得多。當(dāng)然，大缸里倒出來的水就比小碗里倒出來水就多得多。因此，在盛夏里氣溫高，難以達(dá)到飽和，降水過程相對(duì)因此，在盛夏里氣溫高，難以達(dá)到飽和，降水過程相對(duì)少，但是，一但飽和，降水強(qiáng)度就很大，十分鐘最大雨少，但是，一但飽和，降水強(qiáng)度就很大，十分鐘最大雨強(qiáng)、一小時(shí)最大雨強(qiáng)等一般是出現(xiàn)在盛夏季節(jié)。強(qiáng)、

21、一小時(shí)最大雨強(qiáng)等一般是出現(xiàn)在盛夏季節(jié)。4 表示水汽的物理量表示水汽的物理量 假相當(dāng)位溫和濕靜力總溫度：這兩個(gè)物理量假相當(dāng)位溫和濕靜力總溫度：這兩個(gè)物理量是兩套溫標(biāo)中不同的表達(dá)，都是溫濕特征的物是兩套溫標(biāo)中不同的表達(dá)，都是溫濕特征的物理量，在某種意義上都可以反應(yīng)出飽和差。理量，在某種意義上都可以反應(yīng)出飽和差。 濕靜力總溫度是大氣中顯熱能、潛熱能和位濕靜力總溫度是大氣中顯熱能、潛熱能和位能的綜合，和假相當(dāng)位溫一樣，其數(shù)值可以反能的綜合，和假相當(dāng)位溫一樣，其數(shù)值可以反映出氣柱的顯熱能和潛熱能的狀態(tài)，其高值也映出氣柱的顯熱能和潛熱能的狀態(tài)，其高值也可以表示大氣的高溫和高濕特征?？梢员硎敬髿獾母邷睾透邼?/p>

22、特征。 飽和差一般要和假相當(dāng)位溫和濕靜力總溫度飽和差一般要和假相當(dāng)位溫和濕靜力總溫度這兩個(gè)反應(yīng)大氣溫濕特征的物理量配合使用。這兩個(gè)反應(yīng)大氣溫濕特征的物理量配合使用。4 表示水汽的物理量表示水汽的物理量水汽通量：水汽通量： 反應(yīng)大氣中水汽輸送的物理量。反應(yīng)大氣中水汽輸送的物理量。 一般在潮濕的氣柱中只含有一般在潮濕的氣柱中只含有6 g/cm2,即使即使是是cb的氣柱中，其水汽全部降落到地面，也的氣柱中，其水汽全部降落到地面，也只有只有5060mm的降水量且只需要的降水量且只需要1小時(shí)時(shí)間小時(shí)時(shí)間就可以下完。本地的蒸發(fā)量一天頂多就可以下完。本地的蒸發(fā)量一天頂多5mm，10多天蒸發(fā)的水汽僅供下多天蒸

23、發(fā)的水汽僅供下1小時(shí)。小時(shí)。 在夏季，在夏季，100、200、300mm的降水是很多的降水是很多見的。見的。4 表示水汽的物理量表示水汽的物理量 98.7 武漢鸚鵡洲武漢鸚鵡洲 24小時(shí)小時(shí) 606mm 63.8 邯鄲邯鄲 9天天 1033.9mm 75.8 河南河南 3天天 1631mm 1天天 1060mm 水汽是從哪里來得呢？靠水汽輸送。所以水汽是從哪里來得呢？靠水汽輸送。所以水汽輸送在暴雨預(yù)報(bào)中是非常重要的。一般水汽輸送在暴雨預(yù)報(bào)中是非常重要的。一般來說，我國(guó)的水汽來源主要有來說，我國(guó)的水汽來源主要有3條路線，一條條路線，一條隨東風(fēng)來自西太平洋，一條隨偏南風(fēng)來自南隨東風(fēng)來自西太平洋，一

24、條隨偏南風(fēng)來自南海，另一條是隨西南風(fēng)來自孟加拉灣。海，另一條是隨西南風(fēng)來自孟加拉灣。4 表示水汽的物理量表示水汽的物理量 水汽通量是風(fēng)速和比濕的乘積，是與水汽通量是風(fēng)速和比濕的乘積，是與風(fēng)有直接關(guān)系的，也是個(gè)矢量。因此，風(fēng)有直接關(guān)系的，也是個(gè)矢量。因此，水汽通量一般與風(fēng)場(chǎng)相對(duì)應(yīng)，其大值軸水汽通量一般與風(fēng)場(chǎng)相對(duì)應(yīng)，其大值軸與急流軸基本一致。我們?cè)谧霰┯觐A(yù)報(bào)與急流軸基本一致。我們?cè)谧霰┯觐A(yù)報(bào)時(shí)，要特別注意低空急流的生產(chǎn)和發(fā)展，時(shí)，要特別注意低空急流的生產(chǎn)和發(fā)展，尤其是來自南海的南風(fēng)急流，距離近、尤其是來自南海的南風(fēng)急流，距離近、無(wú)阻擋，有時(shí)來得又快又猛，無(wú)阻擋，有時(shí)來得又快又猛，24小時(shí)內(nèi)小時(shí)內(nèi)就

25、有可能引發(fā)暴雨。就有可能引發(fā)暴雨。4 表示水汽的物理量表示水汽的物理量 水汽通量散度：水汽通量散度： 反應(yīng)大氣中水汽聚集和消耗的物理量。反應(yīng)大氣中水汽聚集和消耗的物理量。 這個(gè)物理量是急流輸送來得水汽能否在暴這個(gè)物理量是急流輸送來得水汽能否在暴雨區(qū)里凝結(jié)并轉(zhuǎn)化為雨的關(guān)鍵，在暴雨的預(yù)雨區(qū)里凝結(jié)并轉(zhuǎn)化為雨的關(guān)鍵，在暴雨的預(yù)報(bào)中具有十分重要的意義。報(bào)中具有十分重要的意義。4 表示水汽的物理量表示水汽的物理量 水汽通量是水汽在空中流動(dòng)的概念，就水汽通量是水汽在空中流動(dòng)的概念，就像水在水管里的流動(dòng)一樣，可以分析水汽像水在水管里的流動(dòng)一樣，可以分析水汽通道的形狀，水汽是從何處流來，流往什通道的形狀，水汽是

26、從何處流來，流往什么地方去，流來流走，數(shù)值的大小都還不么地方去，流來流走，數(shù)值的大小都還不好說是下雨的佐證。只有在空中水汽流來好說是下雨的佐證。只有在空中水汽流來的多，流走的少，形成水汽輻和才會(huì)下雨。的多，流走的少，形成水汽輻和才會(huì)下雨。也就是說只有當(dāng)水管破裂，水才能流得出也就是說只有當(dāng)水管破裂，水才能流得出來。因此，水汽的輻和才可以反應(yīng)出是否來。因此，水汽的輻和才可以反應(yīng)出是否有降水發(fā)生的物理量。有降水發(fā)生的物理量。4 表示水汽的物理量表示水汽的物理量暴雨過程水汽的輸送和水汽輻和特征：暴雨過程水汽的輸送和水汽輻和特征： 水汽回流型水汽回流型 西南急流型西南急流型 低渦上旋低渦上旋 低渦下旋低

27、渦下旋 切變線切變線 下面我們看幾個(gè)例子下面我們看幾個(gè)例子4 表示水汽的物理量表示水汽的物理量 回流暴雨的發(fā)生，必須具備近地層（回流暴雨的發(fā)生，必須具備近地層（1000米以下的冷空氣內(nèi)）有一支超低空急流，另米以下的冷空氣內(nèi)）有一支超低空急流，另外，在冷空氣上面一定也有一支強(qiáng)的西南風(fēng)外，在冷空氣上面一定也有一支強(qiáng)的西南風(fēng)暖濕急流存在，否則，超低空急流在穩(wěn)定的暖濕急流存在，否則，超低空急流在穩(wěn)定的空氣中僅僅靠地形強(qiáng)迫抬升，不足以造成很空氣中僅僅靠地形強(qiáng)迫抬升，不足以造成很強(qiáng)的潛熱釋放形成風(fēng)場(chǎng)水汽輻和的，只有觸強(qiáng)的潛熱釋放形成風(fēng)場(chǎng)水汽輻和的，只有觸動(dòng)冷空氣上方不穩(wěn)定的暖濕空氣后，才能出動(dòng)冷空氣上方不

28、穩(wěn)定的暖濕空氣后，才能出現(xiàn)強(qiáng)烈的潛熱釋放，低層得以降高，形成風(fēng)現(xiàn)強(qiáng)烈的潛熱釋放，低層得以降高，形成風(fēng)場(chǎng)水汽輻和，也得到由南向北水汽平流輻和場(chǎng)水汽輻和，也得到由南向北水汽平流輻和的補(bǔ)充，暴雨才可能發(fā)生。的補(bǔ)充，暴雨才可能發(fā)生。4 表示水汽的物理量表示水汽的物理量 這種類型的水汽輻和引發(fā)的暴雨，在我國(guó)長(zhǎng)江流這種類型的水汽輻和引發(fā)的暴雨，在我國(guó)長(zhǎng)江流域及以南地區(qū)并不多見，但在我國(guó)華北，北面是燕域及以南地區(qū)并不多見，但在我國(guó)華北，北面是燕山山脈，西面是太行山山脈，冷空氣從貝加爾湖南山山脈，西面是太行山山脈，冷空氣從貝加爾湖南下，越過燕山后在地面層堆積往往形成高壓，高壓下，越過燕山后在地面層堆積往往形成

29、高壓，高壓的底部出現(xiàn)較強(qiáng)的偏東風(fēng)，將渤海、黃海的水汽向的底部出現(xiàn)較強(qiáng)的偏東風(fēng)，將渤海、黃海的水汽向陸地輸送，遇到太行山的阻擋上升與上層（陸地輸送，遇到太行山的阻擋上升與上層（850-700hpa）依然是以偏西風(fēng)的暖濕氣流合并，再向）依然是以偏西風(fēng)的暖濕氣流合并，再向東輸送，形成回流，引發(fā)暴雨，是一種典型的北方東輸送，形成回流，引發(fā)暴雨，是一種典型的北方暴雨天氣類型。這種類型的暴雨過程的特征比較明暴雨天氣類型。這種類型的暴雨過程的特征比較明顯，因?yàn)榈蛯映涂占绷骱蜕蠈拥呐瘽窦绷鞯慕Y(jié)合顯，因?yàn)榈蛯映涂占绷骱蜕蠈拥呐瘽窦绷鞯慕Y(jié)合點(diǎn)正是水汽輻和中心，同時(shí)水汽的輻和上升釋放潛點(diǎn)正是水汽輻和中心，同時(shí)水

30、汽的輻和上升釋放潛熱，會(huì)使低層降高，生成低壓，也是風(fēng)場(chǎng)水汽輻和熱，會(huì)使低層降高，生成低壓，也是風(fēng)場(chǎng)水汽輻和中心，只要抓住水汽輻和中心（低渦）的移動(dòng)就可中心，只要抓住水汽輻和中心（低渦）的移動(dòng)就可以預(yù)報(bào)下游的暴雨過程。以預(yù)報(bào)下游的暴雨過程。4 表示水汽的物理量表示水汽的物理量 西南急流類幾種暴雨水汽輸送和水汽輻和西南急流類幾種暴雨水汽輸送和水汽輻和的共同特征的共同特征： 在副熱帶外圍有一支西南急流，將孟加拉在副熱帶外圍有一支西南急流，將孟加拉灣和南海的水汽源源不斷向長(zhǎng)江流域輸送，灣和南海的水汽源源不斷向長(zhǎng)江流域輸送，造成長(zhǎng)江以南大面積增濕增暖。造成長(zhǎng)江以南大面積增濕增暖。4 表示水汽的物理量表示

31、水汽的物理量 西南急流之低渦上旋型：西南急流之低渦上旋型： 在副熱帶外圍有一支西南急流，將孟加在副熱帶外圍有一支西南急流，將孟加拉灣和南海的水汽源源不斷向長(zhǎng)江流域輸拉灣和南海的水汽源源不斷向長(zhǎng)江流域輸送，造成長(zhǎng)江以南大面積增濕增暖。送，造成長(zhǎng)江以南大面積增濕增暖。 暴雨區(qū)的水汽輻和是由西南急流南風(fēng)分暴雨區(qū)的水汽輻和是由西南急流南風(fēng)分量產(chǎn)生水汽平流和地面氣旋性繞流上旋到量產(chǎn)生水汽平流和地面氣旋性繞流上旋到700hpa的低渦產(chǎn)生的水汽風(fēng)場(chǎng)共同完成。的低渦產(chǎn)生的水汽風(fēng)場(chǎng)共同完成。4 表示水汽的物理量表示水汽的物理量 西南急流之低渦下旋型：西南急流之低渦下旋型： 暴雨區(qū)的水汽輻和是由西南急流南風(fēng)分量產(chǎn)

32、暴雨區(qū)的水汽輻和是由西南急流南風(fēng)分量產(chǎn)生水汽平流和生水汽平流和500hpa低渦下高原后下旋到低渦下高原后下旋到700hpa的低渦產(chǎn)生的水汽風(fēng)場(chǎng)共同完成。的低渦產(chǎn)生的水汽風(fēng)場(chǎng)共同完成。 西南急流之切變線型：西南急流之切變線型： 暴雨區(qū)的水汽輻和是由西南急流南風(fēng)分量產(chǎn)暴雨區(qū)的水汽輻和是由西南急流南風(fēng)分量產(chǎn)生水汽平流和生水汽平流和700hpa的切變線產(chǎn)生的水汽風(fēng)的切變線產(chǎn)生的水汽風(fēng)場(chǎng)共同完成。場(chǎng)共同完成。 4 表示水汽的物理量表示水汽的物理量 暴雨過程的水汽暴雨過程的水汽基本條件基本條件:大海（水汽源）大海（水汽源） 特殊條件：特殊條件： 增濕增暖區(qū)水汽不均勻，與風(fēng)場(chǎng)水汽輻和合并。增濕增暖區(qū)水汽不均

33、勻，與風(fēng)場(chǎng)水汽輻和合并。 4 表示水汽的物理量表示水汽的物理量 單站大風(fēng)單站大風(fēng) 二支急流二支急流 大片急流大風(fēng)區(qū)大片急流大風(fēng)區(qū) 這些大風(fēng)特征造成風(fēng)場(chǎng)的十分不均勻，非常有這些大風(fēng)特征造成風(fēng)場(chǎng)的十分不均勻，非常有利水汽風(fēng)場(chǎng)輻和特別強(qiáng)，同時(shí)可以造成其北側(cè)正利水汽風(fēng)場(chǎng)輻和特別強(qiáng)，同時(shí)可以造成其北側(cè)正渦度的強(qiáng)烈發(fā)展。渦度的強(qiáng)烈發(fā)展。我們是不是可以把大風(fēng)的這些我們是不是可以把大風(fēng)的這些現(xiàn)象都定義為中尺度大風(fēng)和中間尺度大風(fēng)的概念現(xiàn)象都定義為中尺度大風(fēng)和中間尺度大風(fēng)的概念呢？尤其在大暴雨和特大暴雨過程中，這三種大呢？尤其在大暴雨和特大暴雨過程中，這三種大風(fēng)出現(xiàn)的幾率非常高，我在湖北暴雨的研究中，風(fēng)出現(xiàn)的幾率

34、非常高，我在湖北暴雨的研究中，把這三種大風(fēng)的情況就都定義為中尺度急流。把這三種大風(fēng)的情況就都定義為中尺度急流。 4 表示水汽的物理量表示水汽的物理量 講到這里，大家會(huì)產(chǎn)生一個(gè)疑問：?jiǎn)握局v到這里，大家會(huì)產(chǎn)生一個(gè)疑問：?jiǎn)握敬箫L(fēng)是中尺度和是中間尺度的，可以理解。大風(fēng)是中尺度和是中間尺度的，可以理解。而從重慶到武漢的急流和江南大片大風(fēng)也而從重慶到武漢的急流和江南大片大風(fēng)也是中尺度的嗎？就不好理解了。是中尺度的嗎？就不好理解了。 這主要是根據(jù)中尺度急流的生成特這主要是根據(jù)中尺度急流的生成特點(diǎn)來確定它的性質(zhì)和定義的。點(diǎn)來確定它的性質(zhì)和定義的。4 表示水汽的物理量表示水汽的物理量 中尺度急流的生成環(huán)境有三個(gè)

35、條件：中尺度急流的生成環(huán)境有三個(gè)條件： 1 在飽和濕空氣中在飽和濕空氣中 2 對(duì)流不穩(wěn)定區(qū)中對(duì)流不穩(wěn)定區(qū)中 3 在上升運(yùn)動(dòng)區(qū)中在上升運(yùn)動(dòng)區(qū)中 簡(jiǎn)單地說：中間尺度急流的生成是由于簡(jiǎn)單地說：中間尺度急流的生成是由于對(duì)流不穩(wěn)定的飽和濕空氣在上升的過程對(duì)流不穩(wěn)定的飽和濕空氣在上升的過程中可以獲得加速的結(jié)果。中可以獲得加速的結(jié)果。4 表示水汽的物理量表示水汽的物理量 既然單站在這樣的原理下可以出現(xiàn)大既然單站在這樣的原理下可以出現(xiàn)大風(fēng)，為什么它的上游、下游同樣也是飽和風(fēng)，為什么它的上游、下游同樣也是飽和濕空氣，也處在對(duì)流不穩(wěn)定的層結(jié)中、在濕空氣，也處在對(duì)流不穩(wěn)定的層結(jié)中、在上升狀態(tài)時(shí)就不能出現(xiàn)大風(fēng)呢？上升

36、狀態(tài)時(shí)就不能出現(xiàn)大風(fēng)呢？ 出現(xiàn)出現(xiàn)2支急流支急流,就可以認(rèn)為是中尺度急流就可以認(rèn)為是中尺度急流連成一線。連成一線。 出現(xiàn)大片急流大風(fēng)不也可以認(rèn)為是中出現(xiàn)大片急流大風(fēng)不也可以認(rèn)為是中尺度急流連成了一片嗎？尺度急流連成了一片嗎？ 所以我認(rèn)為這三種大風(fēng)都可以定義為所以我認(rèn)為這三種大風(fēng)都可以定義為中尺度急流。中尺度急流。4 表示水汽的物理量表示水汽的物理量暴雨的水汽輸送，原則上分為兩步：暴雨的水汽輸送，原則上分為兩步：副高外圍的天氣尺度急流，其作用是把海副高外圍的天氣尺度急流，其作用是把海洋上得水汽源源不斷地向內(nèi)陸輸送，結(jié)果洋上得水汽源源不斷地向內(nèi)陸輸送，結(jié)果是是造成陸地上大面積增濕增暖。造成陸地上大

37、面積增濕增暖。12 在飽和不穩(wěn)定的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)中，生成在飽和不穩(wěn)定的上升運(yùn)動(dòng)區(qū)中，生成中尺度急流，其作用一方面加強(qiáng)濕空氣的中尺度急流，其作用一方面加強(qiáng)濕空氣的輻和，另一方面將輻和的水汽向暴雨區(qū)輸輻和，另一方面將輻和的水汽向暴雨區(qū)輸送，在其下游造成暴雨送，在其下游造成暴雨。暴雨區(qū)直接的水暴雨區(qū)直接的水汽輸送一般是由中出度急流來實(shí)現(xiàn)的。汽輸送一般是由中出度急流來實(shí)現(xiàn)的。（三）上升運(yùn)動(dòng)（三）上升運(yùn)動(dòng)引發(fā)引發(fā)合并合并1 現(xiàn)象現(xiàn)象 這種現(xiàn)象就是我們預(yù)報(bào)員在暴雨預(yù)報(bào)過這種現(xiàn)象就是我們預(yù)報(bào)員在暴雨預(yù)報(bào)過程中已經(jīng)認(rèn)識(shí)到的規(guī)律，即暴雨是中尺度天程中已經(jīng)認(rèn)識(shí)到的規(guī)律，即暴雨是中尺度天氣現(xiàn)象，但其發(fā)生卻是多種尺度相結(jié)

38、合的產(chǎn)氣現(xiàn)象，但其發(fā)生卻是多種尺度相結(jié)合的產(chǎn)物。物。 這是因?yàn)橹谐叨认到y(tǒng)是在大尺度天氣背這是因?yàn)橹谐叨认到y(tǒng)是在大尺度天氣背景下發(fā)生的，沒有有利的大尺度系統(tǒng)天氣背景下發(fā)生的，沒有有利的大尺度系統(tǒng)天氣背景，中尺度系統(tǒng)也不可能得到發(fā)展和加強(qiáng)。景，中尺度系統(tǒng)也不可能得到發(fā)展和加強(qiáng)。 因此，我們?cè)谘芯勘┯甑臅r(shí)候，必須分因此，我們?cè)谘芯勘┯甑臅r(shí)候，必須分析清楚大尺度的天氣背景和暴雨的直接中尺析清楚大尺度的天氣背景和暴雨的直接中尺度影響系統(tǒng)，并對(duì)其上升運(yùn)動(dòng)進(jìn)行診斷。度影響系統(tǒng)，并對(duì)其上升運(yùn)動(dòng)進(jìn)行診斷。2 上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析 我們知道：上升運(yùn)動(dòng)迄今為止無(wú)法直接我們知道：上升運(yùn)動(dòng)迄今為止無(wú)法直

39、接測(cè)量，一般都是基于其他觀測(cè)的物理量資測(cè)量，一般都是基于其他觀測(cè)的物理量資料，通過診斷分析而得。因此能否較好地料，通過診斷分析而得。因此能否較好地描述垂直運(yùn)動(dòng)，對(duì)其診斷方法的先進(jìn)與否，描述垂直運(yùn)動(dòng)，對(duì)其診斷方法的先進(jìn)與否，將顯得尤為重要。將顯得尤為重要。 下面我介紹幾種傳統(tǒng)的診斷方法。下面我介紹幾種傳統(tǒng)的診斷方法。2 上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析 方程的這兩項(xiàng)（方程前兩項(xiàng)）告訴方程的這兩項(xiàng)（方程前兩項(xiàng)）告訴我們：大氣中得垂直運(yùn)動(dòng)可以認(rèn)為是由我們：大氣中得垂直運(yùn)動(dòng)可以認(rèn)為是由溫度平流的拉普拉斯和絕對(duì)渦度的差動(dòng)溫度平流的拉普拉斯和絕對(duì)渦度的差動(dòng)項(xiàng)強(qiáng)迫產(chǎn)生的。項(xiàng)強(qiáng)迫產(chǎn)生的。 當(dāng)這兩項(xiàng)的符號(hào)相

40、反時(shí)，很難定性判當(dāng)這兩項(xiàng)的符號(hào)相反時(shí)，很難定性判斷垂直運(yùn)動(dòng)的方向，并且，這兩項(xiàng)之間斷垂直運(yùn)動(dòng)的方向，并且，這兩項(xiàng)之間還存在部分抵消效應(yīng)，在分別計(jì)算兩項(xiàng)還存在部分抵消效應(yīng)，在分別計(jì)算兩項(xiàng)強(qiáng)迫的垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，也會(huì)得出不正確的強(qiáng)迫的垂直運(yùn)動(dòng)時(shí)，也會(huì)得出不正確的結(jié)果。結(jié)果。 2 上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析 準(zhǔn)地轉(zhuǎn)準(zhǔn)地轉(zhuǎn)方程和半地轉(zhuǎn)的二維次級(jí)環(huán)流方方程和半地轉(zhuǎn)的二維次級(jí)環(huán)流方程可以描述中高緯度大氣的許多基本結(jié)構(gòu)。在程可以描述中高緯度大氣的許多基本結(jié)構(gòu)。在中、高緯度天氣系統(tǒng)的診斷分析和早期數(shù)值預(yù)中、高緯度天氣系統(tǒng)的診斷分析和早期數(shù)值預(yù)報(bào)中得到了廣泛的應(yīng)用。但它報(bào)中得到了廣泛的應(yīng)用。但它 溫度平流和

41、渦度平流差動(dòng)兩項(xiàng)是有相關(guān)部溫度平流和渦度平流差動(dòng)兩項(xiàng)是有相關(guān)部分的，計(jì)算結(jié)果是不科學(xué)、也不準(zhǔn)確的。分的，計(jì)算結(jié)果是不科學(xué)、也不準(zhǔn)確的。 潛熱作用往往大于平流強(qiáng)迫成為主要項(xiàng)，潛熱作用往往大于平流強(qiáng)迫成為主要項(xiàng)，而潛熱與待診斷的而潛熱與待診斷的同時(shí)發(fā)生，很難預(yù)先給出同時(shí)發(fā)生，很難預(yù)先給出來，強(qiáng)降水發(fā)生前來，強(qiáng)降水發(fā)生前很難作出診斷。很難作出診斷。 地面的摩擦不便描述。地面的摩擦不便描述。 因此，在因此，在8080年代一般做定性的分析使用。年代一般做定性的分析使用。 2 上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析 后來，在后來，在70年代，有人修改了傳統(tǒng)的準(zhǔn)地轉(zhuǎn)年代，有人修改了傳統(tǒng)的準(zhǔn)地轉(zhuǎn)方程的某些缺陷，

42、把它寫成方程的某些缺陷，把它寫成準(zhǔn)地轉(zhuǎn)的矢量形式準(zhǔn)地轉(zhuǎn)的矢量形式的的方程，并將平流強(qiáng)迫函數(shù)組成準(zhǔn)地轉(zhuǎn)方程，并將平流強(qiáng)迫函數(shù)組成準(zhǔn)地轉(zhuǎn)矢量矢量散度的形式，散度的形式，這套方程對(duì)中高緯度準(zhǔn)地轉(zhuǎn)的天氣這套方程對(duì)中高緯度準(zhǔn)地轉(zhuǎn)的天氣系統(tǒng)的發(fā)展作出更合理的表述和解釋。同時(shí)，也系統(tǒng)的發(fā)展作出更合理的表述和解釋。同時(shí)，也在暴雨分析中得到了廣泛的應(yīng)用。在暴雨分析中得到了廣泛的應(yīng)用。其原理在業(yè)務(wù)其原理在業(yè)務(wù)氣象學(xué)中事實(shí)上已經(jīng)成為從模式產(chǎn)品估計(jì)垂直運(yùn)氣象學(xué)中事實(shí)上已經(jīng)成為從模式產(chǎn)品估計(jì)垂直運(yùn)動(dòng)的基礎(chǔ)。動(dòng)的基礎(chǔ)。 其表達(dá)式為：其表達(dá)式為： 2 上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析 準(zhǔn)地轉(zhuǎn)的矢量形式的準(zhǔn)地轉(zhuǎn)的矢量形式

43、的方程的優(yōu)點(diǎn)，是方程的優(yōu)點(diǎn)，是預(yù)預(yù)先剔除了先剔除了溫度平流和渦度平流差動(dòng)兩項(xiàng)之間相抵溫度平流和渦度平流差動(dòng)兩項(xiàng)之間相抵部分，對(duì)中高緯度天氣系統(tǒng)的發(fā)展作出更合理的部分，對(duì)中高緯度天氣系統(tǒng)的發(fā)展作出更合理的表述和解釋。但是在暴雨診斷中：表述和解釋。但是在暴雨診斷中： 它不能很好的解決與待診斷的它不能很好的解決與待診斷的同時(shí)發(fā)生、同時(shí)發(fā)生、在強(qiáng)降水中成為主要項(xiàng)的潛熱作用對(duì)上升運(yùn)動(dòng)的在強(qiáng)降水中成為主要項(xiàng)的潛熱作用對(duì)上升運(yùn)動(dòng)的貢獻(xiàn)。貢獻(xiàn)。 在暴雨天氣中，風(fēng)場(chǎng)具有顯著的非地轉(zhuǎn)特點(diǎn)，在暴雨天氣中，風(fēng)場(chǎng)具有顯著的非地轉(zhuǎn)特點(diǎn)，用用準(zhǔn)地轉(zhuǎn)的方法描述暴雨系統(tǒng)也是不確切的。準(zhǔn)地轉(zhuǎn)的方法描述暴雨系統(tǒng)也是不確切的。 雖然

44、這套方程在暴雨中得到廣泛的實(shí)驗(yàn)和應(yīng)雖然這套方程在暴雨中得到廣泛的實(shí)驗(yàn)和應(yīng)用，但仍然是很不理想的。用，但仍然是很不理想的。 2 上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析 再后來，又有人針對(duì)暴雨系統(tǒng)風(fēng)場(chǎng)顯著的再后來，又有人針對(duì)暴雨系統(tǒng)風(fēng)場(chǎng)顯著的非地轉(zhuǎn)特性，給出幾種非地轉(zhuǎn)的非地轉(zhuǎn)特性，給出幾種非地轉(zhuǎn)的方程，但方程，但基本上都以平衡方程為運(yùn)動(dòng)的約束條件，對(duì)基本上都以平衡方程為運(yùn)動(dòng)的約束條件，對(duì)散度變化有過嚴(yán)的限制，也不符合暴雨系統(tǒng)散度變化有過嚴(yán)的限制，也不符合暴雨系統(tǒng)具有大散度變化的風(fēng)場(chǎng)實(shí)際情況。具有大散度變化的風(fēng)場(chǎng)實(shí)際情況。 因此，做暴雨系統(tǒng)的診斷還要研究與暴因此，做暴雨系統(tǒng)的診斷還要研究與暴雨系統(tǒng)相適

45、應(yīng)的新的理論工具。雨系統(tǒng)相適應(yīng)的新的理論工具。2 上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析 1999年，中國(guó)氣象局武漢暴雨所胡伯威年，中國(guó)氣象局武漢暴雨所胡伯威教授推導(dǎo)出教授推導(dǎo)出一種適用于中國(guó)夏季暴雨系一種適用于中國(guó)夏季暴雨系統(tǒng)診斷的非地轉(zhuǎn)矢量統(tǒng)診斷的非地轉(zhuǎn)矢量方程。對(duì)前述方程。對(duì)前述的非地轉(zhuǎn)的非地轉(zhuǎn)方程有明顯改進(jìn)，經(jīng)過實(shí)際暴方程有明顯改進(jìn)，經(jīng)過實(shí)際暴雨預(yù)報(bào)中檢驗(yàn)，有較好的效果。雨預(yù)報(bào)中檢驗(yàn)，有較好的效果。 這篇論文發(fā)表在這篇論文發(fā)表在氣象學(xué)報(bào)氣象學(xué)報(bào)第第57卷第卷第4期上。期上。2 上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析 方程即有地轉(zhuǎn)項(xiàng)，也包含了重要的非地轉(zhuǎn)項(xiàng)，方程即有地轉(zhuǎn)項(xiàng)，也包含了重要的非地

46、轉(zhuǎn)項(xiàng)，放寬了對(duì)散度風(fēng)強(qiáng)度的控制，適合大散度變放寬了對(duì)散度風(fēng)強(qiáng)度的控制，適合大散度變化暴雨系統(tǒng)的診斷；化暴雨系統(tǒng)的診斷； 把總體加熱參數(shù)化方法加入邊界層摩擦作用把總體加熱參數(shù)化方法加入邊界層摩擦作用中；中； 方程診斷限制用于低層，低層上升運(yùn)動(dòng)雖比方程診斷限制用于低層，低層上升運(yùn)動(dòng)雖比中上層弱，但它卻是產(chǎn)生和維持強(qiáng)對(duì)流暴雨中上層弱，但它卻是產(chǎn)生和維持強(qiáng)對(duì)流暴雨的關(guān)鍵；潛熱主要在高層，對(duì)低層影響不突的關(guān)鍵；潛熱主要在高層，對(duì)低層影響不突出，巧妙地回避了潛熱對(duì)暴雨系統(tǒng)的診斷的出，巧妙地回避了潛熱對(duì)暴雨系統(tǒng)的診斷的影響。影響。 2 上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析 介紹介紹方程的改進(jìn)過程，目的是以方

47、程的改進(jìn)過程，目的是以方程為例，讓大家了解做暴雨分析和預(yù)報(bào)，方程為例，讓大家了解做暴雨分析和預(yù)報(bào)，不是依靠一個(gè)方法、一種工具就能解決的，不是依靠一個(gè)方法、一種工具就能解決的，而是要經(jīng)過幾代人的不斷努力、逐步認(rèn)識(shí)、而是要經(jīng)過幾代人的不斷努力、逐步認(rèn)識(shí)、逐步進(jìn)步的過程。況且，迄今為止，也還逐步進(jìn)步的過程。況且，迄今為止，也還沒有一個(gè)真正能夠全面表述暴雨系統(tǒng)的沒有一個(gè)真正能夠全面表述暴雨系統(tǒng)的方程。方程。2 上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析 連續(xù)方程使用的前提條件，是空氣連續(xù)方程使用的前提條件，是空氣不可壓縮的，它告訴我們：不可壓縮的，它告訴我們： 在某層空氣中有氣流的輻和或輻散，在某層空氣中有

48、氣流的輻和或輻散，必然會(huì)有垂直運(yùn)動(dòng)的發(fā)生。必然會(huì)有垂直運(yùn)動(dòng)的發(fā)生。 用連續(xù)方程做暴雨分析和診斷，我用連續(xù)方程做暴雨分析和診斷，我們希望大氣上層有空氣的輻散，下層有們希望大氣上層有空氣的輻散，下層有空氣的輻和，這樣整個(gè)氣柱為上升運(yùn)動(dòng)，空氣的輻和，這樣整個(gè)氣柱為上升運(yùn)動(dòng)，有利暴雨天氣的發(fā)生。有利暴雨天氣的發(fā)生。2 上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析 大氣高層的輻散重點(diǎn)注意兩個(gè)大氣高層的輻散重點(diǎn)注意兩個(gè)系統(tǒng)：系統(tǒng)： 1 南亞高壓南亞高壓 2 高空急流高空急流2 上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析南亞高壓：南亞高壓： 南亞高壓是指南亞高壓是指100hpa等壓面上的高壓系等壓面上的高壓系統(tǒng)，它和副熱

49、帶高壓類似，每年夏季都會(huì)統(tǒng)，它和副熱帶高壓類似，每年夏季都會(huì)有一次向北半球的移動(dòng)過程。一般在有一次向北半球的移動(dòng)過程。一般在56月比較活躍，其中心可以到達(dá)我國(guó)青藏高月比較活躍，其中心可以到達(dá)我國(guó)青藏高原上，長(zhǎng)江流域處在南亞高壓脊（原上，長(zhǎng)江流域處在南亞高壓脊（100hpa東西風(fēng)零線）附近，高空表現(xiàn)出輻散特征。東西風(fēng)零線）附近，高空表現(xiàn)出輻散特征。 2 上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析上升運(yùn)動(dòng)的診斷分析高空急流：高空急流：高空急流的顯著特點(diǎn)是準(zhǔn)地轉(zhuǎn)的。高空急流的顯著特點(diǎn)是準(zhǔn)地轉(zhuǎn)的。 sn入口入口出口出口高空急流一般是指高空急流一般是指200hpa等壓面上有一條等壓面上有一條36m/s 以上的大風(fēng)帶。最大大風(fēng)的連線稱為以上的大風(fēng)帶。最大大風(fēng)的連線稱為高空急流軸。最大風(fēng)處稱為高空急流中心。高空急流軸。最大風(fēng)處稱為高空急流中心。 我們選高空急流特殊的情況對(duì)高空我們選高空急流特殊的情況對(duì)高空急流各個(gè)區(qū)域做散度分析：急流各個(gè)區(qū)域做散度分析： 假設(shè)高空急流呈準(zhǔn)直線、準(zhǔn)緯向的假設(shè)高空急流呈準(zhǔn)直線、準(zhǔn)緯向的 k（曲率）