天气是一定区域短时段内的大气状态(如冷暖、风雨、干湿、阴晴等)及其变化的总称。天气系统通常是指引起天气变化和分布的高压、低压和高压脊、低压槽等具有典型特征的大气运动系统。各种天气系统都具有一定的空间尺度和时间尺度,而且各种尺度系统间相互交织、相互作用。许多天气系统的组合,构成大范围的天气形势,构成半球甚至全球的大气环流。
气候是长时间内气象要素和天气现象的平均或统计状态,时间尺度为月、季、年、数年到数百年以上。气候以冷、暖、干、湿这些特征来衡量,通常由某一时期的平均值和离差值表征。
气候是地球上某一地区多年时段大气的一般状态 ,是该时段各种天气过程的综合表现。气象要素(温度、降水、风等)的各种统计量(均值、极值 、概率等)是表述气候的基本依据。气候与人类社会有密切关系,许多国家很早就有关于气候现象的记载。中国春秋时代用圭表测日影以确定季节,秦汉时期就有二十四节气、七十二候的完整记载。气候一词源自古希腊文,意为倾斜,指各地气候的冷暖同太阳光线的倾斜程度有关。
由于太阳辐射在地球表面分布的差异,以及海、陆、山脉、森林等不同性质的下垫面在到达地表的太阳辐射的作用下所产生的物理过程不同,使气候除具有温度大致按纬度分布的特征外,还具有明显的地域性特征。按水平尺度大小,气候可分为大气候、中气候与小气候。大气候是指全球性和大区域的气候,如:热带雨林气候、地中海型气候、极地气候、高原气候等;中气候是指较小自然区域的气候,如:森林气候、城市气候、山地气候以及湖泊气候等;小气候是指更小范围的气候,如:贴地气层和小范围特殊地形下的气候(如一个山头或一个谷地)。
在纬度位置、海陆分布、大气环流、地形、洋流等因素的影响下,世界气候大致分为以下几种类型:
热带雨林气候:高温高湿;
热带草原气候:分旱湿两季;
热带沙漠气候:高温少雨;
热带季风气候:分干温两季;
亚热带季风气候和季风湿润性气候:夏季高温多雨,冬季低温少雨;
亚热带沙漠气候:基本与热带沙漠气候相似,但冬季气温稍比热带沙漠气候低;
亚热带草原气候:基本与热带草原气候相似,但分布在亚热带;
地中海气候:冬季温和多雨,夏季炎热少雨;
温带海洋性气候:冬暖夏凉,年温差小;
温带大陆性气候:降水稀少,冬季严寒,夏季酷暑;
温带季风气候:夏季较暖,冬季较温和;
温带阔叶林气候:夏季炎热多雨,冬季寒冷干燥。
温带草原气候:夏暖冬寒;
温带沙漠气候:极端干旱,温差较大;
亚寒带针叶林气候:夏季温和,冬季寒冷;
山地气候:从山麓到山顶垂直变化;
极地苔原气候:冬长而冷,夏短而凉;
极地冰原气候:全年严寒
一种天气的范围是根据天气系统的尺度大小来决定。更大的天气系统范围可达2,000公里以上,最小的还不到1公里。
波长与地球半径相当的波动,称为行星尺度天气系统。
水平尺度由2000公里到2 公里的系统,统称为中尺度天气系统,包括台风、锋面、龙卷、飑线、雷暴单体等。
平均距离约为200~300公里的高、低压系统,称为天气系统,现在称为天气尺度天气系统。
100~200公里称为中间尺度天气系统。
范围为一二百公里、几十公里甚至几公里的高、低压系统,统称为中小尺度天气系统。
比如某市在下雨 在多远的地方才没有下雨的问题,需要看下雨是什么天气系统造成的。如果是台风、锋面、龙卷、飑线、雷暴单体等造成的,下雨的范围就会比较大。如果是在夏季的对流雨,范围就会比较小,可能没有多远就没有雨下(也可能出现在隔着路对面就没有雨)。
天气系统通常是指引起天气变化和分布的高压、低压和高压脊、低压槽等具有典型特征的大气运动系统。
那么,高压和低压是什么呢?高压脊和低压槽又是什么呢?所谓高压,就是“高气压”。它是大气中气压比同高度四周偏高的区域。这种高压在天气图上用规定等高面上的等压线或规定等压面上的等高线来表示,这些等值线把较高的气压值或高度值围在中间。低压与高压相反,它是大气中气压比同高度低的区域。
这里,我们有必要把等压线和等压面的知识向大家介绍一下。所谓等压线就是把在一定时间内气压相等的地点在平面图上连接起来所成的封闭线。而等压面则是压力相等的各点所组成的面,即空间气压相等的各点所组成的面。由于同一高度,各地气压不相等,等压面在空间不是平面,而是像地形一样起伏不平。
三面气压较低而一面气压较高的天气系统,简称脊。高压脊是高压向外伸出的狭长部分,或一组未闭合的等压线向气压较低方突出的部分。在脊中,各等压线弯曲更大处的连线叫脊线。气压沿脊线更高,向两边递减。脊附近的空间等压面,类似山脊。天气图上高压向某个方向伸出去的一部分,略呈“U”型或“n”型的高压区域就叫高压脊。低压槽则与高压脊相反。
各种天气系统都具有一定的空间尺度和时间尺度,而且各种尺度系统间相互交织、相互作用。许多天气系统的组合,构成大范围的天气形势,构成半球甚至全球的大气环流。天气系统总是处在不断新生、发展和消亡过程中,在不同发展阶段有其相对应的天气现象分布。因而一个地区的天气和天气变化是同天气系统及其发展阶段相联系的,是大气的动力过程和热力过程的综合结果。
各类天气系统都是在一定的大气环流和地理环境中形成、发展和演变着,都反映着一定地区的环境特性。比如极区及其周围终年覆盖着冰雪,空气严寒、干燥,这一特有的地理环境成为极区低空冷高压和高空极涡、低槽形成和发展的背景条件。赤道和低纬度地区终年高温、潮湿,大气处于不稳定状态,是对流性天气系统产生、发展的必要条件。中高纬度是冷、暖气流经常交汇地带,不仅冷暖气团你来我往交替频繁,而且其斜压不稳定,是锋面、气旋系统得以形成、发展的重要基础。天气系统的形成和活动反过来又会给地理环境的结构和演变以深刻影响。
各类天气系统有一定的特征尺度。空间尺度主要以天气系统的水平尺度的大小来衡量,水平尺度系指天气系统的波长或扰动直径;时间尺度以天气系统的生命史的时间长短来衡量,生命史系指天气系统由新生到消亡的生消过程。一般天气系统的水平尺度越大,其时间尺度也越长。
在20世纪40年代以前,地面观测站平均距离约为200~300公里,以此站距观测所得的资料分析出来的高、低压系统,称为天气系统,21世纪来称为天气尺度天气系统。20世纪40年代,发展了高空气象观测(平均站距约为500公里),把从高空天气图上发现的、波长与地球半径相当的波动,称为行星尺度天气系统。
50年代前后,在研究对流性灾害天气时,发现了许多水平范围为一二百公里、几十公里甚至几公里的高、低压系统,统称为中小尺度天气系统。分析这类系统,必须建立稠密的观测网,比如在美国有所谓的α、β和γ观测网,站距分别约为50公里、8公里和2.5公里。到了70年代,用300~400公里格距进行数值天气预报时,往往因这种格距太大而分析不出一些具有对流性天气的系统,影响了预报效果。当格距缩小到100~200公里时,即可分析出来,后来就称这类尺度的系统为中间尺度天气系统。
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