谈谈气象要素压温湿风的物理意义和预报-中国气象局图书馆.PDF

Forum 论坛 谈谈气象要素（压、温、湿、风）的物理意义和 预报应用价值 ■ 陶祖钰 范俊红 李开元 刘淑媛 杨引明 形形色色的气象变量，本质上都是由 “气压、温度、湿度和风”这四个基本 “元素”组成的，所以只有这四个量才被称为气象要素。 天气预报中用到的气象变量 （有时也称为物理 们常说冷高压和暖低压的物理依据。同样道理，气压 量、诊断量），其数量之多数以十计、百计，但是 水平梯度的大小和温度水平梯度也密切相关。海平面 只有气压、温度、湿度和风这四个量被称为气象要 气压场中等压线的密集带，也应是大气层中温度水平 素，简称 “压、温、湿、风”。要素的英文名称是 差异较大的区域，即锋区。因此根据地面天气图上等 “element ”，它也可翻译成 “元素”。也就是说， 压线的密集带可以很快地大致判定锋区的位置。 形形色色的气象变量，本质上都是由这四个基本 “元 气压倾向，即地面气压随时间的变化，如3h 或 素”组成的，所以只有 “压、温、湿、风”才被称为 24h变压，也同样和温度变化相关联。气压升高表示 气象要素。既然如此，气象要素在天气预报中也必定 整个大气层中有冷空气活动，即比较冷的空气代替了 最具应用价值，而且还有直接、明了、方便的特点。 原来比较暖的空气；反之，气压下降则反映有暖空气 要用好气象要素，首先必须真正理解气象要素的 活动。温度平流是表征冷暖空气活动的物理量，所以 物理意义，因为其中包含了做天气预报必备的基础知 根据静力学关系，正负变压应与空中的冷暖平流相对 识。本文将概要地介绍压、温、湿、风的物理含义， 应，正负变压越大，反映冷暖平流越强 （虽然我们不 并从这些基础物理概念出发，讨论它们在天气预报中 能确定空中温度平流所在的高度和厚度）。更有价值 有哪些应用价值，以及它们之间的关联。最后用 “地 的是，动力学理论证明，冷暖平流是导致下沉和上升 面气象要素四线图”的实例介绍具体的应用方法。 运动的原因，所以气压倾向也与晴雨密切相关。气压 下降天气转坏，气压上升天气转好。所以早年人们将 一、气压 气压表称为晴雨表。 气象站观测的地面气压 （也称为本站气压、场 理论上，短时间内发生的气压变化，如3h或1h气 面气压），它代表该地单位面积上空整个大气层的总 压倾向，有助于我们迅速、及时地掌握空中冷暖空气 质量。这是因为，除了在对流云中，大气在垂直方向 的活动。但在预报中应用时遇到的最大困难是，地面 都处于静力平衡状态，所以真空水银气压表中水银柱 气压有很明显的日变化，它与温度的日变化和地球大 的重量就等于大气柱的重量，其数值在海平面上约为 气圈的半日弹性波有关。所以只有明显的、非日变化 760mm高的水银柱重量，约1000hPa 。 的气压倾向才有预报价值，这就需要我们在预报中用 最常使用的是海平面气压。这是因为地面高低起 心体察。 伏，大气柱的长度不同，所以海拔高的地面气压总低 空中的气压在天气分析中用等压面高度来表示。 于海拔低的。要比较不同气象站气压的高低，必须先 等压面的高度高，就表示相应等高面上的气压高，如 将地面气压都订正成海平面气压。订正的方法就是加 500hPa等压面上的高度偏高，就表示该地5.5km左右 上地面以下到海平面的气柱质量。计算这个虚拟气柱 高度的水平面的气压偏高。 的质量时需要假设气柱的温度就是地面温度，因此地 因为大气的总质量约为1000hP a ，所以500hP a 面温度偏低的测站，订正出来的海平面气压就一定偏 等压面把大气层大致分为质量几乎相等的上下两部 高，尤其是冬季海拔较高的测站，例如冬季蒙古高原 分。500hPa 的高度H500 等于1000hPa 的高度H1000加上 常出现海平面气压偏高的情况。 1000hPa等压面和500hPa等压面之间的厚度H1000,500 ， 大气的总质量取决于空气的密度。温度低时，空 即： 气密度大，气柱