航海气象学与海洋学电子教案Word文档格式.docx
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日变化：
陆上最高气温夏季14～15时，冬季13～14时，
海上最高气温在中午1230时左右，
陆上海上最低温度均在日出前，约0600时左右
日较差：
一昼夜内最高气温与最低气温的差值。
它与纬度、季节、下垫面性质、地形、海拔高度及天气状况有关。
年变化：
北半球，陆上月平均最高气温在７月，海上８月
陆上月平均最低气温在１月，海上２月
南半球，陆上月平均最高气温在１月，海上２月
陆上月平均最低气温在７月，海上８月
年较差：
它与纬度、下垫面性质、海拔高度有关。
海平面气温的平均分布特点：
1夏半年等温线较稀疏，冬半年较密集；
2等温线在海陆交界处曲折；
3冬季北大西洋等温线向北突出显著；
4存在热赤道、冷极的现象。
第三节大气压
一、气压的单位
有三种：
气象上用百帕hPa，工业上用毫米汞柱mmHg，有些国家用毫巴mb
三者的关系为：
１mmHg＝
hPa
１mb＝１hPa
二、气压随高度的变化
大气静力方程：
单位气压高度差：
船用压高公式：
三、海平面气压场的基本型式
低气压：
由闭合等压线构成的，中心气压比四周低的区域。
低压槽：
由低压向外延伸出来的狭长区域，或一组未闭合的等压线向气压较高的一方凸出的部分。
高气压：
由闭合等压线构成的，中心气压比四周高的区域。
高压脊：
由高压向外延伸出来的狭长区域，或一组未闭合的等压线向气压较低的一方凸出的部分。
鞍型区：
相对并相邻的２个高压和２个低压组成的中间区域。
四、水平气压梯度（-
）
气象学中规定，垂直于等压线，沿气压减小的方向，单位距离内气压减小的数值，称为水平气压梯度。
五、气压系统随高度的变化
温度场对称的系统：
暖高压，中心轴线垂直，随高度增加而加强；
深厚系统
冷高压，中心轴线垂直，随高度增加而减弱；
浅薄系统热低压，中心轴线垂直，随高度增加而减弱；
浅薄系统
冷低压，中心轴线垂直，随高度增加而加强；
温度场不对称的系统：
北半球，高压，温度是西暖东冷，中心轴线向西南方倾斜；
低压，温度是东暖西冷，中心轴线向西北方倾斜；
南半球，高压，温度是西暖东冷，中心轴线向西北方倾斜；
低压，温度是东暖西冷，中心轴线向西南方倾斜；
六、气压日、年变化
日变化：
一昼夜2个周期，峰值在10h、22h，谷值在04h、16h
日较差：
随纬度变化。
年变化：
陆上，气压最高值在冬季，最低值在夏季；
海上，气压最高值在夏季，最低值在冬季；
七、等高面图和等压面图
等高面图：
用来表示某一等高面上气压值大小分布的图。
等压面图：
用来表示空间某一等压面起伏形势的图。
第四节空气的水平运动——风
一、风的定义和单位
风速：
单位时间内空气在水平方向上移动的距离。
常用单位有米/秒（m/s）、节（kn）
1m/s≈2kn
风力：
在日常生活中用来表示风的大小，可分为0～12级。
风向：
风的来向。
常用16方位和圆周方位表示。
二、风的脉动性和日、年变化
风的脉动性：
即风的阵性，是指风向摇摆不定，风速一阵大一阵小的现象。
白天比夜间大，晴天比阴天大，夏天比冬天大，陆地比海洋大。
因地而异。
三、作用在空气微团上的力
重力：
水平气压梯度力：
水平地转偏向力：
惯性离心力：
摩擦力：
四、地转风
地转风：
在自由大气中，空气的水平直线运动。
风压定律：
在自由大气中，背风而立，在北半球，高压在右，低压在左
在南半球，高压在左，低压在右。
五、梯度风
梯度风：
在自由大气中，空气的水平圆周运动。
旋衡风：
适合于风力特别强的小尺度系统中。
由水平气压梯度力与惯性离心力相平衡。
六、摩擦层中的风
由于摩擦的作用，将使风的方向向低压一边偏转，也使得风速减小。
摩擦层中的风压定律：
背风而立，在北半球，高压在右后，低压在左前
在南半球，高压在左后，低压在右前。
海面实际风向与风速的确定：
风向，偏10°
～20°
；
约为地转风的65%。
七、地形的动力作用
绕流与阻挡作用：
狭管效应：
岬角效应：
海岸效应：
第五节空气的垂直运动和大气稳定度
一、空气的垂直运动
对流：
水平辐散、辐合引起的垂直运动：
锋面上的垂直运动：
地形引起的垂直运动：
乱流引起的垂直运动：
二、大气稳定度
垂直运动中气温的绝热变化
状态曲线：
干绝热线γd=1℃/100m，γm=0.5℃/100m或=0.6℃/100m
层结曲线:
γ又称环境曲线,因时、因地和不同高度而异。
大气稳定度的判据：
γ＞γd绝对不稳定
γ＜γm绝对稳定
γm＜γ＜γd条件性不稳定
三、大气中的逆温
辐射逆温：
平流逆温：
下沉逆温：
乱流逆温：
锋面逆温：
第六节大气环流
一、大气环流
热力环流原理：
单圈环流：
三圈环流：
海平面平均气压场的基本特征：
1月
7月
二、季风环流
季风：
大范围风向随季节而有规律转变的盛行风。
季风的成因：
海陆分布、行星风带的位移、大地形的影响
季风的分布：
东亚、南亚、赤道非洲、东南亚、北澳
三、局地环流
海陆风：
山谷风；
第七节大气湿度和海水盐度
一、常用湿度因子
绝对湿度：
水汽压：
相对湿度：
露点：
气温露点差：
二、大气中的水汽的分布
与纬度、下垫面、季节、昼夜、高度有关。
三、湿度的日、年变化
四、饱和水汽压与温度、溶质和曲率的关系
五、大气中水汽凝结的一般条件
降温、增加水汽、降温+增加水汽。
六、海水盐度
盐度与含盐量的区别
第八节云与降水
一、云的形成条件
上升运动+水汽
二、云的物理分类
按云的形成的特点分类：
积状云：
积云、积雨云
层状云：
卷云、卷层云、高层云、雨层云、层云、碎雨云
波状云：
卷积云、高积云、层积云
按云底高度分类：
高云：
卷云、卷积云、卷层云
中云：
高层云、高积云
低云：
雨层云、层云、碎雨云、积云、积雨云、层积云
三、降水
类型：
液态和固态
降水量和降水强度：
降水性质：
连续性、间歇性、阵性
第九节海洋上的雾
一、雾的分类与特征
辐射雾：
平流雾：
锋面雾：
蒸汽雾：
二、平流雾的生消条件
冷的海面与适当的海气温差：
适宜的风场：
充沛的水汽：
低层逆温层结：
三、海洋上雾的分布
我国近海的雾：
分布特点：
南早北晚、南少北多、南窄北宽。
世界海洋上的雾：
分布区域：
日本北海道东部至阿留申群岛一带的洋面
北美圣劳伦斯湾至纽芬兰外海
挪威、西欧沿岸与冰岛之间的洋面
阿根廷东部海面、塔斯马尼亚与新西兰之间海面、马达加斯加南部海面
信风带海洋东岸
北冰洋和南极洲沿岸冰缘、冰间水域、中高纬大陆东岸海面
四、海雾的简易测算方法
干、湿球温度表法
露点水温图解法
利用地面预报图和水温图
雾笛的传播特性
第十节海面能见度
一、海面能见度
是指在海面上，正常目力所能见到的最大水平距离。
二、海面能见度的等级
根据能见度的大小，分为0～9弓10级。
在天气报告中一般分为：
恶劣、不良、中等、良好、很好、极好
第二章天气系统和天气过程
第一节天气图基础知识
一、天气图的绘制过程
气象资料的观测和传递
收报和填图
分析
二、天气图底图和图时
底图：
双标准纬线正形圆锥投影
极射赤面投影
墨卡托圆柱投影
图时：
地面图为世界时00、06、12、18
高空图为世界时00、12
三、船用分析图
地面分析图
低纬流线图
高空分析图
第二节气团和锋
一、气团
定义：
在水平方向上物理属性比较均匀的大块空气。
形成：
有一个大范围的物理属性比较均匀的下垫面，有使空气较长时间停留在其上的环流条件，经过一系列的物理过程使热量和水汽充分交换。
变性：
气团离开源地，物理属性会发生变化。
分类：
地理分类，冰洋、极地、热带、赤道
热力分类，暖、冷
二、锋
温度不同的两个气团之间的狭窄过渡带。
分类：
按移动情况分类，暖锋、冷锋、静止锋、锢囚锋
按地理位置分类，冰洋锋、极锋、副热带锋
锋的一般性质：
温度场：
水平温度梯度为10℃/100m，垂直递减率很小，甚至小于零。
风场：
暖锋，北半球，锋前E～SE，锋后S～SW，锋过境，风向顺转
南半球，锋前E～NE，锋后N～NW，锋过境，风向逆转
冷锋，北半球，锋前S～SW，锋后N～NW，锋过境，风向顺转
南半球，锋前N～NW，锋后S～SW，锋过境，风向逆转
气压场：
锋位于槽中，暖锋前为负变压，冷锋后为正变压。
天气模式：
暖锋天气，
云系，Ci→Cs→As→Ns
降水，连续性，锋前，300～400km
雾，是锋面雾
冷锋天气（Ⅰ型），
云系，Ns→As→Cs→Ci
降水，连续性，锋后，150～200km
冷锋天气（Ⅱ型）夏季，
云系主要是Cb，
降水，阵性，锋附近，50～100km
无雾
冬季，云系，Ci→Cs→As→Ns
降水，连续性，锋附近，50～100km
静止锋天气，类似冷锋天气（Ⅰ型），雨区增大，持续时间长
第三节锋面气旋
一、概述
气旋与反气旋的概念：
气旋，在北半球，逆时针方向旋转的大型水平涡旋，或
在南半球，顺时针方向旋转的大型水平涡旋。
反气旋，在北半球，顺时针方向旋转的大型水平涡旋，或
在南半球，逆时针方向旋转的大型水平涡旋。
气旋与反气旋的分类：
气旋，按地理区域，有温带气旋，热带气旋
按热力结构，有锋面气旋，无锋面气旋
反气旋，按地理区域，有极地反气旋，温带反气旋，副热带反气旋
按热力结构，有冷性反气旋，暖性反气旋
二、锋面气旋
生命史：
初生阶段，成熟阶段，锢囚阶段，消亡阶段
再生：
趋于消亡或正在消亡的气旋，在一定条件下又重新发展起来的过程。
气旋族：
在同一条锋系上出现的气旋序列。
天气模式：
分四部分
中心低纬侧，前部，暖锋天气
中部，暖气团天气
后部，冷锋天气
中心高纬侧，锢囚锋天气
锋面气旋发生的频率分布和主要路径：
频率：
主要在冬季，位置在45°
N～50°
N
路径：
东亚大陆产生的向东北移到阿留申群岛
太平洋中部产生的向东北移到北美太平洋沿岸和阿拉斯加湾
北美大陆和东部沿海产生的向东北移到冰岛附近洋面
大西洋中部产生的向东北移到北欧，少数向东移到地中海
影响我国海域的锋面气旋：
东北低压，影响渤海和黄海北部
黄河气旋，影响渤海、黄海北部和中部
渤海低压，影响渤海
江淮气旋，影响黄海南部和中部
东海气旋，影响东海和黄海南部
热低压：
产生在暖季大陆沙漠和盆地地区，准静止性，晴热，少云雨。
第四节冷高压
一、冷高压的发展和结构
发展：
高纬陆地，高空出现冷槽暖脊，脊前的地面。
结构：
温度对称的准静止型和东冷西暖的移动型
二、冷高压的天气和移动
分三部份
前部，即东部，气温下降，偏北大风，常有雨雪
内部，即中部，晴冷、少云、风弱、辐射雾、霾
后部，即西部，气温回升、南风较弱、少云、平流雾、毛毛雨
移动：
整体从西向东或从西北向东南，一般沿长轴方向移动
中心不动，局部向南或东或东南移动
三、寒潮
定义：
一次冷空气活动，使长江中下游及以北地区48h降温10℃以上，长江中下游（春秋季为江淮地区）最低温度达4℃或以下，并且陆上有3个大区伴有5～7级大风，海上有3个海域伴有6～8级大风者。
天气特征：
剧烈降温、偏北大风
四、冷空气的源地和路径
源地：
新地岛以西的北方寒冷洋面
新地岛以东的北方寒冷洋面
冰岛以南的洋面
路径：
关键区70°
E～90°
E，43°
N～65°
西北路，从关键区经蒙古、河套、到达江南
西路，从关键区经新疆、青海、青藏高原东侧、到达四川、云、贵
东路，从关键区经蒙古、内蒙、东北，低层向渤海、华北、到达两湖
第五节副热带高压
一、副热带高压的形成与结构
形成：
大气环流原理
狭长扁平状、高度很高
二、天气模式
东部：
偏北风、层云或雾、陆地干旱无雨
南部；
风力不大、风向稳定、天气晴好、当有东风波和热带气旋时，则出现大风、暴雨等天气
西部：
多雷阵雨和雷雨大风
西北和北部：
多阴雨和风暴天气
中部；
风力微弱、万里无云、天气温暖（陆上则炎热）
三、西太平洋高压的活动
季节变化：
脊线夏季北进，冬季南退
短期变化：
500hPa上588线最西点的移动，表现为旬或侯的西伸东撤
四、西太平洋高压的活动对我国东部地区天气的影响
副高脊线南北移动时，造成一些地区干旱，而另一些地区洪涝
在春夏，造成我国沿海地区的大片平流雾
与大陆东移的低压或低压槽构成“东高西低”的形势，出现偏南大风
影响热带气旋的移动
第六节中小尺度天气系统——雷暴、飑线和龙卷
一、雷暴
是积雨云中所发生的雷电交加的激烈放电现象。
发展阶段、成熟阶段、消散阶段。
产生的原因：
热力作用：
陆上在午后至傍晚、海上在午夜至凌晨
动力作用：
锋面抬升、低层气流辐合抬升、地形抬升
发生频率：
夏季多于冬季、低纬多于高纬、内陆多于海洋、山地多于平原
天气现象：
阵雨
二、飑线
呈带状分布的雷暴或积雨云带。
雷暴、雷雨、阵性大风、冰雹、龙卷
与冷锋的区别：
冷锋是两种性质不同的气团的界面，飑线是在暖气团内部
冷锋是大尺度系统，飑线是中尺度系统
冷锋影响范围大，强度弱，飑线影响范围小，强度大
冷锋与飑线物理要素的分布也有很大差异
三、龙卷
是一种破坏力很大的小尺度风暴系统。
特征：
水平范围很小、持续时间很短、气压甚低、风力甚强、破坏力极大、移动迅速、移动路径多为直线
发生频率：
陆龙卷，美国最多，多在午后至傍晚
海龙卷，孟加拉湾、加勒比海、地中海等较多，多在午夜至凌晨
夏季多于冬季，低纬多于高纬
第七节热带气旋
等级划分：
在西北太平洋
热带低压TD，风速＜34kn（风力＜8级＝
热带风暴TS，风速34～47kn（风力8～9级）
强热带风暴STS，风速48～63kn（风力10～11级）
台风T，风速≥64kn（风力12级）
命名规则：
等级划分的英文缩写+数字编号+名称
集中在低纬洋面上
西北太平洋、东北太平洋、西南太平洋、西北大西洋
孟加拉湾、阿拉伯海、南印度洋西部、澳大利亚西北
频率：
全球平均每年80个，北半球占3/4，北太平洋占1/2
西北太平洋占1/3
北半球热带气旋发生的时间为7～10月，
孟加拉湾和阿拉伯海在5月和11月，
南半球热带气旋发生的时间为1～3月。
二、热带气旋的天气结构
气压场：
中心气压在950hPa以下，水平气压梯度可达0.5～1hPa/km
风场特征：
按风速大小可分三个区域
外圈，自热带气旋边缘到8级风圈
中圈，自8级风圈到云墙区
内圈，台风眼区，眼区几乎无风
三、热带气旋的形成条件
广阔的高温洋面：
大于26.5℃
对流层风速垂直切变要小：
通常用200hPa和850hPa面上的纬向风速差表示
小于10kn
纬度条件：
大于5°
热带低层扰动的存在：
热带气旋85%在热带辐合带上产生
15%在东风波上产生
四、热带气旋的移动
主要移动路径：
北半球，向西、向西北、先向西北再转向东北
南半球，向西、向西南、先向西南再转向东南
热带气旋移动的受力分析：
外力，水平气压梯度力、水平地转偏向力
内力，北半球指向西北、南半球指向西南
热带气旋的移速规律：
加强时减慢，减弱时加快
转向时最慢，转向前比转向后慢些
影响热带气旋移动的周围天气系统：
副热带高压、西风大槽、“双台风”效应
五、南海热带气旋
概况：
每年平均9个，8、9月最多，1～3月极少，
一般在10°
N以上，主要在12°
N～20°
N，112°
E～120°
E
移动路径：
抛物线型、倒抛物线型、西移型、打转后北上
六、热带气旋的测算与避离方法
热带气旋来临的预兆：
海象：
涌浪、海水发臭或发光、海响
天象：
云：
辐射状的卷云、在西风带高云从东向西移
风：
风速增大25%、风向较大改变
气压：
明显下降、日变化消失
物象：
海鸟乱飞、海猪回游、其它生物反常活动、
突然出现少见或未见的动物
热带气旋的中心方位判定法：
根据辐射状卷云、涌浪
根据风力大小和风压定律
根据气压距平值和风压定律
船舶所处的部位及判定法：
风力增大或气压降低，处在前半圆
风力减小或气压上升，处在后半圆
风向顺转处在右半圆，
风向逆转处在左半圆
危险半圆，北半球指右半圆，南半球指左半圆
可航半圆，北半球指左半圆，南半球指右半圆
脱离热带气旋的驾驶法
北半球，误入危险半圆（即右半圆），右舵右舷首顶风驶离
南半球，误入危险半圆（即左半圆），左舵左舷首顶风驶离
第八节热带辐合带、东风波和热带云团
一、热带辐合带
季风槽和信风槽
天气：
对流云、雷暴、阵雨、飑线、大风
二、东风波
倒槽结构
在季风区，云雨区在波轴及其前方
在信风区，云雨区在波轴及其后方
三、热带云团
平均尺度为100～1000km，由许多中尺度对流云体群（10～100km）组成
而每个中尺度对流云体，又由尺度在1～10km的对流云单体群构成
第三章天气预报
一、外推法
1、闭合系统
2、线性系统
第四章海浪、海流和海冰
第一节海浪
一、波浪要素
波峰、波谷、波高、波长、波速、周期、波陡、
波峰线：
垂直于波向所连接的波峰上的各点而成的直线
波向线：
平行于波向所连接的波峰上的各点而成的直线
波浪三要素：
波长、波速、周期
波长=波速×
周期
二、水质点的运动与波形传播的关系
深水波：
在海面上水质点的轨迹是以波高为直径的圆，水质点在最高位置时其运动方向与波向一致，水质点在最低位置时其运动方向与波向相反。
浅水波：
水质点运动的轨迹为椭圆
三、海洋波浪的分类
根据周期、频率、波长、原动力、恢复力
风浪、涌浪、近岸浪都属于重力波（按恢复力）
四、风浪、涌浪和近岸浪
风浪三要素：
风力、风区和风时
在风浪充分成长之前，浪高随三者增大而增大；
在风浪充分成长之后，浪高仅随风力的增大而增大。
涌浪的传播特点：
波高逐渐减小，周期、波长、波速逐渐增大
近岸浪的特点：
波向折射和绕射
波长变小，波高变大
岬角处浪高，海湾内浪小
波浪倒卷和破碎
流波效应：
波浪与海流反向或接近反向，波高要增大
波浪与海流同向或接近同向，波高要减小，波长增大
有效波高：
连续观测一列波，按波高大小依此排列，其中前1/3较大波的平均波高称为有效波高。
记为H1/3
同理有H1/10、H1/100、H1/1000
假设H1/3为一个单位，则其它几种统计波高与H1/3的比值如下：
：
0.63
H1/10:
1.27
H1/100:
1.61
H1/1000:
1.94
五、深水波和浅水波
浅水波：
波速只取决于水深，与波长、周期无关
深水波：
波速与水深无关，是周期的1.5倍
六、群波和驻波
群波：
海洋中的波浪常以“群”的形式出现，在深水波中，群波的波速为相速的一半，在浅水波中，群波的波速等于相速。
驻波：
是由两列振幅与传播速度相同的相干波，在同一直线上沿相反方向传播时迭加而成。
波节处的水质点静止不动，
波节两边的水质点以相反的运动方向同时到达平衡位置和最大位置
七、海啸、内波、潮波和风暴潮
海啸：
海底浅源地震引起，周期、波长和波速都很
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