第 3节 高空天气形式预报
一、基本方程
取简化的涡度方程：
—— ⑥
—— ⑦
设各层等温线平行 —— 各层之间热成风方向相同
—— ⑧
? ? 0 uvV f ft x y? ? ??? ? ?? ? ? ? ? ? ???? ? ?
??
? ? 0V f ftP?? ???? ? ? ? ? ?
TV V A V??
其中 为平均层风速； 为平均层热成风
A为系数 平均层上 A = 0
平均层以下 A＜０
平均层以上 Ａ＞０
取涡度 —— ⑨
将⑧，⑨式代入⑦式，并积分
V
T V
∴ —— ⑩
说明,a）平均层在 600hpa左右，以 500hpa代替
b） （经验值）
c）热成风涡度平流小于相对涡度平流,更小于地
转涡度平流,但斜压性重要
取
平
均
2
T TV f V A Vt
? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
?
( ) 0, 6g Tg g TV f V
t
?
??
?
? ? ? ? ? ? ? ?
?
换成地转风形势,
—— ⑩ 高空形势预报方程
平均层上的涡度局地变化取决于：
1）该层涡度平流
2）热成风对热成风涡度平流（简称热成风涡度平流）
二,讨论⑩式 —— 预报规则
1.左端项：
2.地转涡度平流
∵ f>0,
∴
g fV
ty
?? ???
??
天气图应用 —— 长波
对南北向槽脊，地转涡度平流使槽脊西退
对东西向槽脊，槽脊西部加强，东部减弱
3.相对涡度平流（自然坐标系）
涡度表达式 — 11
地转风表达式 — 12
相对涡度平流 — 13
将 11,12式代入 13式得到：
— 14
VK sV
n?
???
?
9.8
g
HV
fn
???
?
VV s?? ?? ? ? ? ? ?
2
2
22
2
9, 8 9, 8
9, 8
H v H K K s V
V K s V K s V
f n s n f n s s n s
H H H K s H
Ks
f n s n n s s n
?
??? ? ? ? ? ? ? ? ???
? ? ? ? ? ? ? ??? ??
??
? ? ? ? ? ? ? ????? ??
???? ? ? ? ? ? ?
? ? ? ?????
? ? ? ? ? ? ??? ??
① 散合项 ——
ks<0 气 旋性曲率
ks<0 反气旋性曲率
—— 等高线梯度
等高线梯度沿气流方向增大 —— 等高线沿气
流方向散开
等高线梯度沿气流方向减小 —— 等高线沿气
流方向汇合
等高线呈气旋性曲率，沿气流方向散开
当
等高线呈反气旋性曲率，沿气流方向汇合
气旋性涡度增加
即等压面位势高度降低
0V ?? ?? ?
等高线呈气旋性曲率沿气流方向汇合
当
等高线呈反气旋性曲率，沿气流方向散开
反气旋性涡度增加
即等压面位势高度升高
0V ?? ?? ?
天气图上的应用
a) 不对称疏散槽脊 —— 发展加强槽脊
b) 不对称汇合槽脊 —— 减弱槽脊
c) 对称槽脊 —— 无发展（强度不变）
d) 槽脊前散开，槽脊后汇合，槽脊移动迅速
槽脊前汇合，槽脊后散开，槽脊移动缓慢或西退
② 曲率项 ——
—— 等高线梯度：
，曲率涡度沿气流方向增加
，曲率涡度沿气流方向减小
当
，,,
曲率涡度沿气流方向减小，有正曲率涡度平流，
高度降低 —— 槽前
当
，,,
曲率涡度沿气流方向增加，有负曲率涡度平流，
高度升高 —— 槽后
0V ?? ?? ?
0V ?? ?? ?
③ 疏密项 ——
—— 等高线梯度
，等高线密集程度沿 n方向减小，产生正切变涡度
，等高线密集程度沿 n方向增大, 产生负切变涡度
当
，,,
切变涡度沿气流方向减小，有正的切变涡度平流，
高度降低
当
，,,
切变涡度沿气流方向增加，有负的切变涡度平流，
高度升高
0V ?? ?? ?
0V ?? ?? ?
4.热成风涡度平流（温度场）自然坐标系
热成风 h,1000~500hpa厚度 — 15
热成风涡度 — 16
热成风涡度平流 — 17
T
ghV
fn
???
??
T
TT
VK s V
n
? ????
??
22 T
TTTA V A V
S
?? ?? ? ? ? ?
??
将 15式代入 16, 17式得到
—— 18
18与 14式同理讨论，等高线 等温线
温度场对高度场的影响
2
2
22
TT
T
TT
VVg h K s
V K s V
f n S S S n
g h h h K s h
Ks
f n S n n S S n
?
??????
?? ? ? ? ? ?
??
? ? ? ? ?? ? ? ? ?
??
????? ? ? ? ? ? ?
?? ? ? ?
?? ??
? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ???
??
T T
HV
t
? ?? ?? ? ?
?
天气图应用
发展槽脊的温压场配置 —— 温度槽脊落后于高度槽脊
相对涡度平流使槽脊东移
热成风涡度平流使槽脊发展
一、基本方程
取简化的涡度方程：
—— ⑥
—— ⑦
设各层等温线平行 —— 各层之间热成风方向相同
—— ⑧
? ? 0 uvV f ft x y? ? ??? ? ?? ? ? ? ? ? ???? ? ?
??
? ? 0V f ftP?? ???? ? ? ? ? ?
TV V A V??
其中 为平均层风速； 为平均层热成风
A为系数 平均层上 A = 0
平均层以下 A＜０
平均层以上 Ａ＞０
取涡度 —— ⑨
将⑧，⑨式代入⑦式，并积分
V
T V
∴ —— ⑩
说明,a）平均层在 600hpa左右，以 500hpa代替
b） （经验值）
c）热成风涡度平流小于相对涡度平流,更小于地
转涡度平流,但斜压性重要
取
平
均
2
T TV f V A Vt
? ??? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?
?
( ) 0, 6g Tg g TV f V
t
?
??
?
? ? ? ? ? ? ? ?
?
换成地转风形势,
—— ⑩ 高空形势预报方程
平均层上的涡度局地变化取决于：
1）该层涡度平流
2）热成风对热成风涡度平流（简称热成风涡度平流）
二,讨论⑩式 —— 预报规则
1.左端项：
2.地转涡度平流
∵ f>0,
∴
g fV
ty
?? ???
??
天气图应用 —— 长波
对南北向槽脊，地转涡度平流使槽脊西退
对东西向槽脊，槽脊西部加强，东部减弱
3.相对涡度平流（自然坐标系）
涡度表达式 — 11
地转风表达式 — 12
相对涡度平流 — 13
将 11,12式代入 13式得到：
— 14
VK sV
n?
???
?
9.8
g
HV
fn
???
?
VV s?? ?? ? ? ? ? ?
2
2
22
2
9, 8 9, 8
9, 8
H v H K K s V
V K s V K s V
f n s n f n s s n s
H H H K s H
Ks
f n s n n s s n
?
??? ? ? ? ? ? ? ? ???
? ? ? ? ? ? ? ??? ??
??
? ? ? ? ? ? ? ????? ??
???? ? ? ? ? ? ?
? ? ? ?????
? ? ? ? ? ? ??? ??
① 散合项 ——
ks<0 气 旋性曲率
ks<0 反气旋性曲率
—— 等高线梯度
等高线梯度沿气流方向增大 —— 等高线沿气
流方向散开
等高线梯度沿气流方向减小 —— 等高线沿气
流方向汇合
等高线呈气旋性曲率，沿气流方向散开
当
等高线呈反气旋性曲率，沿气流方向汇合
气旋性涡度增加
即等压面位势高度降低
0V ?? ?? ?
等高线呈气旋性曲率沿气流方向汇合
当
等高线呈反气旋性曲率，沿气流方向散开
反气旋性涡度增加
即等压面位势高度升高
0V ?? ?? ?
天气图上的应用
a) 不对称疏散槽脊 —— 发展加强槽脊
b) 不对称汇合槽脊 —— 减弱槽脊
c) 对称槽脊 —— 无发展（强度不变）
d) 槽脊前散开，槽脊后汇合，槽脊移动迅速
槽脊前汇合，槽脊后散开，槽脊移动缓慢或西退
② 曲率项 ——
—— 等高线梯度：
，曲率涡度沿气流方向增加
，曲率涡度沿气流方向减小
当
，,,
曲率涡度沿气流方向减小，有正曲率涡度平流，
高度降低 —— 槽前
当
，,,
曲率涡度沿气流方向增加，有负曲率涡度平流，
高度升高 —— 槽后
0V ?? ?? ?
0V ?? ?? ?
③ 疏密项 ——
—— 等高线梯度
，等高线密集程度沿 n方向减小，产生正切变涡度
，等高线密集程度沿 n方向增大, 产生负切变涡度
当
，,,
切变涡度沿气流方向减小，有正的切变涡度平流，
高度降低
当
，,,
切变涡度沿气流方向增加，有负的切变涡度平流，
高度升高
0V ?? ?? ?
0V ?? ?? ?
4.热成风涡度平流（温度场）自然坐标系
热成风 h,1000~500hpa厚度 — 15
热成风涡度 — 16
热成风涡度平流 — 17
T
ghV
fn
???
??
T
TT
VK s V
n
? ????
??
22 T
TTTA V A V
S
?? ?? ? ? ? ?
??
将 15式代入 16, 17式得到
—— 18
18与 14式同理讨论，等高线 等温线
温度场对高度场的影响
2
2
22
TT
T
TT
VVg h K s
V K s V
f n S S S n
g h h h K s h
Ks
f n S n n S S n
?
??????
?? ? ? ? ? ?
??
? ? ? ? ?? ? ? ? ?
??
????? ? ? ? ? ? ?
?? ? ? ?
?? ??
? ? ? ? ? ? ?? ? ? ? ? ? ???
??
T T
HV
t
? ?? ?? ? ?
?
天气图应用
发展槽脊的温压场配置 —— 温度槽脊落后于高度槽脊
相对涡度平流使槽脊东移
热成风涡度平流使槽脊发展
