《典型天氣過程分析》教學體會

賈建穎　鄧偉濤

摘要：《典型天氣過程分析》是大氣科學專業本科學生進入專業技能學習必修課程之一，主要針對具備了天氣學分析基礎的學生，提高學生分析天氣過程能，建立學生基本預報思路，培養學生初步工作科研動手能力。

關鍵詞：典型天氣過程分析；能力培養；教學

中圖分類號：G642.0 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）48-0189-02

南京信息工程大學大氣科學學院根據天氣學分析的特色，結合《天氣學原理》和《中國天氣》課程的安排將天氣學分析分成《天氣學基礎分析》和《典型天氣過程分析》兩個課程，這能讓學生循序漸進，由淺入深地逐步深刻理解并掌握天氣學分析規范和天氣過程分析中的難點，為進一步天氣生產實習奠定堅實的基礎。本文主要根據天氣學分析中《典型天氣過程分析》特點和學生的培養進行討論。

一、課程總體目標

《典型天氣過程分析》是針對已經具備了《天氣學原理》基礎理論知識，有天氣學分析基礎的條件下，為了進一步加深對《天氣學原理》的理解，提高天氣學分析及培養學生在此基礎上對短期天氣預測能力，建立學生最基本的預報思路而開設的一門大氣科學專業課程。

《典型天氣過程分析》在課程安排上主要是針對《中國天氣》的特色而編排的。中國地域遼闊，地處太平洋西岸，位于東亞，南北跨緯度很廣（3°51′N～53°33′N），大部分位于中緯度地區，屬北溫帶，南部部分地區位于北回歸線以南的熱帶。最重要的一個特征，我們國家領土中還包括了號稱“世界屋脊”的青藏高原。正是由于中國所處的地理位置，中國天氣和氣候有著其明顯的地域特色。此外，學生通過學習《典型天氣過程分析》這門課程，在理解，掌握和運用《天氣學原理》的基礎上，要逐步建立對不同天氣過程的預報思路，這才是學習這門課程的主要目的和意義。

二、理論和實際的結合

《典型天氣過程分析》是最能體現理論和實際相結合的一門課程。學生們要學會運用已經掌握了的《天氣學原理》基本理論知識來分析和預測天氣的發展演變情況。例如，在學習溫帶氣旋這一內容時，首先簡單幫同學們一起回顧一下溫帶氣旋的基本概念，在天氣圖三維立體模型，經常發生的地區等。然后強調溫帶氣旋發生、發展的判定一般要滿足三個條件：（1）氣旋環流中心開始出現；（2）地面圖有一根以上的閉合等壓線；（3）有暖鋒和冷鋒穿過氣旋中心，其中最后一個條件是必須要滿足的。而對于溫帶氣旋的發展則要從以下幾個方面來進行定性的判斷：（1）氣旋中心氣壓降低；（2）氣旋性環流加強，范圍擴大；（3）與氣旋相伴的正渦度中心強度加強；（4）氣旋云系發展，降水加強[1]。

而在這里我們就要運用到地面形勢預報方程來定性對天氣形勢發展做出判斷。

公式（1）就是地面形勢預報方程。由這個公式可知，地面高度（H0）的變化主要由四個基本因子來決定，也就是由公式右邊的第一項反映的平均層高度變化項（H），第二項的平均溫度平流項，第三項的垂直運動產生的溫度絕熱變化和第四項的非絕熱加熱項。根據《天氣學原理》中對中緯度天氣系統的描述平均層的高度可以由渦度平流和熱成風渦度平流定性的判斷。總體來說，在中緯度大氣中，整層氣柱氣壓和高度的變化主要由渦度平流項和氣柱溫度的變化來決定。

三、過程分析的側重點

在《典型天氣過程分析》中安排了4～5次過程的分析，分別包括溫帶氣旋、寒潮天氣、大型降水過程和臺風天氣過程。其中，在最新的教學大綱里增加了強對流天氣過程的過程分析。對于每一次天氣過程，關注和分析的側重點都不大相同，還是要根據所掌握的理論基礎對天氣形勢的演變做出正確的分析和估計。

溫帶氣旋顧名思義這種大型氣旋主要生成、活動區域在溫帶，動力過程明顯區別于熱帶氣旋。在我國根據發生的源地不同，把溫帶氣旋分成北方氣旋，南方氣旋，其中北方氣旋又包括蒙古氣旋、黃河氣旋、東北氣旋，南方氣旋主要指的是發生在長江中下游地區附近的江淮氣旋。對于溫帶氣旋的分析，過程的側重點應在氣旋的形成，氣旋的形成必須要有冷鋒和暖鋒穿過氣旋中心，而近地面低槽或低壓氣旋的形成多受到地形作用的影響，并且在高空有冷空氣進入這種低壓系統來提供氣旋生成動力條件。在這個過程中，教師應該引導學生觀察高低空系統的配置和變化趨勢，結合《天氣學原理》的基礎知識，對氣旋的形成和發展建立初步的認識，并培養學生獨立思考的方式和方法。

在對大型降水過程分析時，江淮梅雨是我們選擇的一個典型例子，在這個個例中，學生們可以清楚地從天氣圖中看到《中國天氣》所提及到的影響我國江淮梅雨的主要系統。在這個過程的分析要提醒學生注意天氣系統的上下配置，注意這些配置為天氣的形成提供了怎樣的條件，包括動力條件，熱力條件以及水汽條件。江淮梅雨是每年初夏，位于湖北宜昌以東28°～34°N之間的江淮流域出現的連陰雨天氣。典型的江淮梅雨有明顯的環流特征，在大氣高層（100hPa或200hPa），在江淮上空為一暖性反氣旋所控制，也就是大家常說的南亞高壓。在大氣的中層（500hPa），高緯地區歐亞大陸上空呈阻塞形勢。西北太平洋副高脊線位置停留在22°N左右，在印度-孟加拉灣有穩定的槽區，從華南到長江流域上空受西南風控制，在中緯度地區上空基本為較平直的西氣流，小波槽脊活動頻繁，這種小波槽在西移的過程中在江淮流域上空與來自南方的氣流匯合，南北暖冷空氣的交匯形成穩定少動的準靜止鋒。在近地面層，850（或700）hPa上有一條明顯的江淮切變線，其南邊是西南風的低空急流。由于受到大地形的影響，切變線上又常有西南渦的移動。這種高低空配置提供了降水的大氣上升動力條件也提供了充足的水汽源（攜帶飽和水汽的西南氣流）。

臺風個例的分析主要關注臺風強度及路徑的變化和環流背景對其的影響，這是重點也是難點。在西太平洋上，臺風的主要路徑可大致分為三條：第一條是西行路徑，臺風在熱帶西太平洋上生成后受到引導氣流的影響經過菲律賓或巴林塘海峽、巴士海峽進入南海，西行到海南島或越南登陸；第二條是西北路徑，臺風在臺灣地區登陸，然后進入臺灣海峽進而在福建登陸；第三條是轉向路徑，臺風在菲律賓以東的海上向西北移動然后向東北轉向日本。除了這些典型的路徑以外，我國臺風路徑還會出現許多奇異路徑，比如，蛇形路徑、回旋路徑、打轉路徑等。這些路徑有時會和典型路徑結合在一起，行動十分難以捉摸。我們選取了1981年第14號臺風作為個例，這次臺風屬于轉向路徑，雖然沒有在我國登陸，但對我國華東沿海造成了巨大影響。這次過程的環流特點就是在大陸有一個大陸高壓，臺風受到大陸副高和西太副高的影響轉向日本，并在日本北部變性為溫帶氣旋。

四、預報思路的初步形成

預報思路的形成是需要一定的時間積累和不斷的實踐總結逐漸完成的。在學生剛剛接觸天氣預報專業之初，強調正確的預報流程是很必要。我們首先對地面天氣圖進行必要的分析，注意地面海平面氣壓近幾個時的變化情況，包括3小時變壓，6小時變壓、12小時變壓和24小變壓。主要天氣現象的分布區域，包括大風、降水（雨、雪、冰雹等）、霧以及氣溫發生劇烈變化的區域。這些天氣現象的發生都意味著大氣中的溫壓濕發生了變化，而這些變化也會預示著未來天氣的變化情況及分布區域。注意鋒面位置的變化及鋒面強度的變化。分析完地面天氣圖后，為了準確地對未來的天氣狀況做出判斷，對高空圖等壓面上高度、風場和溫度場的分析是十分必要。在分析過程可以從下向上分析，也可以從上向下分析，這主要根據個人的不同喜好和習慣，沒有什么硬性的規定。

五、學生進行過程總結的訓練

對天氣過程總結的訓練也是《典型天氣過程分析》中一項重要的內容。對過程的總結意味著學生要深入的思考和整理所看到的天氣現象，針對高、低空天氣圖的整體形勢，結合《天氣學原理》和《中國天氣》中所學的內容仔細分析高、低空系統的配置情況，找出天氣未來發展的依據，還有在發生重要轉折天氣時，整個大氣發生了怎樣的變化。例如，我們在做寒潮預報時，一方面要關注強冷空氣在我國寒潮關鍵區（西西伯利亞）的堆積情況，另一方面要密切觀察長波槽脊的發展變化。強冷空氣的堆積是為寒潮的爆發作能量儲備，而大氣環流槽脊的發展變化則決定寒潮能否爆發影響我國地域。不同類型的寒潮過程，我們關注的著眼點也有所不同。但相同的是，我們都要仔細觀察并對寒潮何時爆發及強度做出較為正確的判斷。

六、結語

《典型天氣過程分析》是在完成《天氣學分析基礎》這門課程后，為了進一步提高學生具體的解決問題，學以致用的能力而開設的一門課程，是大氣科學專業本科學生走向工作崗位和繼續科研工作第一步。本課程通過幾個具體的天氣個例分析，希望能讓學生學會運用《天氣學原理》分析工作中遇到的問題，學會理論與實踐相結合，建立初步的天氣預報思路，并能通過天氣過程總結提高分析動力能力，為進一步的實際科學研究打下了良好的基礎。

參考文獻：

[1]壽紹文，勵申申，王善華，等.天氣學分析[M].北京：氣象出版社，2002：10.