中期天气过程

中期天气过程是与中期天气预报的时间尺度相适应的天气过程，比如：大尺度和行星尺度的天气过程，如长波、超长波、阻塞系统、极涡等。

概念中期天气过程的特点：

（1）时间尺度：一个中期天气过程，往往包含若干短期天气过程，包含若干天气系统的生消、发展；

（2）空间尺度：中期天气过程比短期更明显地受制于大型环流的演变调整。

（3）非绝热加热：中期天气过程既受大气初始状态的控制，又受外界能源的影响。内部过程：如云（短波辐射、凝结潜热、长波辐射等）；外部过程：下垫面（冰雪、海洋、植被等）。

中期天气预报的图表工具1、各种气候资料图表：了解气候背景。

（1）要素气候图：多年平均的各旬降水量图、雨季始迄时间、多雨少雨时段分布、气温图、冷空气活动表等。

（2）环流气候图：旬或月的多年平均环流场、槽脊活动频率图、副高位置和强度资料等。用于了解槽脊易于在什么位置发展等。

（3）物理量气候图：平均基本气流分布图、急流分布图、低纬合成风资料等。

（4）影响系统气候图：台风路径频率图、台风强度分布图、台风生成源地分布图、气旋活动频率图、西南涡活动频率图、冷高压活动频率图等。

2、各种时间、空间平均图（中期：超长波）：

（1）时间平均图：500hPa旬平均、侯平均、3天滑动平均图，以及它们的距平图等。获得超长波。

（2）空间平均图：5点和9点平均。

3、各种滤波合成图和高层天气图（超长波）：

（1）合成波高度图：谐波分析（傅里叶级数展开），1、2、3波为超长波，4、5、6波为长波。

（2）高层图：50hPa、25hPa、10hPa天气图。利用的是大气本身随高度增高产生的阻尼滤波作用。

4、各种环流指数和特征量的时间演变曲线图及时空剖面图：西风环流指数曲线、低纬环流振动曲线等，急流时间剖面曲线、槽脊活动时间剖面曲线等。1

一次中期天气过程的大气环流空间结构分析2004年进入夏季后，黑龙江省一直处在少水阶段，6月底全省出现了一次降水，对大部分地区来说只是缓解了一点旱情，但对重旱区齐齐哈尔市和佳木斯市没有任何作用。7月1日开始长达11d的降水对黑龙江省是转折天气，除个别县外，全省都解除了旱象。在这次长时间的降水天气的中期预报中，对时间和降水地区上都做了准确的预报，降水量级预报的也基本正确。由于前期降水少，当出现有利降水天气的环流时，对产生降水的量级没有足够的信心。说明对大气环流系统的演变规律了解的还不够清楚，在这里对这次降水的环流结构进行细致的分析，目的是为了了解大气环流的配置与降水天气的内在关系，为今后的降水天气中期过程预报打下坚实的基础。本文对产生降水的大气环流的水平、垂直分布，高空和低空系统的配置，及大气环流分解波的能量转换等进行了分析，充分认识了大气环流的整体结构与降水间的关系。

高空环流形势6月28日~7月11日的高空环流形势，在90°E~130°E的区域内经历了高空冷空气堆积加强、发展、减弱、消亡的一次波动过程。从500hpa~100hpa高空环流形势演变情况看，高层具有一致性的槽、涡的发生、发展及减弱，说明该次系统为深厚系统，这是产生长达11d多水天气的重要原因。

首先分析一下产生这次中期降水过程的主体冷空气的生消过程，图1是6月27日~7月11日60N、60°E~150°E的100hpa时空剖面图，图上可以反应出主体冷空气发源于140°E~150°E附近，随着时间的推移，冷空气中心在向西退，并且是强-弱-强的变化。结合逐日天气图，低压由强到弱是由于冷空气南下将能量带走，由弱到强是极地冷空气为低压再次续补能量。再看40°N、60°E~150°E的200hpa及700hpa时空剖面图（见图2），200hpa图上6月27日75°E附近有一个低涡系统逐渐向东移动，135°E~150°E也有一个低涡系统向西退，两个低涡系统于7月1日在120E附近汇合，以后低值系统一直在这个区域活动，7月10日低涡东移至150°E。700hpa图上6月30日~7月8日在110°E~130°E始终有一个低压带，7月9日，低压系统西退。高低空叠加分析，前期低压系统是随着高度的降低而向东倾斜的，其环流配置构成一个稳定的、发展的系统，后期低压系统是随着高度的降低而向西倾斜的，其环流配置构成系统减弱消亡。从图中还可以看到，低压的东部是一个随时间逐渐加强的高压，它起着阻挡低压东移作用的，因此也是产生东北地区持续降水的间接系统。

将这11d的500hpa的高空环流做一张合成图（见图3），图上可以清楚的分析到内蒙古自治区西部、黑龙江省、吉林省及辽宁省在一个低压控制区域内，低值中心位于黑龙江省的西南部，东北三省均处于槽前的辐合区，这是发生降水的典型环流形势，因此这段时间为多水时段。

从500hpa逐日高度场的分析，在6月29日20时的环流图上，在70°N~80°N、110°E处已经形成了一个具有闭合等值线的极地冷空气中心，从冷空气中心向贝加尔湖的西部地区伸出一个槽。6月30日08时槽东移到贝加尔湖，且在东移的时候开始向南延伸，此时黑龙江省上空的环流还是一个高压脊，它起着阻挡槽东移而迫使其南压并加强的阻塞系统。

7月1日08时高空槽移到黑龙江省、吉林省西侧的内蒙区域。这时，从形势场上低涡和槽的强度都已经具备了产生降水的条件，该槽在黑龙江省和吉林省经过，历时3d，并在黑龙江省产生了一次中雨天气过程。

7月1日20时极地冷空气中心发生了西退，中心位置在70N、90E，冷空气的范围也在扩大，这是影响后期天气的很重要的环流系统。7月3日从这个冷空气中心分离出来的小股冷空气移到贝加尔湖南侧，以后东移过程中不断加强，7月4日20时到达内蒙古自治区西部，以后这股冷空气基本上是在东北地区盘旋，直到11日消亡为止，与地面低压配合分别造成5~7日、8~11日东北地区二次降水，黑龙江省为两次中雨天气过程。

500hpa环流场波谱分析对这次较长时期多水的500hpa环流场通过傅氏展开进行波谱分析，首先从各波的时间序列分析，可以看到低纬度地区，用30°N代表（图4a），超长波1-3波由强减弱后，黑龙江省出现降水，当再次加强的时候降水即将结束；中纬度地区，用45°N代表（图4b），4波或8波在急剧加强后再释放的过程中，黑龙江省出现降水，其中4波在1~3日和8~11日的降水过程中有很明显的能量释放，8波在5~7日的降水过程有明显的能量释放，另外7-11日间还有这样一个特征，在4波减弱的同时，6波出现加强，它与降水也存在着很密切的关系。高纬度地区，用55°N-60°N代表（图4c），当2波强度减弱进入弱示状态的时候，黑龙江省产生降水。

观察逐日逐波的高度场环流图，很清楚的看出，影响黑龙江省产生降水的系统分别为：1~3日是4波槽，5~6日是8波槽，7~11日是6波槽。

由上面的分析可以看到，这次降水天气的开始是超长波减弱（即能量释放）后，中纬度长波系统加强再减弱时产生的，并且三次过程的影响波并不相同。

在45°N经向动能谱的分布图（图5a）上还可以看到，6月30日和7月8日分别有一个4波动能集中区，4~5日有一个8波动能集中区，它们分别是三次降水天气的开始期。10日有一个6波动能集中区，而它是第三次降水结束的标志。

再看45°N纬向动能谱的分布（图5b），6月26日有一个1波动能集中区，6月30日~7月3日转换为3波~2波的动能集中区，5~9日又转换为6波~4波的动能集中区，由此说明了三次降水过程的纬向动能是从超长波向长波输送的。

综合经向和纬向的动能谱，可以得出，这次降水是由纬向超长波动能向长波输送，经向4、8波动能能量释放而产生的降水天气过程。

图5c为11d北半球角动量合成输送谱，6月30日前2波角动量有一个负中心，能量是向南输送；7月1日~6日3~9波角动量均是正的，能量是向北输送的，其中3波、5波、9波分别在1、3、5日有一个能量中心。7月7日~9日4波角动量有一个负中心，能量是向南输送的。再从北半球角动量总和输送谱的分布图上看，6月30日之前角动量为负，能量是向南输送的，2~5日角动量为正，能量是向北输送的，6~9日角动量为负，能量是向南输送的。这期间的能量输送转换变化，也说明了整个过程是由高纬度超长波能量向低纬度输送而激发长波能量堆积并释放的结果。说明降水天气的产生不是哪一个波单独完成的，而是多个波相互能量传递，共同合作的结果。

流场对200hpa~925hpa分别做11d的流线合成图，不难看出300hpa~500hpa之间在黑龙江省的西部有一个明显的气流辐合中心，而700hpa以下气流辐合中心则逐渐向南推移，925hpa的气流辐合中心在吉林省。再从流线的走向看，700hpa以上，围绕黑龙江的辐合中心的气流来向是西部和北部，其气体的性质属于干冷性的，而850hpa以下该辐合区的气流来源则是南方海上，其气体的性质则属于暖湿性的。综合各层流场分析，这次连续降水其流场空间分布是在黑龙江省和吉林省有一个从地面到300hpa一致的气流辐合区，并以高层冷空气注入，低层暖空气注入为特征，在高低层冷暖空气的共同合作下，产生了长达11d的降水。

从1~11日、1~3日、5~7日、8~11日925hpa流场合成图上，反应了三次过程涡旋辐合中心分别在黑龙江省西南部、黑龙江省与吉林省交界处和吉林省，都有海上气流向涡旋中心输送，这是对产生降水天气很重要的水汽条件，降水中心在涡旋辐合区。从平均流场也可以反应出涡旋辐合中心在吉林省西北部，黑龙江省在辐合中心外围，所以黑龙江省的主要降水区在中南部地区。

地面低压系统与降水6月29日随着高空贝加尔湖槽的出现，地面也随之生成了蒙古低压，该低压沿着高空引导气流东移至内蒙古自治区西部、吉林省、黑龙江省，同时在这些地区产生了降水天气。黑龙江省的降水时间为1~3日。过程降水量大于25mm的地区基本上是在松花江沿岸，其中绥化市、哈尔滨市、鹤岗市、佳木斯市西部降水量在30~92mm，黑龙江省的其它地区雨量不大。

7号台风“蒲公英”于6月30日在福建省登陆变性转为大陆低压，之后沿着我国东部沿海地区北上。7月4日北移到黄海海面，这给该低压增加了一次补充水汽的机会。7月5日在朝鲜半岛登陆，并与滞留在东北地区的高空涡相会合，随后北上，致使辽宁省、吉林省、黑龙江省、内蒙古自治区东部等地出现第二次降水天气。黑龙江省的降水时间为5~7日。在低压途经的齐齐哈尔市东部、大庆市、绥化市、哈尔滨市、伊春市产生了30~53mm的降水。黑龙江省的其它地区过程降水量大多都在10~30mm。

7月7日在长江口附近产生一个弱低压，并迅速北上至华北地区后东移到黄海，该低压同样受到了东北地区高空槽的牵制，并在海上补充水汽之后向东北方向移动，8日20时到达吉林省和朝鲜交界处，继而转向，向西北方向移动。9日08时~10日20时在黑龙江省与吉林省交界处盘旋后减弱东移，造成8~11日黑龙江省的第三次降水过程。这次低压移动途经的哈尔滨市东部、鸡西市、牡丹江市、佳木斯市西部及齐齐哈尔市南部、大庆市、绥化市降水量在30~76mm，黑龙江省的其它地区降水量不大。

从7月1~11日，在三次低压影响下，黑龙江省大部分地区解除了旱情，过程总降水量大兴安岭地区、黑河市、佳木斯市东部在40mm以下，齐齐哈尔市在40~75mm，其它大部分地区在60~160mm。这是入夏以来第一次全省大范围、长时间的降水，毫无疑问是一场喜雨。

研究结论通过对7月1~11日黑龙江省多水期的大气环流演变的分析，了解产生这次长时间降水的环流系统首先是高空有极地冷空气在贝加尔湖北部地区堆积，而后南下；第二低涡系统深厚，200hpa~500hpa在黑龙江省附近是一致的低值系统，并是斜压稳定的；第三有南方暖湿空气与之配合；第四当超长波系统进入弱势状态时，4波和8波加强再减弱时是降水天气的明显信号。

数值预报产品已经很丰富，也比较准确，只要对大气环流演变规律与天气之间的关系有所了解，就可以通过数值预报产品做形势场趋势分析，同时还可以对其各纬圈分解波，分析其各个单波的变化，以达到提高中期天气预报水平，尤其是多水期的中期预报。因为本次天气过程降水时间长，但降水强度仅为中等，在很多物理量场上反应出来的都不够典型，因此象这样的天气能在大气环流结构上分析透澈，分析出环流与降水间的内在联系，就可以在实际预报中增强多水时段的预报信心。更重要的是在少水期能准确预报出多水时段，对抗旱、实施人工增雨作业都将是很有意义的工作。2

本词条内容贡献者为:

赵阳国 - 副教授 - 中国海洋大学