天氣系統是具有一定的溫度、氣壓或風等氣象要素空間結構特征的大氣運動系統。如有 的以空間氣壓分布為特征組 圖表

成高壓、低壓、高壓脊、低壓槽等。有的則以風的分布特征來分，如氣旋，反氣旋，切變線等。有的又以溫度分布特征來確定，如鋒。還有則的以某些天氣特征來分，如雷暴，熱帶云團等。通常構成天氣系統的氣壓，風，溫度及氣象要素之間都有一定的配置關系。大氣中各種天氣系統的空間范圍是不同的，水平尺度可從幾公里到1—2千公里。其生命史也不同，從幾小時到幾天都有。

按照氣象要素的空間分布而劃分的具有典型特征的大氣運動系統（通常指氣壓空間分布所組成的系統），如高(氣)壓、低(氣)壓、高壓脊、低壓槽等。有時指風分布的系統，如氣旋環流、反氣旋環流、切變線等。有時指溫度分布的系統，如高溫區、低溫區、鋒區等。有時指天氣現象分布的系統，如雷暴、熱帶云團等。這一要素系統同另一要素系統之間常常有一定的配置關系。氣壓系統和風場之間的關系較好：低壓和氣旋環流相配置，有時稱為低壓,有時稱為氣旋；高壓和反氣旋相配置,有時稱為高壓，有時稱為反氣旋。氣壓系統和溫度系統也常呈一定配置關系。如：低壓和低溫區相配置，稱為冷低壓或冷渦；低壓和高溫區相配置，稱為熱低壓。氣壓系統還可同天氣現象存在一定配置關系，如雷暴和(小)高壓配置，稱為雷暴高壓。天氣系統可以通過各種天氣圖和衛星云圖等分析工具分析出來。

各類天氣系統，都是在一定地理環境中形成、發展和演變著，都具有一定地理環境的特性。比如極地和高緯地區，終年嚴寒、干燥。這一環境特性成為極地和高緯地區的高空極渦、低槽和低空冷高壓系統形成、發展的必要條件。赤道和低緯地區，終年高溫、潮濕，大氣處于不穩定狀態，是對流天氣系統形成、發展的重要基礎。中緯度處于冷暖氣流交匯地帶，不僅冷、暖氣團頻繁交替，而且鋒面、氣旋系統得以形成、發展。天氣系統的形成、活動，反過來又會給地理環境以影響。認識和掌握天氣系統的結構、組成、運動變化規律以及同地理環境間的相互關系，了解氣候的形成、變化和預測地理環境的演變都是十分重要的。

大氣環流

各類天氣系統有一定的特征尺度?？臻g尺度主要以天氣系統的水平尺度的大小來衡量，水平尺度系指天氣系統的波長或擾動直徑；時間尺度以天氣系統的生命史的時間長短來衡量，生命史系指天氣系統由新生到消亡的生消過程。一般天氣系統的水平尺度越大，其時間尺度也越長。

在20世紀40年代以前，地面觀測站平均距離約為200～300公里，以此站距觀測所得的資料分析出來的高、低壓系統，稱為天氣系統，現在稱為天氣尺度天氣系統。40年代，發展了高空氣象觀測（平均站距約為 500公里），把從高空天氣圖上發現的、波長與地球半徑相當的波動，稱為行星尺度天氣系統。

50年代前后，在研究對流性災害天氣時，發現了許多水平范圍為一二百公里、幾十公里甚至幾公里的高、低壓系統，統稱為中小尺度天氣系統。分析這類系統，必須建立稠密的觀測網，比如在美國有所謂的α、β和γ觀測網,站距分別約為50公里、8公里和2.5公里。到了70年代，用 300～400公里格距進行數值天氣預報時,往往因這種格距太大而分析不出一些具有對流性天氣的系統，影響了預報效果。當格距縮小到100～200公里時，即可分析出來，后來就稱這類尺度的系統為中間尺度天氣系統。

大氣中各類天氣系統的特征尺度相差很大，有大至上萬公里的，如超長波、副熱帶高壓，也有小至幾百米的,如龍 降雨等值線

卷。按特征尺度大致可分為五類,即：行星尺度天氣系統、天氣尺度天氣系統、中間尺度天氣系統、中尺度天氣系統和小尺度天氣系統。天氣系統的分類在國際上也不完全統一。例如在美國分類術語中，將水平尺度由2000公里到2 公里的系統，統稱為中尺度天氣系統，其中又分三類：

200～2000公里的稱中尺度α天氣系統，包括臺風、鋒面等；20～200公里的稱中尺度β天氣系統,包括龍卷、颮線等； 2～20公里的稱中尺度γ天氣系統，包括雷暴單體等。而在日本則將2000公里到 200公里范圍內的系統，稱為中間尺度天氣系統，將200公里到1公里范圍的系統，稱為中尺度天氣系統。此外，也有將行星尺度天氣系統和天氣尺度天氣系統統稱為大尺度天氣系統，把凡比天氣尺度小的天氣系統，包括中間尺度、中尺度和小尺度天氣系統，統稱為次天氣尺度天氣系統；也有人只把比天氣尺度系統小一些的系統(即專指中間尺度天氣系統)，稱為次天氣尺度天氣系統。更客觀、更統一的天氣系統分類尚得進一步研究。

在高空天氣圖上，也有按整個緯圈的波數來劃分天氣系統的，通常把波數為1～3的波動稱為超長波，波數為4～8的波動稱為長波，它們都屬于行星尺度天氣系統，波數大于8的波動稱為短波，相當于天氣尺度天氣系統或更小尺度的天氣系統。

各類天氣系統的空間尺度（水平的和鉛直的）和時間尺度,以及特征的水平風速,都是根據實際觀測確定的。但有些量 氣旋

還無法直接觀測，只能按大氣動力方程進行計算。在進行數值計算時，要選擇適當的空間格距,其大小由系統的特征尺度決定,這就是所謂的尺度效應。比如天氣系統的特征鉛直運動速度，可以根據連續方程由水平尺度和特征水平風速推算出來。

各類天氣系統的鉛直運動速度有一定的特征數值，如行星尺度天氣系統為10-1厘米/秒，天氣尺度天氣系統為10°厘米/秒,小尺度天氣系統的鉛直速度約為天氣尺度天氣系統100倍，即102厘米/秒。

自40年代末期出現尺度分析方法以后，人們常常將完全的運動方程，按照各類天氣系統的特征尺度進行簡化，研究各類系統大氣運動的規律以及系統的移動。如研究天氣尺度天氣系統可以應用準地轉平衡近似和靜力學關系，而中小尺度天氣系統則不滿足地轉平衡和靜力平衡。

天氣系統總是處在不斷地新生、發展和消亡之中。各種天氣系統有不同的生消條件和能量來源。即使特征尺度同屬一 溫帶氣旋

類的系統，其生消條件和能量來源也有所不同。比如溫帶氣旋的發展條件，主要由其上空渦度平流所引起的空氣輻散的強弱決定，其能量來源于大氣的斜壓性所儲存的有效勢能。臺風的發生和維持是由于熱帶擾動的潛熱釋放，而潛熱的釋放同熱帶大氣的位勢不穩定和對流不穩定有關,其能量主要來源于海洋供給的水汽,在凝結過程中釋放的潛熱。強對流性的中小尺度天氣系統，主要是由于位勢不穩定空氣受到急劇抬升而發展起來的，其能量也是來源于潛熱釋放。再者，天氣系統往往不是閉合的，一個系統的空氣經常不停地與周圍系統的空氣發生交換，隨著這種交換，系統與系統之間的動量、能量等進行交換，從而引起系統的生消以及系統之間的相互作用。一般來說，大的天氣系統制約并孕育著小的天氣系統的發生和發展，小的天氣系統產生后又能對大的天氣系統的維持和加強起反饋作用。研究天氣系統生消的條件和能量來源，以及研究系統之間的相互作用是天氣學的主要任務之一。

天氣系統與大氣環流之間,不僅在流型上有關聯,而且存在著內在的聯系。如大尺度天氣系統的活動，通過熱量、動量的南北輸送以及能量的轉換，對于大氣環流的維持起著重要作用。而大氣環流的熱力狀況和基本風系的特點，如西風氣流的水平變化和垂直變化等，又反過來制約著大尺度天氣系統，直接影響著大尺度天氣系統的發展。天氣系統組合的演變,如緯向環流的恢復,波動群速的傳播，以及行星尺度天氣系統的發展等，可以導致相當廣泛地區甚至全球范圍大氣環流的變化。大氣環流的變化又是造成大范圍長時期天氣變化的條件和機制。從事短期天氣預報，可以主要考慮單一的天氣系統的變化，而從事中期、長期天氣預報則需要研究天氣系統組合的演變規律，需要研究超長波以至整個大氣環流的演變規律。

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