《中小尺度天气动力学》复习资料.doc

中小尺度天气动力学 Char1 中尺度天气系统的特征 1、中尺度：时间尺度和空间尺度比常规探空网小，但比积云单体的生命周期及空间尺度大得多的一种尺度。即水平尺度为几十千米到几百千米，时间尺度由几小时到十几小时。 2、尺度分类的动力学标准 可利用罗斯贝数(惯性力/柯氏力) 和弗劳德数( 惯性力/浮力)来描述大气的时空尺度。 Fr 运动性质 大尺度 1 准静力，旋转是基本的，忽略非地转平衡 中尺度 1 1 准静力，旋转、非地转平衡是基本的 小尺度 非静力，非地转平衡 3、简述Orlanski分类法对中尺度的分类 Meso：α中尺度200~2000km；β中尺度20~200km；γ中尺度2~20km。 4、中尺度大气运动的基本特征 ①空间尺度小，生命期短 ②气象要素梯度大 ③非地转平衡和非静力平衡及强的垂直运动 ④小概率和频谱宽、大振幅事件 5、地转偏向力和浮力的作用 （1）大尺度运动中，地转偏向力相对重要，浮力可以略去； （2）积云对流运动中，浮力相对重要，地转偏向力可以忽略； （3）中尺度运动中，地转偏向力和浮力都需要考虑。 Char3 自由大气非对流性中尺度环流 1、重力波 定义：重力波是因静力稳定大气受到扰动而产生的惯性振荡的传播，属于横波（质点扰动方向与波的传播方向垂直）。 分类：（1）重力外波——由外部条件作用下存在的重力波； （2）重力内波——当外部条件被限制时，存在于流体内部的重力波 ； （3）惯性重力内波——考虑地球自转的影响。 2、可产生重力波的系统： 暖平流导致气体膨胀使质点位移产生重力波； 锋面抬升、大气中的辐合辐散场、背风波、风速的垂直切变、高低空急流的质量调整等 3、重力波产生的天气条件： ①稳定层（或逆温层） ②具有明显的风速垂直风切变 ③通常而言，Ri0.5，Ri越小重力波振幅越大 4、重力波的作用 ①可触发对流 ②可引起晴空湍流(CAT) ③高低空能量传输 ④不同尺度之间能量交换 5、重力波的特点 ①气压场与涡度场同位相，高压中心与气旋涡度中心重合，反气旋涡度中心与低压中心重合； ②涡度与散度中心位相差π/2，气压场与散度场也相差π/2； ③垂直运动与散度同位相（上升运动区→辐合区，下沉运动区→辐散区） ④上升运动区一般为降水区。 6、锋与锋生 锋：通常指具有强大水平温度梯度和较大静力稳定性以及较大气旋性涡度的狭长地带。长度约为1000 km，宽度约为100 km。锋长度属于中尺度系统的范围。 锋生函数： 7、中尺度高空急流 急流：一条强而窄的准水平的气流带。 低空急流：出现在对流层下部700 hPa左右的急流。 高空急流：一般指对流层上部的急流。具体强度标准：一般是规定急流中心最大风速在对流层的上部必须30 m/s，风速水平切变量级为每100 km为5m/s，垂直切变量级为每千米5～10 m/s。 8、高低空急流的作用 低空急流的作用： ①通过低层暖湿平流的输送产生位势不稳定层结； ②在急流最大风速中心的前方有明显的水汽辐合和质量辐合或强上升运动，这对强对流活动的连续发展是有利的； ③在急流轴的左前方是正切变涡度区，有利于对流活动发展。 高空急流的作用：幅散 ①抽气作用，有利于上升气流的维持和加强。 ②通风作用，有利于对流云的维持和发展 9、高低空急流的耦合作用对对流天气和强风暴发展有什么作用？ 强风暴发展：在有高低空急流耦合的情况下，特别是在高空急流出口区的耦合常常有利于强对流风暴的发生和发展。在这种形势下，低层低空急流造成暖湿空气输送，高空急流则造成干冷空气平流，从而加强了大气潜在不稳定。而且高低空急流耦合产生的次级环流上升支将触发潜在不稳定能量的释放。 对流天气：低空急流轴线左前方是正切变涡度区，因此垂直于急流轴线的次级环流是左侧为上升运动、右侧为下沉运动，当高空急流出口区与入口区形成的次级热力环流与低空急流的次级环流形成不同方式的耦合时，对流天气的影响不一样。 暴雨常发生在高空急流入口区右侧。在高空急流的右后方易产生强降水，其原因与强的非地转辐散有关。 Char4中尺度孤立对流系统 中尺度对流系统（MCS）泛指水平尺度为10-2000 km左右、具有旺盛对流运动的天气系统。 ①孤立对流系统：普通单体雷暴、多单体雷暴、超级单体风暴、龙卷风暴以及小飑线； ②带状对流系统：飑线、锋面中尺度雨带和台风附近的中尺度雨带； ③中尺度对流复合体（MCC） 1、定义 孤立对流系统——指以个别单体雷暴、小雷暴单体群以及某些简单的飑线等形式存在的范围相对较小的对流系统。 2、普通单体雷暴： 通常将一个强上升区（垂直速度=10m/s，水平范围十至数十千米，垂直伸展几乎达到整个对流层）称为一个对流单体。伴有强烈放电现象的对流系统称为雷暴；只有一个对流单体构成的雷暴系统叫做单体雷暴，亦即普