[理学]天气学原理与方法——对流性天气过程.ppt

5月8日和9日，强龙卷风袭击美国俄克拉荷马州的俄克拉荷马城。这次龙卷风袭击只造成 11人受伤，没有造成人员丧亡， 算是一个奇迹。不过，龙卷风还是造成了巨大的经济损失。据纽约保险信息研究所估计，损失可能达到6-6.5亿美元 这次龙卷风的行进路线非常类似于1999年5月3日的那一次龙卷风袭击。那次一共有66个龙卷风袭击俄克拉荷马州和邻近的堪萨斯州，造成49人丧生，摧毁了2600间房屋，8000间建筑物受损，经济损失达12亿美元，是近年来破坏力最大的龙卷风袭击事件。 ２．主要特征： ① 外观：漏斗状云柱 水平尺度很小，几米至几百米；垂直 尺度， 二至三千米，甚至 10km，垂 直范围在3-15km ② 生存时间几分钟到几十分钟 ③ 中心气压低:中心气压与外围之间气压 梯度可达2百帕/米左右。 ④ 风速：其中心风力可达100-200米/秒以 上，具有极大的破坏力。? ⑤ 结构：龙卷有时成对的出现，两个的 旋转方向相反。一个是气旋式的，另 一个是反气旋式的，但以气旋式的为 常见。 ⑥ 龙卷中心为下沉气流，四壁为极强的 上升气流，速度可达50米/秒以上。 ⑦ 科氏力不起作用，惯性离心力和气压 梯度力平衡。? ⑧ 非静力平衡? ⑨ 形成原因 龙卷中的气流分布示意图 ???????????????????????? 左龙卷和右龙卷 §4.2 中小尺度天气系统 中小尺度天气系统的概念 中小尺度扰动的特征 飑中系统 中尺度低压系统 一、中小尺度天气系统的概念 1　含义：大气中存在的像雷暴和强雷暴 一类空间尺度较小，生命史较短的天 气系统。 2　天气系统的分类：? 1.大尺度：? ① 水平范围几百至几千公里。如气旋、锋 面、台风、 高空槽（脊）、长波等。? ② 生命史：一天至几天? 2.中尺度：? 水平范围十几公里至二、三百公里。如强雷 暴、飑线、中尺度低压、中尺度气旋、飑中 系统。? ② 生命史：一小时至十几小时? 3.小尺度：? 水平范围几十米至十几公里。如雷暴、龙 卷、尘卷、山谷风。? ② 生命史：几分钟至一小时 Olanski 尺度划分方案 大尺度 水平尺度2000km 中尺度 水平尺度2～2000km 中α系统 200～2000km 1-5天 中β系统 20～200km 3小时-1天 中γ系统 2～20km 1小时 小尺度 水平尺度2km 二、中小尺度扰动的特征 ㈠ 水平尺度小 ㈡ 垂直尺度：大都可达整个对流层的厚度，即为7-18公里左右。垂直尺度与水平尺度的比率很大，约为0.1。一般大系统的比率为0.01左右。 ㈢ 生命期：雷暴单体的平均生命期不到1小时，雷暴群可存在几小时，较强的飑中系统等中系统的生命期大约为12小时左右，而大尺度系统常达一天至几天。 水平尺度（公里） 10－1－100 100－101 101－102 102－103 103－104 天气系统 尘卷 龙卷 积云 雷暴单体 中低压 中气旋 （龙卷气旋） 飑中系统 台风 气旋 反气旋 锋面 长波 阻塞系统 尺度划分 小尺度系统 中尺度系统 大尺度系统 ㈣ 垂直速度： 在雷暴云的上升气流 中，一般为10米/秒，特强的为60米/秒 以上。大尺度系统中仅为每秒几厘米。 ㈤ 散度： 甚至 大尺度中 散度为 ㈥ 涡度：在中高压和中气旋中，涡度和散度 的大小比率近似等于1。 ㈦ 气象要素梯度大：飑线过境时气压梯度可达 1-3hPa/km，温度梯度可达5°C/10km，变压 1hPa/1-2min，变温-1°C/min，可观测到地 面风垂直于等压线方向。 ㈧ 地转偏向力：影响小尘卷和部分小龙卷的 旋转运动主要取决于离心力和气压梯度力 的平衡。但较大的中系统，就要考虑到地 转偏向力的影响。 ㈨ 非静力平衡：在旺盛的对流云内，空气不 符合静力平衡的假定。浮力可以使气块产 生很大的垂直加速度。 三、飑中系统 1 含义：和飑现象相联系的一类中系统叫飑中系统，它包括雷暴高压、飑线、飑线前低压和尾流低压等中系统。 雷暴高压是指在成熟阶段雷暴的下方，一般都有１个冷性中高压，这种高压称为雷暴高压。在冷