中小尺度气象学总结

本文格式为Word版，下载可任意编辑——中小尺度气象学总结第一章中尺度天气系统的特征

1、中尺度气象学：水平尺度:10-1000km

对象：中尺度环流系统

内容：中尺度环流系统的结构、形成和发展蜕变规律、机制及其分析预报方法

意义：①大量灾难性天气（如暴雨、大风、冰雹、龙卷等）都是由中小尺度系统造成的。②中尺度气象学是甚短期预报和邻近预报的理论基础。

（长期>10天，中期3-10天，短期1-3天，甚短期0-12h，邻近0-2h）③中尺度环流系统是大气环流重要成员（大尺度背景场依存条件)

2、天气系统的尺度划分：

（一）经验分类法（经典方法）

小尺度系统（雷暴、龙卷）和大尺度系统（锋面、气旋）中尺度系统（飑线、中气旋等）

（二）动力学定义

可利用罗斯贝数(Ro)和弗劳德(Froude)数(Fr)来描述大气的时空尺度。Ro=U/fL(惯性力/柯氏力);Fr=U2/gL(△ρ/ρ)(惯性力/浮力）

（三）实用（几何）分类

3、中尺度大气运动的基本特征

（1）尺度：水平尺度在2-2000km之间，时间尺度在几十分钟至几天之间。范围很宽。性质不同。

（2）散度、涡度、垂直速度：取V～10m/s,H～10km,对α，β，γ中尺度W分别为10-1m/s,100m/s和101m/s，垂直速度、散度、涡度都比大尺度运动大1到几个量级。（3）地转偏向力和浮力的作用：中尺度运动中，地转偏向力和浮力的作用都必需考虑。

大尺度运动：地转偏向力重要，浮力可略小尺度运动：浮力重要，地转偏向力可略中尺度运动：地转偏向力和浮力都考虑

（4）质量场和风场的适应关系：质量场（气压场）适应风场。

大尺度运动:风场适应质量场（气压场）。中尺度运动:质量场（气压场）适应风场。

其次章地形性中尺度环流

1、中尺度大气环流系统分为：地形性环流系统、自由大气环流系统

2、地形波：一般把气流过山所引起的气流称为地形波。

3、地形波的基本类型：

层状气流（山脉波）：山脉上空的平滑浅波,风小。

驻涡气流（驻涡）：山脉背风面的半永久性涡旋，山顶以上风速大。波动气流（背风波）：山脉背风面的波动气流，风切变大。

转子气流（闭合涡旋）：山脉背风波的一种特别形式，风速有极大值。

4、背风波形成的大气条件：山顶附近有逆温、风的垂直切变较强。5、当，即Scorer参数随高度减小时，才有背风波的发生。即在大气中出现，且风随高度增大时出现背风波。

6、背风波对天气的影响：使背风面降水量增大，背风面强对流增多，背风面产生下坡风。

7、下坡风：由于空气越山后在背风侧的山脚附近造成局地强风，称为“下坡风〞。下坡风主要同水跃型地形波相联系。

8、下坡风的产生条件：①对流层中（或低层）有明显的逆温层②稳定的低层大气及高低层大气的Scorer数具有一定的差值，并具有相应的斜坡地形条件。

9、下坡风发生的有利天气形势：高空为一深厚的冷槽，槽前有较强的冷平流。地面图上山脉两侧有较大温差和气压差（>=15hPa）。

10、尾流：处于相对于气流运动实体背后的湍流区。

11、涡街：在尾流中发生的涡旋列,有的呈气旋性环流，有的呈反气旋性环流。

12、大气涡街发生条件：①有一个低层逆温层（位于洋面上空450-2000m的高度上），岛的顶部正好在逆温层上方②基本气流稳定③风速约10m/s

13、热岛环流：岛屿与海洋的热力差异所引起的局地环流。由于局地温差而产生局地环流的效应统称为热（冷）岛效应。城市与乡村热力差异所引起的局地环流称为城市热岛环流。

14、海陆风：由于海陆热力差异所造成的局地环流。白天陆面加热快，水面相对冷，吹海风，晚上陆面降温快，水面相对暖，吹陆风。

15、山谷风：在斜坡上由于其附近空气与同一高度上的自由大气之间存在温差而产生的风叫做斜坡风。白天风由平地向坡上吹，叫上吹风，夜间则由坡上向下吹，叫做下吹风。当斜坡由山和谷组成时，这种斜坡风叫做山谷风。白天风由谷里向山坡上吹，叫做出谷风或谷风，夜间则由山坡向谷里吹，叫做进谷风或山风。

第三章自由大气非对流性中尺度环流

1、重力波：重力波即浮力波，是静力稳定大气受到扰动后产生的振荡的传播。重力波是一种垂直横波，质点振动方向与波的传播方向垂直，当这类波动水平传播时，空气质点做上、下移动。背风波也是一种重力波，有固定发生源。

2、重力波产生的天气条件：逆温层或稳定层存在；明显的风速垂直切变：Ri<0.5（有时Ri<0.25），Ri越小重力波振幅越大。

3、重力波的作用：①可触发对流②可引起CAT(clearairturblence)晴空湍流③高低空能量传输④不同尺度能量交换

4、重力波对对流天气的作用：①重力波出现在对流天气发展之前，触发机制的作用。②当已经产生的对流区有重力波通过时，对流强度会出现周期性变化。在波槽后，对流发展，最强对流活动出现在波脊处，当下一个波槽接近时，对流强度减弱，以后当另一个波脊接近时，对流又重新加强。③使一般降水区位于低压环流的后部，与高压环流的前部。④在锋面气旋、登陆台风以及低空急流等大量系统中，都经常有中尺度重力波活动，它们与暴雨有着密切的关系。

5、重力波的发生发展：产生重力波的条件是Ri<1/4.

6、产生重力波：风的垂直切变、高空急流、地转调整

第四章中尺度孤立对流系统

1、中尺度对流系统(MCS)：指水平尺度为10～2000km左右的具有旺盛对流运动的天气系统。

2、中尺度对流系统分为：孤立对流系统、带状对流系统、中尺度对流复合体

3、孤立对流系统：以个别单体雷暴、小的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。

4、普通单体雷暴三个阶段：

积云阶段：塔状积云的发展（低层辐合、暖湿空气、潜热驱动的上升运动），上升气流为主导，混合和夹卷发生在上升运动中；

成熟阶段：降水开始到达地面，降水拖曳周边环境的空气向下产生下沉。成熟阶段代表了风暴的峰值强度，上升和下沉在强度上几乎相当，降水较强可能包含小雹，阵风锋是由下沉气流向地面散开形成的，云砧、云顶开始变成冰或者冻结

消散阶段：最终下沉运动覆盖了上升运动，对流崩溃（由于云是垂直向上的），降水变小、消失，云开始自底向上蒸发，在后部剩下一个“孤立的云砧〞

5、成熟阶段的下沉气流：下沉气流是雷暴下面的下沉气柱，主要有三个过程来产生和维持：①夹卷空气的蒸发冷却②降水造成的向下拖曳③云底下面的空气的蒸发冷却

6、多单体风暴：是由一些处于不同发展阶段的生命期短暂的对流单体所组成的，是具有统一环流的雷暴系统。多单体风暴中的单体浮现有组织（Organized)的状态，这和新单体仅出现在一定的方向上有关。假如新单体可以出现在各个方向上，便会浮