中小尺度复习解读

中小尺度中尺度带状对流系统由对流单体侧向排列而成的中尺度对流系统一般称为带状对流系统。

结构：飑线作为一个中尺度系统，应包括对流区和非对流(层状云)区两部分。

对流区包含强烈的、垂直延伸的强回波核，而层状区域由一些降水构成均匀（不是绝对均匀）纹理。

概念：为—种带(或线)状中尺度系统,是非锋面性狭窄的活跃的雷暴带(或不稳定线)。

其中有许多雷暴单体（其中包括若干超级单体）侧向排列而形成的，是风向、风速气压、温度等突变的狭窄强对流云带。

为破坏力严重的灾害性天气。

飑线的一般特征○!发生地点：出现在中纬度的某些大陆地区以及主要的热带大陆和热带海洋地区。

温带地区的飑线常发生在春夏之交的过渡季节，有的出现在冷锋前或气旋波的暖区，有的在冷锋后的冷区里，还有在冷暖锋上或切变线(辐合线)附近生成的。

并大致与锋面相平行。

○2尺度：长约几百千米，宽度约50～100km。

飑线由若干“飑段”组成。

每个飑段包含若干大而孤立的相互分离的风暴。

○3时间尺度：几小时至十几小时。

○4飑线的地面要素场的结构：飑线由雷暴单体侧向排列而成，每个单体成熟期都有地面冷丘及水平外流和阵风锋；小冷丘和阵风锋结合起来形成小尺度雷暴高压和阵风锋。

阵风锋又称为飑锋：处在雷暴高压边缘。

具有很强的温度梯度、气压梯度和风速和风向水平切变，它也叫气压涌升线或跳跃线。

○5过境特征：由于飑锋附近是各种气象要素水平梯度很大的地带，因此当飑锋过境时，气象要素将发生急剧的变化。

通常表现为气压涌升、气温急降、风向突变、风速剧增以及强烈降水等。

飑线前低压：飑锋前方一般有中尺度低压。

它的形成可能与飑线前方高层的补偿下沉气流引起的绝热增温有关。

尾流低压：雷暴高压后方的中尺度低压，它的形成与雷暴高压后部的尾流效应相联系。

飑中系统：包括飑线、飑线前低压、雷暴高压以及尾流低压统称为飑中系统。

※飑中系统的全部系统一般只在成熟阶段才同时出现。

不同阶段系统的强度和结构是不同的。

两类比较常见飑线：1、具有前导对流线和尾随层状云区以及具有由前向后和由后向前两支入流的飑线发生在风垂直切变相对小的环境中的飑线飑线的前方有一支由前向后的入流迎着飑锋上升，到高层分裂成向前和向后的两支气流，其后部中层则另有一支由后向前的入流。

在由前向后的气流中，由于老单体衰亡，形成宽广的尾随层状云区。

由于在高层不断有冰质点从对流区向后飞落到尾随层状云区中，加上在尾随层状云区中包含着次级环流造成的上升运动，因此在尾随层状云区下方仍有明显降水。

(a)图中，低层的主要流型是飑线前部有强的入流，在后部有大约15米／秒的同样强度的出流。

出流和入流之间几乎是静风。

在飑线前约200hPa的高层有一个出流的相对大值，出流的厚度约为250hPa。

中层有气流从后部流入。

从图还可看出一个特点是沿上升气流的流线，u值接近于常数，因此在大约300hPa处，飑线后部存在同其前部入流强度相同的出流。

(b)图表明，在上升气流中风的v分量保持不变也是很显著的。

在低层，风暴前的环境流场是偏南风。

这一正值v动量向上和向后输送，形成一条正值v动量带，这条带的右侧(飑线前部)环境流场是偏南风，左侧的风向是偏北风，显然这个偏北风区域由强出流所控制。

(c)图所示的散度场中，在低层飑线前缘为辐合，而其前缘后面的主要区域为辐散，高层也是辐散。

只是在中层550hPa高度远离前缘120公里处出现强辐合，同这种散度分布相对应。

(d)图给出了两个上升气流中心：一个上升气流中心位于700hPa高度上，在飑线前缘后部约20公里处，另一个上升气流中心，在中层400hPa高度。

上升气流的最大值约为30×104hPa ／秒。

下沉气流中心位于700hPa上距飑线前线100公里处，其值约为40×10-3hPa／秒，大于最大上升速度。

(e)图给出了涡度分布。

主要特点是高层为反气旋式涡度，中低层为气旋式涡度。

显然，这种分布是受辐合辐散分布所制约的。

(f)图给出了相对于移动飑线的流线，这些流线是由u和w所确定的。

可以见到，从地面到500hPa这一极深的层次内，都是气流流入飑线。

这是由于环境西风垂直切变相对比较弱，还有环境风本身同飑线移动速度相比较弱的缘故。

中层来自飑线后部的入流在图中也是很明显的。

上图表示在垂直剖面上的θe和S(混合比)场。

(a)图是相当位温场，它同上图所示的流场是一致的，上升气流流线对应的是高值θe 。

后部下沉气流流线对应的是低值θe，θe沿流线并非常量。

(b)图所示的混合比场同流场也是一致的，有一沿上升气流流线的湿舌向上和往后延伸，在飑线后部的下沉气流区里，混合比是低值。

不同发展阶段飑线的垂直速度结构在飑线发展的初期，上升运动仅限于低层，最大值在800hPa，相应在低层是辐合区。

当飑线接近成熟阶段时，即在450一400hPa层迅速建立第二个最大中心，在半小时内由-26×10-3：hPa／s增加到-39×10-3 hPa／s 。

2、后部建立型的飑线：发生在有明显的风向垂直切变环境中的飑线经常发生在西风带高空槽前。

通常由多单体风暴和超级单体风暴组成。

这类飑线的南端由于风的垂直切变型式有利于新对流的发展，因而使飑线不断伸长。

而在飑线的北端，老单体不断衰亡，衍变成层状云，并沿高空风向东北方向延伸而形成大片砧云。

这种飑线的特点是砧状云伸向飑线前方，而在飑线后方没有层状降水区。

※高空槽前的飑线常见特征：中层上升气流的逆切变倾斜，低层暖湿空气入流和中层干冷空气入侵以及飑线后方低湿球位温的下沉气流等。

※构成分层倾斜上升气流的这层空气是位势不稳定的，这个现象称为“潮湿的绝对不稳定层（MAUL）”。

37.简述飑线与锋面的异同点。

【答案】：飑线与锋面都是冷暖空气的分界面。

但飑线和冷锋有明显的区别，首先，锋面是气团的分界面，而飑线则是同一气团中形成的中系统；其次，从要素变化的激烈程度来看，飑线比锋面更为剧烈；再其次，飚线是中尺度系统，其长度一般只有二三百千米，生命期约十几小时，而锋面是大尺度系统，其长度可延伸达千数千米，生命期可达几天。

因此，飑线既与锋面相像，但又不全像，故有假（伪）冷锋之称。

自由大气的重力波研究意义：重力波是大气中的基本波动之一，也是最简单和最基本的中尺度运动之一。

它们可能起到触发对流性风暴、传输能量和动量等重要作用，特别是大振幅的重力波会对天气产生很大的影响。

定义：一般把由于外部条件作用下方能存在的重力波称为重力外波，而把在外部条件被限制（如上下边界固定）时，存在于流体内部的重力波称为重力内波。

重力波是静力稳定大气受到扰动后产生的振荡的传播重力振荡即浮力振荡，重力波即浮力波可产生重力波的系统多种多样：.暖平流导致产生气体膨胀使质点产生位移产生重力波.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性质：重力波是一种横波，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。

重力波的类型：与强降水相联系的重力波一般是振幅较大，存在时间较长的重力波。

观测方法：微压计：10μbar以下、卫星、雷达、气象飞机、声学探测法典型的对流层中尺度重力波包括大振幅的不规则型和振幅较小的较规则型。

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，Ri越小重力波振幅越大。

重力波的作用①可触发对流②可引起CAT(clearair turblence)晴空湍流③高低空能量传输④不同尺度能量交换重力波的特点①气压场与涡度场同位相，高压对应反气旋中心，低压对应气旋中心；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。

于是，高压移向辐合区，低压移向辐散区，扰动沿气流方向传播。

如果大气是对流不稳定的，则在重力波槽通过之后，即在上升运动区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。

在锋面气旋、登陆台风以及低空急流等许多系统中，都经常有中尺度重力波活动，它们与暴雨有着密切的关系。

重力波的作用：•使一般降水区位于低压环流的后部，与高压环流的前部。

重力波的发生发展当垂直风切变较小时，即里查森数较大时，小扰动不随时间指数增长，即基本气流对小扰动是稳定的，其能量转换过程与基本气流为常数时的情况是一样的。

当垂直风切变较大时，即里查森数较大时，小扰动随时间指数增长，即重力波将会从基本气流中获取能量而发生不稳定增长。

对流层顶折叠就是平流层空气被挤进对流层中层（有时700-800hPa）的过程。

由上图分析：.高层锋区对流层顶的折叠.高空锋区具有中尺度特征.平流层的物质可通过锋区向对流层输送.高层锋区往往与高空急流相伴急流是指一条强而窄的准水平气流带。

出现在对流层下部700hPa上下的急流称为低空急流。

在对流层上部存在的急流，一般称其为高空急流，其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大于或等于30m/s,风速水平切变量级为每100km 5m/s，垂直切变量级为每千米5-10m/s。

对流层上部的急流，根据其性质与结构的不同可分为极锋急流，副热带西风急流和热带东风急流。

在平直西风的急流两侧，内摩擦的侧向混合作用使轴两侧的空气获得正的加速度，这两处的实际风速比没有考虑内摩擦作用时的地转风要大，地转偏向力相应加大，在急流轴两侧就产生了与气压梯度方向相反的偏差风。

而在急流轴上内摩擦的侧向混合作用使实际风减小，小于地转风，地转偏向力相应减小，就产生了与气压梯度方向相同的偏差风。

从急流轴的两侧偏差风分布可以看出，在急流轴的左侧有偏差风辐合，右侧有偏差风辐散。

如果急流附近的流线曲率都很大，那么偏差风就更大了。

※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。

高低空急流耦合与强风暴和暴雨的作用垂直环流与低空急流的形成•急流区的质量调整易产生低空急流•特别在急流的左前侧※强风暴易发生在低空急流的左前侧，高空急流的右后侧。

中尺度孤立对流系统孤立对流系统：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。

较大、较复杂的对流系统，如飑线、中尺度对流复合体等都是由个别孤立对流系统组成的。

对流单体：强上升区(垂直速度≥10m／s，水平范围十至数十千米，垂直伸展几乎达整个对流层)称为一个对流单体。

雷暴：伴有强烈放电现象的对流系统称为雷暴。

（thunderstorm）单体雷暴：只由一个对流单体构成的雷暴系统叫做单体雷暴，也称为普通单体雷暴。