中小尺度习题集

第一章1.中尺度天气学研究的两类中尺度天气现象各是什么？一类是雷暴、暴雨、冰雹、大风、下击暴流等对流性天气；另一类是局地低云、浓雾等稳定性天气2.中尺度天气现象的特征？生命史短、空间范围小、天气变化剧烈。

3.简述Orlanski分类法对中尺度的分类？4.简述中尺度天气系统的基本特征？空间尺度小，生命期短。

气象要素梯度大。

非地转平衡和非静力平衡及强的垂直运动。

小概率和频谱宽、大振幅事件。

第二章1.浮力、地转偏向力在大、中、小尺度运动的作用？2.何谓“对流近似”？只有与重力联系的项中保留了密度扰动，而在气压梯度力项中，则略去了密度扰动的影响，这样的近似称为对流近似3.滞弹性近似、包辛内斯克近似及适用条件？(1)在连续性方程中不考虑密度的个别变化，是完全非弹性，因此是速度无辐散的；(2)与重力相联系的方程中要部分考虑密度的影响，（3)状态方程或热流量方程中要考虑密度变化的影响，(主要是由受热不均匀即温度变化引起的密度变化)，不考虑压力效应对密度变化的影响；这样近似的流体在气象上常称为包辛内斯克流体。

它主要适用于浅对流的中尺度运动。

（1）连续性方程中虽然不考虑密度的个别变化，但保留了平均密度的垂直变化，因而是滞弹性的，或称之为质量无辐散，（2）与重力相联系的方程及状态方程和热流量方程中要同时考虑压缩效应和热膨胀效应引起的密度变化。

因而滞弹性流体主要适用于研究深对流的中尺度运动，它是另一种形式的包辛内斯克近似。

4.对于中尺度运动，主要是何种波动起作用？中尺度运动，重力波起着重要作用5.惯性重力波形成的机制？在层结大气中，空气微团受到扰动后偏离平衡位置，在重力作用下产生振荡并传播形成了重力波。

这是一种重力内波，它既可以向水平方向传播，也可沿铅直方向传播。

考虑地球旋转影响时称为惯性重力内波，6.有基本气流切变时，重力波的不稳定条件？并解其物理意义？不稳定的条件（理查森数）：Ri<1/47.重力波的动力学性质有哪几点?1)非静力平衡时的重力波频率小于静力平衡时的频率；2)非静力平衡时的重力波水平波速小于静力平衡时的波速；3)非静力平衡时的群速度小于静力平衡时的群速度；4)重力波的群速度小于相速度8.什么是“对称不稳定”?判据？所谓对称不稳定，从物理上看就是大气运动在垂直方向上是对流稳定的和水平方向上是惯性稳定的情况下，作倾斜上升运动时仍然可能发生的一种不稳定大气现象。

判据:Ri < f /η在层结稳定的大气中，q < 0 ，即基本气流位涡小于零由于通常η > f ，因此对称不稳定判据可以看作为 Ri < 1，即理查逊数小于1 9.非静力平衡条件下干对称不稳定的判据？对位涡：q<0；里查逊数： Ri<1即：水平温度梯度较大；或者里查逊数（Ri）较小；或者等位温面比等角动量(M)面更陡一些。

10.对流发生的触发机制？并举例说明？1)天气系统造成的系统性上升运动(锋面、槽线、切变线、低涡、低层辐合)2)地形抬升作用（迎风坡的抬升作用、山区多雷暴、冰雹天气）3)局地热力抬升作用（夏季午后的局地加热、不稳定、垂直环流）4)冷锋（抬升作用、锋前飑线）5)露点锋（又称干线、在露点锋上出现强对流天气）6)边界层的非均匀加热（有雾或云覆盖的地区，不利于对流发展、而四周的晴空区，午后对流会增强）7)密度流或弧状云线（从成熟或衰老的对流单体的低层流出的空气，常启动新单体的发展、卫星云图上可以看到呈弧状排列的层积云和积云，弧状云线）第三章1.简述强风暴发生的天气学必要条件？①位势不稳定层结，并常有逆温层存在；②低层有水汽辐合；③有不稳定的释放的机制；④强的风垂直切变；⑤低空急流；⑥中空干冷空气等。

2.什么是条件不稳定、对流不稳定？其适用条件各是什么？γ m ＜γ＜γd ，对于末饱和大气是静力稳定的，而对饱和湿空气来说是静力不稳定，这种大气层结称为“条件不稳定”层结对流性天气一般发生在条件性不稳定层结的情况下，但有时在上干下湿的条件性稳定层结下，如果有较大的抬升运动，特别是发生整层大气得到抬升时，原先的条件性稳定层结变成不稳定的了，这种不稳定层结称为对流性不稳定。

条件性不稳定适用于气块，对流不稳定适用于气层3.什么是位势不稳定？当对流不稳定和条件性不稳定两者结合起来时，称之为位势不稳定。

4.逆温层和干暖盖的作用是什么？具有稳定层结的干暖盖抑制对流的作用是十分清楚的，另一方面它对于大气低层不稳定能量又有储存和积累作用5.普通积云的云外下沉气流与强风暴中尺度环流的下沉运动对对流运动各起什么作用？普通积云对流的云外下沉运动的出现，使对流运动的发展受到不利的影响。

强风暴中干冷空气的下沉运动，对于强风暴系统的强度和维持具有十分重要的作用，有可能使强对流组织化。

6.挟卷效应及对对流运动的影响？由于挟卷效应，云内空气的温度递减率比没有挟卷作用的温度递减率大；可见夹卷过程使云发展所要求的递减率变大，亦即夹卷效应是不利于对流运动发展的。

7.垂直风切变对对流运动的作用？1)对大小水滴有分离作用2)它增强中层干冷空气的吸入，加强了风暴中的下沉气流3)风的垂直切变对强风暴系统的传播有重要影响4)在风暴右侧有利于新的对流单体增长。

5)风的垂直切变使对流单体的分裂8.何为高空急流、低空急流？将600hPa以下的出现强而窄的气流带称为低空急流当对流层上部风速达30 m／s，且当风的垂直切变达到一定数量级[一般为5—10 m／(s.km)]时，并且水平切变达到每100 km为5m／s时形成强而窄的气流带即为急流，急流中心的长轴是急流轴，急流轴线有一个或多个风速极大值中心，急流轴在二维空间中呈准水平，多数为东西向，水平尺度长达上万公里，此为高空急流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高低空急流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有上升运动、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10.低空急流的三个作用？高空急流的两个作用？低空急流有三个方面的作用：通过低层暖湿平流的输送产生位势不稳定层结；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；在急流轴的左前方是正切变涡度区，有利于对流活动发展。

高空急流的两个作用：一是抽气作用；二是通风作用。

11.第二类条件不稳定？指由热带地区大尺度扰动与积云对流小尺度运动相互作用所导致的大尺度系统不稳定性增长的过程。

12.简述积云对流潜热对高低空风场的反馈作用？对流性增温对高空风场的影响：高层增温使高层高压面抬高并引起高空质量外流，结果在暴雨区上空形成明显的辐散气流。

随着高空暖区的出现，还增强了暴雨区以北的水平温度梯度，根据热成风关系，在暴雨区以北建立了高空强风带，它又加速高空流出及把暴雨和周围高空多余的热量带走，加强暴雨区的对流不稳定和垂直环流。

对流性增温对低层风场的作用：在对流区内，由于对流活动对动量的输送，造成上下层动量混合，使对流体内风速垂直分布均匀化，因此，在高空急流建立以后，较大动量的空气下传到低层建立低空急流。

第五章1.中尺度对流复合体（MCC）的定义？一种圆形团状结构的中尺度对流系统，也称中尺度对流复合体2.局地对流系统的三种基本类型？普通单体雷暴、多单体风暴以及超级单体风暴，后二者又称为局地强风暴。

3.局地强风暴发生时环境场的重要特征？强位势不稳定和强垂直风切变4.解释：普通单体雷暴、多单体雷暴和超级单体雷暴通常把一个上升运动区(其垂直速度≥10 m／s，水平范围从十千米至数十千米，垂直伸展几乎达整个对流层)称为一个对流单体。

只由一个对流单体构成的雷暴系统叫做单体雷暴。

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，这些单体在风暴内排成一列，是具有统一环流的强雷暴系统，其水平尺度为30~50km，垂直伸展能达到整个对流层，有时穿入平流层几千米。

“超级单体”比通常的成熟单体更巨大，更持久，并带来更为强烈的天气，而且，它具有一个近于稳态的，有高度组织的内部环流，并与环境风的垂直切变有密切关系。

5.超级单体风暴发生的一般天气尺度环境？①强的不稳定层结；②强的云下层平均环境风；③强的环境风垂直切变；④风向随高度强烈顺转。

6.超级单体风暴的上升气流、下沉气流的位置及其作用？风暴生长在强切变环境中，其内部有组织化的的上升气流和下沉气流同时并存，上升气流来自对流层低层，下沉气流来自对流层中层。

7.飑线的定义及天气现象？一种范围较小、生命史较短、气压和风的不连续线。

其特点是，若干排列成行的雷暴单体或雷暴群组成的狭窄强对流天气带。

过境时，风向突变、风速急增、气压猛升、气温骤降等现象，还常伴有雷暴、阵雨或冰雹、龙卷等剧烈天气。

8.飑线形成的大尺度环境条件？大气层结呈条件性不稳定；低层水汽丰富；高、低层存在强风带(急流)，风向通常向上顺转；大气中具有某些动力机制以释放不稳定9.中纬度飑线结构的主要特点？上升气流到达高层出流区前，空气的水平动量u、v近于守恒。

这个特征和云中的垂直速度足够大有关10.从形成、气象要素变化以及尺度方面简述飑线与锋面区别？飑线与锋面的相同：都是冷暖空气的分界面飑线与锋面的区别：锋面是不同气团的分界面，而飑线则是在同一气团中形成和传播的；从天气要素变化的激烈程度来看，飑线比锋面更为剧烈；飑线是中尺度系统，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，其长度可达千余千米，生命期可达数天。

11.龙卷的基本特征？龙卷是强旋转、长而细的气柱，其平均直经约为100 M，从积状云延伸到地面。

所以认为龙卷是一种和强烈对流云相伴出现的具有垂直轴的小范围强烈涡旋。

当有龙卷时，总有一条漏斗状云柱从对流云云底盘旋而下，有的能伸达地面，在地面引起灾害性风的称为龙卷；有的未及地面或未在地面发生灾害性风的称为空中漏斗；有的伸达水面，称为水龙卷。

在龙卷生命期内，漏斗云形状和大小经历相当大的变化，生命史可分为五个阶段：(1)尘旋阶段。

此时环流的第一特征是看得见尘埃由地面向上旋转，兼或有短漏斗云从云底下垂(有轻度破坏)。

(2)组织化阶段。

其特征是漏斗云整个向下沉，龙卷强度增大。

(3)成熟阶段。

此时龙卷达到它的最大宽度，而且几乎呈垂直状(破坏最激烈)。

(4)缩小阶段。