中小尺度终结版

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1、以下均为老师的重点，按顺序整理1.简述Orlanski分类法对中尺度的分类？2.简述中尺度天气系统的基本特征？（1）空间尺度小，生命期短。中尺度系统的水平尺度(L)一般为20-200 km，垂直尺度(H)为10 km左右，因而形态比HL为10-1-100中尺度系统的生命史一般在几小时到十几小时，（2）气象要素梯度大。中尺度天气系统气象要素的梯度很大，气压达13 hPa10 km，温度3以上10 km，中尺度系统如飑线过境时，变温为1015 min左右，变压为6 hPa15 min左右。中尺度天气系统产生的天气现象一般比较激烈（3）非地转平衡和非静力平衡及强的垂直运动。尺度分析表明，中尺度系统的

2、动量方程中，加速度项与地转偏向力和气压梯度力具有相同的量级，不能满足地转平衡关系对于中尺度，尤其是中尺度运动，准静力平衡假定对所描述的中尺度系统有明显的歪曲，垂直运动速度也明显大于大尺度运动（4）小概率和频谱宽、大振幅事件。中尺度系统在统计的意义上是小概率的它的空间尺度跨越的范围宽（频谱宽）且中尺度系统影响时的要素变化激烈，表明它是频谱宽的大振幅事件。3.滞弹性近似、包辛内斯克近似及适用条件？1.包辛内斯克近似： (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

3、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；它主要适用于浅对流的中尺度运动2.滞弹性近似比包辛内斯克流体在弹性近似方面更接近实际流体，其主要特征是：（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4.什么是“对称不稳定”?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

4、可能发生的一种不稳定大气现象5.简述强风暴发生的天气学必要条件？ 位势不稳定层结，并常有逆温层存在； 低层有水汽辐合； 有不稳定的释放的机制； 强的风垂直切变； 低空急流； 中空干冷空气等6.什么是条件不稳定、对流不稳定？其适用条件各是什么？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，其适用于气层。 m d ，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，这种大气不稳定称为“条件不稳定”。 适用于气块。7.逆温层和干暖盖的作

5、用是什么？在强对流爆发前，中低层常常有逆温层和稳定层，它相当于一个阻挡层，暂时把低空湿层与对流层上部的干层分开，阻碍了对流的发展，这样使风暴发展所需要的高静力能量得以积累, 具有稳定层结的干暖盖抑制对流的作用是十分清楚的：低层对流弱，则无法冲破干暖盖，其对流就不能发展，如果低层对流强，可以冲破干暖盖，则可以获得更多的能量，导致丢刘能够强烈的发展。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8.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？云内上升气流和云外下沉气流是对流环流的统一整体，因此上升空气从不稳定层结中所取得的能量，并不完全都用在加强上升运动的本身，其

6、中有一部分是消耗在维持下沉运动上的。从这个意义上讲，云外补偿下沉气流是上升气流的一种阻力。如果云体以上升气流区为界，那末，云外下沉气流对云的发展就会有影响,所以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。 干冷空气的下沉运动，将与云中饱和空气混合，使云中雨滴或雹粒的蒸发而冷却，有蒸发冷却的下沉气流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 这是因为：一方面由于暖湿上升气流和蒸发冷却下沉气流的最后结果是局地大气稳定化；另一方面，下沉气流能形成近地面的冷空气堆或强烈的向外流出的辐散气流，可抬升雷暴前方低层暖湿空气上升形成新的单体，并且由于在风切变环境下

7、，下沉气流又把高空水平动量带到地面，在低空加强了与暖空气的辐合作用，就更强烈地把暖空气上抬。由此可见：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9.挟卷效应及对对流运动的影响？概念：在云内空气上升过程中，会将云外空气大量卷入云内。一方面由于湍流混合的水平交换产生的挟卷，称为湍流挟卷。另一方面是动力原因造成的补偿性流动，即质量连续性所要求的必然结果，为动力挟卷影响：云外空气同云内相比是干而冷的，云中空气由于显热的混合和云中水分进入卷进来的空气里部分蒸发冷却，这种卷挟过程的结果是使

8、云中空气受的浮力减小，使云的发展受到影响。对流云的水平范围较小时，湍流挟卷的相对贡献较大。在大块浓积云中，特别是积雨云中，动力挟卷起主要作用。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10.垂直风切变对对流运动的作用？1)在这种具有风切变环境下作倾斜上升运动的强风暴，对大小水滴有分离作用，以致大水滴能离开上升气流而不会因雨滴的拖带作用减弱上升气流的浮力。 2)从强垂直风切变环境中发展起来的强风暴模式中可以看到，它增强中层干冷空气的吸入，加强了风暴中的下沉气流，在上节论述强风暴系统下沉气流的作用时也说明了这一点。 3)风的垂直切变对强风暴系统的传播有重要影响，有风的垂

9、直切变的强风暴系统使低层风场分布形成的散度分布特征，有利于风暴在其前方不断再生并向前传播 4)由于风的垂直切变，产生流体动力学压力，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分裂。11.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？低空急流轴线的左前方是正切变涡度区，因此垂直于轴线的次级环流是左侧有上升运动，右侧有下沉运动，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耦合时，对对流天气的影响不一样。在高空急流出口区，低空急流与高空急流轴相交，而在入口区相平行，与低空急流相联系的次级环流的上升支都位于低空激流左侧，这是有利于强对流和暴雨发

10、生的部位。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。12.低空急流的三个作用？高空急流的两个作用？低空: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: 高空急流是产生高空辐散的机制之一。在中纬度，强雷暴或飑线最常出现

11、的地点是在高空急流(或中空急流)影响区。高空辐散机制具有两个作用：一是抽气作用；二是通风作用。（若形象地把对流上升气流看做“烟筒”，那末，当有高空急流时，这个“烟筒”向上呈倾斜状，“烟筒”顶部的强风起着抽风作用，有利于上升气流的维持和加强。另外，在对流云体发展的过程中，由于水汽凝结释放潜热，会使对流云的中上部增暖，整个气柱层结趋于稳定，从而抑制对流的进一步发展。当有高空急流存在时，对流云中上部所增加的热量，就不断被高空强风带走，起着通风作用，因而有利于对流云的维持和发展。）13.解释：中尺度对流系统（MCS）、中尺度对流复合体（MCC）中尺度对流系统MCS：指水平尺度几十千米到几百千米左右的具

12、有旺盛对流运动的天气系统，它们的空间尺度和时间尺度有较宽广的谱，在这种系统内则经常出现强烈天气如强雷暴、大风、暴雨、冰雹等。 中尺度对流复合体MCC是一种生命期长达6h以上，水平尺度比雷暴和飑线大的多的近于圆形的巨大云团。它的内部红外温度很低，表示它的云塔很高，经常可达十余千米以上尺度红外温度-32的云罩面积必须100，000km2内部-52的冷云区面积必须50，000km2开始A和B的尺度条件首先满足持续期符合A和B尺度定义的时段必须6h最大范围邻近的冷云罩（红外温度-32）达到最大尺度形状最大范围时的偏心率（短轴/长轴）0.7结束A和B的定义不再满足14.局地强风暴发生时环境场的重要特征？

13、环境场的最重要特征是强位势不稳定和强垂直风切变(如果不对请自行补充)15.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。16.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。17.中纬度飑线结构的主要特点？飑线上的雷暴云经常是排列成带，流场特征包括中低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

14、后方冷的下沉气流在低层飑线前部存在强的相对入流，后部有同样强度的相对出流，出流和入流之间几乎是静风。在高层，飑线前方约200hPa层有一个出流的极大区，厚度约250hPa；后方300hPa层附近也存在一个出流区。在对流层中层，有气流从后部流入。散度场表明，低层飑线前缘附近为辐合，后方为辐散，高层也表现出辐散特征。在对流层中层飑线后方约120 km的550hPa层附近，由于起源于低层入流层的大水平动量向上携带，和中层进入的空气相遇，而产生第二个最大辐合区。垂直方向：两个上升气流中心，分别位于飑线后方700 hPa和400hPa层附近，量级达3X10-2hPas。在上升气流带的左下方存在下沉气流，

15、中心位于飑线后方100km的700 hPa附近，强度大于上升气流速度。涡度：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。水汽：水汽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。18.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，都是带状系统。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

16、可达千余千米，生命期可达数天。19.龙卷的基本特征？龙卷生命史很短，一般为几分钟到几十分钟，空中漏斗生命史更短。龙卷的水平尺度很小。龙卷在垂直方向上伸展的差别很大。龙卷内部垂直速度分布也不均匀，许多观测事实和理论研究证明，龙卷内部为下降气流，外流是上升气流。由于龙卷中心附近空气外流，而上空往往又有强烈辐散，因此龙卷中心的气压非常低。由于龙卷内部气压的剧降，造成了水汽的迅速凝结，龙卷才由不可见的空气涡族变为可见的漏斗云柱。由于龙卷中心的气压非常低，再加上龙卷的水平尺度又非常小，因此龙卷内部具有十分强大的气压梯度。20.何谓下击暴流？对流风暴发展到成熟阶段后，其中雷暴云中冷性下降气流能达到相当大的

17、强度，到达地面形成外流，并带来雷暴大风，这种在地面引起灾害性风的向外暴流的局地强下降气流，称为下击暴流21.产生下击暴流雷达回波类型？下击暴流一般发生在回波的部位？钩状回波和弓状回波。最强的下击暴流就发生在弓状回波前进中心的附近22.中尺度分析中常用哪些资料?在分析时要注意哪些方面？中尺度分析使用大量非常规观测资料，例如雷达、卫星、飞机观测资料等所用的分析方法和采用的参数，都必须考虑到中尺度天气系统的特性：1.时空分辨率高；2.分析的气象要素和物理量，随空间和时间的变化大；3.不满足地转平衡等约束关系；4.对一些强烈天气系统，静力平衡关系也不适用23.对中尺度系统的分离主要有哪两种方法？各有什

18、么特点？第一类：将客观分析和滤波结合起来的方法. 这是一种客观分析(将不规则测站资料转换为网格点资料)与尺度分离(将大尺度与小尺度资料的分离)结合的方法第二类：运用滤波算子，通过空间或时间平滑而进行中尺度分离的方法. 选取适当的滤波系数S，通过用滤波算子滤去n倍格距的波动，再用原始场减去滤波后的平滑场，就可分离出n倍格距波长的扰动场。24.在中尺度天气图上常绘制等e线或等E线。飑线或暴雨多发生在中尺度_能量锋_附近，并偏于_暖湿舌_一侧。当高能舌_呈形成“锢囚”形时，最易出现强对流或暴雨。25.画出中尺度重力波发生的天气学概念模式并简述其特征？P214在高空急流大风速中心(大风核)下游的高空槽

19、前急流出口区，当实际风大风核(V)，脱离位于槽底的大风核(Vg)而向槽前等高线拐点轴移动时，由于地转调整，中尺度重力波开始产生于300hPa槽前等高线拐点轴(虚线)附近，向前发展，最后消失于脊线(点线)附近。重力波活动区如图中阴影所示。左界：槽前等高线的拐点,右界：脊线,南界：地面暖锋或准静止锋,北界：高空急流轴线26.尺度天气分析技术规范中高空天气图风场分析包括哪些项目？850hPa和700hPa风场:低空急流,切变线（辐合线）,显著流线500hPa:中空急流,切变线（辐合线）,显著流线200hPa高空急流,急流核,显著流线高空分析：水汽条件：湿舌、干舌，低层分析为主、中层辅助不稳定条件：低

20、层和中层的温度及其温度递减率、变温抬升条件：中低层切变线（辐合线）、低层干线（露点锋）、高低空急流垂直风切变条件：高、中、低空急流27.中尺度天气分析技术规范中地面天气图分析包括哪些项目？地面锋，风、温度、气压、湿度、天气区、云覆盖等水平不连续分布造成的中尺度边界线（辐合线、干线、出流边界等）分析物理量场：气压场、变压场、风场、温度场、湿度场、天气区、云分析间隔：3小时,1小时分析资料：地面观测28.什么是临近预报、甚短期预报？临近预报，世界气象组织(WMO)定义为当时的天气监测和2h以内的简单外推预报。甚短期预报是指012h以内的天气预报。Browning又从方法论上定义甚短期预报为，“用线

21、性方法和动力学(还应包括热力学)方法制作有效期为012h的预报。”29.中尺度预报系统的特点及要求？特点：资料时空密度大、流量大；时效短，要求具体，考虑大气物理过程复杂特征或者要求：1.甚短期预报的气象学基础是中小尺度气象学：水平尺度小于1000km，可预报性不足18h，天气尺度系统是背景场，要考虑与中尺度系统的相互作用2.甚短期预报必须有时空分辨率较高的观测网：地面、雷达：15min一次;卫星云图：30min一次3.甚短期预报必须有高速通讯和大容量计算机：不能超过观测资料更新的时间间隔；不能超过中小尺度天气系统生命周期的1/104.甚短期预报内容细、要求高灾害性天气的类别:风、雨、雹、龙卷、

22、雾、能见度等;量级;落区;落点;出现的起止时间30.对流风暴的发展条件及其作用？影响对流风暴的发生，最重要的是：中层干空气(干暖盖)和强垂直风切变。两者犹如过滤器抑制了所有一般对流，而只能爆发强烈对流。中层干空气的作用，增强了热力(浮力)不稳定度，它主要控制对流风暴的强度垂直风切变，主要影响对流风暴的类别。 31.强对流天气和暴雨发展的机理的差异表现在哪些方面？各有什么不同？（稳定度、湿度、上升运动、风垂直切变、高低空温湿差异等）强对流天气的出现，要求在对流层中低层(一般在600hPa以下)有明显的对流不稳定。暴雨要求se本身值较大，这主要反映对高温、高湿的条件要求高，而对流不稳定条件就不如强

23、对流天气要求高。 在强对流天气中，要求湿层较薄，低空暖湿，中层非常干燥。但在暴雨中要求湿层很厚，对流层特别是它的中低层都很潮湿。在强对流天气中，在700 hPa和500hPa气层内，有非常干燥的空气侵入雷暴区，它关系强对流的发展和地面雷暴大风的强弱。 从750 hPa向上，强对流天气的温度，比暴雨的要明显偏低，到400hPa两者差8K，因而7km以下强对流天气的温度递减率比暴雨大13km，这又是中上层冷空气作用的结果。暴雨发生在低空辐合、高空辐散，低空为正涡度区、高空为负涡度区中，低层水汽辐合是暴雨的主要水汽来源。强对流天气时的低空正涡度比暴雨的弱，但高空负涡度比暴雨强，强对流系统多位于高空急

24、流轴的附近，而暴雨多位于急流轴以南200500km 的区域内。暴雨是在弱切变环境下发展的，而强对流是在强切变环境下发展的暴雨的低空是高温高湿空气，而强对流的空气湿度要小得多。高层的湿度、温度差均十分明显，强对流的中层空气非常干冷，尤其是露点温度很低，两者可差13度。这是由于强对流在发生时，高层有明显的干冷平流，暴雨时500hPa以下空气都比较潮湿上下的湿度差别不大。暴雨主要发生在较深厚的暖湿气团中，暴雨的特征，也主要决定于中低层暖湿气团的性质及其与冷空气的水平配置；而强对流天气主要决定于中上层的干冷平流或干冷空气的强度，以及它与中低层暖湿空气的垂直配置。 32.为什么对流云合并能使云体猛烈发展

25、？对流云体的合并或对流云线的碰头、相交主要是出现在低层辐合区内，因而在合并过程中有大量的水汽和能量集中,造成了对流云内浮力增加，从而推动了对流进一步的发展。对流云合并使对流增强的另一个原因是当合并形成更大的云体时，可使阻力减小。对流发展的阻力来自两个方面：挟卷作用，挟卷作用随云体半径的增大而减小。 形状阻力，当云体增大后形状阻力同样也要减少。 33.冰雹发展的必要条件？强上升气流是冰雹发展的必要条件，上升气流越强，对冰雹的承托力越强，足以长时间的支持冰雹的重量，使其达到较大的尺度。34.何谓强对流天气？是指降到地面上直径超过2cm的冰雹、地面超过17m/s的雷暴大风（许多国家规定为25m/s以

26、上）、任何级别的龙卷和可能造成暴洪的对流性暴雨。35.雷暴产生的三个必要条件？层结不稳定、水汽和抬升触发机制。36.强冰雹的雷达回波有哪些特征？1高悬的强回波2. 弱回波区和有界弱回波区3三体散射4雹暴的其他回波特征：最需要注意的一个特征是雹暴是否具有涡旋，风暴顶强烈辐散也是强冰雹的一个辅助指标37.发布强冰雹预警的条件？一般而言，如果50dBZ的回波扩展到20C等温线以上高度，同时0C层距地面的高度不超过5km，可以考虑发布强冰雹预警38.有利于F2级以上强龙卷生成的两个有利条件是什么？低的抬升凝结高度；较大的低层（01km）垂直风切变39.发布龙卷临近预报和警报的标准什么探测到强中气旋；或探测到中气旋的底到地面距离小于1km的中等强度中气旋40.谈一谈你学习本课程后，有哪些收获、体会？提示：要按时上课（点到），要有强的记忆（考试），老师很负责（全部要背，还有课外补充），此门课程包括了大气的所有经典课程（动力，天原，数值，统计等），和系统的运用（micaps）.总结：老师强悍，课听不懂，背不了，理解未遂。一个字苦逼。