第十一讲中小尺度系统发生发展的天气和环流条件ppt第十
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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、形成和发展演变规律、机制及其分析预报方法意义:①许多灾害性天气(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临近预报的理论基础。
(长期>10天,中期3-10天,短期1-3天,甚短期0-12h,临近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须考虑。
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。
第二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。
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。
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、形成和发展演变规律、机制及其分析预报方法意义:①许多灾害性天气(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临近预报的理论基础。
(长期>10天,中期3-10天,短期1-3天,甚短期0-12h,临近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须考虑。
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。
第二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。
中小尺度天气动力学第一章中尺度天气系统的特征1、中尺度天气系统:时间尺度和空间尺度比常规探测站网小,但比积云单体的生命周期及空间尺度大得多的一种尺度。
即水平尺度为几公里到几百公里,时间尺度由1小时到十几小时。
2、划分依据及分类:1)早期的经验分类天气系统一一大尺度、中尺度和小尺度空间尺度分别为:106m、105m和104m时间尺度对应为:105s、104s和103s2)依据物理本质对天气系统进行分类(动力学分类方法)依据无量纲数罗斯贝数Ro和拉格朗日时间尺度T的尺度分类行星尺度、气旋尺度、中尺度、积云尺度、小尺度3)Orlanski的综合分类(观测与理论分类)大尺度(a、①中尺度(a、3、2小尺度3、中尺度大气运动的基本特征1)空间尺度范围广,生命周期跨度大;2)气象要素梯度大;3)散度、涡度与垂直速度;4)非地转平衡和非静力平衡;5)质量场和风场的适应;6)小概率和频谱宽、大振幅事件第二章地形性中尺度环流1、中尺度大气环流系统的分类:地形性环流系统、自由大气环流系统2、地形波的基本类型主要依赖风的不同类型(1)层状气流小风、层状气流。
平滑浅波,波动只发生在山脉上空的浅层,向上很快消失山脉波(mountainwave)(2)驻涡气流:在山顶高度以上风速较大时,可能在山脉背风坡形成半永久性的涡动,上面则有气流的平滑浅波驻涡(standingeddy)(3)波动气流当风速随高度增大时,在背风坡出现波动气流背风波(leewave)。
背风波可以伸展到对流层上层和平流层。
(4)转子气流:在背风波出现时,当垂直方向有风速极大值出现时,则会形成转子气流(rotor streaming)。
驻涡和转子是背风波的特殊形式!3、背风波的形成、特征及大气条件背风波是地形波的一种类型,由于障碍物引起空气垂直振荡而造成的。
特征:波长:1.8〜70km之间,多为5〜20km左右。
波长一般随高度而变,高层较长,低层较短。
随风速而变,风速愈大,波长愈大。
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、形成和发展演变规律、机制及其分析预报方法意义:①许多灾害性天气(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临近预报的理论基础。
(长期>10天,中期3-10天,短期1-3天,甚短期0-12h,临近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须考虑。
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。
第二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。
第一章1. (选填)简述Orlanski分类法对屮尺度的分类?Meso: a中尺度200—2000km ; 3 中尺度20—200km ; 丫屮尺度2—20km2. (选简)简述屮尺度天气系统的基本特征?(按时空细分)①空间尺度小,生命期短。
②气象要素梯度大。
③非地转平衡和非静力平衡及强的垂直运动。
④小概率和频谱宽、大振幅事件。
第二章1 什么是〃对流近似” ?只有与重力联系的项屮保留了密度扰动,而在气压梯度力项屮,则略去了密度扰动的影响,这样的近似称为对流近似。
2 什么是“对称不稳定” ?判断用气块法所谓对称不稳定,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。
第三章1 (★反复记忆)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?①条件不稳定:丫m<Y <Y d,对于未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。
适用于气块②对流性不稳定: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。
适用于气层3 逆温层和干暖盖的作用是什么?在强对流爆发前,屮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,当大气低层出现阻挡层时,一般称为干暖盖。
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。
4 普通积云的云外下沉气流与强风暴屮尺度环流的下沉运动对对流运动各起什么作用?①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。