中尺度带状对流系统.docx

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1、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：飓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：为一种带（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。峋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。温带地区的峋线常发生在春夏之交的过渡季节，有的出现在冷锋前或

2、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。尺度：长约几百千米，宽度约50100km。峋线由若干“飓段”组成。每个飓段包含若干大而孤立的相互分离的风暴。时间尺度：几小时至十几小时。峋线的地面要素场的结构：飓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。阵风锋又称为峋锋：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。过境特征：由于峋锋附近是各种气象要素水平梯度很大的地带，因此当飓锋过境时，气象要素将发生急剧的变化。通常

3、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。峋线前低压：飓锋前方一般有中尺度低压。它的形成可能与峋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。峋中系统：包括峋线、峋线前低压、雷暴高压以及尾流低压统称为飓中系统。峋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。两类比较常见飓线：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飓线发生在风垂直切变相对小的环境中的飓线飕线的前方有一支由前向后的入流迎着峋锋上升，到高层分裂成向前和向后的两支气流，其后部中层则另

4、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。w-coco弋压巴、7C(区的南北分殳（和秒）（八）在町平面上相对移动国线用的束西分量球/秒）图中，低层的主要流型是飓线前部有强的入流，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。在峋线前约20OhPa的高层有一个出流的相对大值，出流的厚度约为250hPa0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30Oh

5、Pa处，峋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（峋线前部）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。密由WT彻，）垂直破的鼻巴知(C)图所示的散度场中，在低层飓线前缘为辐合，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55OhPa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70OhPa高度上，在飓线前缘后部约20公里处，另一个上升气流

6、中心，在中层400hPa高度。上升气流的最大值约为30X104hPa/秒。下沉气流中心位于700hPa上距飓线前线100公里处，其值约为4010-3hPa/秒，大于最大上升速度。r（绅由3定出的渊垂直楣度分盘(1产/秒)(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。图给出了相对于移动飓线的流线，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，都是气流流入飓线。这是由于环境西风垂直切变相对比较弱，还有环境风本身同飓线移动速度相比较弱的缘故。中层来自峋线后部的入流在图中也是很明上图表示在垂直剖面上的e和

7、S（混合比）场。混合比值仟克)(i)相当也温图是相当位温场，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。e。后部下沉气流流线对应的是低值e,e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%线后部的下沉气流区里，混合比是低值。不同发展阶段飓线的垂直速度结构在飓线发展的初期，上升运动仅限于低层，最大值在800hPa,相应在低层是辐合区。当飓线接近成熟阶段时，即在45040OhPa层迅速建立第二个最大中心，在半小时内由-26X10-3：12/5增力口至!-39乂10-312/5。2、后部建立型的飓线：发生在有明显的风向垂直切变环境中的飓

8、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。这类飓线的南端由于风的垂直切变型式有利于新对流的发展，因而使峋线不断伸长。而在飓线的北端，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。这种峋线的特点是砧状云伸向飓线前方，而在峋线后方没有层状降水区。高空槽前的峋线常见特征：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飓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.简述飓线与锋面的异同点。【答案】:峋线与锋面都是冷暖空气的分界面。但峋线和冷锋有明显的区别，

9、首先，锋面是气团的分界面，而峋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，峋线比锋面更为剧烈；再其次，飕线是中尺度系统，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，飓线既与锋面相像，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

10、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：大气很高层重力波高于hu层主体中的重力波里刀次500m至20km低于50Om)次天气尺度波长有上千公里中尺度简称KH波。这类波的波长很短，通常是中、小尺度系统之间的联系者。重力波可发生在大

11、气层的各个高度上，低只近地面层，高至75-10Okm的高空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：10Ubar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期显的风速垂直切变Ri0.5,Ri越小重力波振幅越大。重力波的作用可触发对流可引起CAT(clearairturblence)晴空湍流高低空能量传输不同尺度能量交换图3.5重力波结构图度虚线为散度实线为流线.虚线为等压面分布,图底部为地面散度和润度的位相关系.斜线区为暴雨区(李麦村.1978)重力波的特点气

12、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；涡度与散度中心位相差11/2,气压场与散度场也相差11/2；垂直运动与散度同位相（上升运动区一辐合区，下沉运动区一辐散区）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

13、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1 f1风的垂直切变大肌R】J成立条件2迈“0,稳定，中性I及易发生重力波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700-80OhPa）的过程。FlG.7.Crosssectionsfor

14、0000GMT17April1976basedonradiosondeobservationsatWinslow,Arizona(INW)1Tucson,Arizona(TUS)IandFraccionamiento,Mexis(FRC)supplementedwithNCARSabrelineraircraftdatainthelayerbetween250and300nib:（八）Potentialtemperature(K,solidlines)andwindspeed(tns,dashedlines).Windsareplottedwithrespecttonorthatthetopo

15、fthe5gure;flags,fullbarbsandhalfbarbsrespectivelyindicatespeedsof25,5and2.5ms-1,(b)Potentialvorticity(107Kmb1l,solidlines)andarrayofdotsformedbytheintersectionof(m,)crdinatesdisplayedinFig.8b.FromShapiro(1981).由上图分析：口.高层锋区对流层顶的折叠口.高空锋区具有中尺度特征口.平流层的物质可通过锋区向对流层输送口.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30ms,风速水平切变量级为每100km5ms,垂直切变量级为每千米5-10mso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