1 中小尺度天气
中小尺度天气系统资料
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2）结构特点 ――有如同“象鼻子”一样的漏斗状云柱自对流云底盘旋而下 ――有时成对出现，一个是气旋式的，另一个是反气旋式的， 气旋式龙卷较为常见。 3）产生条件 ――强的层结不稳定性，因此产生龙卷的雷暴云比别的雷暴云 更高、更强。 4）出现时间 ――主要出现在春、夏季，陆地上以下午到傍晚的机会居 多，海上一般出现在清晨6h前后。 5）发生地区 ――墨西哥湾、地中海和孟加拉湾上空，水龙卷出现最频 繁。我国南海西沙群岛一带，一年四季均可出现，尤 以8、9月为最多。美国是龙卷出现最多的国家。
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一、雷暴（Thunderstorm） 1、概述 1）定义 ――积雨云中发生的激烈放电、雷鸣现象，一般伴有阵 雨，所以常与雷雨通称。 产生雷暴的积雨云叫做雷暴云或雷暴单体，是小尺度天 气系统。多个雷暴单体成群成带地聚集在一起，叫做雷 暴群或雷暴带（又称多单体雷暴）。 普通雷暴――伴有阵雨的雷暴。 强雷暴――伴有暴雨、阵性大风、冰雹、龙卷等强对流 天气的雷暴，也叫“强风暴”。包括飑线、 多单体风暴和超级单体风暴。 2）活动地区 低纬多于中纬，中纬多于高纬； 山地多于平原，内陆多于海洋。 3）季节性：夏季出现较多，冬季几乎绝迹。
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2、一般特征 ――水平范围很小； ――持续时间很短； ――移动路径多为直线，漏斗状云柱的倾斜方向，通常 指示龙卷移动的方向； ――中心气压极低，可低至400hPa以下，甚至达到200hPa。 ――风力大，最大可达100～200m/s，风速自中心向外增 大，在距中心数十米的区域达到最大，再往外，风速 便迅速减小。 ――破坏力巨大。
航海技术专业《第14章锋面气旋与中小尺度天气系》
第十四章锋面气旋与中小尺度天气系统形成和活动于中高纬度的气旋大都和锋面相结合，称为锋面气旋。
开展强盛的锋面气旋可带来强烈的降水、雷暴、大风等恶劣天气，在海上可造成大范围的大浪区域，是重要的海上风暴系统。
§锋面气旋概况一气旋与反气旋概述大气中存在着各种大型的旋涡运动，其中水平尺度在几百到几千公里以上的大型空气旋涡称为气旋和反气旋。
气旋和反气旋是常见的天气系统，它们的活动对上下纬度之间的热量交换和各地的天气变化有很大的影响。
1气旋和反气旋的特征气旋是中心气压比四周低的水平旋涡。
在北半球，气旋区域内空气作逆时针方向流动，在南半球那么相反；反气旋是中心气压高四周气压低的水平旋涡。
在北半球，反气旋区域内的空气作顺时针方向流动，在南半球那么相反。
气旋和反气旋一般也称低压和高压。
在低层大气里，特别是在近地面附近，风向与等压线斜交，所以气旋在北半球是一个按逆时针方向旋转向中心聚集的气流系统；在南半球是按顺时针方向旋转向中心聚集的气流系统。
由于气流从四面八方在气旋中心相汇，必然产生上升运动，气流升至高空又向四周流出，这样才能保证低层大气不断地从四周向中心流入，气旋才能存在和开展。
所以气旋的存在和开展必须有一个由水平运动和垂直运动所组成的环流系统。
因为在气旋中心是垂直上升气流，如果大气中水汽含量较大，就容易产生云雨天气。
所以每当低气压〔或气旋〕移到本区时，云量就会增多，甚至出现阴天、降雨的天气。
在低层大气里，特别是在近地面附近，因为反气旋的气流是由中心旋转向外流动。
所以，在反气旋中心必然有下沉气流，以补充向四周外流的空气。
否那么，反气旋就不能存在和开展。
所以反气旋的存在和开展必须具备一个垂直运动与水平运动紧密结合的完整的环流系统。
由于在反气旋中心是下沉气流，不利于云雨的形成。
所以，在反气旋控制下的天气一般是晴朗无云。
假设是在夏季，那么天气炎热而枯燥。
如果反气旋长期稳定少动，那么常出现旱灾。
我国长江流域的伏旱，就是在副热带反气旋长期控制下造成的。
天气预报技术竞赛试题--甘南州
天气预报技术竞赛试题（甘南州气象局）一、单项选择1.中尺度天气系统可分为三个等级：中－α、中－β、中－γ，它们对应的水平尺度分别为：（ B ）。
A:100～1000km、10～100km、1～10kmB:200～2000km、20～200km、2～20kmC:300～1000km、30～300km、3～30kmD:200～1000km、20～200km、2～20km2.雹暴是一种强烈的对流运动，它的产生首先要求位势不稳定能量的积累。
理论和实践均表明（ C ）对冰雹在积雨云中的形成、增长及其落地前的融化等一系列的物理过程有密切关系。
A:稳定度B:冷暖气团C:环境温、湿层结3.大范围雹暴发生前6-12小时，（ A ）已在降雹区上游存在。
降雹区低空的逆温（干暖盖）使不稳定能量积累，以便系统到达时不稳定能量爆发式释放。
A:大气潜在不稳定能量B:水平风的垂直切变C:低空急流4.影响气层稳定度的因子主要包括（ C ）。
A:地形的抬升作用B:湍流作用C:整层气层的抬升和下沉、高空的冷暖平流、垂直混合等15.当气旋中心气压随时间降低时，气旋会（ C ）。
A:减弱或发展B:加深或发展C:减弱或消亡6.预计未来72小时内有6-7级大风，最低气温下降8℃以上，最低气温≤4℃。
应当发布（ A ）。
A:大风降温消息B:大风寒潮消息C:大风寒潮预警7.大气运动受（ A ）等基本物理定律所支配。
A:质量守恒，动量守恒，能量守恒B:地转风规律，梯度风规律，热成风规律，绝对涡度守恒和位涡守恒规律C:地转风规律，梯度风规律，绝对涡度守恒和位涡守恒规律8.在温度对数压力图上，锋面逆温的特点是逆温层上界面湿度（ A ）下界面湿度。
A:大于B:小于C:等于9.临近预报降水量预报以mm为单位，降雨跨度不大于，降雪跨度不大于1mm；大风预报应同时给出风力和风速，风力跨度不大于。
（ A ）A:5mm，1级B:1mm，2级C:10mm，1～2级10.副热带高压是一个行星尺度的高压，它是一个（ B ）。
中小尺度天气动力学课件 第1章+中尺度数值模拟-绪论
中尺度数值模拟—第一章
α中尺度 β中尺度
突发性强对流天气演变机 理和监测预报技术研究
γ中尺度
1.1中尺度天气及重要性
乳山个例 12小时 时段强降 水预报图
中尺度数值模拟—第一章
北京
山东 半岛
南京
基于15km粗网格数值模式
“今天下午，本市局部 地区有时有雷阵雨”
设置专门的中尺度观测网 。如美国在1966年就设置了中尺度观测 网，高空站距28km，每隔1.5h或3h施放一次探空仪，地面站距20-30km。 日本、瑞典、英国、法国、加拿大等国家也建立了试验监测网。
我国也分别在京津冀、长江三角洲、武汉和珠江三角洲四个地区 建立起中尺度监测网，设置了一定数量的自动地面站。
CISP （英国，2007）
TOMACS （日本，2010-2013）
1.1中尺度天气及重要性
中尺度数值模拟—第一章
美国国家天气局强天气预报研究计划（WoF)
观测雷达回波
观测
高分辨率(1km)实时试验预报
预报
1.1中尺度天气及重要性
三个国家重点基础研究发 展计划“973”项目
我国重大天气灾害的形成 机制和预测理论研究
需要定时、定点、定量
1.1中尺度天气及重要性
研究方法
中尺度数值模拟—第一章
新的探测工具的使用和加密观测 野外观测实验 中小尺度天气分析 模式的发展及应用 动力学研究
1.1中尺度天气及重要性
中尺度数值模拟—第一章
新的探测工具的使用和加密观测：
雷达、卫星、新型飞机、大气风廓线仪 ，另外也利用声雷达、激 光雷达、微波辐射仪、灵敏微压计、天电观测等 。
中尺度数值模拟—第一章
《中小尺度天气动力学》复习资料
中小尺度天气动力学Char1 中尺度天气系统的特征1、中尺度：时间尺度和空间尺度比常规探空网小，但比积云单体的生命周期及空间尺度大得多的一种尺度。
即水平尺度为几十千米到几百千米，时间尺度由几小时到十几小时。
2、尺度分类的动力学标准可利用罗斯贝数(Lf U R 00=惯性力/柯氏力) 和弗劳德数()/(/2ρρ∆=gL U F r 惯性力/浮3、简述Orlanski 分类法对中尺度的分类Meso ：α中尺度200~2000km ；β中尺度20~200km ；γ中尺度2~20km 。
4、中尺度大气运动的基本特征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5、地转偏向力和浮力的作用（1）大尺度运动中，地转偏向力相对重要，浮力可以略去；（2）积云对流运动中，浮力相对重要，地转偏向力可以忽略；（3）中尺度运动中，地转偏向力和浮力都需要考虑。
Char3 自由大气非对流性中尺度环流1、重力波定义：重力波是因静力稳定大气受到扰动而产生的惯性振荡的传播，属于横波（质点扰动方向与波的传播方向垂直）。
分类：（1）重力外波——由外部条件作用下存在的重力波；（2）重力内波——当外部条件被限制时，存在于流体内部的重力波 ；（3）惯性重力内波——考虑地球自转的影响。
2、可产生重力波的系统：暖平流导致气体膨胀使质点位移产生重力波；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3、重力波产生的天气条件：①稳定层（或逆温层） ②具有明显的风速垂直风切变 ③通常而言，Ri<0.5，Ri 越小重力波振幅越大4、重力波的作用①可触发对流 ②可引起晴空湍流(CAT)③高低空能量传输 ④不同尺度之间能量交换5、重力波的特点①气压场与涡度场同位相，高压中心与气旋涡度中心重合，反气旋涡度中心与低压中心重合； 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。
天气预报 中尺度分析new
对流的基本要素
• 湿度条件（水汽条件）
• 静力稳定度（不稳定条件）
• 触发条件（抬升条件）
√基本要素
• 湿度条件（水汽条件） • 静力稳定度（不稳定条件） • 触发条件（抬升条件）
√
触发条件
通常为多种触发机制共同造成
• 天气系统：锋面、低涡、低槽、切变线等 • 边界层辐合线： ——地面要素的不连续线：风向or风速（地面辐合 线）、温度（锋面、地表加热不均匀、城市热导 等）、湿度（露点锋∕干线、湿地和植被区）
——雷暴出流边界 ——海风锋 ——地形辐合线等
地形触发—山区多雷暴
10m/s的地面风产生1m/s的上升运动，若持续1个小时，则上升运动将达到3km高度
例：地形辐合线+雷暴出流边界
2012年8月8日过程分析（金晓青）
13时
13时
14时
15时
16时
例：非锋斜压带+出流边界
20130625（张南、张迎新）
• 分析中低层流场，判断有利于触发对流天气的抬升条件。 • 分析层次包括地面、925 hPa、850 hPa、700 hPa、500 hPa。 • 主要分析边界层锋区、中低层槽、切变线和辐合线。
边界层锋区
干线（露点锋）
平原：850或925hPa相邻两站Td相差 10℃以上；高原：700hPa相差10℃ 以上
中低层槽、切变线和辐合线
四、垂直风切变条件分析
• 分析对流层各层流场，判断有利于对流天气发生发展和加强的动 力组织条件。
一、水汽条件分析
• 水汽条件分析旨在分析气团的水汽含量和饱和程度，以及它们的 边界。
• 主要分析低层显著湿区、中层干区。 • 分析层次包括925 hPa、850 hPa、700 hPa和500 hPa。
中尺度天气系统的特征
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END
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1. 早期的经验分类
天气系统——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103s
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2. 依据物理本质对天气系统进行分类
（动力学分类方法）
• Emanuel（1983）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，其中 Ro 2 fT
在西风切变环境中典型涡 管与对流单体相互作用的 示意图
(a) 初始阶段：此时涡管在上 升气流的作用下形成一对涡偶
(b) 分裂阶段：此时分裂的上 升气流使得涡管向下倾斜， 形 成下沉气流，出现两对涡偶。
其中左上角图示为环境风分布、 柱状箭头表示风暴相对气流的 方向，粗实线代表涡线，环状 箭头表示旋转，阴影箭头表示 促使上升气流和下沉气流发展 的外力，垂直方向上的虚线区 为降水区。
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
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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 按照Orlanski的划分标准，中尺度系统的水
平尺度在2km～2000km之间，时间尺度为几十分钟 至几天之间。
着重要作用。
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§1.4 中尺度运动方程组
du 1 p fv
dt x
•
运动方程：
dv 1 p fu
dt y
dw 1 p g
dt z
Hale Waihona Puke 忽略湍流扩散的 大气动力学和热 力学基本方程组
• 连续方程： d ( u v w) 0
中小尺度气象学总结
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。
中小尺度气象学总结
中⼩尺度⽓象学总结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。
中尺度天气学课后习题答案
中尺度天气学课后习题答案中尺度气象学（第二版）课后习题第一章中尺度天气系统的特征1. 什么是“中尺度”？Ligda，Emanuel，Orlanski和Pielke等怎样定义“中尺度”？目前，“中尺度”一般被描述性地定义为时间尺度和水平空间尺度比常规探空网的时空密度小，但比积云单体的生命期及空气尺度大得多的一种尺度。
Ligda（1951）最早提出“中尺度（mesoscale）”这一概念。
他根据对降水系统进行雷达探测所积累的经验指出，有些降水系统，太大以致不能由单站观测全，但又太小以致即使在区域天气图上也不能显现，他建议把具有这种尺度的系统称为“中尺度系统”。
Emanuel把具有状态比L/D=Uz/f和时间尺度T=f-1的运动定义为“中尺度”运动（L水平尺度，D垂直尺度亦即不稳定层厚度，Uz纬向风垂直切变尺度，f科氏参数）。
Orlanski（1975）根据观测和理论的总和分析结果，提出了一个比较细致的尺度划分方案，即：天气系统可粗分为大、中、小尺度三类，其中大尺度系统可再分为α、β两类，中尺度和小1/ 30尺度系统则可分别分为α、β、γ三类，相邻两类的空间尺度相差1个数量级。
按照这种划分，中尺度成了一个范围很宽的尺度，即2～2000km。
小至某些通常称为小尺度的系统如雷暴单体等，大至某些通常称为大尺度的系统如锋、台风或飓风等都可以包括在中尺度的范围内。
但其核心则为20～200km的系统，即β中尺度系统。
β中尺度系统具有典型的中尺度特性，而α和γ中尺度系统则分别兼有大尺度和小尺度的特性。
Pielke（1984）提出，典型的中尺度也可以定义为符合以下判据的一种特殊尺度：①其水平尺度足够大，以至于可以适用静力平衡关系；②其水平尺度足够小，以致地转偏向力项相对于平流项和气压梯度力项时小项。
2. α、β、γ中尺度系统在性质和对强天气形成的作用方面有什么不同？按Orlanski的划分标准，中尺度系统的水平尺度在2×100～2×103km之间，时间尺度在几十分钟至几天之间。
中小尺度终结版
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。
β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H／L为10-1-100β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1~3 hPa／10 km，温度3℃以上／10 km，中尺度系统如飑线过境时，变温为10℃／15 min左右，变压为6 hPa／15 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β中尺度，尤其是γ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？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。
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。
中小尺度气象学总结
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。
中尺度数值天气预报模式图文
物理过程参数化方案
01 02
辐射过程
辐射过程是大气中重要的物理过程之一，对中尺度天气系统的形成和发 展有重要影响。模式中通常采用辐射传输方案来计算太阳辐射和大气辐 射对天气系统的影响。
边界层过程
边界层是大气中与地面直接接触的一层，其中发生着复杂的湍流交换过 程。模式中通常采用边界层方案来计算湍流交换对天气系统的影响。
03
微物理过程
ห้องสมุดไป่ตู้
微物理过程是指云、降水等天气现象中发生的微观物理过程。模式中通
常采用微物理方案来计算云的形成、发展和降水过程对天气系统的影响。
初始化和边界条件处理
初始化
要点二
强对流天气过程分析 技术
中尺度数值天气预报模式能够模拟强 对流天气过程的动力学、热力学和微 物理特征，揭示其发生发展的物理机 制。结合雷达观测、卫星遥感等技术 手段，可以对强对流天气过程进行实 时监测和分析。
要点三
强对流天气过程防范 建议
针对强对流天气过程的突发性和破坏 性，公众应关注天气预报和预警信息 ，及时采取防范措施，如加固房屋、 准备急救物资等。同时，政府和相关 部门也应加强应急管理和救援工作， 以应对可能发生的灾害。
入等方式进行改进。
边界条件误差
由于模式边界条件处理不当导致的 误差，可通过改进边界条件处理方 案、引入更准确的边界条件数据等
方式进行改进。
05 图文展示：中尺度数值天 气预报模式应用实例
暴雨洪涝灾害预警应用实例
暴雨洪涝灾害概述
简要介绍暴雨洪涝灾害的定义、成因及危害。
中尺度数值天气预报模式
集合预报技术的发展
集合预报技术是一种概率预报方法， 通过将多个不同初始条件的模式结果 组合起来，提供更全面的气象信息。 随着超级计算机技术的不断发展，集 合预报的分辨率和覆盖范围将得到进 一步提高，能够更好地揭示中尺度气 象系统的演变和传播。
VS
集合预报技术还可以与其他数据源 （如卫星观测、雷达观测等）进行融 合，提高预报的准确性和精细化程度。 通过集合预报技术，气象部门可以提 供更加全面和客观的气象服务，满足 不同用户的需求。
中尺度模式的设计
中尺度模式是数值天气预报的一种，特别适用于预测局地性强、时间尺度较短的 天气系统，如雷暴、锋面和低气压等。
中尺度模式的设计需要考虑大气的中尺度特征，如气流、水汽和不稳定能量等。 这些特征在模式中通过特定的参数化方案来处理，以更准确地模拟中尺度天气系 统的演变。
模式的初始化与更新
初始化是数值预报的关键步骤之一，它决定了预报的 初始状态和随后的演变。正确的初始化对于提高预报
模式在台风路径预测中的应用
中尺度数值天气预报模式在台风 路径预测中具有较高的准确率， 能够较为准确地预测台风登陆地
点和时间。
通过分析台风周围的中小尺度环 境因素，如地形、气流等，模式 能够更准确地模拟台风的移动路
径和强度变化。
模式在台风预报中的应用，为政 府和公众提供了关键的决策依据，
有助于减少台风灾害的影响。
中尺度数值天气预报模式能够提供高 分辨率的短时气象信息，如风向、风 速、温度、湿度、降水等，有助于预 测未来几小时内的天气变化。
精细化预报
中尺度模式能够提供更精细的地域气 象信息，如局部地区的气象状况，有 助于气象部门为特定区域提供更准确 的预警和防范措施。
灾害预警
暴雨预警
第十一讲中小尺度系统发生发展的天气和环流条件课件
中小尺度系统可以分为锋面、雷 暴、飑线、龙卷、冰雹等不同类 型。
特性与影响
特性
中小尺度系统的生命史短、发展迅速、移动速度快、空间尺度小，但能量密度 大。
影响
中小尺度系统对天气和气候的影响非常大，如雷暴、冰雹、龙卷等灾害性天气 都与中小尺度系统有关。它们可以引发短时强降水、大风、冰雹等极端天气现 象，对人类生产生活和自然环境造成严重危害。
和发展的方向。
城市热岛效应对中小尺度天气系统的影响
城市热岛效应概述：介绍城市热岛效应的形成机 制、表现形式及其对城市气象的影响。
中小尺度天气系统特征：描述中小尺度天气系统 的类型、结构、运动特征等基本属性。
城市热岛效应对中小尺度天气系统的影响：分析 城市热岛效应对中小尺度天气系统的生成、发展 和消亡过程的影响，如对降水、雷电、大风等天 气现象的影响。
加强对中小尺度系统形成和演变的物 理机制研究，提高对其的认识和理解
。
数据同化技术的改进
改进数据同化技术，提高观测数据的 处理和融合能力，为中小尺度预报提 供更准确的数据基础。
多模式集成方法的探索
发展有效的多模式集成方法，综合利 用不同模式的优势，提高中小尺度预 报的准确性。
05
实际案例分析
某地区暴雨过程分析
应对城市热岛效应的措施：提出减轻城市热岛效 应对中小尺度天气系统影响的措施和方法，如城 市绿化、通风 tower等。
THANKS
感谢观看
会影响系统的生命史和移动路径。
03
中小尺度系统发生发展的典型天 气和环流条件分析
台风与飓风
台风与飓风是热带气旋的一种，通常 在温暖的海面上生成，并伴随着强风 和大雨。
台风与飓等。
台风与飓风的生成和发展受到多种天 气和环流条件的影响，如海温、风切 变、对流层顶的垂直风切变等。
中尺度天气学课后习题答案
中尺度气象学（第二版）课后习题第一章中尺度天气系统的特征1. 什么是“中尺度”？Ligda，Emanuel，Orlanski和Pielke等怎样定义“中尺度”？目前，“中尺度”一般被描述性地定义为时间尺度和水平空间尺度比常规探空网的时空密度小，但比积云单体的生命期及空气尺度大得多的一种尺度。
Ligda（1951）最早提出“中尺度（mesoscale）”这一概念。
他根据对降水系统进行雷达探测所积累的经验指出，有些降水系统，太大以致不能由单站观测全，但又太小以致即使在区域天气图上也不能显现，他建议把具有这种尺度的系统称为“中尺度系统”。
Emanuel把具有状态比L/D=Uz/f和时间尺度T=f-1的运动定义为“中尺度”运动（L水平尺度，D垂直尺度亦即不稳定层厚度，Uz纬向风垂直切变尺度，f科氏参数）。
Orlanski（1975）根据观测和理论的总和分析结果，提出了一个比较细致的尺度划分方案，即：天气系统可粗分为大、中、小尺度三类，其中大尺度系统可再分为α、β两类，中尺度和小尺度系统则可分别分为α、β、γ三类，相邻两类的空间尺度相差1个数量级。
按照这种划分，中尺度成了一个范围很宽的尺度，即2～2000km。
小至某些通常称为小尺度的系统如雷暴单体等，大至某些通常称为大尺度的系统如锋、台风或飓风等都可以包括在中尺度的范围内。
但其核心则为20～200km的系统，即β中尺度系统。
β中尺度系统具有典型的中尺度特性，而α和γ中尺度系统则分别兼有大尺度和小尺度的特性。
Pielke（1984）提出，典型的中尺度也可以定义为符合以下判据的一种特殊尺度：①其水平尺度足够大，以至于可以适用静力平衡关系；②其水平尺度足够小，以致地转偏向力项相对于平流项和气压梯度力项时小项。
2. α、β、γ中尺度系统在性质和对强天气形成的作用方面有什么不同？按Orlanski的划分标准，中尺度系统的水平尺度在2×100～2×103km之间，时间尺度在几十分钟至几天之间。
中小尺度天气学
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。
中小尺度天气动力学课件 第一章
下午16:00-16:30，义和镇兴业村小学教 室多次遭受雷电闪击，并伴有球形雷的发 生，当雷电直接击中教室金属窗时，由于 该金属窗未做接地处理，雷电流无处泄放， 靠近窗户的学生就成了雷电流泄放入地的 通道，雷电流的热效应和机械效应导致学 生出现伤亡。
Windstorm 30%
Slides 7%
Wild Fires 2%
1980-2005年亚洲各种灾害的比例数
(Kuniyuki SHIDA ,2006)
1993-2003中国气象灾害直接经济损失高达 RMB 21,146亿
2012年7月21日北京遭遇61年最强暴雨
遇难人数79人
2012年7月21日，市气象台连发五个预警，暴 雨级别最高上升到橙色。截至22日2时，全市 平均降雨量164毫米，为61年以来最大。其中， 最大降雨点房山区河北镇达到460毫米。暴雨 引发房山地区山洪暴发，拒马河上游洪峰下泄。 截至22日17时，暴雨洪涝灾害造成房山、通州、 石景山等11区（县）12.4万人受灾，4.3万人 紧急转移安置。全市受灾人口190万人，其中 房山区80万人。23日，全市经济损失近百亿元。
暴雨云团
2008年7月22日13时，槽前云系影响中东 部，云带狭长，呈东北－西南走向，西 南端处于孟加拉湾，水汽输送充足，影 响我国的范围广。
22日晚上20点低涡切变逐渐东移
15：00
• 15 • 16
15：24
15：12 15：36
中尺度对流复合体（MCC）
舟曲泥石流
2010年8月7日22时许，甘南藏族自治州舟 曲县突降强降雨，县城北面的罗家峪、三 眼峪泥石流下泄，由北向南冲向县城，造 成沿河房屋被冲毁，泥石流阻断白龙江、 形成堰塞湖。据中国舟曲灾区指挥部消息 ，到28日，舟曲特大山洪泥石流灾害造成 1463人遇难，失踪302人，受伤住院人数72 人。
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对流性天气和对流系统
• 天气系统之间存在多个层次，不同的层 次对应着不同尺度的系统，它们的生命 史也是不一样的。如赤道辐合带作为低 值带是行星尺度的，在它的内部可以形 成台风和热带低压。台风登陆后还会生 成中尺度低压，中尺度低压中可以形成 龙卷等强对流天气。大尺度天气系统起 到了一个组织的作用，即很多对流降水 会发展在低值系统中，而很少会发生在 高值系统中。
要素场梯度大
由于要素场梯度大，天气现象更为激 烈。龙卷大风100－200ｍ/s。大尺度场的 散度为10-5/s，在中尺度雷暴中散度为103/s~10-4/s ， 通 常 发 现 有 50~100×10-5/s 的 散度。龙卷的散度为10-2/s。
不满足地转风平衡和静力平衡
• 在龙卷中，它的直径很小，地转偏向力 对其的影响很小，它的旋转运动主要取 决于离心力和气压梯度力的平衡。所 以，它们的旋转可以是气旋式的，也可 以是反气旋式的。对较大尺度的中尺度 系统需要考虑地转偏向力假定。浮力可以使气块产生很大的 垂直加速度。
产生对流系统的动力条件
• 热对流。在大气潮湿的情况下局地下垫面热力不均匀，特别 是在午后可以形成热对流。孤立热对流的水平尺度可以达到 几公里。 • 山脉沿风面对流。气流跨越小的山脉时，潮湿气流在沿风面 上升可以形成对流云。空气在沿风面上升时被压缩并降温， 温度－露点差减小，可凝结成雨。对流云的水平尺度依赖于 山脉的宽度，从几公里－几十公里不等。在山脉的被风坡空 气沿山坡下沉膨胀，气温升高温度－露点差增大，无云。一 般在山脉的迎风坡树木 低压系统中的对流。这种低压系统在 热带和温带地区都比较普遍，水平尺度从几十公里到上百公 里。暖湿气流向低压中心辐合，导致较大范围的对流发展。 • 锋面系统的动力抬升对流。暖锋前暖区中的水汽含量较多， 暖锋导致的抬升可以形成范围较大的对流云发展。冷锋强迫 的动力抬升也可造成对流发展。
中小尺度天气系统的基本特征
• 时空尺度小 .中小尺度天气系统的水平尺度从几百公
里到几公里，龙卷在１公里以下。垂直尺度为１０公里 左右。一般地，人们把103~104 公里水平尺度的长波和 阻塞系统以及102~103 公里的台风、气旋、反气旋和锋 面划分为大尺度系统。把水平尺度101~102 公里的中低 压、中气旋和飑线系统划分为中尺度系统。把水平尺度 100~101 公里的积云和雷暴单体，10-2~100公里的尘卷和 龙卷划分为小尺度系统。飑线中系统生存只有几小时～ 几十小时，通常不超过２４小时，而大尺度天气系统常 达一天到数天。龙卷气旋只有几小时，雷暴单体不到１ 小时。在垂直尺度上，积雨云高度一般在４－５公里以 上，大多数较强的对流性风暴云的垂直尺度可达到整个 对流层的厚度，即7~18公里左右。因此，对流性风暴 的垂直尺度与水平尺度的比率很大，约为0.1，而一般 大尺度的比率为0.01左右。
对流系统移动方向和飑线移动方向
冰雹
• 冰雹是一种直径大于５毫米的固体降水物．它 是以雹胚（直径约0.2~0.3毫米左右）为核心， 在雹云中碰撞过冷水滴长大而成的。大雹块有 明、暗交替的多层结构，一般有４－５层，最 多的有28~30层。
冰雹云的形成与一定的环境条件有关
• （１)首先是层结不稳定，有很强的上升运动。降雹时上升速 度要大于２０ｍ/ｓ。对直径为１０厘米的冰雹，垂直上升速 度要大于５０ｍ/ｓ，一般雷雨的积雨云中垂直速度只有１０ ｍ/ｓ。 • （２）在比较强的上升气流下，冰雹是多次增长到最后上升 气流不能够再托住为止，冰雹才降落到地面的。 • （３）急流与冰雹的形成有确定的关系，主要表现在风随高 度增加有切变，有急流存在。此外，0℃高度层在６００百帕 附近容易形成降冰。 • （４）水汽条件。冰雹容易形成在湿舌及其边缘地区。 • （５）冰雹的发生还具有一些时间和区域特征，如山区多于 平原，中纬度多于低纬度，内陆多于沿海，５~６月和８~９ 月较多，一天中１４~１７时较多。
2004/07/10
Torrential rain hits Beijing
Tianjin Hefei
Installed in 1999
Installed in 2001
7月1日19：01
§7.1 中小尺度天气
• 在暖的季节，时常会有雷雨、冰雹，甚至 龙卷等强对流天气现象的发生。它们之中除个 别情况外，大多具有很强的破坏性，可以造成 局部地区巨大的生命和财产损失。因此，人们 常常把这类天气现象列为灾害性天气。这些天 气现象都伴有一定的天气系统，如雷雨高压， 飑 线 等 ， 与 前 面 讨 论 的 长 波、气旋等系统相 比，它们的水平范围小，生存时间短，天气学 上常把它们称为中小尺度天气系统。本章分别 从对流单体，复合体，形成对流的中尺度系统 和形成对流的层结及背景场等方面进行讨论。
雷暴云与地面之间的放电现象
发展旺盛的雷暴单体结构示意图，虚 线为一条水平风速为零的线
模拟的雷暴单体流场结构，实线为水平风 速零线，箭头指示主上升区位置
雷暴单体的生命史表现如下几个阶段
• • • • • • • • • • 发展阶段：云内盛行上升气流，垂直速度达5~15m/s，维持１０~１５分钟； 旺盛阶段：云内既有上升气流，又有下沉气流，垂直速度达２０ｍ/ｓ，维 持１５－３０分钟； 消散阶段：盛行微弱下沉气流。 雷雨时地面测站可观测到下列天气现象。 气压：雷暴高压中心产生下沉气流，升压可达３ｍｂ／分钟； 风：阵风可达３０ｍ/ｓ以上； 温度：降温在２０~３０分钟内达１０oＣ左右，最低在对流中心。 降水：阵风后先几滴大雨，几分钟后倾盆大雨，升压和风向急转几乎同时， 降温随后，降雨再晚上３~５分钟。 雷电现象：当积雨云顶升高到温度为 -20oＣ时，有第一次闪电现象，随着雷 雨发展，闪电越来越频繁，降水增大。云顶变平时，闪电也减小。 雷雨高压：雷雨发展到旺盛阶段，云下方近地面层处有浅薄的小高压，即所 谓的雷暴高压。高压中心值约比四周天气系统气压值高１百帕，强时几个百 帕。图7-1.5 示意的是一个发展旺盛的雷暴，其地面高压的分布情况。在雷 暴高压的前部还存在低压，在后边也可以形成中低压。在低压与高压之间存 在一条假冷锋，表现为气压升高，温度下降。
认识飑线
• （３） 风场 • (a) 地转风平衡关系不满足； • (b) 飑线附近风有明显的急转，而且是辐合的，在中 高压内，其前部有时沿气压梯度力，其后部有时逆气压 梯度力，总的为辐散流场区。 • （４） 飑线移动与对流系统移动 • 从每小时降水中心的移动和雷达回波分析发现，对流系 统移动方向和飑线移动方向不一致，两者之间几乎成９ ０度的交角。对流单体的移动方向是指向东北东，而飑 线移动方向是偏东方向。图中给出的三个时刻的飑线移 动。
一个发展旺盛的雷暴，其地面高压的 分布情况
飑线
• 对流时常组成一条狭窄带状，对应着地 面上有一条风向急转带，在这条带上天 气现象类似孤立的局部雷雨，不过严重 得多，有时伴随冰雹。很久以来，人们 把这条带称为飑线。飑线的水平范围很 小，长度从几公里到几百公里，宽度由 不到１公里到几公里。垂直范围一般也 只到３公里的高度。在飑线后部有雷雨 高压。把与飑线相联系的从地面到高空 的天气现象和天气系统，统称为飑线系 统。
“超级单体”冰雹云强盛时期的内部结构
龙卷，又称龙卷风，是一种自积雨云 底部下垂的漏斗云，当它接触到地面 时带来的剧烈天气
一次龙卷经过时的气压变化曲线（距 龙卷中心５０－１００米）
龙卷中的气流分布示意图
龙卷的形成
• 龙卷的形成与强雷暴云中强烈的升降气流有 关。大气的不稳定性产生强烈的上升气流，由 于上层急流中的最大过境气流的影响，上升气 流被进一步加强。由于与在垂直方向上速度和 方向均有切变的风相互作用，上升气流在对流 层的中部开始旋转，形成中尺度气旋。随着中 尺度气旋向地面发展和向上伸展，它本身变细 并增强。同时，一个小面积的增强辐合，即初 生的龙卷在气旋内部形成，产生与气旋同样的 过程，形成龙卷核心。龙卷核心中的旋转与气 旋中的不同，它的强度足以使龙卷一直伸展到 地面。当发展的涡旋到达地面高度时，地面气 压急剧下降，地面风速急剧上升，形成龙卷。
飑线系统的三维概念模式
阴影区是气压急降区，虚线是高层流线，粗实线是地面 气压，细实线是地面流线，点划线为飑锋
北京1991年 7月 11日飑线雷达 回波的水平图和垂直剖面图
认识飑线 •
• • • • • • • • • • • 飑线特点 (a) 飑线最初的形成与锋有关，如冷锋是一种触发机制； (b) 锋面是两种性质不同气团之间的界面，是大尺度系统，而飑 线却是一个气团内部的现象，常常是在同一气团内部传播的中尺 度系统； (c) 飑线带来的天气现象比冷锋要激烈得多，冷锋过境时引起一 般大风，而飑线过境时有极强烈大风，冰雹; (d) 由于在同一气团中，降温后又会回复到原来的温度。飑线过 程时间短，不超过一天; (e) 飑线移速往往大于冷锋，有的可以比冷锋快２~３倍。 地面气压场(分五个阶段) (a) 初始阶段：有小的中高压形成； (b) 发展阶段：水平范围增大到２００公里，但仍然没有中低压 出现； (c) 旺盛阶段：阵雨达到最大强度，其后部有中低压发展； (d) 衰老阶段：中低压中心气压达到最低值，阵雨范围扩大，但 强度减弱； (e) 消失阶段：中高压变平，中低压填塞。
产生对流的动力条件，(a) 热对流, (b) 山脉迎风面对流, (c) 低压系统中的对流, (d) 锋面系统的动力抬升对流
雷暴单体
• 雷暴是指积雨云中发生的雷电交作的激烈放电现 象。放电在云内发生，称为云内闪电，或云内放 电，云与地面之间的放电。雷暴一般伴有阵雨，有 时则伴有大风、冰雹、龙卷等天气现象。通常把只 伴有阵雨的雷暴称为“一般雷暴”，而把伴有暴雨、 大风、冰雹、龙卷等严重的灾害性天气现象之一的 雷暴叫做“强雷暴”。“一般雷暴”和“强雷暴”都是对 流旺盛的天气系统，常将它们通称为“对流性风 暴”，它们所产生的天气现象叫做“对流性天气”。 对流单体或雷暴单体是对流现象的基础。