气象学中的中尺度

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Hamilton和Archbold认为,波浪状的性质的干扰并没有没有得到足够的补充与支持,可能是因为对流作为一种不稳定的释放形式,似乎在许多方面固有非波浪状的性质。然而,这个想法当它被从理论上证明波能通过对流积极互动而得到普及。这概念是由Hayashi,Lindzen,Raymond,Davies,Emanuel,SilvaDias等。Xu和Clark,Nehrkorn,Cram等正式提出。Lindzen在分析这种互动的过程中,画了一个热带气旋的动态的分析。Charney和的Eliassen介绍了“第二类条件不稳定(CISK机制)”描述了一个摩擦层的辐合气旋推动深对流和相关的加热,以加强和延续暖心气旋的合作互动的假说。因此,基于在流通无粘性的中尺度或较大规模的波(而非摩擦收敛)中的辐合和向上运动,可以保持深对流热源,反过来,加强或维持波,Lindzen定义波动的动态和对流云的相互作用为‘‘wave-CISK’’。这一假说,与Crook和Moncrieff之后发现的相较于中尺度对流系统尺度更大的一些尺度系统中的辐合和上升运动有利于对流的发展,以及更激烈的,更大的对流系统相一致。按照一个规定的廓线,wave-CISK理论的形成过程中,假设其强度正比于波动尺度的垂直空气运动并垂直分布。Emanuel,Raymond,SilvaDias,Nehrkorn和Cram等已经提出,wave-CISK和重力波以及中尺度对流系统的关系使得中尺度对流系统的传播与结构,与Hamilton和Archbold提出的相一致。因为其假定的热廓线的敏感性,Wave-CISK以定量的方法来确定首选的中尺度模式,并非完全理想。然而,中尺度对流系统和波积极相互作用的概念,在理解中尺度对流系统的运动中,仍是一个有用的概念。有趣的是,当假设的对流热廓线在对流层上部时,最真实的结果来自wave-CISK推算,这与层状区域的中尺度对流系统相一致。

wave-MCS相互作用理论中,无论波动还是对流,最初都是独立形成的。最近的几项研究表明,中尺度对流系统中有时采用的波的传播速度产生一些独立于中尺度对流系统或者比其尺度更大的机制。陈等人通过绘制赤道附近红外温度为208华氏度的全封闭廓线的重心的时间-经度格式,分析了太平洋西部热带海洋的红外卫星影像。

每个重心被绘制成一个大小与卫星数据中封闭廓线所覆盖面积成正比的椭圆中心。大的椭圆对应的就是中尺度对流系统。一般而言,时间-经度分布中冷云的形成模式显示了频率为2天的向西的波状传播。这个频率为2天的向西传播的可变性类似于海洋上边界层日变化引起的赤道重力惯性波传播加强的结果。在热带,这种波动的时间尺度将会比单独的中尺度对流系统更大。

图29:中尺度对流系统在TOGACOARE资料用来跟踪卫星红外数据。结果显示于的是1992年12月11—17号的时间-经度分布。每个椭圆的大小与某一给定时刻实际中尺度对流系统的大小成正比。

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