中尺度 复习资料.docx

1.背风波：当风速随高度增大时，则可在背风坡出现波动气流，这种波动成为背风波。
2.多单体雷暴：由一些处于不同发展阶段的生命期短暂的对流单体组成，是具有统一环流的雷暴系统
3. 龙卷风暴：产生龙卷的强风暴系统称为龙卷风暴。
4. 温带飑线：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。
5. 对流复合体（MCC）：指由若干对流单体或孤立对流系统及其衍生的层状云系所组成的对流系统，其空间尺度和时间尺度具有幅度很广的谱。最简单的是二维的线状对流系统，最大而复杂的是一种具有近于圆形团状结构的MCC这两种系统位于对流复合体波谱的两端。
6. 对称不稳定：在流体静力、地砖平衡且具有水平切变的情况下，浮力和旋转会共同起作用，这两种效应会导致一种新的浮力惯性不稳定，即对称不稳定，对称不稳定是中尺度雨带与雨团形成的主要不稳定机制。
7. 条件性不稳定:对干空气是静力稳定的，而对饱和湿空气静力不稳定的情况。
8. 对流性不稳定：不论气层原先的层结性如何，在其被抬升达到饱和后，如果是不稳定的则称对流性不稳定。
9. 第二类条件性不稳定：大尺度流场通过摩擦边界层的抽吸作用，为积云对流提供了必须的水汽辐合与上升运动，反过来积云对流释放凝结潜热又成为驱动大尺度扰动所需要的能量，于是小尺度积云对流和大尺度流场通过相互作用，相辅相成的都得到了发展。这种通过不同尺度运动的相互作用使对流和大尺度流场不稳定增长的物理机制称为第二类条件性不稳定。
10. 超级单体风暴：直径达20~40km 以上，生命期达数小时以上，即比普通的成熟单体雷暴更巨大、更持久、天气更猛烈的单体强雷暴系统。它具有近于稳定的、高度有组织的内部环流，并且连续地向前传播可达数百公里。
11. .暖输送带：在槽前辐合区的边界上通常可以看到一支狭长的云带。这是由来低纬度低空对流边界层的暖空气在其逐渐向北、向上运行，升入到对流层中、高层时所形成的。由于这支狭窄的气流具有朝极地方向和朝上输送大量热量以及水汽和动量的作用，所以称。
12冷输送带：它起源于气旋东北部的高压的外围，是一支反气旋式的低空入流，其作用是将把北方冷空气向南方输送。
1混淆误差：当用有限网格法表示函数值时，其描述的最短波长为2X，如果因为非线性相互作用产生波长小于2X的分量，则网格系统不能正确分辨而把它错误的表示成某一种波长大于2X的波造成系统的误差，这样的误差叫做混淆误差。原因：由于有限网格不能正确分解短波而造成混淆误差。
2、地图投影放大系数概念：
3、次网格用个点值不能直接描述的过程如湍流，积云对流。平均值对应网格点值，扰动值对应于次网格过程。
4、差分方程的性质 收敛性：U’为数值解，U为差分方程准确解limU=U’一致性：差分方程是否逼近微分方程。线性稳定性：U差分方程 U’数值解lim(U-U’)=0在整个求解区域内有界，当一致性条件满足时，即差分方程逼近微分方程时，稳定性可以保证收敛。
5资料同化1资料同化是找到模式和观测最为近似的初始场的过程。2将观测资料和短期预报结合在一起产生的初始场。
1数值模拟区域和格距大小设置要求有哪些: 区域设置1中小尺度过程引起变量的有意义的变量必须包括在模式空间中，即模式范围要足够大，从而边界上基本不受中小尺度过程影响2外强迫的尺度和范围3对强迫的相应尺度格局设置1中小尺度系统的特征必须能够被辨别，即中小尺度系统至少要占四个网格局2设置的格距要适合计算方案的稳定性要求3计算代价最小，必须考虑计算资源的占用问题。
2什么是数值模式：是利用超大型计算机，应用地球流体动力方程和有关物理法则，对全球或区域的历史天气进行定量化再现。数值模式有什么优点：1可以同时处理大气运动中的动力过程，热力过程，初始条件极边界条件等等。2可以克服非线性上的处理的困难3可以定量讨论天气系统4可以通过改变某种条件来讨论各种动力热力过程在天气系统发展中的重要性5可以计算出不能观测到或暂时无法观测的物理量瓶颈：1数值计算方法的稳定性，尽量减少误差增长速度。2微物理过程参数化方法的不够完善。3复杂地形处理。4观测资料的缺乏。
3需要做物理过程参数化的过程有哪些：1扰动通量2辐射传输3下垫面4云和大尺度凝结5积云对流6重力波拖曳
4为什么不可以用客观分析法：由客观分析得到的格点值并不能直接作为初始场观测资料或分析资料的误差会破坏风场和气压场之间的平衡初始资料和模式之间可能不协调如果不进行初始化处理在模式积分的一段容易出现虚假的高频波。定义：有限元方法逐步订正法九点拉格朗日差值最小二成法。
1. 中尺度基本特征：(1)尺度：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。一般而言，水平尺度为20km～200km的β中尺度系统是中尺度系统的核心，具有典型的中尺度系统特性，具有空间尺度小，生命周期短的特征。（2）散度、涡度、垂直速度：从连续方程可知：W,V分别为大气的垂直和水平速度，H,L为垂直与水平尺度。若：V~10m/s，H~10km，则对于中尺度系统，垂直速度可分别达到10-1m/s，100m/s，101m/s。显然，中尺度系统的散度、涡度也会相应增大。(3)地转偏向力和浮力的作用：在中尺度运动中地转偏向力和浮力的作用都必须考虑。Ro与地转偏向力成反比，RI数与浮力成反比，所以尺度越大地转偏向力作用越大，浮力越小，反之相反。典型中尺度运动是非地转和准静力平衡的。判据为水平尺度足够大，适用静力平衡，水平尺度足够小，地转偏向力项相对于气压梯度力是小项。（4）质量场和风场适应过程：对中尺度运动中为质量场适应风场。（E/P）geo=LR^2/L^2式中Lg=(（gh)^1/2)/f 称为罗斯贝形半径，当L>>LR时，有Egeo<<Rgeo,由此可见对于水平尺度大于LR的扰动而言一般是速度场适应质量场，而当L<<LR时情况正好相反，所以对于中小尺度而言一般是质量场适应速度场。
2. 温带飑线：（名词解释）飑线系统：①飑线前低压：一般指飑锋前方的中尺度低压。其形成与飑线前方高层的补偿下沉气流引起的绝热增温可能有关系。②尾流低压：雷暴高压后方的中尺度低压，该低压的形成与雷暴高压后部的尾流效应相联系。③飑中系统：指飑锋、飑线前低压、雷暴高压、尾流低压。一般在成熟阶段才同时出现。
大气中触发飑线的机制：大气中可以触发飑线的机制除锋以外，还有海风锋、干线、重力波、地形抬升、热力抬升、低空急流、成熟的雷暴外流(弧状云线)、中小尺度系统以及大气对称不稳定等等。
3. mcc形成过程：MCC生命史：发生阶段：首先表现为一些零散的对流系统在利于对流发生(例如层结条件性不稳定、低层有辐合上升运动、有地形的热力和动力抬升作用等)的区域开始发展。 发展阶段：各个对流系统的雷暴外流和飑锋逐渐汇合起来，形成较强的中高压和冷空气外流边界线，迫使暖湿空气流入系统。由于外流边界和暖湿入流的相互作用，使系统内部的辐合加强，出现最强对流单体，并形成中尺度上升气流。此时，对流云团开始形成并逐渐加大成熟阶段：中尺度上升运动发展旺盛，高层辐散，低层辐合，并伴有大面积降水产生。该阶段在云图上的形态，具有成熟阶段MCC的各种物理特征。消亡阶段：MCC下方的冷空气丘变得很强，迫使辐合区远离对流区。暖湿入流被切断，强对流单体不再发展，MCC逐渐失去中尺度有组织的结构。在红外云图上云系开始变得分散和零乱，但还可以看到有成片近于连续的云砧。
4中尺度雨带的分类粗略可分为三类：U型、L型和D型。出现在对流层中上层的浅层对流称为U型（暖锋雨带、 锋前冷涌雨带、 冷锋雨），出现在对流层低层的浅层对流称为L型（暖区小雨带，窄的冷锋雨带）；而直展深层的对流则称为D型（暖区雨带，锋后雨带）。U型雨带的共同特征：①它们都与暖输送带的上升部分相联系。一般发生在对流层中、上层，典型地在700 hPa和500 hPa之间。②它们的宽度一般在50 km左右，典型的长度为几百千米。走向平行于它们所在高度上的斜压带。③它们包含上层或中层对流单体，通常成群。这些单体或群发生在位势不稳定的浅层中。。
1图4.4：单体雷暴的发展经历塔状积云、成熟、消散三个阶段。每个阶段的主要特征的差异主要表现在云内的垂直气流、温度和物态等几个方面。雷暴系统一般随最低5-8km 高度的环境平均风移动。伴随有阵风、阵雨、小雹等强天气现象，持续时间一般比较短暂
一．积云阶段：塔状积云的发展，低层辐合，暖湿空气，潜热驱动的上升运动，上升气流为主导‘混合和夹卷发生在上升运动中。云内温度高于云外，基本在0度，物态主要为水滴。
二．成熟阶段：上升气流变得更加强盛，上升气流最强盛处的云顶出现上冲锋突，降水开始到达地面，降水拖曳周围环境的空气向下产生下沉。雨滴蒸发冷却，下沉气流受负浮力作用而被加速，当下沉气流到达地面时形成冷丘和水平外流，形成阵风锋。
三． 消散阶段：云内下沉气流逐渐占有优势，最后下沉气流完全替换上升气流，云内温度低于环流，最后云体消散。
2.第八章：定义：在具有风速切变并处于流体静力平衡、地转平衡的平均气流中，即使是重力稳定和惯性稳定的，但当浮力和旋转作用向结合时，可以导致新的浮力-惯性不稳定。由于这是一种轴对称扰动的不稳定性，因此叫做“对称不稳定”性。
图分析：