中尺度天氣學(xué)課后習(xí)題答案

中尺度氣象學(xué)(第二版)課后習(xí)題

第一章中尺度天氣系統(tǒng)的特征

1.什么是“中尺度"？Ligda,Emanuel,Orlanski和Pielke等怎樣定義“中尺度”？

目前，“中尺度”一般被描述性地定義為時間尺度和水平空間尺度比常規(guī)探空網(wǎng)的時空密度

小，但比積云單體的生命期及空氣尺度大得多的一種尺度。

Ligda(1951)最早提出“中尺度(mesoscale)”這一概念。他根據(jù)對降水系統(tǒng)進(jìn)行雷達(dá)探

測所積累的經(jīng)驗指出，有些降水系統(tǒng)，太大以致不能由單站觀測全，但又太小以致即使在區(qū)域天

氣圖上也不能顯現(xiàn)，他建議把具有這種尺度的系統(tǒng)稱為“中尺度系統(tǒng)”。

Emanuel把具有狀態(tài)比L/D=Uz/f和時間尺度T=f'的運(yùn)動定義為“中尺度”運(yùn)動(L水平尺度，

D垂直尺度亦即不穩(wěn)定層厚度，Uz緯向風(fēng)垂直切變尺度，f科氏參數(shù))。

Orlanski(1975)根據(jù)觀測和理論的總和分析結(jié)果，提出了一個比較細(xì)致的尺度劃分方案，

即：天氣系統(tǒng)可粗分為大、中、小尺度三類，其中大尺度系統(tǒng)可再分為a、B兩類，中尺度和小

尺度系統(tǒng)則可分別分為a、B、丫三類，相鄰兩類的空間尺度相差1個數(shù)量級。按照這種劃分,

中尺度成了一個范圍很寬的尺度，即2?2000km。小至某些通常稱為小尺度的系統(tǒng)如雷暴單體等，

大至某些通常稱為大尺度的系統(tǒng)如鋒、臺風(fēng)或颶風(fēng)等都可以包括在中尺度的范圍內(nèi)。但其核心則

為20?200km的系統(tǒng)，即B中尺度系統(tǒng)。B中尺度系統(tǒng)具有典型的中尺度特性，而a和丫中尺度

系統(tǒng)則分別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義為符合以下判據(jù)的一種特殊尺度：①其水平

尺度足夠大，以至于可以適用靜力平衡關(guān)系；②其水平尺度足夠小，以致地轉(zhuǎn)偏向力項相對于平

流項和氣壓梯度力項時小項。

2.a、B、Y中尺度系統(tǒng)在性質(zhì)和對強(qiáng)天氣形成的作用方面有什么不同？

按Orlanski的劃分標(biāo)準(zhǔn)，中尺度系統(tǒng)的水平尺度在2X10°?2X之間，時間尺度在幾

十分鐘至幾天之間。這是一個很寬的范圍，因此中尺度系統(tǒng)不僅區(qū)別大、小尺度系統(tǒng)，而且大小

不同的中尺度系統(tǒng)之間也具有性質(zhì)的差別。一半來說，水平尺度為20?200km的B中尺度系統(tǒng)是

中尺度系統(tǒng)的核心，具有典型的中尺度系統(tǒng)特性，而a和丫中尺度系統(tǒng)則分別兼有大、小尺度系

統(tǒng)的特性。

由連續(xù)方程和尺度分析可知，對于a、8、丫中尺度系統(tǒng)，垂直速度的量級分別為10'm/s、

10°m/s和10'm/s,這都比大尺度垂直運(yùn)動大一到幾個量級。相應(yīng)地，中尺度的散度、渦度也要比

大尺度的散度、渦度大一到幾個量級。很多天氣現(xiàn)象的強(qiáng)度都是與散度、渦度、垂直速度的強(qiáng)度

相聯(lián)系的，例如在水汽條件相同的情況下，降水強(qiáng)度一般與垂直速度成正比。所以強(qiáng)降水常常與

中尺度運(yùn)動，特別是與B中尺度系統(tǒng)密切相關(guān)，因為它們既有較強(qiáng)的垂直運(yùn)動，又有較長的生命

期，所以降水強(qiáng)度較大，總降水也較大。

3.通過對地轉(zhuǎn)偏向力和浮力的相對重要性以及質(zhì)量場和風(fēng)場的適應(yīng)過程等方面的討論可知，對

中尺度系統(tǒng)的分析和對大尺度系統(tǒng)的分析方法應(yīng)有什么不同？

通過對地轉(zhuǎn)偏向力和浮力相對重要性的分析可見，大尺度運(yùn)動是地轉(zhuǎn)和靜力平衡的運(yùn)動，小

尺度運(yùn)動是非地轉(zhuǎn)、非靜力和湍流運(yùn)動，而中尺度運(yùn)動則介于兩者之間。大的中尺度運(yùn)動可視為

準(zhǔn)地轉(zhuǎn)和準(zhǔn)靜力平衡運(yùn)動，小的中尺度則可視為非地轉(zhuǎn)和非靜力平衡運(yùn)動；而典型的中尺度運(yùn)動，

則可能是非地轉(zhuǎn)和準(zhǔn)靜力平衡的。這時形成的流場，即使在沒有摩擦作用的情況下（在行星邊界

層以上），也與梯度風(fēng)和地轉(zhuǎn)風(fēng)關(guān)系有本質(zhì)的不同。所以在中尺度分析中，用地轉(zhuǎn)風(fēng)和梯度風(fēng)作

為實(shí)際風(fēng)的近似已不合適，而流體靜力近似一般仍能有效地表示氣壓的垂直分布。但是要強(qiáng)調(diào)指

出，流體靜力假設(shè)的正確性同時與天氣系統(tǒng)的尺度和大氣的穩(wěn)定度以及風(fēng)速大小有關(guān)。當(dāng)大氣比

較穩(wěn)定，風(fēng)速較小時，流體靜力假設(shè)對較小尺度的系統(tǒng)也是適用的。但是風(fēng)速增大，熱力穩(wěn)定度

減小時則流體靜力假設(shè)的正確性便減小，以致不適用。

對大尺度運(yùn)動而言，一般是風(fēng)場適應(yīng)質(zhì)量場，而中尺度運(yùn)動中則為質(zhì)量場適應(yīng)風(fēng)場。

4.為什么一般不直接使用原始方程組討論中尺度運(yùn)動？

基本方程組一般不直接用來討論中小尺度天氣問題，因為：①在方程中包含了大、中、小尺

度運(yùn)動以及聲波等氣象噪聲；②對不同尺度的運(yùn)動，方程中各項量級不同，可以簡化；③方程中

的非線性項表現(xiàn)了氣象要素場之間的相互作用，對中尺度天氣問題來說是重要的。但其中某些項,

如氣壓梯度項，可以通過對密度的適當(dāng)假設(shè)，而將其線性化，從而是問題簡化。

5.簡化方程式應(yīng)用了哪些規(guī)則？

簡化方程時，做了以下近似處理：①大氣密度在水平方向變化很小，所以以P代替P,從

而使氣壓梯度力項線性化；②在垂直方向的運(yùn)動方程中，考慮了由密度擾動引起的浮力；③假定

大氣運(yùn)動是準(zhǔn)不可壓縮的，從而略去了由于空氣壓縮性而產(chǎn)生的聲波。

6.什么是Boussinesq布辛內(nèi)斯克近似？

簡化方程時，做了以下近似處理：①大氣密度在水平方向變化很小，所以以代替，從而使氣

壓梯度力項線性化；②在垂直方向的運(yùn)動方程中，考慮了由密度擾動引起的浮力；③假定大氣運(yùn)

動是準(zhǔn)不可壓縮的，從而略去了由于空氣壓縮性而產(chǎn)生的聲波。上述近似處理稱為Boussinesq

布西內(nèi)斯克近似或?qū)α骱喕?。在推到上述方程組時，假定流體運(yùn)動只限制在一薄層內(nèi)。因此這一

簡化方程組一般適用于研究像積云對流、海陸風(fēng)環(huán)流、邊界層急流中的重力波活動等發(fā)生在淺層

內(nèi)的中尺度運(yùn)動。

7.Boussinesq布辛內(nèi)斯克近似與滯彈性近似的連續(xù)方程有什么區(qū)別？它們各適用于描述什么運(yùn)

動？

在處理深對流問題時，把連續(xù)方程中的項略去而在絕熱方程中仍保留該項，把這種近似處理

稱為滯彈性近似或隔音假設(shè)。和Boussinesq近似方程組相比，滯彈性近似的主要區(qū)別之一，就

是在連續(xù)方程中考慮了項的作用，因此這種近似適用于研究深層運(yùn)動。滯彈性近似可以看做是廣

義的Boussinesq近似。Boussinesq近似、滯彈性近似和原始方程組主要區(qū)別在于對密度的處理。

它們也分別被稱為非彈性、滯彈性和全彈性方程組。它們在不同情況下被應(yīng)用來解決中尺度問題。

第二章地形性中尺度環(huán)流

1.地形波一般可以分為哪些基本類型？它們發(fā)生的背景條件是什么？

常見的地形波分為四種基本類型：①層狀氣流；②駐渦氣流；③波動氣流；④轉(zhuǎn)子氣流。

不同類型的出現(xiàn)，主要依賴于不同的風(fēng)型：

在小風(fēng)的條件下，出現(xiàn)層狀氣流的情況。這是一種平滑的淺波，波動只發(fā)生在山脈上空的淺

層內(nèi)，向上很快消失。這種波動通常稱為山脈波。當(dāng)山頂高度以上風(fēng)速較大時則可能在山脈背風(fēng)

坡形成半永久性的渦動，其上則有氣流的平滑淺波。這種半永久性的渦動便叫做駐渦。當(dāng)風(fēng)速隨

高度增大時，則可在背風(fēng)坡出現(xiàn)波動氣流。這種波動稱為背風(fēng)波。背風(fēng)波可以伸展到對流層上層

和平流層。地面觀測和衛(wèi)星云圖上?？砂l(fā)現(xiàn)在山脈下風(fēng)方有波狀云存在，這種云通常是由背風(fēng)波

造成的，而當(dāng)在垂直方向由風(fēng)速極大值出現(xiàn)時，則會形成轉(zhuǎn)子氣流。駐渦和轉(zhuǎn)子時背風(fēng)波的特殊

形式。

2.背風(fēng)波有什么特征？按照觀測事實(shí)，背風(fēng)波的發(fā)生需要什么大氣條件？

觀測表明，背風(fēng)波一般具有以下一些特征：

①波長：背風(fēng)波的波長可在1.8?70km之間，一般為5?20km左右。波長一般隨高度而變，

高層較長，低層較短。波長還隨風(fēng)速而變，風(fēng)速越大，波長越長。

②播幅：波幅指流線（通常用等端線代表）的峰、谷之間的距離。背風(fēng)波的波幅可在幾百米

至2km之間。一般在0.3~0.5km。波幅和波長無一定聯(lián)系。當(dāng)波長和山脈形狀配合時，振幅最大。

有的背風(fēng)波振幅很大，可達(dá)6km以上。大振幅的背風(fēng)波稱為水躍型背風(fēng)波。

③垂直速度：背風(fēng)波的垂直速度一般為2?6m/s,最大可達(dá)15m/s。一般來說，波長為13km

左右的背風(fēng)波，其垂直速度最大。

背風(fēng)波往往出現(xiàn)在一定的大氣條件下。對給定的障礙物，背風(fēng)波的出現(xiàn)依靠兩個大氣特征，

即：靜力穩(wěn)定度和風(fēng)。一般來說，當(dāng)背風(fēng)波發(fā)生時，最穩(wěn)定的高度正好是山頂?shù)母叨?。由此可見?/p>

空氣受山脈擾動的層是明顯穩(wěn)定的，至少對強(qiáng)背風(fēng)波來說是如此。而且，背風(fēng)波最大的振幅一般

出現(xiàn)在靜力穩(wěn)定度最大的層次。較強(qiáng)的風(fēng)垂直切變有利于形成背風(fēng)波。至于山脈背風(fēng)面的駐波一

般出現(xiàn)在下列條件下：①氣流所越過的山脊時長山脊或山岳地帶，而不是孤立的山峰；②在山的

迎風(fēng)側(cè)，低層大氣穩(wěn)定，到高層穩(wěn)定度減??；③風(fēng)向在垂直山脊方向30°以內(nèi)，并且隨高度基本

無變化；④山脊高度上的風(fēng)速要超過某一臨界值（約為10m/s）,風(fēng)速從山脊到對流層頂隨高度增

大。

3.按照Scorer理論，背風(fēng)波的發(fā)生需要什么條件？與觀測事實(shí)是否一致？

根據(jù)Scorer兩層模式，產(chǎn)生背風(fēng)波需要J向上足夠地減小，而且不連續(xù)。因此低層的高值

J有利于背風(fēng)波的形成。很多實(shí)例都驗證了這一結(jié)論。

Scorer參數(shù)：

其中是穩(wěn)定度參數(shù)，，為位溫，g為重力加速度，U為風(fēng)速，一般來說右端第二項遠(yuǎn)小于第一

項，故：

4.下坡風(fēng)的產(chǎn)生要求有怎樣的大氣條件？

一般認(rèn)為下坡大風(fēng)的產(chǎn)生要求有穩(wěn)定的低層大氣以及高低層大氣的Scorer參數(shù)具有一定的

差值，并須具有相應(yīng)的斜坡地形條件。下坡風(fēng)發(fā)生的有利天氣形勢通常是，高空為一深厚的冷槽，

草簽有較強(qiáng)的冷平流。地面圖上山脈兩側(cè)通常有較大溫差和氣壓差。

5.什么叫做尾流？什么叫做大氣泯街？大氣渦街的結(jié)構(gòu)有哪些特點(diǎn)？

一般把處在相對于氣流運(yùn)動的實(shí)體背后的湍流區(qū)叫做尾流。

在一定條件下，尾流中還會產(chǎn)生出一些列的渦旋，它們一個接一個地向下游傳播，這種在尾

流中發(fā)生的渦旋列叫做渦街。大氣中存在的渦街現(xiàn)象稱為大氣渦街。

渦街一般是由兩排近于平行的渦旋組成，一排中的渦旋位于另一排之上兩個相鄰渦旋的中點(diǎn)

上。在同一排上的渦旋具有類似的環(huán)流，而在另一排上的渦旋的環(huán)流則正好相反。最初排出的渦

旋，其直徑與障礙物的尺度相當(dāng)，隨著向下游移動，渦旋的直徑不斷增大。

6.什么叫做城市熱島強(qiáng)度和極限風(fēng)速？它們與城市規(guī)模有什么關(guān)系？城市熱島強(qiáng)度與天氣條件

有何關(guān)系？對天氣和環(huán)境有何影響？

在城市中，有大量建筑物以及頻繁的人類活動，因此熱傳導(dǎo)率和熱容高于郊區(qū)和農(nóng)村，造成

城郊之間的溫差，這種作用類似于海洋熱島效應(yīng)，通常稱為城市熱島效應(yīng)。

在出現(xiàn)熱島的時刻，如果風(fēng)速較小，熱島將隨盛行氣流移向下風(fēng)方向。當(dāng)風(fēng)速大至一定值,

由于在強(qiáng)通風(fēng)條件下，熱量很快被帶走已經(jīng)動力交換作用加大，因此使熱島強(qiáng)度減弱以至消失。

這個使熱島現(xiàn)象消失的臨界風(fēng)速值，稱為極限風(fēng)速。

極限風(fēng)速的大小一般來說與城市的規(guī)模成正比例。城市規(guī)模越大，城市熱島現(xiàn)象越顯著。

城市熱島現(xiàn)象可以引起從郊區(qū)吹向城市的“鄉(xiāng)村風(fēng)”，并在城市上空形成氣旋式的輻合上升

氣流，在幾百米的上空又從城市向郊區(qū)流出，形成城市熱島環(huán)流。城市熱島環(huán)流可以使污染物在

城市上空聚集，形成煙幕。城市熱島環(huán)流還可以使城市及郊區(qū)的降水量等氣象要素的分布受到影

響。

7.海陸風(fēng)發(fā)生時間和強(qiáng)度演變以及風(fēng)向變化有什么規(guī)律？海陸風(fēng)風(fēng)向的變化受哪些因子的影

響？

海陸風(fēng)發(fā)生時間和強(qiáng)度演變通常有明顯規(guī)律。一般來說，中午12時前后，開始吹海風(fēng)，15

時前后海風(fēng)最強(qiáng)；夜間03時前后，開始吹陸風(fēng)，凌晨06時前后陸風(fēng)最強(qiáng)。海陸風(fēng)風(fēng)向隨時間的

變化也有明顯的規(guī)律性。在北半球一般隨時間順時針旋轉(zhuǎn)，南半球在相反，呈逆時針旋轉(zhuǎn)。

海陸風(fēng)風(fēng)向的變化可能受多種因此影響，有時是復(fù)雜的。在不同情況下，海陸風(fēng)風(fēng)向有時可

以隨時間順時針旋轉(zhuǎn)，有時也可以隨時間逆時針旋轉(zhuǎn)，有時旋轉(zhuǎn)快，有時旋轉(zhuǎn)慢。根據(jù)海陸風(fēng)風(fēng)

向旋轉(zhuǎn)率方程，海陸風(fēng)由中尺度氣壓梯度項、大尺度項、摩擦項及非線性項決定。

8.海陸風(fēng)對天氣有什么影響？

海陸風(fēng)的作用可以造成溫度等各種氣象要素的明顯變化。海陸風(fēng)發(fā)生時，其前沿會形成類似

于鋒面的氣象要素不連續(xù)線，稱為海風(fēng)鋒或陸風(fēng)鋒。它們可以起到觸發(fā)強(qiáng)對流天氣的觸發(fā)機(jī)制的

作用。特別是兩條海（陸）風(fēng)鋒相遇，或一條海（陸）風(fēng)鋒與另一條不連續(xù)線相遇時，可能形成

錮囚的形勢，這時候便可以造成十分猛烈的災(zāi)害性天氣。

9.海陸風(fēng)研究有哪些應(yīng)用方面？

環(huán)境評估。

10.山谷風(fēng)發(fā)生時間和強(qiáng)度演變有什么規(guī)律？

白天風(fēng)由谷里向上坡上吹，叫做出谷風(fēng)或谷風(fēng)，夜間則由山坡向谷里吹，叫做進(jìn)谷風(fēng)或山風(fēng)。

斜坡風(fēng)形成的機(jī)制和海陸風(fēng)類似，都是由熱力引起的。設(shè)斜坡上的空氣在除濕條件下時平靜、

無云的。白天，斜坡地面吸收輻射熱量加熱地面，因此在斜坡附近的空氣比統(tǒng)一海拔高度的自由

大氣溫度要高。結(jié)果，在較冷的自由大氣中的垂直氣壓梯度大于在山坡附近的較暖的空氣中的垂

直氣壓梯度。這意味著在給定的斜坡加熱影響高度上，氣壓變得高于遠(yuǎn)離斜坡的點(diǎn)上的氣壓。這

種水平氣壓梯度力使空氣離開斜坡流向氣壓較低出。而低層則相反，平底氣壓高于坡上，因而導(dǎo)

致上坡風(fēng)。這樣就構(gòu)成上坡風(fēng)環(huán)流。夜間則相反，地面冷卻導(dǎo)致高層指向斜坡的氣壓梯度，并且

冷空氣從坡上留下來。

在初始時刻3h后，坡風(fēng)速度約為94T（m/s）（其中4T時斜坡和自由大氣之間的溫差）。

11.山谷風(fēng)對天氣有什么影響？

山谷風(fēng)對天氣的影響與海陸風(fēng)的影響相似，在山谷風(fēng)進(jìn)、退過程中可以造成溫度等各種氣象

要素的變化，還可以造成風(fēng)場的輻合或切變。這種風(fēng)場的輻合線或切變線往往會成為對流天氣的

觸發(fā)機(jī)制。

12.你所知道的地形對天氣的影響，除了本章提到的，還有哪些方面呢？請舉例說明。

第三章重力波

1）什么是重力波：

重力波是普遍存在與大氣之中的基本波動之一，也是最簡單最基本的中尺度運(yùn)動之一，是因靜力

穩(wěn)定大氣受到擾動而產(chǎn)生振蕩的傳播，是一種垂直橫波，質(zhì)點(diǎn)振動方向與波的傳播方向相正交。

2）按重力波的發(fā)生高度，可以將重力波分為3種：一是發(fā)生在大氣很高層（20km以上）的重力波，

二是發(fā)生在很低層（500m以下）的重力波，這種波通常是開爾文-赫姆霍茨波（KT波），這類波

波長很短，通常是中小尺度系統(tǒng)的聯(lián)系者；第三種是發(fā)生在500m之20km之間的大氣層，也就是

大氣層主體中的重力波。

3）觀測研究告訴我們：重力波經(jīng)常出現(xiàn)在有逆溫層或穩(wěn)定層存在，以及有明顯的風(fēng)速垂直切變的

天氣背景下。一般來說，重力波形成在RiV0.5（有時RiV0.25）的氣層中，而且一般來說，Ri

數(shù)愈小、重力波的振幅愈大。

4）重力波的結(jié)構(gòu)有什么特征？

對流層中，地面氣壓擾動場和流場最清楚，向上減弱，而位溫場則沒有擾動，向上才逐漸明顯起

來。氣壓場中心與散度場中心位相差為冗/2,與渦度中心重合，即高壓中心與氣旋渦度中心重合,

反氣旋渦度中心與低壓重合。在波動下半部，上升氣流與輻合同相，比低壓中心落后冗/2,下沉

氣流與輻散同相，比高壓中心落后口/2。由上分析可見，低壓擾動前部為輻散和下沉運(yùn)動區(qū)，后

部為輻合和上升運(yùn)動區(qū)，高壓擾動前后的情況則相反。于是，高壓移向輻合區(qū)，低壓移向輻散區(qū)，

擾動沿氣流方向傳播。

5）重力波對天氣有什么影響？

如果大氣是對流不穩(wěn)定的，則在重力波波槽通過之后，即在上升運(yùn)動區(qū)，對流應(yīng)當(dāng)發(fā)展。最強(qiáng)的

對流活動發(fā)生在氣塊最大位移處，即與波脊相一致。重力波出現(xiàn)于對流氣發(fā)展之前，它起著一種

觸發(fā)機(jī)制的作用。當(dāng)在已經(jīng)產(chǎn)生的對流天氣區(qū)有重力波通過時，對流強(qiáng)度會出現(xiàn)周期性變化。在

波槽后，對流發(fā)展，最強(qiáng)對流活動出現(xiàn)在脊處，當(dāng)下一個波槽接近時，對流強(qiáng)度減弱，以后當(dāng)另

一個波脊接近時，對流又重新新加強(qiáng)。

中尺度雨帶是和重力波相聯(lián)系的，在鋒面氣旋、登陸臺風(fēng)以及低空急流等許多系統(tǒng)中，都常有中

尺度重力波活動，它們與暴雨有著密切的關(guān)系。

6、7）風(fēng)的垂直切變對重力波的發(fā)生發(fā)展有什么影晌？用里查森數(shù)來判別重力波的發(fā)生發(fā)展的判

據(jù)是什么？

當(dāng)平均氣流的風(fēng)速垂直切變較大，造成切變不穩(wěn)定時，波動可以從這種動力不穩(wěn)定氣流中獲取能

量而發(fā)生增長。特別是在急流附近，風(fēng)速有很強(qiáng)的垂直切變，容易引起重力波，所以急流附近成

為產(chǎn)生中尺度重力波的能源區(qū)。理論分析表明，在這種情況下產(chǎn)生重力波的必要條件是Ri〈O.25

風(fēng)速垂直切變對重力波有重要影響。當(dāng)風(fēng)速垂直切變較小時，即里查森數(shù)較大（Ri>l/4）,小擾

動不隨時間指數(shù)增長，即基本氣流對小擾動是穩(wěn)定的，其能量轉(zhuǎn)換過程與基本氣流為常數(shù)時的情

況是樣的。但當(dāng)風(fēng)速垂直切變較大時，即里查森數(shù)較?。≧i〈l/4）,小擾動隨時間指數(shù)增長，即

重力波將會從基本氣流中獲取能量而發(fā)生不穩(wěn)定增長。

8）高空急流附近什么地方有利于重力波的發(fā)生發(fā)展？為什么？

a在急流區(qū)內(nèi),如果大氣層結(jié)穩(wěn)定，垂直風(fēng)切變大到足以使Ri<1/4時，滿足重力波的不穩(wěn)定條

件，重力波便能從環(huán)境風(fēng)吸取能量而獲得發(fā)展。

b除了這種切變不穩(wěn)定之外，地轉(zhuǎn)調(diào)整也是重力波發(fā)展的動力條件之一，當(dāng)大氣質(zhì)量和動量失衡，

運(yùn)動處于非地轉(zhuǎn)狀態(tài)時，在地轉(zhuǎn)調(diào)整過程中，產(chǎn)生重力波或慣性重力波。尤其在高低空急流有大

風(fēng)速中心傳播、鋒生和氣旋強(qiáng)烈發(fā)展的一些過程中，出現(xiàn)明顯的非地轉(zhuǎn)運(yùn)動，在地轉(zhuǎn)調(diào)整中，就

會出現(xiàn)大振幅的中尺度重力波，在高空急流大風(fēng)速中心（大風(fēng)核）下游的高空槽前急流出口區(qū),

重力波活動區(qū)的南界是地面暖鋒或準(zhǔn)靜止鋒，北界是高空急流軸線。

c在處于地轉(zhuǎn)平衡的直線急流大風(fēng)核區(qū)，氣塊在出口區(qū)內(nèi)減速運(yùn)動，出現(xiàn)指向高壓一側(cè)的橫向非

地轉(zhuǎn)運(yùn)動。當(dāng)在出現(xiàn)實(shí)際大風(fēng)核離開地轉(zhuǎn)急流核移向下游的情形下，氣塊在急流出口區(qū)加速，大

氣質(zhì)量和動量失衡，出現(xiàn)氣流由反氣旋一側(cè)指向低壓的非地轉(zhuǎn)氣流。在這種呈強(qiáng)烈疏散的出口區(qū)

內(nèi)，如果表示非地轉(zhuǎn)運(yùn)動特征的RiOL>0.5,應(yīng)當(dāng)分析可能有大振幅中尺度重力波發(fā)生。

9、10）什么是鋒，什么是鋒生、鋒消（中尺度版）：

鋒通常指具有強(qiáng)水平溫度梯度和較大靜力穩(wěn)定性以及較大氣旋性渦度的狹長地帶。長度約為

1000km,寬度約為100km；一般把鋒的形成（加強(qiáng)）叫做鋒生，鋒的消亡（減弱）稱為鋒消。

11）什么是運(yùn)動學(xué)鋒生和熱力學(xué)鋒生？

運(yùn)動學(xué)鋒生、熱力學(xué)鋒生（個人理解）：鋒生函數(shù)可分解為非絕熱加熱、垂直運(yùn)動、水平運(yùn)動輻

合及水平變形場，第一項為熱力學(xué)鋒生，后三項為運(yùn)動學(xué)鋒生，各項作用如下，

（1）非絕熱加熱〃

4.影3

「表示沿已存在溫度梯度方向的非絕熱加熱的梯度產(chǎn)

[生的鋒生作用。

響

鋒

（2）垂直運(yùn)動作用T2

生

T2表示沿溫度垂直梯度方向上，垂直速度的水平梯度產(chǎn)生的鋒生

函作用.若大氣為穩(wěn)定層結(jié)d〃/dz>o,當(dāng)暖氣團(tuán)中下沉運(yùn)動wVO

數(shù)，而冷氣團(tuán)中有上升運(yùn)動W>0,相應(yīng)有“?▽hwVo,則>0.

表示鋒生；相反為鋒消過程

的

因水平運(yùn)動輻合T3

子八表示在已有的水平溫度梯度情況，水平輻合（OVO）或水

平輻散（0>0）產(chǎn)生的水平溫度梯度的增加（或減弱），即鋒

生或鋒消.

（4）水平變形場的作用L表示整個水平變形產(chǎn)生的鋒生作用。為了更進(jìn)一步

簡化，選擇，設(shè)X軸為變形場的膨脹軸，），軸為收縮軸，而等位溫線與

x軸的夾角為孰相應(yīng)位溫梯度Vh。與x軸的夾角為。=90。+6,則位溫梯度▽4=

22

I▽例?nB,-cosB）.相應(yīng)T4表達(dá)式為74=-[EsinB-2FsinBcosB-EcosB]/

I▽田"2,對線性變形場F=0（無切變變形），

所以7，=1七jECOS相應(yīng)，當(dāng)BV45。，兀表示鋒生作用’當(dāng)B>45。,

表示鋒消作用：當(dāng)口=0,表示鋒生作用最大.■■

12、13）什么是急流、什么是中尺度高空急流

急流是指一條強(qiáng)而窄的準(zhǔn)水平氣流帶。對流層上部存在的急流稱為高空急流，大尺度高空急流水

平長度達(dá)上萬千米，常環(huán)繞地球。

沿狹長急流帶的軸線可以有一個或多個風(fēng)速極大值中心，鑲嵌在大尺度急流上的這些強(qiáng)風(fēng)速段

（即風(fēng)速極大值中心）通常稱為中尺度急流。

14、15）在衛(wèi)星云圖上與高空急祿相對應(yīng)的典型云系是怎樣的？在衛(wèi)星云圖上與斜壓擾動有關(guān)的

典型云型是怎樣的？

云圖中與高空急流對應(yīng)的云系為葉狀云，云系位于急流軸右側(cè)，當(dāng)有斜壓擾動時，葉狀云系會演

變?yōu)槎狐c(diǎn)云和渦旋云。

16）在高空急流出口區(qū)和入口區(qū)附近會形成怎樣的次級環(huán)流？

入口區(qū)為橫向的直接熱力環(huán)流，使大氣有效位能轉(zhuǎn)變?yōu)閯幽埽蚨箍諝庀蚣绷髦行募铀?，出?/p>

區(qū)為間接熱力環(huán)流，使動能轉(zhuǎn)化為有效位能，使空氣產(chǎn)生減速。

17）高空急流的入口區(qū)和出口區(qū)高、低空急流耦合方式有什么不同？

高空急流中心的入口區(qū)和出口區(qū)都可以有高、低空急流的耦合，但耦合方式不同，出口區(qū)低空急

流軸與高空急流軸相交，而入口區(qū)低空急流和高空急流平行。入口區(qū)和出口區(qū)的次級環(huán)流與高低

空急流之間相互聯(lián)系，出口區(qū)的低空急流是間接次級環(huán)流的組成部分，而入口區(qū)的低空急流則與

高空急流分別在兩個獨(dú)立的次級環(huán)流中。

18）鋒生環(huán)流及高、低空急流耦合對強(qiáng)風(fēng)暴發(fā)展有什么作用？

在有高低空急流耦合的情況下，特別是在高空急流出口區(qū)的高低空急流耦合常常有利于強(qiáng)對流風(fēng)

暴的發(fā)生和發(fā)展。在這種形勢下，低空急流造成暖濕空氣輸送，高空急流則造成干冷空氣平流,

從而加大了大氣的潛在不穩(wěn)定，而且高低空急流耦合產(chǎn)生次級環(huán)流上升支將觸發(fā)潛在不穩(wěn)定能量

釋放。

第四章中尺度孤立對流系統(tǒng)

1、中緯度常見的中尺度對流系統(tǒng)按組織形式可分為哪些類型？

答：中緯度常見的中尺度對流系統(tǒng)按組織形式可分為三類：

孤立對流系統(tǒng)：包括普通單體風(fēng)暴、多單體風(fēng)暴、超級單體風(fēng)暴、龍卷風(fēng)及小颶線

帶狀對流系統(tǒng)：颼線、鋒面中尺度雨帶

中尺度對流復(fù)合體（MCC）

2、什么叫孤立對流系統(tǒng)？有哪些基本類型？

答：所謂孤立對流系統(tǒng)是指以個別單體雷暴、小的雷暴單體群以及某些簡單的鹿線等形式存

在的范圍相對較小的對流系統(tǒng)。

孤立對流系統(tǒng)有三種基本類型，即普通單體風(fēng)暴、多單體風(fēng)暴以及超級單體風(fēng)暴。

3、什么是普通雷暴？普通雷暴的生命史包括哪些階段？每個階段的主要特征有哪些？

以一般常見的閃電、雷鳴、陣風(fēng)、陣雨為基本天氣特征的雷暴稱為普通雷暴

而伴以強(qiáng)風(fēng)、大雹、龍卷等激烈災(zāi)害性天氣現(xiàn)象的雷暴則稱為強(qiáng)雷暴

普通雷暴的生命史包括：塔狀積云、成熟、消散階段

每個階段的主要特征的差異主要表現(xiàn)在云內(nèi)的垂直環(huán)流、溫度和物態(tài)等幾個方面

在塔狀積云階段，云內(nèi)為一致的上升運(yùn)動，云內(nèi)溫度高于云外，基本在0℃以上，物態(tài)主要為

水滴。

到成熟階段：上升氣流變得更強(qiáng)盛，上升氣流最強(qiáng)盛處的云頂出現(xiàn)上沖峰突，同時，降水開

始發(fā)生，并由于降水質(zhì)點(diǎn)對空氣產(chǎn)生拖曳作用，在對流單體下部產(chǎn)生下沉氣流。雨滴蒸發(fā)使

空氣冷卻，下沉氣流受負(fù)浮力作用而被加速。當(dāng)下沉氣流到達(dá)地面時，形成冷丘和水平外流，

其前沿形成陣風(fēng)鋒。云體中上層的溫度達(dá)到0℃以下，云中物態(tài)有水滴、過冷水、雪花、冰晶

以及霰和雹等固態(tài)降水物。

到消散階段：云內(nèi)下沉氣流逐漸占有優(yōu)勢，最后下沉氣流完全替代了上升氣流，云內(nèi)溫度低

于環(huán)境，最后云體逐漸消散。

4、什么是多單體風(fēng)暴？其內(nèi)部結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)？

多單體風(fēng)暴是由一些處于不同發(fā)展階段的生命期短暫的對流單體組成的，是具有統(tǒng)一環(huán)流的

雷暴系統(tǒng)。

在多單體風(fēng)暴中有一對明顯有組織的上升和下沉氣流，這和普通的雷暴群不同。

5、什么是超級單體風(fēng)暴？其雷達(dá)回波有什么特征？這些雷達(dá)回波分別與什么結(jié)構(gòu)特征相對應(yīng)？

超級單體風(fēng)暴是指直徑達(dá)20~40KM以上，生命期達(dá)數(shù)小時以上，即比普通的成熟單體雷暴更

巨大、更持久、天氣猛烈的單體強(qiáng)雷暴系統(tǒng)。

在雷達(dá)觀測上超級單體有下列明顯特征

1）、在RHI上有穹窿（無或弱回波區(qū)）、前懸回波和回波墻等特征

2）、在PPI上有鉤狀回波

穹窿是風(fēng)暴中強(qiáng)上升氣流所在處，弱回波區(qū)附近的強(qiáng)回波柱是強(qiáng)下沉氣流所在處。在弱回波

區(qū)上方的向前伸展的強(qiáng)回波區(qū)稱為前懸回波，即風(fēng)暴云的砧部。它包含大量的雹胚，所以也

稱為雹胚簾。

6、什么是龍卷風(fēng)暴？其內(nèi)部氣流結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)？

產(chǎn)生龍卷的強(qiáng)風(fēng)暴系統(tǒng)稱為龍卷風(fēng)暴。在這類超級單體風(fēng)暴中心上升氣流最強(qiáng)處有一個上沖

云頂（或稱為穿透性云頂），云砧伸向前方。云底有一個旋轉(zhuǎn)的壁云，龍卷漏斗云由壁云向下

伸至地面，風(fēng)暴云的前側(cè)和后側(cè)都有下沉氣流。

7、什么是龍卷氣旋（龍卷巢）？龍卷一般發(fā)生在什么部位？

超級單體風(fēng)暴鉤狀回波附近的中尺度氣旋是容易發(fā)生龍卷的地方，因此這種中氣旋也稱之為

“龍卷氣旋”或“龍卷巢”。在龍卷氣旋中心附近形成的龍卷一般個體較大而且較為持久，并

常呈圓錐形。離龍卷氣旋中心較遠(yuǎn)的龍卷一般較小，并常呈繩索狀，持續(xù)時間也較短。

8、什么是龍卷族？龍卷族是怎么形成的？

有時一個超級單體風(fēng)暴可以依次形成幾個龍卷，造成龍卷簇。

其原因是由于超級單體的中尺度氣旋在一定的條件下，可能出現(xiàn)多次錮囚和新生過程。

9、龍卷內(nèi)部的結(jié)構(gòu)是怎樣的？

龍卷內(nèi)部結(jié)構(gòu)類似于臺風(fēng)，中心為下沉氣流，四周為上升氣流。

10、什么是吸管渦旋？

龍卷本身并不是最小的渦旋，在有些龍卷中還會產(chǎn)生比它更小的渦旋，叫做吸管渦旋。

11、吸管渦旋、龍卷、龍卷氣旋、氣旋等不同尺度的泯旋有什么聯(lián)系？

在一個尺度較大的中尺度氣旋中，可能包含幾個龍卷氣旋每個龍卷氣旋之中又有可能有幾個

龍卷，它們圍繞龍卷氣旋的中心軸旋轉(zhuǎn)，而每個龍卷周圍也可能有幾個吸管渦旋，圍繞其中

心軸旋轉(zhuǎn)。

12、什么是龍卷強(qiáng)度F等級？F等級是怎樣劃分的？

由龍卷地面最大風(fēng)力來表示龍卷強(qiáng)度為龍卷強(qiáng)度F等級。

F=0時表示風(fēng)速為18~32m/s,破壞性較輕;

F=1時表示風(fēng)速為33~49m/s,破壞性中等;

F=2時表示風(fēng)速為50-69m/s,破壞性較大;

F=3時表示風(fēng)速為70~92m/s,破壞性強(qiáng)烈;

F=4時表示風(fēng)速為93-U6m/s,具有浩劫式或驚人的破壞性;

F=5時表示風(fēng)速為117~142m/s,具有浩劫式或驚人的破壞性。

FO-F1的龍卷稱為弱龍卷，F(xiàn)2~F3的龍卷稱為強(qiáng)龍卷F4~F5的龍卷稱為超強(qiáng)龍卷。

13、什么是下?lián)舯┝?？什么是下?lián)舯┝魅海?/p>

對流風(fēng)暴發(fā)展成熟時，會產(chǎn)生很強(qiáng)的冷性下沉氣流，到達(dá)地面時便形成風(fēng)速達(dá)17.9m/s以上

的災(zāi)害性大風(fēng)，F(xiàn)ujita等把這種局地強(qiáng)烈下沉氣流外流氣流，稱為下?lián)舯┝鳌?/p>

14、按尺度大小下?lián)舯┝骺煞殖赡男╊愋停?/p>

Fujita將下?lián)舯┝鞣譃槲⒊叨?、中尺度和大尺度三種類型，并進(jìn)一步將他們細(xì)分為五種尺度，

即B微尺度下?lián)舯┝鳌微尺度下?lián)舯┝?，中尺度下?lián)舯┝鞅l(fā)帶、p中尺度下?lián)舯┝鞅l(fā)群

以及a中尺度下?lián)舯┝髯濉?/p>

15、下?lián)舯┝鞯臍鈮簣龊惋L(fēng)場結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)？

在氣壓場上不同尺度的下?lián)舯┝鲗?yīng)不同尺度的高壓，直線風(fēng)與等壓線相交。直線風(fēng)的前沿

為不同尺度的不連續(xù)線，分別稱為它們?yōu)殇h、%鋒、下?lián)舯┝麂h和暴流帶鋒。這些不同尺度

的鋒系推移過境時，可以引起當(dāng)?shù)赝话l(fā)性地面大風(fēng)。而且在它們推移過程中，還可以不斷在

其前方激發(fā)出新的對流。

16、下?lián)舯┝魇窃鯓有纬傻模?/p>

下?lián)舯┝鞯男纬膳c對流風(fēng)暴云頂?shù)纳蠜_和崩塌相聯(lián)系。由衛(wèi)星云圖的分析可知，當(dāng)對流風(fēng)暴

發(fā)展到成熟階段時，可以看到在云砧上有向上凸起的上沖云頂。這是由于風(fēng)暴云中的強(qiáng)上升

氣流攜帶的空氣質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入穩(wěn)定層結(jié)的結(jié)果。上升氣流在上升和上沖的過程中，從高層大氣獲

得了水平動量。隨著上沖高度的增加，上升氣流的動能轉(zhuǎn)變成位能而被貯存起來。而當(dāng)云頂

崩塌時，位能又重新轉(zhuǎn)變成下沉氣流的動能。

云頂崩塌與風(fēng)暴云下方的颼鋒以及下?lián)舯┝麂h和暴流帶鋒的移動相關(guān)。颼鋒形成后向風(fēng)暴云

前部的上升區(qū)加速移動，逐漸遠(yuǎn)離風(fēng)暴云的母體，使維持上升氣流的暖濕空氣的供應(yīng)逐漸被

颼鋒所切斷，造成上升氣流削弱和消失，冷而重的云頂塌陷，產(chǎn)生下沉氣流。而下沉氣流從

高空下沉過程中由于夾卷作用使高空動量大、濕度小的空氣進(jìn)入其中。高空動量下傳使下沉

氣流增強(qiáng)，加上高空干空氣的進(jìn)入使下沉氣流變干，降水物在其中的蒸發(fā)增強(qiáng)，使下沉氣流

變冷而進(jìn)一步加速，當(dāng)其到達(dá)地面時，就可能造成下?lián)舯┝鳌?/p>

17、下?lián)舯┝髦本€風(fēng)的前沿的不連續(xù)線有哪些名稱？

鋒、颶鋒、下?lián)舯┝麂h和暴流帶鋒.

18、下?lián)舯┝鞯睦走_(dá)回波有什么特征？

鉤狀回波和弓狀回波。下?lián)舯┝饕话愠霈F(xiàn)在回波鉤內(nèi)部或在其周圍。

19、什么是顯著弓形回波？

通常把具有明顯雷達(dá)反射率因子特征的弓狀回波稱為顯著弓狀回波。這些雷達(dá)反射率銀子特

征包括：

A、在弓狀回波前沿（入流一側(cè)），存在高反射率因子梯度區(qū)

B、在弓狀回波入流一側(cè)，存在弱回波區(qū)（早期階段）

C、回波頂位于弱回波區(qū)或高反射率因子梯度區(qū)之上

D、在弓狀回波的后側(cè)存在弱回波通道或后側(cè)入流缺口，表明存在強(qiáng)的后側(cè)入流急流

20、什么是濕下?lián)舯┝鳎?/p>

有的下?lián)舯┝魇前殡S大雨出現(xiàn)的，這種下?lián)舯┝鞣Q為濕下?lián)舯┝鳌?/p>

21、產(chǎn)生濕下?lián)舯┝鞯沫h(huán)境具有怎樣的特征？

產(chǎn)生濕下?lián)舯┝鞯沫h(huán)境特征是具有較強(qiáng)的對流不穩(wěn)定以及弱的天氣尺度強(qiáng)迫。

22、龍卷和下?lián)舯┝鞯娘L(fēng)場有什么區(qū)別？

龍卷風(fēng)是高度輻合的、旋轉(zhuǎn)性的災(zāi)害性強(qiáng)風(fēng)，一般只影響相對狹窄的地區(qū)

下?lián)舯┝魇窍鄬椛⒌?、沿直線或者曲線吹的災(zāi)害性強(qiáng)風(fēng)。

23、與龍卷風(fēng)暴爆發(fā)相聯(lián)系的典型天氣形勢是怎樣的？

龍卷風(fēng)暴一般是在干線、暖鋒以及干線和暖鋒形成的錮囚鋒等三種天氣尺度邊界上發(fā)展起來

的。

第五章中尺度帶狀對流系統(tǒng)

1、什么是“颶”？其天氣表現(xiàn)是怎么樣的？（天原P407）

答：1）、氣象學(xué)上指風(fēng)向突然改變，風(fēng)速急劇增大的天氣現(xiàn)象?！胺省背霈F(xiàn)時，氣溫下降，并可能有陣雨（好搜

百科）；

2）、天氣現(xiàn)象“颼”在《地面氣象觀測規(guī)范》中的定義為：突然發(fā)作的強(qiáng)風(fēng)，持續(xù)時間短促，出現(xiàn)時瞬時風(fēng)速

突增，風(fēng)向突變，氣象要素隨之也有劇烈變化，常伴隨雷雨出現(xiàn)。

2、什么是“颶線”？P116

答：由許多雷暴單體（其中包括若干超級單體）側(cè)向排列而形成強(qiáng)對流云帶叫做“颼線”。颼線

一般長約幾十至幾百千米，寬約幾十千米至200km（如果把對流云帶后面的層狀云區(qū)也包括在內(nèi)

的話）颼線上的單體常常彼此不相干擾。鹿線上的對流云不斷新陳代謝，但作為整體，鹿線可持

幾小時至十幾小時。

3、什么是“颶中”系統(tǒng)?P117

答：鹿鋒（鹿線）、颼線前低壓、雷暴高壓以及尾流低壓系統(tǒng)稱為颶中系統(tǒng)。

4、不同階段的“颶中系統(tǒng)”在空間氣壓場結(jié)構(gòu)上有何特征？在氣壓自記曲線上有何特征？P117.118

答：颼中系統(tǒng)的全部系統(tǒng)一般只有在成熟階段才同時出現(xiàn)。在不同階段颼中系統(tǒng)的氣壓場空間結(jié)

構(gòu)，一般可以在氣壓自記曲線上得到反映。例如，在颼中系統(tǒng)初生階段，空間氣壓場上只有雷暴

高壓，范圍較小，強(qiáng)度較弱。這個系統(tǒng)經(jīng)過測站時，氣壓自記紙上只出現(xiàn)一個“雷暴鼻”。而在

鹿中系統(tǒng)成熟階段，空間氣壓場上同時存在雷暴高壓、巡線前低壓、尾流低壓等系統(tǒng)，范圍較大，

強(qiáng)度較強(qiáng)。（圖5.5）

5、在中緯度有哪兩類比較常見的颶線？它們的結(jié)構(gòu)有何特征？P119-122

答：在中緯度不同的條件下，有不同的峋線結(jié)構(gòu)。其中有兩類颼線比較常見。一類是具有前導(dǎo)對

流線和尾隨層狀云區(qū)以及具有由前向后和由后向前兩支入流的鹿線，另一類是后部建立型的鹿線。

后部建立型的颼線經(jīng)常發(fā)生在西風(fēng)帶高空槽前。它們通常由多單體風(fēng)暴和超級單體風(fēng)暴組成。這

類座線的南端由于風(fēng)的垂直切變形式有利于新對流的發(fā)展，因而使颼線不斷伸長。而在颼線的北

端，老單體不斷衰亡，衍變成層狀云，并沿高空風(fēng)向東北方向延伸而形成大片砧云。這種颶線的

特點(diǎn)是砧狀云伸向颶線前方，而在峋線后方?jīng)]有層狀水區(qū)。

高空槽前颼線的常見特征，中層上升氣流的逆切變傾斜，低層暖濕空氣入流和中層干冷空氣

入侵以及鹿線后方低濕球位溫（/）的下沉氣流等。

具有前導(dǎo)對流線和尾隨層狀云區(qū)的鹿線特征，這類颼線發(fā)生在風(fēng)垂直切變相對較小的環(huán)境中。

它們的前方有一支由前向后的入流迎著鹿鋒上升，到高層分裂成向前和向后的兩支氣流，其后部

中層則另有一支由后向前的入流。在由前向后的氣流中，由于老單體的衰亡，形成寬廣的尾隨層

狀云區(qū)，隨層狀云區(qū)下方仍有明顯降水。

6、Bluestein（1984）根據(jù)美國俄克拉荷馬州lla40次颶線總結(jié)出中緯度颼線有哪些類型？它們

各有什么特點(diǎn)？P124-125

答：有以下四種類型，1）斷線型，這類颶線起始時只有少數(shù)單體松散的排列成線，然后每個單

體都形成新單體并各自發(fā)展，又形成新單體，這些新老單體連接起來形成峋線。這類颶線一般出

現(xiàn)在R（查里森數(shù)）數(shù)大，垂直切變較大的環(huán)境中。線上單體的相對旋轉(zhuǎn)較小。

2）后部擴(kuò)建型，這類颶線是通過新單體在單體后部（相對于單體運(yùn)動方向而言）周期性的形成，

并最后與老單體合并而形成的。它常發(fā)生在R數(shù)不大、垂直切變很強(qiáng)的環(huán)境中。

3）碎塊型，這列颼線開始時是一些分散的單體，由于每個孤立的單體各自分裂幾次，沿著單體

之間冷的外流邊界（鹿鋒）便會有新對流發(fā)展，最后他們連接成一條颼線。

4）嵌入層狀云型，這是在廣闊的層狀云區(qū)中形成一條強(qiáng)對流帶的過程，這些類似于暖鋒雨帶或

寬的冷鋒雨帶。

7、大氣中可以觸發(fā)巡線的機(jī)制常見的有哪些？P125

答：大氣中可以觸發(fā)颼線的機(jī)制除鋒以外，還有海風(fēng)鋒，干線（露點(diǎn)鋒）、重力波、地形抬升、

熱力抬升、低空急流、老的雷暴外流（孤狀云線）、中小尺度系統(tǒng)以及大氣對稱不穩(wěn)定性等。

8、熱帶颶線的結(jié)構(gòu)有何特點(diǎn)？P127

答：和溫帶颼線相似，熱帶颼線系統(tǒng)也包含對流區(qū)和層狀區(qū)兩部分。其中對流區(qū)是由排列成帶的

成熟的積雨云組成的。在對流云帶前方不斷有新對流云生成，而在對流云帶后方，老的對流云消

亡，形成寬闊的尾隨層狀云區(qū)，展現(xiàn)出具有“前導(dǎo)線和尾隨層狀云區(qū)”的特殊結(jié)構(gòu)。

第六章鋒面氣旋及臺風(fēng)附近的中尺度雨帶

1、在中緯度鋒面氣旋系統(tǒng)中通常包含哪幾種尺度的降水區(qū)，它們各有什么特征？

一般來說，在中緯度鋒面氣旋系統(tǒng)中，常常包含天氣尺度的降水區(qū)，中尺度降水區(qū)（帶）及

小尺度對流單體。天氣尺度降水區(qū)主要由大尺度斜升運(yùn)動造成，中尺度降水區(qū)是由中尺度環(huán)流造

成的，而小尺度降水區(qū)則是由小尺度對流單體（簡稱“對流”）造成的。特征見P156表6.1。

2、什么是暖輸送帶，它們一般具有哪些特征？

在槽前輻合區(qū)的邊界上通?？梢钥吹揭恢ИM長的云帶，這是由低緯度低空對流邊界層的暖空

氣在其逐漸向北，向上運(yùn)行，升入到對流層中、高層時形成的。由于這支狹窄的氣流具有朝極地

方向和朝上輸送大量熱量以及水汽和動量的作用，所以稱為“暖輸送帶（WCB）”。

一般具有下述特征：

①它的位置一般處在冷鋒前頭，然后上升到地面暖鋒上面。它的西邊界清楚，東邊界不太清楚。

②經(jīng)常與一條低空急流相對應(yīng)。

③暖輸送帶通常有幾千千米長，因此是一種天氣尺度系統(tǒng)。

3、什么是冷輸送帶？

它起源于氣旋東北部的高壓外圍，是一支反氣旋式的低空氣流，由于它起到把北方冷空氣向

南輸送的作用，故得其名。

4、在錮囚波動氣旋中有哪幾種基本的大尺度云系和主要的氣流路徑？

在成熟的暖區(qū)氣旋中，降水和云的天氣尺度分布起源于邊界層的潮濕氣流：暖輸送帶和冷輸

送帶。

暖輸送帶沿冷鋒上升，來到對流層上層產(chǎn)生高云云系，當(dāng)它越過地面暖鋒前部的冷空氣時，

反氣旋式的轉(zhuǎn)向，當(dāng)它在高空脊前的西北氣流中下沉?xí)r明顯地蒸發(fā)、消散。

冷輸送帶相對于前進(jìn)中的氣旋朝西運(yùn)動。正好處于地面暖鋒前面，暖輸送帶的下方。在地面

暖鋒附近，冷輸送帶邊沿上的低層空氣由于摩擦輻合而上升，然后繼續(xù)朝西運(yùn)行，并逐漸上升到

對流層中層暖區(qū)頂點(diǎn)附近，于是形成一個云帶。當(dāng)冷輸送帶出現(xiàn)在暖輸送帶的西部時，圍繞低壓

中心并下沉，或可能反氣旋式的轉(zhuǎn)向，在這里云系明顯的消失。因此，暖輸送帶形成的云帶和冷

輸送帶形成的云帶相互疊置的結(jié)果，便想成了一個巨大的“入”形的特征云型。模型見P159

5、暖輸送帶有哪兩種基本模型？請說明它們的特性差異。

兩種模型：朝前斜升模式和朝后斜升模式。

朝后斜升，即指暖輸送帶抬升時具有一個朝向冷鋒后部的相對氣流分量，在這鐘情況下，當(dāng)

暖輸送帶抬升時，它作逆時針的轉(zhuǎn)向。

朝前斜升，暖輸送帶抬升時具有一個朝向暖鋒鋒前的相對氣流分量，在這鐘情況下，當(dāng)暖輸

送帶抬升時，它作順時針的轉(zhuǎn)向。

簡而言之，前者相當(dāng)于活動范圍主要在界限分明的冷鋒附近的情況，而后者則相當(dāng)于活動范

圍主要在暖鋒鋒區(qū)附近的情況。

6、怎樣看出圖6.5所表現(xiàn)的是一種朝后斜升形勢，而圖6.6是一種朝前斜升形勢？P160至P161。

7、鋒面附近的中尺度雨帶有哪些類型？什么是U型、L型和D型雨帶？

中尺度雨帶分三類：U型、L型和D型

U型：出現(xiàn)在對流層中上層的淺層對流（通常在700hPa和500hPa

之間）。U型雨帶可分為暖鋒雨帶、鋒前冷涌雨帶和冷鋒雨帶。

L型：出現(xiàn)在對流層低層的淺層對流。L型雨帶可分為窄的冷鋒雨帶和暖區(qū)小雨帶（橫向和縱向）o

D型：直展深層的對流。D型雨帶可分為暖區(qū)雨帶和鋒后雨帶。

表6?2中尺度雨帶時.尖

.

細(xì)分類（根據(jù)Hobbs,1978）所伴隨

寬度位置及走向

粗分類的鋒原型

代號名稱

平行于曖鋒，在暖鋒上藐履

50km朝前斜升

1暖錦雨帶前

對流層上

U平行于越過的阿空冷且踵

層或中層

4a鋒前冷涌雨帶同上同上

的對流性其緊前方

型

雨帶平行于活躍的地面冷空在其

3b寬的冷鋒雨帶同上朝后斜升

后方或跨在其上

伴隨沿著急劇的地面冷鋒的

L對流層低3a窄的冷鋒雨帶V5km同上

線對流

層的對流

4b小雨帶（橫向）10km朝前斜升

鞭性雨帶在冷涌雨帶后方;垂直于風(fēng)向

小雨帶（縱向）?

同上兩者皆可在暖區(qū)內(nèi)部；平行于風(fēng)

D深對流雨2暖區(qū)雨帶

50km同上在地面鋒前，平行于地面鋒

a帶5鋒后雨帶

同上同上在卷云盾后頭，平行于主要空

*壬力:m

8、暖鋒雨帶的云物理成因是怎樣的？

在暖鋒上的淺層對流云中冰質(zhì)點(diǎn)不斷生長和落出。它們落進(jìn)在對流云下面的層狀云中，通過

聚集而生長，并促進(jìn)層狀云滴凍結(jié)，造成較大的冰質(zhì)點(diǎn)濃度，從而引起該地區(qū)的較強(qiáng)的降水，這

便是暖鋒雨帶的云物理成因。

（1型）

圖6.9暖鋒雨帶（霍布斯1型）的垂直截面圖（Matejka等，1980）

9、鋒前高空冷涌前頭的鋒前冷涌雨帶的云物理成因是怎樣的？

圖中斷開的冷鋒符號表示冷涌的前沿，地面冷鋒的位置在左邊圖外。類似地，冷涌前的中空

對流云中的冰質(zhì)點(diǎn)沉降下來，根據(jù)貝吉龍的冰晶效應(yīng)學(xué)說，可以解釋地面雨帶（云下垂直密集帶）

的成因

層狀云

11

地面

小時帶冷涌附帶

型）

（4b氣壓上升

及陣雨

圖6.10出現(xiàn)在鋒前高空冷涌前頭的鋒前冷涌雨帶（霍布斯4a-型）和冷涌后去的L型橫向小

,雨帶（46.型）的垂直截面圖（Matejka等，1980）（空心箭頭表示相對于高空冷涌和對流性上升的

氣流.充空冷涌和雨帶的運(yùn)動為自左向右）-.

10、寬的冷鋒雨帶和窄的冷鋒雨帶的云物理成因是怎樣的？

在中空對流云中上升氣流強(qiáng)達(dá)每秒幾十厘米，這些云由冷水和冰質(zhì)點(diǎn)組成。高濃度的冰質(zhì)點(diǎn)

下沉到冷鋒鋒區(qū)以下，在那里它們通過聚集而生長，從而形成強(qiáng)降水。這類鋒面云的主云底部一

般位于冷鋒鋒區(qū)之下。

圖6.11和具有朝后斜升運(yùn)動的冷鋒相聯(lián)系的云的垂直截面模式圖（Maiejka.I980）

（指出了寬的冷鋒雨帶（3b型）和窄的冷鋒雨帶（3a型）.空心箭頭表示相對于鋒的氣流，在龍

面鋒;的強(qiáng)烈的對流性上升和下沉氣流以及在高空冷鋒上方的寬闊的上升運(yùn)動。雨帶的運(yùn)號

為自左向右）..：_____二一少’

11、U型雨帶有哪些共同的特征？

從以上的描述中可見，u型雨帶有以下一些共同的特征：

①它們都與暖輸送帶的上升部分相聯(lián)系。一般在出現(xiàn)在對流層中上層，典型的在700hPa到500hPa

之間。

②它們的寬度一般在50km左右，典型的長度為幾百千米。它們的走向平行于它們所在高度的斜

壓帶。

③它們包含上層或中層對流單體，通長成群。這些單體或群發(fā)生在位勢不穩(wěn)定的淺層中。

12、什么叫做“瓣狀超斜壓結(jié)構(gòu)”？這種結(jié)構(gòu)與U型雨帶有何關(guān)系？

鋒區(qū)上的暖輸送帶中的等0w（濕球位溫）面有時會發(fā)生皺褶。這種結(jié)構(gòu)叫做瓣狀超斜壓結(jié)

構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)往往使位勢不穩(wěn)定增強(qiáng)，并導(dǎo)致發(fā)生對流層上層和中層的致雨單體。每個褶皺或暖

舌在輸送帶上造成一個U型雨帶。

13、高空鋒前冷涌雨帶常常發(fā)生在什么形勢下？

高空鋒前冷涌雨帶則常常發(fā)生在如圖6.14所示的形勢下。在這種形勢下，高空的低0w空氣前沿

在暖輸送帶上空生成高空冷鋒并形成對流帶。在圖6.14（a）和（b）中寬闊的畫點(diǎn)影的箭頭代表相對

于移動系統(tǒng)的暖輸送帶高0w氣流。這股氣流在其上升到暖鋒鋒區(qū)并向右轉(zhuǎn)之前在地面冷鋒前運(yùn)

行。從圖左面進(jìn)入的箭頭代表干空氣（低9w空氣）。這股氣流從對流層高層急流的冷側(cè)下沉下來

以后越過暖輸送帶。在越過的干氣流的前沿，空氣從暖輸送帶的頂上對流性的上升，產(chǎn)生出沿高

空冷鋒的一條主雨帶（即鋸齒線UU）,這條雨帶可以從暖區(qū)伸展到地面暖鋒前的部位上。

?八乂兩市167

；:撥伸展到地煮然熬管的一條主要雨帶（即鋸齒線皿。這條雨

圖6.14表示朝前斜升形勢下常見的高空冷鋒結(jié)構(gòu)的示意圖（Browning.1983）

（（a）為鋒面系統(tǒng)的平面視圖“b）、（c）為垂直截面圖）

14、什么是L型中尺度雨帶？它可細(xì)分為哪兩類?

L型中尺度雨帶可細(xì)分為暖區(qū)小雨帶（包括橫向和縱向的小雨帶）和窄的冷鋒雨帶。

15、什么是暖區(qū)橫向小雨帶？它的結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)？

橫向是小雨帶發(fā)生在高空冷涌雨帶后方，沿橫截于風(fēng)的方向排列的小雨帶。它們有時只以不

規(guī)則分布的對流單體形式出現(xiàn)在高空冷涌遇到的后頭。

縱向小雨帶也發(fā)生自暖區(qū)內(nèi)，它沿平行于風(fēng)的方向（即平行于地面鋒的方向）排列。

這些淺層對流常常以通過合并機(jī)制產(chǎn)生小雨為特征。它們一般收地形的調(diào)幅，因而常常是不

規(guī)則的以及不定形的。

16、什么是線對流？它的結(jié)構(gòu)有什么特點(diǎn)？

除了暖區(qū)小雨帶外，還有一類L性雨帶，即狹窄的冷鋒雨帶，這種雨帶以非常狹窄的線對流

的形式出現(xiàn)在暖輸送帶的西邊界上。

線對流實(shí)際上是破碎成一系列的線元，每個長度約十幾千米至幾十千米，從天氣現(xiàn)象看，它

們表現(xiàn)為狹窄的暴雨帶，并常伴有小冰雹，有時伴有龍卷。這些小雨帶一般只有3km左右寬，并

有明顯的邊界。它們是淺薄系統(tǒng)，一般在700hPa以下。線元兩側(cè)風(fēng)速切邊很大。（不確定正確性）

17、發(fā)生U型雨帶的可能機(jī)制有哪些？

可能機(jī)制有幾種，其一便是條件性對稱不穩(wěn)定機(jī)制（CSI）o另一種機(jī)制是對稱性斜壓波動第

二類條件不穩(wěn)定（SWBC）

18：什么是CSI?其判據(jù)有哪些？

對稱不穩(wěn)定是一種干空氣的二維不穩(wěn)定，這種不穩(wěn)定干空氣本身呈螺旋式的滾動擾動，滾動

軸平行于斜壓帶。大部分鋒區(qū)是對稱穩(wěn)定的，然而在飽和鋒區(qū)中，在上升空氣中釋放的潛熱助長

了對稱不穩(wěn)定，導(dǎo)致了所謂的條件性對稱不穩(wěn)定（CSI）,常用判據(jù)為Qw（濕位渦）＜0.由第八章可

知，當(dāng)熱成風(fēng)方向上濕度增大時dQw/dt〈O,有可能出現(xiàn)Qw（濕位渦）＜0的情況。

19、什么樣的天氣形勢有利于產(chǎn)生條件性對稱不穩(wěn)定？

（結(jié)合第八章略）

20、怎樣用條件性對稱不穩(wěn)定解釋鋒面U型雨帶的形成？

首先，當(dāng)冷空氣朝北移動并上升穿過斜壓波時，由于熱成風(fēng)方向上有濕度增大的緣故，它的

濕球位渦變成負(fù)值。其實(shí)當(dāng)空氣充分抬升成飽和時，CSI機(jī)制導(dǎo)致滾軸狀環(huán)流和云帶出現(xiàn)。最后，

滾軸狀環(huán)流在對流層中層產(chǎn)生條件性重力不穩(wěn)定，由此產(chǎn)生的對流單體導(dǎo)致強(qiáng)的帶狀降水。

21、什么SBWC?它與CSI有何區(qū)別？

對稱不穩(wěn)定可以在本來是對稱晚穩(wěn)定的鋒區(qū)中增強(qiáng)起來，這種機(jī)制稱為對稱性斜壓波動第二

類條件不穩(wěn)定（SWBC）。它與CSI不同之處在于，在CSI中，擾動是靠潛熱釋放助長的，而在SWBC

中擾動是由對流性的有效位能釋放助長的。這意味著SWBC只能在已經(jīng)是對流不穩(wěn)定的區(qū)域中生

長，而不像CSI那樣可在那些預(yù)先并無對流不穩(wěn)定的地區(qū)中發(fā)生對流性不穩(wěn)定區(qū)。SWBC的另一個

特征是和SWBC相聯(lián)系的雨帶可以對于平均氣流傳播，而和CSI機(jī)制相聯(lián)系的雨帶是隨著它所嵌

在其中的平均氣流移動的。

22、怎樣解釋暖區(qū)小雨帶的可能成因？

在暖輸送帶中的低層對流是一種暖區(qū)現(xiàn)象。低空較強(qiáng)的氣流加上摩擦的作用造成了空氣充分

混合的邊界氣流。在低層0w隨高度通常有小的遞減，但有時在暖區(qū)中卻幾乎是飽和的。從地面

到二三千米的高度Ow隨高度的遞減率dOw/0z三0。當(dāng)這層氣流被組織起來并被機(jī)械的擾動時，

對流性環(huán)流便出現(xiàn)在這個氣層中。這些對流性環(huán)流可能采取經(jīng)向的滾軸狀渦旋的形式。渦旋排列

方向幾乎是沿著地轉(zhuǎn)氣流的。渦旋之間的間隔大約等于充分混合層的深度的幾倍。有時這些渦旋

會造成輪廓不太清楚的狹窄的小雨或微雨帶。這就是暖區(qū)小雨帶形成的一種可能解釋。

23、影響線對流形成和維持的因子有哪些？

可以把線對流看作是重力流的前沿，所以可以認(rèn)為線對流的形成和維持與下列因子有關(guān)：

①冷空氣中的潛熱匯和天氣尺度擾動的作用

②地面摩擦以及暖空氣中的潛熱加熱和慣性加速度的作用

24、常見的地形雨機(jī)制有哪些？

一般來說，地形雨的機(jī)制可以分為三類：

第一類：寬尺度的上坡降水。地形性的強(qiáng)迫上升運(yùn)動導(dǎo)致凝結(jié)和降水;

第二類：越過小山時降水增強(qiáng)。從先前存在的云中下落的降水物，在由局地性地形上升所形成的

低層碎云內(nèi)沖刷的結(jié)果，在越過小山時降水出現(xiàn)增強(qiáng)；

第三類由于日射引起山坡加熱造成上坡風(fēng)，從而造成山峰上的對流云。

25、什么是貝吉龍的播散器一一饋水器模式？

貝吉龍的播撒器-饋水器模式可以用圖6.25來說明。按照這個模式，在高空和低層分別存在

云層。低層云為地形云，高層云一般為鋒面云。低層的地形云中云滴很小，按它們本身的規(guī)律是

難以降落到云外的。但是當(dāng)高層云的降水通過低層云時、低層云的云滴可以被沖刷出來。由于這

種高層的云可以像播種一樣播撒降水物，從而促使其下面的地形云釋放出降水，造成降水的增強(qiáng),

因而被稱為“播撒器云”。而低層云，由于它可以提供水分造成很大的降水增長率，因而被稱為

“饋（供）水器云”。

圖6.25貝吉龍播撒器一餓水器機(jī)制（Browning.1980）

仿塊圖表示在小山上的降水的地形性增強(qiáng)是如何依賴低層空氣的特征以及來自上面的播撒率）

26、什么是降水的“地形增強(qiáng)”？地形增強(qiáng)取決于哪些因子？

高層播撒器云原有的降水率為P。，但實(shí)際降水率為P”因此地形增強(qiáng)率為P「P。。在播撒器

P。為一定的條件下，地形性增強(qiáng)取決于饋水器云中的沖刷率。而沖刷率的大小的大小取決于饋水

器云的深度以及云中含水量，后者則取決于凝結(jié)率。而凝結(jié)率的大小取決于環(huán)境風(fēng)速和沿風(fēng)向的

山脈坡度角和相對濕度及0W的大小。

27、什么是凝結(jié)率？其大小和環(huán)境風(fēng)速和風(fēng)向及山脈坡度角和相對濕度及6w的大小有何關(guān)系？

（書上無）

28、一般來說，大的降水地形性增強(qiáng)的出現(xiàn)常常與天氣型有密切關(guān)系，這種有利于造成大的降水

地形性增強(qiáng)的天氣型有何特點(diǎn)？

一般來說，在具有深厚濕層（＞700hpa）的暖區(qū)，地形的作用通常較大。在具有淺薄濕層的暖

區(qū)，地形的作用有時較大。而在陡峭的地面鋒上和在地面冷鋒的后頭，地形的作?？梢院雎?。

29、什么是海岸鋒？它對降水有何影響？

有時在海岸外有一條與海岸相平行的靜止鋒，一般稱為海岸鋒。

在鋒的北部為冷的偏東氣流。在它的上面和南面是具有輕微上坡分量的暖的西南氣流。上升氣流

在中層形成播撒器云，而偏東氣流由于摩擦輻合上升的結(jié)果在低層形成饋水器機(jī)制，往往造成大

的降水增加。

30、什么是臺風(fēng)內(nèi)雨帶？臺發(fā)生在臺風(fēng)的什么部位？

在臺風(fēng)眼壁外邊為螺旋式中尺度雨帶，它發(fā)生在臺風(fēng)氣旋式環(huán)流內(nèi)部，所以稱為內(nèi)雨帶。

31、什么是臺風(fēng)外雨帶？它發(fā)生在什么區(qū)域？臺風(fēng)外雨帶又稱為臺前颶線，為什么？

在臺風(fēng)環(huán)流以外的地區(qū)也有中尺度雨帶，稱為外雨帶。

臺風(fēng)眼壁雨帶的結(jié)構(gòu)：眼壁中為上升氣流，臺風(fēng)眼區(qū)為下沉氣流，眼壁區(qū)兩側(cè)均有水平氣流

向眼壁內(nèi)流入。眼壁的入流層只限于地面上1500m之內(nèi)的層內(nèi)。最大風(fēng)呈現(xiàn)在眼壁中。10dBZ雷

達(dá)反射率廓線以及等最大風(fēng)速線V。都隨高度傾斜，而且反射率和V0都隨半徑而增大。最強(qiáng)對流

運(yùn)動發(fā)生在最大切向風(fēng)所在位置朝眼中心方向1?6km處。眼壁中的強(qiáng)反射率核心直徑為2?5km。

在凍結(jié)層以上液態(tài)水含量和雷達(dá)反射率都隨高度迅速減小。在凍結(jié)層附近有一個強(qiáng)反射率帶（雷

達(dá)回波亮帶）。這個結(jié)構(gòu)表明眼壁雨帶與熱帶颶線在結(jié)構(gòu)上有明顯的相似性。（臺風(fēng)外雨帶又稱

為臺前颶線的可能原因，不確定）

32、臺風(fēng)氣旋的中尺度環(huán)流有何特征？

颶風(fēng)氣旋的中尺度環(huán)流包括以下特征：邊界層1.5km以下的徑向入流；眼壁中的傾斜上升運(yùn)

動；對流層的徑向外流至對流層的高層；眼區(qū)的平均下沉氣流。徑向入流來自海洋邊界層遠(yuǎn)處,

它起了向臺風(fēng)（颶風(fēng)）中心輸送角動量和高0e,的作用。徑向外流起了很強(qiáng)的輻散作用。局地環(huán)

流有沿眼壁的干下沉氣流、對流層的回流、眼區(qū)低層回流、眼區(qū)反轉(zhuǎn)輻散流，以及摩擦強(qiáng)迫的垂

直環(huán)流。眼壁上層的垂直環(huán)流產(chǎn)生于凝結(jié)潛熱釋放和眼壁處的動量。它從眼壁上部流入，下沉進(jìn)

入眼區(qū)，再進(jìn)人眼壁，它成為眼區(qū)下沉運(yùn)動的