中尺度气象学课后习题

1、 中纬度常见的中尺度对流系统按组织形式可分为哪些类型？

答：中纬度常见的中尺度对流系统按组织形式可分为三类：

孤立对流系统：包括普通单体风暴、多单体风暴、超级单体风暴、龙卷风及小飑线

带状对流系统：飑线、锋面中尺度雨带

中尺度对流复合体（MCC ）

2、 什么叫孤立对流系统？有哪些基本类型？

答：所谓孤立对流系统是指以个别单体雷暴、小的雷暴单体群以及某些简单的飑线等形式存在的范围相对较小的对流系统。

孤立对流系统有三种基本类型，即普通单体风暴、多单体风暴以及超级单体风暴。

3、 什么是普通雷暴？普通雷暴的生命史包括哪些阶段？每个阶段的主要特征有哪些？

以一般常见的闪电、雷鸣、阵风、阵雨为基本天气特征的雷暴称为普通雷暴 而伴以强风、大雹、龙卷等激烈灾害性天气现象的雷暴则称为强雷暴 普通雷暴的生命史包括：塔状积云、成熟、消散阶段

每个阶段的主要特征的差异主要表现在云内的垂直环流、温度和物态等几个方面

在塔状积云阶段，云内为一致的上升运动，云内温度高于云外，基本在0℃以上，物态主要为水滴。

到成熟阶段：上升气流变得更强盛，上升气流最强盛处的云顶出现上冲峰突，同时，降水开始发生，并由于降水质点对空气产生拖曳作用，在对流单体下部产生下沉气流。雨滴蒸发使空气冷却，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，其前沿形成阵风锋。云体中上层的温度达到0℃以下，云中物态有水滴、过冷水、雪花、冰晶以及霰和雹等固态降水物。

到消散阶段：云内下沉气流逐渐占有优势，最后下沉气流完全替代了上升气流，云内温度低于环境，最后云体逐渐消散。

4、 什么是多单体风暴？其内部结构有何特点？

多单体风暴是由一些处于不同发展阶段的生命期短暂的对流单体组成的，是具有统一环流的雷暴系统。

在多单体风暴中有一对明显有组织的上升和下沉气流，这和普通的雷暴群不同。

5、 什么是超级单体风暴？其雷达回波有什么特征？这些雷达回波分别与什么结构特征相对应？

超级单体风暴是指直径达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、天气猛烈的单体强雷暴系统。

在雷达观测上超级单体有下列明显特征

1）、在RHI 上有穹窿（无或弱回波区）、前悬回波和回波墙等特征

2）、在PPI 上有钩状回波

穹窿是风暴中强上升气流所在处，弱回波区附近的强回波柱是强下沉气流所在处。在弱回波区上方的向前伸展的强回波区称为前悬回波，即风暴云的砧部。它包含大量的雹胚，所以也称为雹胚帘。

6、 什么是龙卷风暴？其内部气流结构有何特点？

产生龙卷的强风暴系统称为龙卷风暴。在这类超级单体风暴中心上升气流最强处有一个上冲云顶（或称为穿透性云顶），云砧伸向前方。云底有一个旋转的壁云，龙卷漏斗云由壁云向下伸至地面，风暴云的前侧和后侧都有下沉气流。

7、 什么是龙卷气旋（龙卷巢）？龙卷一般发生在什么部位？

超级单体风暴钩状回波附近的中尺度气旋是容易发生龙卷的地方，因此这种中气旋也称之为“龙卷气旋”或“龙卷巢”。在龙卷气旋中心附近形成的龙卷一般个体较大而且较为持久，并常呈圆锥形。离龙卷气旋中心较远的龙卷一般较小，并常呈绳索状，持续时间也较短。

8、 什么是龙卷族？龙卷族是怎么形成的？

有时一个超级单体风暴可以依次形成几个龙卷，造成龙卷簇。

其原因是由于超级单体的中尺度气旋在一定的条件下，可能出现多次锢囚和新生过程。

9、 龙卷内部的结构是怎样的？

龙卷内部结构类似于台风，中心为下沉气流，四周为上升气流。

10、 什么是吸管涡旋？

龙卷本身并不是最小的涡旋，在有些龙卷中还会产生比它更小的涡旋，叫做吸管涡旋。

11、 吸管涡旋、龙卷、龙卷气旋、气旋等不同尺度的涡旋有什么联系？ 在一个尺度较大的中尺度气旋中，可能包含几个龙卷气旋每个龙卷气旋之中又有可能有几个龙卷，它们围绕龙卷气旋的中心轴旋转，而每个龙卷周围也可能有几个吸管涡旋，围绕其中心轴旋转。

12、 什么是龙卷强度F 等级？F 等级是怎样划分的？

由龙卷地面最大风力来表示龙卷强度为龙卷强度F 等级。

F=0时表示风速为18~32m/s，破坏性较轻；

F=1时表示风速为33~49m/s，破坏性中等；

F=2时表示风速为50~69m/s，破坏性较大；

F=3时表示风速为70~92m/s，破坏性强烈；

F=4时表示风速为93~116m/s，具有浩劫式或惊人的破坏性；

F=5时表示风速为117~142m/s，具有浩劫式或惊人的破坏性。

F0~F1的龙卷称为弱龙卷， F2~F3的龙卷称为强龙卷 F4~F5的龙卷称为超强龙卷。

13、 什么是下击暴流？什么是下击暴流群？

对流风暴发展成熟时，会产生很强的冷性下沉气流，到达地面时便形成风速达17.9m/s以上的灾害性大风，Fujita 等把这种局地强烈下沉气流外流气流，称为下击暴流。

14、 按尺度大小下击暴流可分成哪些类型？

Fujita 将下击暴流分为微尺度、中尺度和大尺度三种类型，并进一步将他们细分为五种尺度，即ᵦ微尺度下击暴流、ɑ微尺度下击暴流，ᵦ中尺度下击暴流爆发带、ᵦ中尺度下击暴流爆发群以及ɑ中尺度下击暴流族。

15、 下击暴流的气压场和风场结构有何特点？

在气压场上不同尺度的下击暴流对应不同尺度的高压，直线风与等压线相交。

直线风的前沿为不同尺度的不连续线，分别称为它们为锋、飑锋、下击暴流锋和暴流带锋。这些不同尺度的锋系推移过境时，可以引起当地突发性地面大风。而且在它们推移过程中，还可以不断在其前方激发出新的对流。

16、 下击暴流是怎样形成的？

下击暴流的形成与对流风暴云顶的上冲和崩塌相联系。由卫星云图的分析可知，当对流风暴发展到成熟阶段时，可以看到在云砧上有向上凸起的上冲云顶。这是由于风暴云中的强上升气流携带的空气质点进入稳定层结的结果。上升气流在上升和上冲的过程中，从高层大气获得了水平动量。随着上冲高度的增加，上升气流的动能转变成位能而被贮存起来。而当云顶崩塌时，位能又重新转变成下沉气流的动能。

云顶崩塌与风暴云下方的飑锋以及下击暴流锋和暴流带锋的移动相关。飑锋形成后向风暴云前部的上升区加速移动，逐渐远离风暴云的母体，使维持上升气流的暖湿空气的供应逐渐被飑锋所切断，造成上升气流削弱和消失，冷而重的云顶塌陷，产生下沉气流。而下沉气流从高空下沉过程中由于夹卷作用使高空动量大、湿度小的空气进入其中。高空动量下传使下沉气流增强，加上高空干空气的进入使下沉气流变干，降水物在其中的蒸发增强，使下沉气流变冷而进一步加速，当其到达地面时，就可能造成下击暴流。

17、 下击暴流直线风的前沿的不连续线有哪些名称？

锋、飑锋、下击暴流锋和暴流带锋.

18、 下击暴流的雷达回波有什么特征？

钩状回波和弓状回波。下击暴流一般出现在回波钩内部或在其周围。

19、 什么是显著弓形回波？

通常把具有明显雷达反射率因子特征的弓状回波称为显著弓状回波。这些雷达反射率银子特征包括：

A 、 在弓状回波前沿（入流一侧），存在高反射率因子梯度区

B 、 在弓状回波入流一侧，存在弱回波区（早期阶段）

C 、 回波顶位于弱回波区或高反射率因子梯度区之上

D 、 在弓状回波的后侧存在弱回波通道或后侧入流缺口，表明存在强的后侧入流急流

20、 什么是湿下击暴流？

有的下击暴流是伴随大雨出现的，这种下击暴流称为湿下击暴流。

21、 产生湿下击暴流的环境具有怎样的特征？

产生湿下击暴流的环境特征是具有较强的对流不稳定以及弱的天气尺度强迫。

22、 龙卷和下击暴流的风场有什么区别？

龙卷风是高度辐合的、旋转性的灾害性强风，一般只影响相对狭窄的地区 下击暴流是相对辐散的、沿直线或者曲线吹的灾害性强风。

23、 与龙卷风暴爆发相联系的典型天气形势是怎样的？

龙卷风暴一般是在干线、暖锋以及干线和暖锋形成的锢囚锋等三种天气尺度边界上发展起来的。

第九章

24、 什么是“暴雨”？对不同地区暴雨标准不同，一般以什么标准作为暴雨的统一标准？

暴雨一般泛指降水强度很大的降水事件，在业务工作中通常以24h 降水量的标准来定义。

为了有一个统一的标准，一般以当地年总降水量的气候平均值的十五分之一（1/15）作为暴雨标准。

25、 暴雨有哪些不同的类别和名称？

暴雨常常按其出现的范围大小、历时长短、移动快慢、形成原因、影响系统以及发生的地区和季节而有局地暴雨和大范围暴雨、短历时暴雨和连续暴雨、移动性暴雨和停滞性暴雨、地形性暴雨和系统性暴雨、台风暴雨、锋面暴雨、气旋暴雨、西南涡暴雨、高空冷涡暴雨、江淮梅雨暴雨、东风波暴雨、台风倒槽暴雨以及东北暴雨、华北暴雨、华南暴雨、江淮暴雨、西北暴雨等各种名称。

26、 暴雨事件的持续时间、影响范围和强度通常以暴雨日数、暴雨站数以及面降水量、最大日降水量、降水百分位数来表示，这些参数的含义是什么？怎样求算？

暴雨日数、暴雨站数是指达到暴雨标准的日数和站数。

面降水量的求法为：先将整个区域网格化，然后用每个单元网格内所有站点

降水量的平均常年值得比率作为权重系数。将所有有效单元网格的降水量进行的加权平均便获得面降水量。

最大日降水量指整个降水事件中的最大日降水量。

降水百分位数的求法是，将时间序列长度加1，减去当年降水强度的历史排位，除以序列长度，再乘以100%，即得降水百分位数。

27、 我国大陆迄今5min 最大降水量；1h 最大降水量；8h 最大降水量；24小时最大降水量、3d 最大降水量各为多大?

5min 最大降水量53.1mm ；1h 最大降水量198.5mm ；8h 最大降水量1000mm ；24小时最大降水量1060mm ；3d 最大降水量1631mm 。

28、 中国的大暴雨过程通常发生在哪两种天气形势背景下？它们的特征是什么？

中国的大暴雨过程通常发生在稳定经向型和稳定纬向型两种天气形势背景下。稳定经向型的特征是：

1） 暴雨区周围被贝加尔湖高压、日本海高压、青藏高压和华南高压所包围，高压系统稳定；

2） 贝加尔湖高压和青藏高压位于同一经线上；

3） 日本海高压和青藏高压之间为一条南北向的低压带，其中有一条南北向的切变线，有利于西南涡切变线北上；

4） 有短波槽携带冷空气沿青藏高压脊前流入低压槽

5） 有冷空气从贝加尔湖高压沿极地路径南下

6） 华南副高西部和日本海高压南部形成两支低空急流。一支为偏南气流，另一支为偏东气流，它们共同为暴雨区输送水汽。

稳定纬向型的特征是：

1） 乌拉尔山脉和鄂霍次克海附近各有一个强高压脊或阻塞高压

2） 西伯利亚为宽广的低压槽，冷空气从槽中分裂进入北疆，然后向东南方向输送，经河西走廊，到长江流域；

3） 副高西伸稳定，其西北侧与西北槽之间形成切变线，稳定少动；

4） 副高西侧的西南气流持续不断地输送水汽

29、 与暴雨密切相关的天气系统包括哪些？它们的作用是什么？

与暴雨密切相关的天气系统包括锋面、切变线、低涡、气旋、西风槽、东风波、台风倒槽以及中尺度气旋、切变线、辐合线、中层涡旋等。

它们提供产生暴雨所必须的水汽、不稳定能量、上升运动等基本条件的天气学机制。

30、 1991年江淮地区暴雨主要与什么气候背景和天气系统有关？

1） 与赤道东太平洋El-nino 事件的关系：

2） 与太平洋副热带高压的关系：

3） 与中高纬阻塞高压的关系：

4） 与天气尺度和中尺度系统的关系。