第十一講中小尺度系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展的天氣和環(huán)流條件課件

第十一講中小尺度系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展的天氣和環(huán)流條件課件中小尺度系統(tǒng)的定義與特性中小尺度系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展的天氣條件中小尺度系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展的環(huán)流條件中小尺度系統(tǒng)與大尺度系統(tǒng)的關(guān)系中小尺度系統(tǒng)預(yù)報(bào)的挑戰(zhàn)與展望contents目錄01中小尺度系統(tǒng)的定義與特性中小尺度系統(tǒng)是指空間范圍較小、時(shí)間尺度較短的天氣系統(tǒng)，通常局限于對(duì)流尺度或其附近。定義根據(jù)形成和發(fā)展的物理機(jī)制，中小尺度系統(tǒng)可以分為對(duì)流系統(tǒng)和準(zhǔn)定常系統(tǒng)兩類。分類定義與分類中小尺度系統(tǒng)具有強(qiáng)烈的非線性特征，如突發(fā)性、局地性和多尺度性等，其生命史相對(duì)較短，但能量和物質(zhì)交換的效率較高。中小尺度系統(tǒng)對(duì)天氣和氣候變化有重要影響，特別是在降水、雷暴、龍卷風(fēng)等強(qiáng)對(duì)流天氣事件中起著關(guān)鍵作用。特性與影響影響特性02中小尺度系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展的天氣條件溫度中小尺度系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展的溫度條件主要取決于地表溫度的變化。在一定范圍內(nèi)，較高的地表溫度有利于水汽的蒸發(fā)和凝結(jié)，從而促進(jìn)中小尺度系統(tǒng)的形成和發(fā)展。濕度濕度條件對(duì)于中小尺度系統(tǒng)的形成至關(guān)重要。在高濕度環(huán)境下，水汽含量豐富，有利于云霧、降水等中小尺度天氣現(xiàn)象的形成。溫濕條件水平風(fēng)速的分布和變化對(duì)中小尺度系統(tǒng)的移動(dòng)和演變具有重要影響。在某些情況下，風(fēng)速的突變或風(fēng)向的改變可能觸發(fā)中小尺度的天氣現(xiàn)象。水平風(fēng)速垂直風(fēng)切變是指高度層之間風(fēng)速和風(fēng)向的變化。在某些情況下，強(qiáng)烈的垂直風(fēng)切變可以導(dǎo)致氣流的不穩(wěn)定，進(jìn)而促進(jìn)中小尺度系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展。垂直風(fēng)切變風(fēng)場(chǎng)條件水汽來源水汽是中小尺度系統(tǒng)形成和發(fā)展的關(guān)鍵因素之一。水汽的來源、含量、分布和傳輸對(duì)于中小尺度系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展具有重要影響。水汽梯度水汽梯度是指不同地區(qū)之間水汽含量的差異。水汽梯度的存在可能導(dǎo)致水汽的輻合或輻散，進(jìn)而影響中小尺度系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展。水汽條件03中小尺度系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展的環(huán)流條件高空脊與高空槽相反，高空脊能夠阻擋氣流運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致天氣系統(tǒng)在脊的兩側(cè)形成和發(fā)展。高空槽高空槽是中小尺度天氣系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展的重要環(huán)流條件之一，它能夠引導(dǎo)氣流運(yùn)動(dòng)，促使不穩(wěn)定能量釋放，進(jìn)而觸發(fā)中小尺度系統(tǒng)的形成和發(fā)展。切變線切變線是指風(fēng)向在水平方向上發(fā)生突變的地帶，常常是中小尺度系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展的重要環(huán)流條件。高空環(huán)流形式

低層環(huán)流形式低壓低壓區(qū)域常常伴隨著上升氣流，有利于水汽凝結(jié)和降水過程的發(fā)生，是中小尺度天氣系統(tǒng)發(fā)展的重要環(huán)流條件。高壓高壓區(qū)域常常伴隨著下沉氣流，不利于水汽凝結(jié)和降水過程的發(fā)生，但能夠影響天氣系統(tǒng)的移動(dòng)路徑和強(qiáng)度。氣旋氣旋是低層環(huán)流中常見的天氣系統(tǒng)，它能夠引導(dǎo)氣流運(yùn)動(dòng)，促使不穩(wěn)定能量釋放，進(jìn)而觸發(fā)中小尺度系統(tǒng)的形成和發(fā)展。對(duì)流01對(duì)流是指氣流在垂直方向上的運(yùn)動(dòng)，常常是中小尺度天氣系統(tǒng)發(fā)生發(fā)展的重要環(huán)流條件。對(duì)流可以導(dǎo)致水汽凝結(jié)和降水過程的發(fā)生，同時(shí)還能影響天氣系統(tǒng)的移動(dòng)路徑和強(qiáng)度。上升運(yùn)動(dòng)02上升運(yùn)動(dòng)是指氣流在垂直方向上由低層向高層運(yùn)動(dòng)的過程，常常伴隨著水汽凝結(jié)和降水過程的發(fā)生。上升運(yùn)動(dòng)能夠促進(jìn)中小尺度天氣系統(tǒng)的形成和發(fā)展。下沉運(yùn)動(dòng)03下沉運(yùn)動(dòng)是指氣流在垂直方向上由高層向低層運(yùn)動(dòng)的過程，常常伴隨著晴朗干燥天氣的出現(xiàn)。下沉運(yùn)動(dòng)能夠影響中小尺度天氣系統(tǒng)的移動(dòng)路徑和強(qiáng)度。垂直環(huán)流形式04中小尺度系統(tǒng)與大尺度系統(tǒng)的關(guān)系中小尺度系統(tǒng)與大尺度系統(tǒng)的相互作用可以導(dǎo)致天氣變化，如暴雨、雷暴等。中小尺度系統(tǒng)可以影響大尺度系統(tǒng)的演變，如臺(tái)風(fēng)的發(fā)展和移動(dòng)路徑。中小尺度系統(tǒng)受到大尺度環(huán)流的影響，如溫帶氣旋、鋒面等，同時(shí)也會(huì)對(duì)大尺度環(huán)流產(chǎn)生反饋?zhàn)饔?。相互作用中小尺度系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展受到大尺度環(huán)流的影響，如氣流方向、風(fēng)速等。大尺度環(huán)流的變化可以導(dǎo)致中小尺度系統(tǒng)的變化，如冷空氣南下可以引發(fā)雷暴等中小尺度天氣現(xiàn)象。中小尺度系統(tǒng)的活動(dòng)可以影響大尺度環(huán)流的特征，如暴雨可以引起區(qū)域性氣候變化。相互影響

相互制約中小尺度系統(tǒng)的活動(dòng)受到大尺度環(huán)流的制約，如地形、氣候帶等因素可以影響中小尺度系統(tǒng)的發(fā)生發(fā)展。大尺度環(huán)流的變化也會(huì)受到中小尺度系統(tǒng)的影響，如臺(tái)風(fēng)、暴雨等中小尺度天氣現(xiàn)象可以改變大尺度環(huán)流的狀態(tài)。中小尺度系統(tǒng)和大尺度環(huán)流之間存在著相互制約的關(guān)系，它們之間的相互作用和影響是天氣變化的重要機(jī)制。05中小尺度系統(tǒng)預(yù)報(bào)的挑戰(zhàn)與展望中小尺度系統(tǒng)的生命周期短暫，演變快速，對(duì)時(shí)效性要求極高，對(duì)預(yù)報(bào)技術(shù)的實(shí)時(shí)性提出了挑戰(zhàn)。時(shí)間尺度問題中小尺度系統(tǒng)的空間尺度較小，對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的精度和密度要求較高，而目前的觀測(cè)網(wǎng)布局尚不能滿足這一需求。空間尺度問題中小尺度系統(tǒng)涉及的物理過程復(fù)雜，如湍流、對(duì)流等，這些過程的理論模型尚未完全建立，影響了預(yù)報(bào)的準(zhǔn)確性。物理機(jī)制復(fù)雜中小尺度系統(tǒng)的觀測(cè)資料有限，且存在較多的不確定性，使得資料同化難度較大，影響預(yù)報(bào)的精度。資料同化難度大預(yù)報(bào)的挑戰(zhàn)展望與未來研究方向改進(jìn)數(shù)值預(yù)報(bào)模式通過改進(jìn)數(shù)值預(yù)報(bào)模式的物理過程參數(shù)化方案，提高對(duì)中小尺度系統(tǒng)的預(yù)報(bào)能力。發(fā)展快速更新循環(huán)同化技術(shù)利用快速更新循環(huán)同化技術(shù)，提高中小尺度系統(tǒng)預(yù)報(bào)的時(shí)效性。加強(qiáng)觀測(cè)系