中尺度气象学
中尺度气象学（英语：Mesoscale meteorology）是对小于天气尺度系统但大于微尺度和风暴尺度的天气系统和过程的研究。水平尺寸通常从约5千米（3英里）到数百公里不等。中尺度天气系统的例子有海陆风、飑线和中尺度对流复合体。
由于非静水力过程，例如上升热气流的浮力加速度或通过狭窄山口的加速度，垂直速度通常等于或超过中尺度气象系统中的水平速度。
分类
[编辑]
1800年代末和1900年代初最早的天气观测网络可以探测到较大的天气尺度系统（如高气压区和低气压区）的运动和演化。然而，稀疏的观测网络无法很好地捕捉到规模较小且具有潜在危险的气象现象。 1900年代中期气象雷达的出现以及对雷暴行为的进一步了解使人们越来越认识到需要研究现有微尺度和天气尺度气象学学科所研究的尺度之间的现象。“中尺度”一词源自于麻省理工学院的 M. G. H. Ligda，他在1951年提出需要研究这种尺度的现象：
预计雷达将提供有关微观气象学或天气气象学研究未涵盖的那部分大气的结构和行为的有用资讯。我们已经用雷达观察到，毫无疑问具有重要意义的降水公式的出现规模太大，无法从单一站点观察到，但又太小，甚至无法出现在剖面天气图上。这种规模的现像很可能被称为中尺度气象现象。
——M. G. H. Ligda，雷达风暴观测，气象学纲要 (1951)[1]
子类别
[编辑]中尺度气象学广泛关注直径大于几公里但小于最早标准化天气图中所使用的观测网络所能解析的气象现象。[2]中尺度状况通常依相关天气系统的大小分为以下子类：[3]
- 中尺度-α (meso-α) – 200-2000 公里尺度的现象，如锋、飑线、中尺度对流系统 (MCS)、天气尺度较小边缘的热带气旋。[3]
- 中尺度-β (meso-β) – 20–200 公里规模的现象，如中尺度气旋、海陆风和大湖效应暴风雪。[3]中尺度通常特别指中尺度-β尺度。[4]
- 中尺度-γ (meso-γ) – 2-20 公里尺度的现象，如雷暴对流、复杂地形流（处于微尺度边缘，也称为风暴尺度）
需要注意的是，国家飓风中心将热带和亚热带气旋归类为天气尺度而不是中尺度。[5]
动力学
[编辑]
中尺度过程的特征是与天气尺度过程相比具有相对较大的罗斯贝数。因此，在中尺度现象所涉及的较短距离内，地转平衡和地球自转在塑造大气过程中的重要性相对于天气尺度现像很小。[6]对于中尺度范围的较小一端尤其如此。[7]:8由于地球的曲率在中尺度上很小，因此用于诊断中尺度现象的物理模型通常假设恒定的科里奥利频率。 尽管如此，科里奥利力是不可忽略的，并且与大气浮力的影响相当。
大尺度湍流和涡流在中尺度气象学中也扮演重要角色。[6] 空气的垂直运动（通常表示为欧米茄）在中尺度上比在天气尺度上更大，并且气压的分布往往受到中尺度上风的行为的影响（与天气尺度上的相反）。对于许多中尺度现象，空气的垂直加速度足够大，以至于计算无法假设流体静力平衡。对于垂直尺寸大致等于水平尺寸的现象通常是这样。
中尺度边界
[编辑]与天气锋分析一样，中尺度分析使用中尺度上的冷锋、暖锋和锢囚锋来帮助描述现象。在天气图上，中尺度锋面被描绘得更小，并且有两倍于天气变化的隆起或尖峰。在美国，反对在天气分析中使用锋面的中尺度版本，导致使用带有流出边界标签的总体符号（槽符号）作为锋面符号。[8]
参见
[编辑]
参考文献
[编辑]- ^ Ligda, Myron G. H. Radar Storm Observation. Compendium of Meteorology. 1951: 1265–1282. ISBN 978-1-940033-70-9. doi:10.1007/978-1-940033-70-9_103.
- ^ Markowski, Paul; Richardson, Yvette. Mesoscale Meteorology in Midlatitudes. Chichester: Wiley-Blackwell. 2010. ISBN 978-0-470-74213-6.
- ^ 3.0 3.1 3.2 Orlanski, I. A rational subdivision of scales for atmospheric processes (PDF). Bulletin of the American Meteorological Society. 1975, 56 (5): 527–530.
- ^ Shou, Shaowen; Li, Shenshen; Shou, Yixuan; Yao, Xiuping. An Introduction to Mesoscale Meteorology. Singapore: Springer Nature Singapore. 2023. ISBN 978-981-19-8605-5. S2CID 257624656. doi:10.1007/978-981-19-8606-2.
- ^ Glossary of NHC Terms.
- ^ 6.0 6.1 Parker, D.J. Mesoscale Meteorology | Overview. Encyclopedia of Atmospheric Sciences. 2015: 316–322. ISBN 978-0-12-382225-3. doi:10.1016/B978-0-12-382225-3.00478-3.
- ^ Markowski, Paul; Richardson, Yvette. Mesoscale meteorology in midlatitudes. Chichester: Wiley-Blackwell. 2010. ISBN 978-0-470-74213-6.
- ^ Roth, David. Unified Surface Analysis Manual (PDF). Hydrometeorological Prediction Center. [2006-10-24].
