中小尺度习题集Word格式.docx

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7.重力波的动力学性质有哪几点?

1）非静力平衡时的重力波频率小于静力平衡时的频率；

2）非静力平衡时的重力波水平波速小于静力平衡时的波速；

3）非静力平衡时的群速度小于静力平衡时的群速度；

4）重力波的群速度小于相速度

8.什么是“对称不稳定”?

判据？

所谓对称不稳定，从物理上看就是大气运动在垂直方向上是对流稳定的和水平方向上是惯性稳定的情况下，作倾斜上升运动时仍然可能发生的一种不稳定大气现象。

判据:

Ri<

f/η

在层结稳定的大气中，q<

0，即基本气流位涡小于零

由于通常η>

f，因此对称不稳定判据可以看作为Ri<

1，即理查逊数小于1

9.非静力平衡条件下干对称不稳定的判据？

对位涡：

q<

0；

里查逊数：

Ri<

1即：

水平温度梯度较大；

或者里查逊数（Ri）较小；

或者等位温面比等角动量（M）面更陡一些。

10.对流发生的触发机制？

并举例说明？

1）天气系统造成的系统性上升运动（锋面、槽线、切变线、低涡、低层辐合）

2）地形抬升作用（迎风坡的抬升作用、山区多雷暴、冰雹天气）

3）局地热力抬升作用（夏季午后的局地加热、不稳定、垂直环流）

4）冷锋（抬升作用、锋前飑线）

5）露点锋（又称干线、在露点锋上出现强对流天气）

6）边界层的非均匀加热（有雾或云覆盖的地区，不利于对流发展、而四周的晴空区，午后对流会增强）

7）密度流或弧状云线（从成熟或衰老的对流单体的低层流出的空气，常启动新单体的发展、卫星云图上可以看到呈弧状排列的层积云和积云，弧状云线）

第三章

1.简述强风暴发生的天气学必要条件？

①位势不稳定层结，并常有逆温层存在；

②低层有水汽辐合；

③有不稳定的释放的机制；

④强的风垂直切变；

⑤低空急流；

⑥中空干冷空气等。

2.什么是条件不稳定、对流不稳定？

其适用条件各是什么？

γm＜γ＜γd，对于末饱和大气是静力稳定的，而对饱和湿空气来说是静力不稳定，这种大气层结称为“条件不稳定”层结

对流性天气一般发生在条件性不稳定层结的情况下，但有时在上干下湿的条件性稳定层结下，如果有较大的抬升运动，特别是发生整层大气得到抬升时，原先的条件性稳定层结变成不稳定的了，这种不稳定层结称为对流性不稳定。

条件性不稳定适用于气块，对流不稳定适用于气层

3.什么是位势不稳定？

当对流不稳定和条件性不稳定两者结合起来时，称之为位势不稳定。

4.逆温层和干暖盖的作用是什么？

具有稳定层结的干暖盖抑制对流的作用是十分清楚的，另一方面它对于大气低层不稳定能量又有储存和积累作用

5.普通积云的云外下沉气流与强风暴中尺度环流的下沉运动对对流运动各起什么作用？

普通积云对流的云外下沉运动的出现，使对流运动的发展受到不利的影响。

强风暴中干冷空气的下沉运动，对于强风暴系统的强度和维持具有十分重要的作用，有可能使强对流组织化。

6.挟卷效应及对对流运动的影响？

由于挟卷效应，云内空气的温度递减率比没有挟卷作用的温度递减率大；

可见夹卷过程使云发展所要求的递减率变大，亦即夹卷效应是不利于对流运动发展的。

7.垂直风切变对对流运动的作用？

1）对大小水滴有分离作用

2）它增强中层干冷空气的吸入，加强了风暴中的下沉气流

3）风的垂直切变对强风暴系统的传播有重要影响

4）在风暴右侧有利于新的对流单体增长。

5）风的垂直切变使对流单体的分裂

8.何为高空急流、低空急流？

将600hPa以下的出现强而窄的气流带称为低空急流

当对流层上部风速达30m／s，且当风的垂直切变达到一定数量级[一般为5—10m／（s.km）]时，并且水平切变达到每100km为5m／s时形成强而窄的气流带即为急流，急流中心的长轴是急流轴，急流轴线有一个或多个风速极大值中心，急流轴在二维空间中呈准水平，多数为东西向，水平尺度长达上万公里，此为高空急流

9.高低空急流的耦合作用对对流天气和强风暴发展有什么作用？

强风暴发展；

在有高低空急流耦合的情况下，特别是在高空急流出口区的高低空急流耦合常常有利于强对流风暴的发生和发展。

在这种形势下，低层低空急流造成暖湿空气输送，高空急流则造成干冷空气平流，从而加强了大气潜在不稳定。

而且高低空急流耦合产生的次级环流上升支将触发潜在不稳定能量的释放。

对流天气；

低空急流轴线左前方是正切变涡度区，因此垂直于急流轴线的次级环流是左侧有上升运动、右侧为下沉运动，当高空急流出口区与入口区形成的次级热力环流与低空急流的次级环流形成不同方式的耦合时，对流天气的影响不一样

10.低空急流的三个作用？

高空急流的两个作用？

低空急流有三个方面的作用：

通过低层暖湿平流的输送产生位势不稳定层结；

在急流最大风速中心的前方有明显的水汽辐合和质量辐合或强上升运动，这对强对流活动的连续发展是有利的；

在急流轴的左前方是正切变涡度区，有利于对流活动发展。

高空急流的两个作用：

一是抽气作用；

二是通风作用。

11.第二类条件不稳定？

指由热带地区大尺度扰动与积云对流小尺度运动相互作用所导致的大尺度系统不稳定性增长的过程。

12.简述积云对流潜热对高低空风场的反馈作用？

对流性增温对高空风场的影响：

高层增温使高层高压面抬高并引起高空质量外流，结果在暴雨区上空形成明显的辐散气流。

随着高空暖区的出现，还增强了暴雨区以北的水平温度梯度，根据热成风关系，在暴雨区以北建立了高空强风带，它又加速高空流出及把暴雨和周围高空多余的热量带走，加强暴雨区的对流不稳定和垂直环流。

。

对流性增温对低层风场的作用：

在对流区内，由于对流活动对动量的输送，造成上下层动量混合，使对流体内风速垂直分布均匀化，因此，在高空急流建立以后，较大动量的空气下传到低层建立低空急流。

第五章

1.中尺度对流复合体（MCC）的定义？

一种圆形团状结构的中尺度对流系统，也称中尺度对流复合体

2.局地对流系统的三种基本类型？

普通单体雷暴、多单体风暴以及超级单体风暴，后二者又称为局地强风暴。

3.局地强风暴发生时环境场的重要特征？

强位势不稳定和强垂直风切变

4.解释：

普通单体雷暴、多单体雷暴和超级单体雷暴

通常把一个上升运动区（其垂直速度≥10m／s，水平范围从十千米至数十千米，垂直伸展几乎达整个对流层）称为一个对流单体。

只由一个对流单体构成的雷暴系统叫做单体雷暴。

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所组成的，这些单体在风暴内排成一列，是具有统一环流的强雷暴系统，其水平尺度为30~50km，垂直伸展能达到整个对流层，有时穿入平流层几千米。

“超级单体”比通常的成熟单体更巨大，更持久，并带来更为强烈的天气，而且，它具有一个近于稳态的，有高度组织的内部环流，并与环境风的垂直切变有密切关系。

5.超级单体风暴发生的一般天气尺度环境？

①强的不稳定层结；

②强的云下层平均环境风；

③强的环境风垂直切变；

④风向随高度强烈顺转。

6.超级单体风暴的上升气流、下沉气流的位置及其作用？

风暴生长在强切变环境中，其内部有组织化的的上升气流和下沉气流同时并存，上升气流来自对流层低层，下沉气流来自对流层中层。

7.飑线的定义及天气现象？

一种范围较小、生命史较短、气压和风的不连续线。

其特点是，若干排列成行的雷暴单体或雷暴群组成的狭窄强对流天气带。

过境时，风向突变、风速急增、气压猛升、气温骤降等现象，还常伴有雷暴、阵雨或冰雹、龙卷等剧烈天气。

8.飑线形成的大尺度环境条件？

大气层结呈条件性不稳定；

低层水汽丰富；

高、低层存在强风带（急流），风向通常向上顺转；

大气中具有某些动力机制以释放不稳定

9.中纬度飑线结构的主要特点？

上升气流到达高层出流区前，空气的水平动量u、v近于守恒。

这个特征和云中的垂直速度足够大有关

10.从形成、气象要素变化以及尺度方面简述飑线与锋面区别？

飑线与锋面的相同：

都是冷暖空气的分界面

飑线与锋面的区别：

锋面是不同气团的分界面，而飑线则是在同一气团中形成和传播的；

从天气要素变化的激烈程度来看，飑线比锋面更为剧烈；

飑线是中尺度系统，其长度一般只有二三百千米，生命期约十几小时，而锋面是大尺度系统，其长度可达千余千米，生命期可达数天。

11.龙卷的基本特征？

龙卷是强旋转、长而细的气柱，其平均直经约为100M，从积状云延伸到地面。

所以认为龙卷是一种和强烈对流云相伴出现的具有垂直轴的小范围强烈涡旋。

当有龙卷时，总有一条漏斗状云柱从对流云云底盘旋而下，有的能伸达地面，在地面引起灾害性风的称为龙卷；

有的未及地面或未在地面发生灾害性风的称为空中漏斗；

有的伸达水面，称为水龙卷。

在龙卷生命期内，漏斗云形状和大小经历相当大的变化，生命史可分为五个阶段：

（1）尘旋阶段。

此时环流的第一特征是看得见尘埃由地面向上旋转，兼或有短漏斗云从云底下垂（有轻度破坏）。

（2）组织化阶段。

其特征是漏斗云整个向下沉，龙卷强度增大。

（3）成熟阶段。

此时龙卷达到它的最大宽度，而且几乎呈垂直状（破坏最激烈）。

（4）缩小阶段。

其特征是漏斗云宽度减小，倾斜度加大，有一条狭而长的破坏带。

（5）减弱阶段。

此时涡旋拉成绳索状（由于垂直风切变或地面拖曳的影响）。

可见到的漏斗云变得越来越扭曲，直到它的消散。

龙卷生命史很短，一般为几分钟到几十分钟，空中漏斗生命史更短

龙卷的水平尺度很小。

龙卷在垂直方向上伸展的差别很大

龙卷内部垂直速度分布也不均匀

龙卷中心的气压非常低。

由于龙卷内部气压的剧降，造成了水汽的迅速凝结，龙卷才由不可见的空气涡族变为可见的漏斗云拄

龙卷内部具有十分强大的气压梯度。

12.龙卷形成的主要机制?

龙卷形成的最简单机制包括由强上曳气流引起原先存在的低层垂直涡度集中。

而且只有当上曳气流的强度和旋转处在一定范围内才能积聚涡旋

13.何谓下击暴流？

对流风暴发展到成熟阶段后，其中雷暴云中冷性下降气流能达到相当大的强度，到达地面形成外流，并带来雷暴大风，这种在地面引起灾害性风的向外暴流的局地强下降气流，称为下击暴流

14.产生下击暴流雷达回波类型？

下击暴流一般发生在回波的部位？

钩状回波和弓状回波。

下击暴流位于回波钩内或钩的周围。

最强的下击暴流就发生在弓状回波前进中心的附近

15.分析比较：

普通单体雷暴、多单体风暴、超级单体风暴、飑线、中尺度对流复合体、龙卷的水平尺度和时间尺度？

第九章

1.什么叫中尺度分析？

对中尺度天气系统描述的分析，称为中尺度天气分析

2.中尺度分析中常用哪些资料?

在分析时要注意哪些方面？

中尺度分析使用大量非常规观测资料。

例如雷达、卫星、飞机观测资料等

所用的分析方法和采用的参数，都必须考虑到中尺度天气系统的特性：

时空分辨率高；

分析的气象要素和物理量，随空间和时间的变化大；

不满足地转平衡等约束关系；

对一些强烈天气系统，静力平衡关系也不适用。

3.对中尺度系统的分离主要有哪两种方法？

各有什么特点？

第一类：

将客观分析和滤波结合起来的方法

第二类：

运用滤波算子，通过空间或时间平滑而进行中尺度分离的方法

4.在中尺度天气图上常绘制等θe线或等Eδ线。

飑线或暴雨多发生在中尺度_能量锋___附近，并偏于__暖湿舌__一侧。

当_高能舌___呈Ω形成“锢囚”形时，最易出现_强对流___或_暴雨___。

5.简述高分辨不稳定能量分析方法？

采用了二次曲面拟合方法，由区域附近的高空观测站的探空资料算出某地面测站上空的高空气象要素值，从而得到地面测站密度的高分辨的不稳定能量分布。

6.画出中尺度重力波发生的天气学概念模式并简述其特征？

补充：

1、中尺度天气分析技术规范中高空天气图风场分析包括哪些项目？

2、中尺度天气分析技术规范中地面天气图分析包括哪些项目？

第十章

1.什么是临近预报、甚短期预报？

甚短期预报是指0—12h以内的天气预报，

临近预报：

当时的天气监测和2h以内的简单外推预报。

中尺度天气监测网的设置要求（地面、高空站水平间距、时间间隔）？

2.多普勒天气雷达的原理和三个基本资料是什么？

多普勒天气雷达的原理是利用运动粒子对雷达发射波速反射的频率与发射频率的差值——多普勒频偏与粒子的径向（沿雷达波束方向）速度成正比的性能，来探测云中气流运动。

多普勒天气雷达探测，一般是给出三个基本资料：

反射率因子、经向速度和速度谱宽

3.大气廓线仪系统的组成？

获取的资料有哪些？

大气廊线仪的组成，通常包括多普雷勒达测风廓线仪、地基微波辐射计和地面自动观测系统。

多普勒雷达测风廓线探测风和逆温层、对流层顶的高度；

地基微波辐射计探测温湿垂直分布、水汽总含量和云中液体水含量；

它们和地面自动观测系统的温、压、湿、风的资料一起反演计算温、湿、压和风的垂直分布。

这些资料，可在15min或30min实时提供一次。

4.各类预报方法对不同预报时限的预报水平如何?

5.中尺度预报的三种基本方法及特点？

质心跟踪法：

这是对单块雷达回波的外推，采用了对回波质心在相继时刻的位置，作线性最小二乘拟合的方法

交叉相关法：

交叉相关法是在整体稳态条件下，前两个雷达回波图之间，一边移动位置，一边计算交叉相关系数，在所有可能的位移中，逐点计算交叉相关系数，把取得最大值时所需的位移看作回波图形移动速度，然后以此速度进行外推预报。

引导气流法：

这个方法是以空中环境气流作为引导气流，以气流的外推值预报雷达回波的移动，同时根据回波的大小和发展情况，对移向移速加以修正。

它也可以利用卫星资料，外推卫星图象推算出来的降水区的移动。

6.什么是概念模式、物理模式？

概念模式是对观测现象的结构、机制和生命周期了解的概括。

在许多情况下，它可以用来改进外推预报

根据现象生成的物理条件，还可概括为分析规则。

这种概括结果，也称物理模式。

7.结构化预报方法？

列表法、判断树？

结构化预报就是用结构化后形成的知识来做预报的一种方法

列表法：

根据预报员的经验，按对预报问题的重要程度，将反映预报因子的物理参数顺序列表，并通过历史资料确定预报对象是否出现的物理参数yu值，作为日常业务预报的依据。

这种方法基本上是一种主观预报方法。

它的问题也很明显：

一是选择多少参数作为预报因子，有很大的随意性，难以处理不同预报因子的预报结果互相矛盾的情况；

二是缺少客观的权重量，以衡量各参数间的相对重要性，以确定最后预报集成中所占的比重

判断（决策）树：

判断树是70年代后兴起的一种预报方法，目前巳广泛应用于预报降水、雷暴等天气。

判断树只包含一些预报对象出现的最根本的参数，以便于减少主观性、增强科学性和提高预报水平。

判断树预报系统是由揭示大气过程本质的预报因子，按照预报过程组成一系列的逻辑判断，并能在计算机上运行的预报系统，因而它也是一种简易的专家系统。

8.相似模拟法、相似判别法？

天气变化总是与天气形势变化密切相关的，而天气形势特征集中反映在各气象要素场的形态、配置和强度特征等方面。

因此按照一定标准客观描述这些特征，即可从众多的历史资料中，找到场型、场强等方面均为相似的个例集。

在这一工作的基础上，对实时天气用等效模拟的方法作逐时预报。

这种方法称为相似模拟法。

也可从大量样本中，把相似个例分类，对每类起始时刻的一些因子（参数）确定数值，在预报时用实时因子加以判断，这就称为相似判别法。

9.中尺度预报系统的特点及要求？

中尺度预报系统的特点：

资料时空密度大、流量大；

时效短、要求具体、考虑大气物理过程复杂

10.中尺度预报系统一般有哪几部分组成？

观测、通讯、资料处理、分析预报、预报发布、总体设计

第十一章

1.对流风暴的发展条件及其作用？

中层干空气（干暖盖）和强垂直风切变

中层干空气的作用，增强了热力（浮力）不稳定度，它主要控制对流风暴的强度

垂直风切变，主要影响对流风暴的类别

2.对流风暴出现时的500hPa三种环流形势？

主要有冷涡、槽后和槽前三种类型。

冷涡和槽后类——主要出现雷雨大风和冰雹天气，呈现“干”对流风暴特征；

槽前类——在平原地区多出现强雷雨天气，呈现“湿”对流风暴的特征。

3.对流风暴出现的中尺度环流？

次级环流：

比较经常出现的次级环流是高、低空急流耦合时所发生的垂直横向环流。

中尺度抬升机制：

、

来源于大气中的各种不稳定：

对称不稳定、KelvinHelmholtz不稳定、重力波不稳定

结构不连续：

锋面、干线、出流边界、气流辐合线等

地面边界层过程：

、云风环流、海风和湖风环流、地形强迫等或者是它们的综合作用。

4.对流风暴出现前的探空层结的四种型式？

漏斗型（A）、倒V型（B）、干不稳定型（C）、湿条件不稳定型（D）。

5.强对流天气和暴雨发展的机理的差异表现在哪些方面？

各有什么不同？

（稳定度、湿度、上升运动、风垂直切变、高低空温湿差异等）

强对流天气的出现，要求在对流层中低层（一般在600hPa以下）有明显的对流不稳定。

暴雨要求θse本身值较大

在强对流天气中，要求湿层较薄，低空暖湿，中层非常干燥。

但在暴雨中要求湿层很厚，对流层特别是它的中低层都很潮湿。

暴雨发生在低空辐合、高空辐散，低空为正涡度区、高空为负涡度区中。

强对流天气时的低空正涡度比暴雨的弱，但高空负涡度比暴雨强，

强对流天气的潜在不稳定能量层次比暴雨厚，但自由对流高度要高一些

暴雨是在弱切变环境下发展的，而强对流是在强切变环境下发展的。

暴雨的低空是高温高湿空气，而强对流的空气湿度要小得多

暴雨主要发生在较深厚的暖湿气团中，暴雨的特征，也主要决定于中低层暖湿气团的性质及其与冷空气的水平配置；

而强对流天气主要决定于中上层的干冷平流或干冷空气的强度，以及它与中低层暖湿空气的垂直配置。

6.为什么对流云合并能使云体猛烈发展？

对流云合并使对流增强的另一个原因是当合并形成更大的云体时，可使阻力减小。

对流发展的阻力来自两个方面：

挟卷作用：

挟卷作用随云体半径的增大而减小。

形状阻力：

当云体增大后形状阻力同样也要减少。

7.冰雹发展的必要条件？

强上升气流是冰雹发展的必要条件。

上升气流的强弱，主要取决于热力浮力（对流不稳定能），浮力较大，出现大冰雹的可能就大

8.低空急流对暴雨形成的作用？

沿低空急流存在着中尺度大风速中心（称大风核），它沿急流轴向下游传播，相应位于其前方或左侧的暴雨区也向下游移功。

根据一些高山站风速资料的研究，在一次中尺度大风速中心传播过程中，风速变化是很不均匀的，存在一种短周期、大振幅（可达10～12m／ｓ）的脉动。

低空急流在整个过程中，并不都是超地转的，有时是处于地转平衡中。

只有在大风速区或风速明显增强时，超地转现象才发生。

1、何谓强对流天气？

是指降到地面上直径超过2cm的冰雹、地面超过17m/s的雷暴大风（许多国家规定为25m/s以上）、任何级别的龙卷和可能造成暴洪的对流性暴雨

2、雷暴产生的三个必要条件？

垂直层结不稳定、水汽、抬升机制

3、强冰雹的雷达回波有哪些特征？

反射率因子髙值区向上扩展到较高的高度；

S波段雷达回波中三体散射的出现表明对流风暴中存在大冰雹；

若呈现有界弱回波区，则出现大冰雹的概率几乎是100%。

风暴顶强烈辐散。

对于C波段雷达，由于冰雹的强烈衰减，强冰雹回波有时会出现一个顶点指向雷达“V”形缺口。

垂直累积液态水含量VIL来指示冰雹

VIL如果大大高于相应季节的对流风暴的平均VIL值，则发生大冰雹的可能性很大

4、发布强冰雹预警的条件？

高悬的强回波、同时0°

C层到地面的距离原则上不超过5km、在弱垂直风切变条件下的脉冲风暴有时也可产生边际尺度的强冰雹，持续时间通常不高过15分钟

在中等以上垂直风切变条件下，除了高悬的强回波，典型的雹暴还呈现出低层强的反射率因子梯度，入流缺口，弱回波区和中高层回波悬垂，在超级单体风暴情况下还出现有界弱回波区。

除了以上因子，雷暴的旋转、三体散射、风暴顶强辐散和VIL的相对大值也是强冰雹预警的辅助指标。

5、有利于F2级以上强龙卷生成的两个有利条件是什么？

低的抬升凝结高度、较大的低层（0－1km）垂直风切变

6、发布龙卷临近预报和警报的标准什么

探测到强中气旋或探测到中气旋的底到地面距离小于1km的中等强度中气旋