中小尺度习题集 - 图文

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。这是因为一方面由于暖湿上升气流和蒸发冷却下沉气流的最后结果是局地大气稳定化；另一方面，下沉气流能形成近地面的冷空气堆或强烈的向外流出的辐散气流，可抬升雷暴前方低层暖湿空气上升形成新的单体，并且由于在风切变环境下，下沉气流又把高空水平动量带到地面，在低空加强了与暖空气的辐合作用，就更强烈地把暖空气上抬。因而常观测到新的对流单体在下沉气流前方形成，如果这样造成的上升气流得到充分发展，并在强切变环境下不断再生下沉和上升运动，就可维持强对流系统。 28．以水平尺度将中尺度大气运动进行分类，并说明中尺度大气用的基本特点。 【答案】：

（1）γ中尺度、β中尺度和、中尺度，对应的水平尺度分别为：2～20km、 20～200km 、200～2000km； （2）特点：空间尺度小，生命期短；气象要素梯度大；非地转平衡和非静力平衡及强的垂直运动；小概率和频谱宽、大振幅事件。

29．中尺度天气预报的方法有那些？并分别说明其思路。 【答案】： （1）线性外推

①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。

②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。

③引导气流法:�フ飧龇椒ㄊ且钥罩谢肪称�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。 （2）模式预报

①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。根据对雷达、卫星以及气象资料的分析，建立各种概念模式。

②落区预报:将某预报对象出现时，反映预报因子的一些特征线表示在天气图上，根据综合这些特征线的范围来确定预报对象未来可能出现的区域就是落区预报方法。 结构化预报

①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阈值，作为日常业务预报的依据。

②决策(判断)树:决策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。 （3）局地条件气候学

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（4）统计学方法

①相似预报: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。

②极值剔除法: 极值剔除法中，衡量因子优劣，是用“极值剔除数”这个参数来表示。极值剔除数是对非强对流天气样本集而言，它是指非强对流天气样本集中不满足极值条件的样本数，极值剔除数越大，表明因子预报能力越强。极值剔除数(K)的计算，因判别条件形式不同而不同。 （5）中尺度数值预报

30．比较研究中尺度问题常用的滞弹性近似方程组和Boussinesq近似方程组的异同。 【答案】：

方程组中可以看出包辛内斯克近似的主要特征：在连续性方程中不考虑密度的个别变化，是完全非弹性，因此是速度无辐散的；但与重力相联系的方程中要部分考虑密度的影响，状态方程或热流量方程中也要考虑密度变化的影响，所需考虑的密度变化主要由受热不均匀即温度变化引起的，不考虑压力效应对密度变化的影响。对于滞弹性近似而言，它比包辛内斯克流体在弹性近似方面更接近实际流体，即连续性方程中虽然不考虑密度的个别变化，但保留了平均密度的垂直变化，因而是滞弹性的，或称之为质量无辐散，在与重力相联系的方程及状态方程和热流量方程中要同时考虑压缩效应和热膨胀效应引起的密度变化，

31．简述低空急流、高空急流对于对流运动的影响。 【答案】：

（1）低空急流有三个方面的作用：一是通过低层暖湿平流的输送产生位势不稳定层结；二是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；三是在急流轴的左前方是正切变涡度区，有利于对流活动发生。

（2）高空急流对于对流运动的影响：在许多情况下，高空急流是产生高空辐散的机制之一。在中纬度，强雷暴或飑线最常出现的地点是在高空急流(或中空急流)影响区。高空辐散机制具有两个作用：一是抽气作用；二是通风作用。

32.说明超级单体风暴的雷达回波特征和形成的环境条件。 【答案】：

典型的超级单体有以下主要特征：��

①在风暴移动的右边有一个持续的有界弱回波区(BWER)，在RHI(距离高度显示器)上有穹窿，它的水平尺度5～10km，弱毁波区经常呈园锥形，伸展到整个风暴的一半到三分之服的高度，穹窿是风暴强上升气流处，上升速度达25～40m/s，由于上升气流强，水滴尚未来得及增长便被携带到高空，形成弱回波区。��

②在平面上，超级单体是一个单一的细胞状结构，其外形呈圆到椭圆形。它的水平特征尺度20～30km，垂直伸展12～15km。��

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③最强的回波位于BWER的左边，在紧靠BWER的一侧有夹杂大冰雹的降水。

④风暴中存在从中心向下游伸展的大片卷云羽，长度达60～150km。与其相伴的是100～300km的可见云砧。

33.简述用极值剔除法进行因子筛选的基本步骤。 【答案】：

因子选取分粗选和精选两步进行。

①粗选只是考虑单个因子的预报能力，一般可按下列步骤进行：�� 第一步：列出可供选择的因子，并对所有样本查算这些因子的值；�� 第二步：确定因子x在样本集A中的极值xmax和xmin；�И�

第三步：对样本集B，计算落在因子极值外x＞xmax和x＜xmin的样本数Kmax和Kmin；�И� 第四步：根据因子的Kmax、Kmin的大小及其物理意义，选取适当的判别条件，确定极值剔除数；�И�

第五步：确定极值剔除数的临界值Kc

第六步：如果满足条件K≥Kc，因子即可入选。最后，可得粗选入选因子；

②精选因子。因子初选后，由于数量较多，某些因子又具有相关性，因而不能将所有因子作为预报因子，而必须对它们进行适当组合，找出使预报效果最好的一组最佳因子。

第一步：从粗选因子选取极值剔除数最大的因子作为第一个因子，假设极值剔除数为S,则将这S个样本剔除

第二步：对新样本集B，重新计算其它因子的极值剔除数。选取极值剔除数最大的因子作为第二个因子，其剔除数为S1。再将这S1个样本从样本集B中取出，如此重复下去，直至样本集B中样本不能剔除为止(K=0)。最后可共得10个因子及其判别条件，

34.什么叫雷暴？它的发展、成熟和消散阶段的主要标志是什么？ 【答案】：

（1）雷暴是指伴有强风骤雨，雷电的积云系统的统称。它是有强烈的大气对流引起的中小尺度天气系统。它的生命周期分为发展、成熟和消散阶段。其主要特征如下：

（2）发展阶段：积云开始形成，云内为上升气流。云中主要成份是由水滴组成，但没有闪电和雷声发生。

（3）成熟阶段：这一阶段上升气流特别强，云顶以达到对流层顶。在0℃层以上有冰晶出现。0℃层以下有水滴。闪电和雷声越来越频繁。开始出现降水，云中上升气流不断的发展。但降水云中开始出现下沉气流。

（4）消散阶段：降水和阵风减弱，云从底部开始消散，下沉气流也开始逐步扩大。35.产生35.超级单体风暴的一般天气尺度环境是什么？

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【答案】：

一般产生超级单体风暴的天气尺度环境是 ：（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。 36.什么叫多单体风暴？简述段单体风暴的主要特点。 【答案】：

多单体风暴是指多个发展阶段不同的单体组成得强雷暴集合体。其特点是：多个不同阶段的单体在风暴内横向排列，不断在雷暴集合体前侧发生，后部消亡，使风暴宛如一个整体向前运动。他的平均尺度约30∽50km，垂直伸展能达整个对流层，有的还能穿入平流层几千米。虽然组成风暴的每个单体生命周期不长，但通过单体的连续更替，整个风暴可以存在很长的时间。 37.简述飑线与锋面的异同点。 【答案】：

飑线与锋面都是冷暖空气的分界面。但飑线和冷锋有明显的区别，首先，锋面是气团的分界面，而飑线则是同一气团中形成的中系统；其次，从要素变化的激烈程度来看，飑线比锋面更为剧烈；再其次，飚线是中尺度系统，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，其长度可延伸达千数千米，生命期可达几天。因此，飑线既与锋面相像，但又不全像，故有假（伪）冷锋之称。

38.强雷暴发生、发展的有利因子有哪些？ 【答案】：

强雷暴发生、发展的有利因子是逆温层，前倾槽，低层有辅合，高层有辐散，存在高、低空急流，中小系统的配合等。

39.什么叫MCC？他的物理特征是什么？ 【答案】：

MCC是中尺度对流复合体。它的物理特征可从云团的云顶温度，冷云区面积和满足此条件的时间等方面表述。 尺度

A．红外温度≤-32℃的云罩面积必须>100000 B. 内部≤-52℃的冷云区面积必须≥50000 开始 持续期 最大范围 形状

A和B的尺度条件首先满足

符合A和B尺度定义的时间必须≥6h

领近的冷云罩（红外温度≤-32℃）达到最大尺度 最大范围时的偏心率（短轴/长轴）≥0.7

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