7.1.2 中尺度天气系统的基本特征
中尺度天气系统的特征在许多方面和大尺度天气系统不同,概括起来,中尺度天气系统有如下基本特征:
1.水平尺度小、生命期短
中尺度天气系统的水平空间尺度为100~103km量级,强烈对流性中尺度天气系统的水平尺度更小,只有101~102km量级,垂直尺度为10km左右;其生命期大多为几小时至1天以内,而大尺度系统的水平尺度一般在103km量级以上,生命期常达1天至几天。
2.气象要素梯度大,天气强烈
气象要素梯度大,是中尺度天气系统区别于大尺度系统的显著特征之一。例如,在飑线中尺度系统区,气压梯度达1~3hPa/km,温度梯度达5℃/10km;飓线过境,气压涌升1hPa/1~2min,温度骤降1℃/1min,而在大尺度天气系统中,气象要素梯度小得多,要素随时间变化也小得多。
同这种大的气象要素梯度相联系,中尺度系统所伴随的天气通常较强烈,常带来大风、暴雨、冰雹,甚至出现龙卷和下击暴流等猛烈致灾天气,且具有突发性和急剧变化的特征。而大尺度所伴随的天气则弱得多,且较持续,变化也较缓慢。
3.非地转平衡和非静力平衡
大尺度运动是准地转的,在大尺度系统中,空气运动近于维持地转风平衡或梯度风平衡。而在中尺度系统中,加速度同地转偏向力和气压梯度力具有相同的数量级,对空气运动有同等的重要性,因而运动是非地转的,在中尺度系统中可看到风向和等压线相垂直的特征。
在垂直方向,大尺度运动是准静力平衡的,较大的中尺度系统也具有准静力平衡特性,但在强风暴类的对流性中尺度系统中,空气运动是非静力的,浮力可以使气块产生较强的垂直加速度,导致猛烈天气生成。