中尺度氣象學[大氣科學術語]

中尺度氣象學（mesometeorology）是研究中尺度天氣系統及與其相聯繫的嚴重災害性天氣（如雷暴、暴雨、冰雹、龍捲、下擊暴流等）的學科。中尺度氣象系統是指水平尺度2～2000km，時間尺度幾十分鐘至幾天之間的天氣事件與天氣系統，其核心是水平尺度為20～200 km的中β系統。 中尺度氣象學是當代大氣科學中最受人們關注的研究領域之一，在大氣科學中占有重要的地位 。

簡介

中尺度氣象學是氣象學的一個重要分支．主要研究中尺度天氣系統及與其直接相關的很多嚴重災害性天氣，如颱風、雷暴、暴雨、冰雹、龍捲等的發生、發展機制和分析預報的理論及方法，是當代大氣科學中最受人們關注的研究領域之一 。

主要涉及學科

中尺度氣象學主要包括以下學科：

（1）中尺度氣象學包括中尺度天氣學；

（2）中尺度動力學與數值模擬；

（3）中尺度天氣的短期和甚短期預報；

（4）中尺度大氣物理學。

研究對象

中尺度天氣學研究兩類中尺度天氣現象：一類是雷暴、暴雨、冰雹、大風、下擊暴流等對流性天氣；另一類是局地低雲、濃霧等穩定性天氣。

研究內容

中尺度氣象學領域主要涉及以下知識：

（1）中尺度天氣系統的特徵；（2）地形性中尺度環流；（3）自由大氣非對流性中尺度環流；（4）中尺度孤立對流系統；（5）中尺度帶狀對流系統；（6）鋒面氣旋及颱風附近的中尺度雨帶；（7）中尺度對流複合體；（8）影響中尺度對流系統發生髮展的因子；（9）中尺度天氣預報。

天氣尺度劃分

大氣環流包含著從湍流微團到超長波等各種尺度的運動系統。

尺度分類通常有經驗、理論和實用3種方法。目前使用較多的是Orlanski根據觀測和理論的綜合分析結果而提出的尺度劃分方案 按照這種尺度劃分，中尺度氣象問題是指水平尺度2～ 2000km，時間尺度幾十分鐘至幾天之間的天氣事件與天氣系統，其核心是水平尺度為20～200 km的中β系統。

中尺度天氣系統按成因大致分為兩類，一類由大尺度內部不穩定激發生成，如鋒生、颮線等,基本不受下墊面強迫而產生，較少出現在固定區域；另一類由下墊面熱力或機械強迫作用而產生，如海陸風、山谷風等,其控制因子固定或呈周期性變化，可在大尺度系統較弱環境下重複出現。如果二者相互結合和影響,即由大尺度內部不穩定激發生成的中尺度系統受下墊面熱力或地形強迫作用而進一步加強，則會造成局地極大災害 。

相關天氣災害

華南暴雨

華南暴雨，在時空尺度上，具有明顯的中尺度特徵 。大部分雨量常集中於一個或幾個暴雨時段，歷時幾小時至十幾個小時。在由加密資料繪製的華南暴雨逐時雨量圖上可以看到，在天氣尺度的暴雨區中，常包含多個降雨集中的地區（即雨團），其尺度幾十至一、二百公里，這些雨團或孤立存在，或組成幾十公里寬、幾百公里長的中尺度雨帶。

颱風暴雨

登入颱風帶來的暴雨和大風每年都造成生命財產巨大損失。1975年第3號颱風在河南和鄂西等地造成的“75.8”暴雨，雨量高達1605 mm，造成3萬多人喪生的巨大災害和經濟損失。1996年第8號颱風在台灣登入和滯留過程中，阿里山降雨量高達1987mm，日月潭653 mm，強風和暴雨造成台灣近30年來最慘重的災害，經濟損失超過400億台幣。颱風在福建登入減弱後形成的氣旋在北上中先後途經江西、湖南、湖北、河南、山西、陝西。受颱風低壓氣旋及其外圍雲系影響沿途各省均下了暴雨到大暴雨。如漢水流域過程降雨量達200 mm，華北、京津地區100～ 300 mm，直接經濟損失數百億元 。

梅雨鋒雨帶

春末夏初，梅雨鋒雨帶從我國長江中下游經東海、日本至西太平洋，綿延數千公里，由較暖的極地大陸氣團與南方濕潤的季風氣團交匯(在130°E以西)或較冷的極地海洋氣團和熱帶氣團交匯(130°E以東)而形成。梅雨鋒與極地鋒的區別是水平溫度梯度不明顯，存在低空急流和中高對流層濕舌。觀測分析發現，在大尺度靜止鋒上的梅雨鋒雲雨帶還具有明顯的時空非均勻分布特徵，即在一條東西走向、寬約幾百公里的雲帶中鑲嵌著有組織的中尺度對流系統。這些對流系統經常組織成1～ 2條雨帶，長約400～ 600km，寬約80～ 150 km，這些中α尺度的雨帶又由一些移動的中β尺度雨團構成 。

中尺度雨帶

氣旋鋒面雨帶是中緯度降水的重要組成部分。根據大量探測研究，Hobbs等按雨帶的尺度、在鋒面系統中所處的部位和雨帶走向，把雨帶分為6類：暖鋒雨帶、暖區雨帶、（窄、寬）冷鋒雨帶、鋒前冷涌雨帶和波狀雨帶 。Browning等按照對流發生的高度把雨帶分為U型雨帶、L型雨帶和D型雨帶。

雹暴

雹暴是一類強對流中尺度系統，有超級單體和多單體結構,主要發生在冷鋒或鋒前暖區的颮線附近。我國是世界上多雹的國家，雹災主要發生在西北地區。大風和冰雹常造成局地生命財產尤其是農業的重大損失，據統計每年遭受雹災的耕地面積平均為173萬hm ，重災年份超過400萬hm 。

沙塵暴

沙塵暴具有突發性強、影響範圍廣、破壞力大的特點，往往給工農牧業生產及人民生命財產帶來巨大損失。1992～ 1996年5年間，我國西北地區出現了5次大的沙塵暴，其中最嚴重的是“93.5黑風暴”。對“93.5黑風暴”的發展結構和成因分析研究指出，其形成和發展與一個中尺度氣旋性渦旋在低層大氣內的生成和急劇發展密切相關，而與其相伴的特強冷鋒具有颮線性質 。2000 - 2001年以來北方廣大地區多次發生沙塵暴、揚沙天氣（北京已達8次以上），給工農業生產、交通運輸和人民生活帶來極大危害和不便。

其他

引致天氣災害的中尺度天氣系統還有龍捲大風、海陸風暴潮、雷電等 。

研究進展

對中尺度天氣的研究和預報已成為當今氣象學熱點之一。

目前常規探空站網密度過稀難以精確反映中尺度天氣特點，但衛星和雷達觀測提供了對中尺度天氣監測的有效手段，高解析度中尺度數值模式已成為研究和預報中尺度天氣過程的有效工具，設計周密的中尺度試驗計畫為研究中尺度天氣特徵機理和預報方法提供了加密觀測的典型個例 。

學科展望

隨著對中尺度天氣研究的加強和不斷深入，最終定能得到各類典型災害性中尺度天氣系統的概念模式或物理模式，建立我國自已的具有國際水平的中尺度數值預報模式，從而大大提高對造成我國嚴重災害的中尺度天氣的預報能力 。