中尺度天气原理和预报PDF电子书下载

第一章　引论 1

1.1 中尺度天气学的科学意义及应用前景 1

1.2　中尺度大气运动的基本特征 7

1.2.1 中尺度大气运动定义 7

1.2.2 中尺度大气运动的基本特征 9

第二章　中尺度大气运动的动力学基础 11

2.1　中尺度大气运动的控制方程组 11

2.1.1 热力学变量的尺度分析 12

2.1.2　状态方程和位温方程的简化 13

2.1.3　水平运动方程的简化 14

2.1.4　垂直运动方程的简化 14

2.1.5　连续方程的简化 15

2.1.6 热力学方程的简化 16

2.1.7 中尺度运动的简化控制方程组 17

2.2　弹性近似及中尺度大气运动的特征波动 18

2.2.1 包辛内斯克（Boussinesq）近似和滞弹性（anelastic）近似 18

2.2.2　弹性流体的特征波动 18

2.2.3　弹性近似后的滤声波方程 23

2.3　中尺度重力波的动力学特征 24

2.3.1 惯性重力内波形成的机制 25

2.3.2　惯性重力内波的不稳定机制 26

2.3.3 重力波的动力学性质 27

2.3.4　惯性重力波的结构及其对天气影响 30

2.4　中尺度大气运动的动力不稳定 32

2.4.1　对称性不稳定的概念 32

2.4.2　对称不稳定的判据 33

第三章　影响中尺度大气运动的物理条件 41

3.1　大气的热力不稳定性与对流运动 41

3.1.1　静力稳定度 42

3.1.2 条件性不稳定、对流性不稳定及位势不稳定 43

3.1.3　逆温层和干暖盖的作用 44

3.2　下沉气流 45

3.2.1　普通积云的云外下沉气流 45

3.2.2 强风暴中尺度环流的下沉运动 47

3.3　挟卷效应 48

3.3.1 气泡模式 49

3.3.2 气柱模式 50

3.3.3　有挟卷作用的饱和过程中气块温度变化率 51

3.4　风的垂直切变 53

3.4.1 风垂直切变影响风暴发展的动力学机制 54

3.4.2　风的垂直切变影响对流运动的物理过程 57

3.5　低空急流与高空急流 61

3.5.1　低空急流与强对流天气 61

3.5.2 高空急流的作用 66

3.5.3 高低空急流的耦合与对流天气 68

3.5.4 高低空急流耦合对强风暴发展的作用 69

3.6　积云对流反馈作用 70

3.6.1 积云对流潜热反馈对垂直速度的增幅作用 70

3.6.2 第二类条件不稳定（CISK） 72

3.6.3　积云对流潜热对风场的反馈作用 76

第四章　地形性中尺度环流 77

4.1　背风波 77

4.1.1 地形波 77

4.1.2 背风波的特征和形成条件 77

4.1.3　背风波理论 78

4.2　下坡风 84

4.2.1　暖风——焚风 85

4.2.2　冷风——布拉风 85

4.2.3　下坡风的机制 86

4.3　尾流区环流 88

4.3.1 中尺度背风低压 88

4.3.2 中尺度背风涡旋 89

4.4　海陆风环流 90

4.4.1　经典海陆风环流理论 91

4.4.2　近代海陆风环流的数值研究 93

4.5　城市热岛环流 96

4.5.1　城市热岛的基本特征 97

4.5.2　城市热岛形成的天气学条件 99

4.5.3　城市热岛环流及其对天气的影响 100

第五章　强烈对流性中尺度系统 101

5.1　普通单体雷暴和局地强风暴 101

5.1.1　普通单体雷暴 101

5.1.2　局地强风暴 102

5.2　飑线 106

5.2.1　飑线的概念 106

5.2.2　飑线形成的大尺度条件和形成方式 106

5.2.3 中纬度飑线的结构 110

5.2.4　热带飑线 113

5.3　中尺度对流复合体（MCC） 114

5.3.1　MCC的一般特征 114

5.3.2　MCC的中尺度结构 115

5.3.3　MCC生成和发展的天气尺度环境 117

5.4　龙卷 121

5.4.1　龙卷的基本特征 121

5.4.2　龙卷与母体风暴 122

5.4.3　龙卷形成的机制分析 125

5.5　下击暴流 127

5.5.1　下击暴流的尺度和种类 128

5.5.2　下击暴流的形成 129

第六章　中纬度锋面的中尺度天气特征和锋生环流动力学 131

6.1　中纬度锋面的中尺度天气特征 131

6.1.1 天气尺度的降水系统 132

6.1.2　锋面中的中尺度雨带 135

6.2　梅雨锋暴雨的中尺度特征 139

6.2.1　α中尺度降水系统 139

6.2.2　β中尺度降水系统 142

6.3　锋生和锋生动力学 146

6.3.1　锋生运动学 146

6.3.2　锋生动力学的基本特征 148

6.3.3　地转动量近似下的锋生 149

6.4　锋生横向次级环流 155

第七章　中尺度锋 157

7.1　飑锋 157

7.1.1　飑锋的一般特征 157

7.1.2　飑锋的结构 158

7.1.3　飑锋动力学 161

7.2　海岸锋和海风锋 164

7.2.1　海岸锋 164

7.2.2　海风锋 167

7.3　干线 170

7.3.1　干线的一般特征 170

7.3.2　干线的形成 172

第八章　大气涡旋运动的中尺度特征 175

8.1　中纬度气旋中的重力波 175

8.1.1 气旋内重力波的分析 175

8.1.2　气旋内重力波的动力学特征和天气分布 179

8.2　热带气旋中的中尺度特征 180

8.2.1 热带气旋的一般结构 180

8.2.2　眼壁的特征 182

8.2.3 中尺度螺旋云雨带 183

8.2.4　横式大气的飓风中尺度环流特征 185

第九章　中尺度天气分析 187

9.1　中尺度天气系统的分离 187

9.1.1　Barnes方法 187

9.1.2　Shuman-Shapiro方法 190

9.2　热力稳定度分析 194

9.2.1 θe（θ′se）和Eσ（Tσ）的分析 194

9.2.2　对流不稳定能量 196

9.2.3　热力稳定度指数 199

9.2.4　对流不稳定倾向方程 201

9.3　高分辨不稳定能量的计算 202

9.3.1 △Hp2sp1是Tvi的内插值多项式 203

9.3.2 厚度场△Hp2p1（x,y）的计算 204

9.3.3　实例分析 206

9.4　条件对称不稳定的分析和计算 207

9.4.1　二元法 208

9.4.2　有效位能法 210

9.5　中尺度重力波分析 213

9.5.1 中尺度重力波不稳定的动力条件分析 213

9.5.2 中尺度重力波不稳定的热力条件分析 215

9.5.3 波导过程在中尺度重力波维持中的作用 216

9.6　倾斜湿位涡的分析 219

9.6.1　湿位涡守恒性 220

9.6.2　倾斜涡度发展（SVD） 220

9.6.3　P坐标系下倾斜涡度发展 222

第十章　中尺度天气预报 223

10.1　中尺度天气的监测 224

10.1.1 中尺度天气监测网的设置 224

10.1.2 中尺度天气的监测手段 225

10.2　中尺度天气预报的基本方法 232

10.2.1　线性外推 233

10.2.2　模式预报 237

10.2.3　结构化预报 239

10.2.4　局地条件气候学 241

10.2.5　统计学方法 243

10.2.6　中尺度数值预报 248

10.3　中尺度天气的预报系统 249

10.3.1　预报系统的特征 249

10.3.2　预报系统的设计 251

10.3.3　预报系统的业务工作站 253

第十一章　强对流天气的预报 255

11.1　强对流天气的发展机理分析 255

11.1.1　对流风暴的发展条件 255

11.1.2　对流风暴的环境 257

11.2　强对流天气和暴雨发展机理的差异分析 265

11.3　对流尺度相互作用对强对流天气发展的影响 267

11.4　强对流天气的类别预报 271

11.4.1　雷暴大风（下击暴流）预报 271

11.4.2　冰雹预报 274

11.4.3　短时局地强降水预报 276

11.5　暴雨预报 278

11.5.1　暴雨发生的大尺度环流背景 278

11.5.2　造成暴雨的天气系统及其垂直环流 279

11.5.3 中尺度系统在暴雨形成中的作用 281

11.5.4　暴雨预报方法 284

11.6　强对流天气预报系统 287

11.6.1　预报工作平台 287

11.6.2　预报系统设计 288

11.6.3 系统构成 292

中文参考文献 293

外文参考文献 295