Мезомасштабная метеорология

Мезомасштабная метеорология — это изучение погодных систем и процессов в масштабах, меньших, чем синоптические системы, но больших, чем микромасштаб и штормовой масштаб. Горизонтальные размеры обычно варьируются от 5 километров (3 мили) до нескольких сотен километров. Примерами мезомасштабных погодных систем являются морские бризы , линии шквалов и мезомасштабные конвективные комплексы .

Вертикальная скорость часто равна или превышает горизонтальную скорость в мезомасштабных метеорологических системах из-за негидростатических процессов, таких как ускорение восходящего термического потока или ускорение через узкий горный перевал.

Классификация

Самые ранние сети наблюдений за погодой в конце 1800-х и начале 1900-х годов могли обнаруживать движение и эволюцию более крупных систем синоптического масштаба , таких как области высокого и низкого давления . Однако более мелкие и потенциально опасные метеорологические явления не были хорошо зафиксированы редкими сетями наблюдений. Появление метеорологических радаров в середине 1900-х годов и улучшение понимания поведения гроз привели к более широкому признанию необходимости изучения явлений между масштабами, изучаемыми в существующих дисциплинах микромасштабной и синоптической метеорологии. ^[1] Термин «мезомасштаб» возник у MGH Ligda из Массачусетского технологического института , который предположил необходимость изучения явлений в таких масштабах в 1951 году: ^[1]^[2]

Ожидается, что радар предоставит полезную информацию о структуре и поведении той части атмосферы, которая не охвачена ни микро-, ни синоптико-метеорологическими исследованиями. Мы уже наблюдали с помощью радара, что осадки, несомненно имеющие значение, возникают в масштабе, слишком крупном, чтобы их можно было наблюдать с одной станции, но слишком малом, чтобы их можно было отобразить даже на секционных синоптических картах. Явления такого размера вполне можно было бы обозначить как мезометеорологические.
— MGH Ligda, «Радиолокационное наблюдение за штормами», Справочник по метеорологии (1951) ^[3]

Подклассы

Мезомасштабная метеорология в целом касается метеорологических явлений, размер которых превышает несколько километров в поперечнике, но которые меньше, чем те, которые могли быть разрешены сетями наблюдений, использовавшимися в самых ранних стандартизированных картах погоды . ^[4] Мезомасштабный режим часто делится на следующие подклассы в зависимости от размера связанных с ним погодных систем: ^[5]

Мезо-альфа (мезо-α) – масштаб явлений 200–2000 км, таких как фронты , линии шквалов , мезомасштабные конвективные системы (МКС), тропические циклоны на меньшей границе синоптического масштаба . ^[5]
Мезо-бета (мезо-β) – масштаб явлений 20–200 км, таких как мезоциклоны , морские бризы и снежные бури с эффектом озера . ^[5] Мезокал часто относится конкретно к масштабу мезо-β. ^[6]
Мезогамма (мезо-γ) – масштаб явлений 2–20 км, таких как грозовая конвекция , сложные рельефные потоки (на границе микромасштаба , также известного как штормовой масштаб)

Обратите внимание, что Национальный центр по наблюдению за ураганами классифицирует тропические и субтропические циклоны как циклоны синоптического масштаба, а не мезомасштаба. ^[7]

Динамика

Анимация развивающихся облаков — Вертикальное движение играет важную роль во многих мезомасштабных процессах.

Мезомасштабные процессы характеризуются относительно большим числом Россби по сравнению с синоптическими масштабными процессами. Таким образом, на более коротких расстояниях, как это подразумевается в мезомасштабных явлениях, важность геострофического баланса и вращения Земли в формировании атмосферных процессов мала по сравнению с явлениями синоптического масштаба. ^[8] Это особенно верно по отношению к меньшему концу мезомасштабного диапазона. ^[9]^{: 8} Поскольку кривизна Земли мала в мезомасштабах, физические модели, используемые для диагностики мезомасштабных явлений, часто предполагают постоянную частоту Кориолиса . ^[8] Тем не менее, сила Кориолиса не является пренебрежимо малой и сопоставима с влиянием атмосферной плавучести . ^[6]

Крупномасштабная турбулентность и вихри также играют большую роль в мезомасштабной метеорологии. ^[8] Вертикальное движение воздуха (часто выражаемое как омега ) больше в мезомасштабе, чем в синоптических масштабах, и распределение давления воздуха , как правило, зависит от поведения ветров в мезомасштабе (в отличие от обратного в синоптических масштабах). ^[6] Для многих мезомасштабных явлений вертикальное ускорение воздуха достаточно велико, поэтому расчеты не могут предполагать гидростатический баланс . Это часто справедливо для явлений с вертикальным измерением, примерно равным их горизонтальным измерениям. ^[9]^{: 9}

Границы мезомасштаба

Как и в синоптическом фронтальном анализе , мезомасштабный анализ использует холодные, теплые и окклюдированные фронты на мезомасштабе для описания явлений. На погодных картах мезомасштабные фронты изображаются как меньшие и с вдвое большим количеством выступов или пиков, чем синоптический вариант. В Соединенных Штатах противодействие использованию мезомасштабных версий фронтов в погодных анализах привело к использованию всеобъемлющего символа (символа ложбины) с меткой границы оттока в качестве фронтальной нотации. ^[10]

Смотрите также

Ссылки

^ ab Trapp, Robert J. (2013). Мезомасштабные конвективные процессы в атмосфере . Кембридж: Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-88942-1.
^ Фудзита 1986, стр. 23.
^ Лигда, Майрон GH (1951). «Радарное наблюдение за штормом». Compendium of Meteorology : 1265–1282. doi :10.1007/978-1-940033-70-9_103. ISBN 978-1-940033-70-9.
^ Марковски, Пол; Ричардсон, Иветт (2010). Мезомасштабная метеорология в средних широтах . Чичестер: Wiley-Blackwell. ISBN 978-0-470-74213-6.
^ abc Орлански, И. (1975). "Рациональное подразделение шкал для атмосферных процессов" (PDF) . Бюллетень Американского метеорологического общества . 56 (5): 527–530.
^ abc Шу, Шаовэн; Ли, Шэньшэнь; Шоу, Исюань; Яо, Сюпин (2023). Введение в мезомасштабную метеорологию . Сингапур: Springer Nature Singapore. дои : 10.1007/978-981-19-8606-2. ISBN 978-981-19-8605-5. S2CID 257624656.
^ «Глоссарий терминов NHC».
^ abc Parker, DJ (2015). "Mesoscale Meteorology | Overview". Энциклопедия атмосферных наук : 316–322. doi :10.1016/B978-0-12-382225-3.00478-3. ISBN 978-0-12-382225-3.
^ ab Markowski, Paul; Richardson, Yvette (2010). Мезомасштабная метеорология в средних широтах . Чичестер: Wiley-Blackwell. ISBN 978-0-470-74213-6.
^ Рот, Дэвид. "Руководство по унифицированному анализу поверхности" (PDF) . Центр гидрометеорологического прогнозирования . Получено 24.10.2006 .

Фудзита, ТТ (1986). «Мезомасштабные классификации: их история и их применение в прогнозировании». В Рэй, П.С. (ред.). Мезомасштабная метеорология и прогнозирование . Бостон: Американское метеорологическое общество. стр. 18–35.