Мезомасштабная метеорология

Погодные явления среднего размера

Вихрь мезо-бета-масштаба

Мезомасштабная метеорология - это изучение погодных систем и процессов в масштабах меньших, чем системы синоптического масштаба, но больше, чем микромасштаб и штормовой масштаб. Горизонтальные размеры обычно варьируются от 5 километров (3 миль) 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 плавучее ускорение восходящего потока или ускорение через узкий горный перевал.

Классификация

Мезомасштабная метеорология изучает погодные системы, такие как грозовые кластеры, слишком маленькие, чтобы их можно было определить с помощью самых ранних сетей наблюдения за погодой.

Самые ранние сети метеорологических наблюдений в конце 1800-х и начале 1900-х годов могли обнаружить 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 должным образом зафиксированы разреженными сетями наблюдения. Появление метеорологических радаров в середине 1900-х годов и лучшее понимание поведения гроз привело к растущему признанию необходимости изучения явлений между масштабами, изучаемыми в существующих дисциплинах микро- и синоптической метеорологии. ^[1] Термин «мезомасштаб» возник из 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 синоптически-метеорологическими исследованиями. Мы уже наблюдали с помощью радиолокатора, что составы осадков, которые, несомненно, имеют важное значение, происходят в масштабе, слишком большом, чтобы его можно было наблюдать с одной станции, и в то же время слишком маленьком, чтобы появиться даже на секционных синоптических картах. Явления такого масштаба вполне можно было бы назвать мезометеорологическими.

-  MGH Ligda, «Радарное наблюдение штормов», Сборник метеорологии (1951) ^[3]

Подклассы

Мезомасштабная метеорология в широком смысле касается метеорологических явлений размером более нескольких километров в поперечнике, но меньшими, чем могли быть разрешены сетями наблюдения, использовавшимися в самых ранних стандартизированных картах погоды . ^[4] Мезомасштабный режим часто делят на следующие подклассы в зависимости от размера связанных с ним погодных систем: ^[5]

• Мезо-альфа (мезо-α) — такие явления, как фронты , линии шквалов , мезомасштабные конвективные системы (MCS), тропические циклоны на меньшем крае синоптического масштаба в масштабе 200–2000 км . ^[5]
• Мезо-бета (мезо-β) — явления в масштабе 20–200 км, такие как мезоциклоны , морские бризы и снежные бури с эффектом озера. ^[5] Мезокале часто относится конкретно к мезо-β-шкале. ^[6]
• Мезо-гамма (мезо-γ) - явления в масштабе 2–20 км, такие как грозовая конвекция , сложные рельефные потоки (на границе микромасштаба , также известного как штормовой масштаб)

Следует отметить, что тропические и субтропические циклоны классифицируются Национальным центром ураганов как синоптические, а не мезомасштабные. ^[7]

Динамика

Вертикальное движение заметно во многих мезомасштабных процессах.

Мезомасштабные процессы характеризуются относительно большим числом Россби по сравнению с процессами синоптического масштаба . Таким образом, на более коротких расстояниях, что связано с явлениями мезомасштаба, важность геострофического баланса и вращения Земли в формировании атмосферных процессов невелика по сравнению с явлениями синоптического масштаба. ^[8] Это особенно справедливо в отношении нижнего конца мезомасштабного диапазона. ^{[9] : 8} Поскольку кривизна Земли на мезомасштабе мала, физические модели, используемые для диагностики мезомасштабных явлений, часто предполагают постоянную частоту Кориолиса . ^[8] Тем не менее, сила Кориолиса незначительна и сравнима с влиянием плавучести атмосферы . ^[6]

Крупномасштабная турбулентность и вихри также играют большую роль в мезомасштабной метеорологии. ^[8] Вертикальное движение воздуха (часто выражаемое как омега ) больше на мезомасштабе, чем на синоптическом масштабе, а на распределение давления воздуха имеет тенденцию влиять поведение ветров на мезомасштабе (в отличие от обратного на синоптическом масштабе). ). ^[6] Для многих мезомасштабных явлений вертикальное ускорение воздуха достаточно велико, поэтому расчеты не могут предполагать гидростатический баланс . Это часто справедливо для явлений, вертикальные размеры которых примерно равны их горизонтальным размерам. ^{[9] : 9}

Мезомасштабные границы

Как и в синоптическом фронтальном анализе , в мезомасштабном анализе для описания явлений используются холодные, теплые и закрытые фронты на мезомасштабе. На картах погоды мезомасштабные фронты изображаются меньшими по размеру и с вдвое большим количеством выступов или шипов, чем синоптическая разновидность. В Соединенных Штатах противодействие использованию мезомасштабных версий фронтов при анализе погоды привело к использованию всеобъемлющего символа (символ впадины) с обозначением границы оттока в качестве фронтального обозначения. ^[10]

Смотрите также

• Микромасштабная метеорология
• Мисомасштабная метеорология
• ПОЛИГОН эксперимент
• Анализ приземной погоды
• Метеорология синоптического масштаба

Рекомендации

1. Трапп, Роберт Дж. (2013). Мезомасштабно-конвективные процессы в атмосфере . Кембридж: Издательство Кембриджского университета. ISBN 978-0-521-88942-1.
2. Фудзита 1986, с. 23.
3. Лигда, Мирон Г.Х. (1951). «Радарное наблюдение за штормом». Сборник метеорологии : 1265–1282. дои : 10.1007/978-1-940033-70-9_103. ISBN 978-1-940033-70-9.
4. Марковски, Пол; Ричардсон, Иветт (2010). Мезомасштабная метеорология в средних широтах . Чичестер: Уайли-Блэквелл. ISBN 978-0-470-74213-6.
5. Орлански, И. (1975). «Рациональное разделение масштабов атмосферных процессов» (PDF) . Бюллетень Американского метеорологического общества . 56 (5): 527–530.
6. Шу, Шаовэн; Ли, Шэньшэнь; Шу, 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.
7. «Глоссарий терминов NHC».
8. Паркер, диджей (2015). «Мезомасштабная метеорология | Обзор». Энциклопедия атмосферных наук : 316–322. дои : 10.1016/B978-0-12-382225-3.00478-3. ISBN 978-0-12-382225-3.
9. Марковски, Пол; Ричардсон, Иветт (2010). Мезомасштабная метеорология в средних широтах . Чичестер: Уайли-Блэквелл. ISBN 978-0-470-74213-6.
10. Рот, Дэвид. «Руководство по унифицированному анализу поверхностей» (PDF) . Центр гидрометеорологических прогнозов . Проверено 24 октября 2006 г.

• Фудзита, Т.Т. (1986). «Мезомасштабные классификации: их история и применение к прогнозированию». В Рэе, PS (ред.). Мезомасштабная метеорология и прогнозирование . Бостон: Американское метеорологическое общество. стр. 18–35.