劉瑞全，張在霞

1.青島市氣象局，山東青島 266003

2.青島市氣象局氣象探測保障中心，山東青島 266003

0 引言

中國是一個暴雨相對比較多的國家，尤其是在中國的東南沿海地區(qū)，每年的夏季中國的暴雨都會出現(xiàn)在5d以上。每年由于暴雨我國的洪水受災(zāi)面積可以達(dá)到幾十萬平方公里。在過去的幾十年中，隨著計算機技術(shù)的不斷發(fā)展以及人們的制造能力不斷的提高，在空間的氣象探測領(lǐng)域人們?nèi)〉昧吮容^矚目的進(jìn)步。其中比較有代表性的就是空間的探測技術(shù)以及遙感探測技術(shù)。在這些新技術(shù)的幫助下，人們對于氣象變化的研究也變得更加深入，針對中尺度天氣的研究也越來越系統(tǒng)。本文將針對大氣探測技術(shù)發(fā)展背景下的大氣探測資料在中尺度天氣中的應(yīng)用問題進(jìn)行一定的分析和探討。

1 大氣探測技術(shù)

大氣探測作為大氣科學(xué)的一個重要的組成部分，是現(xiàn)在的氣象業(yè)務(wù)的基本組成部分，同時也是氣象服務(wù)發(fā)展的一個基礎(chǔ)所在。在日常的氣象工作中，要提高對于天氣預(yù)測的精準(zhǔn)率，就必須要提高大氣探測的水平。

在上世紀(jì)，大氣探測科學(xué)取得了很快的發(fā)展，其中的重要原因就是重視觀測系統(tǒng)的建設(shè)和新的大氣探測技術(shù)的應(yīng)用。到目前為止，國際上的幾個大型的大氣探測的研究計劃，比如全球能量和水分循環(huán)研究計劃，以及氣候變化與可預(yù)報性研究計劃、世界天氣研究計劃等都把探測的工具以及具體的觀測系統(tǒng)的建設(shè)都放在首要的位置，并且在探測技術(shù)的層面積極的進(jìn)行新技術(shù)的發(fā)展和嘗試，比如近年來比較新興的空間遙感探測技術(shù)以及GPS技術(shù)等等。

而在這樣的發(fā)展背景下，今后大氣探測技術(shù)發(fā)展的總的趨勢可以概括為：

首先，大氣的觀測技術(shù)開始向綜合的探測方向發(fā)展，比如現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)的空基與地基的集合，常規(guī)的觀測手法與非常規(guī)的觀測手法相集合的方法，多種的觀測方法與先進(jìn)的觀測手段不斷的結(jié)合，在觀測的效果上不斷的實現(xiàn)飛躍。

其次，觀測開始出現(xiàn)系統(tǒng)性的發(fā)展，隨著現(xiàn)在的觀測工具的不斷發(fā)展，新的科技水平下方法和工具上的進(jìn)步也越來越快，無論是從信息的采集以及處理等方面都開始出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化系統(tǒng)性的發(fā)展趨勢，

第三，觀測的自動化發(fā)展方向?，F(xiàn)在，很多的自動化的設(shè)備已經(jīng)開始在氣象觀測中慢慢的使用，尤其是現(xiàn)在使用相對比較廣泛的遙感衛(wèi)星技術(shù)。很多的自動化的遙感設(shè)備慢慢的出現(xiàn)在大氣探測領(lǐng)域中，使得觀測更加方便和精確。

最后，觀測的精度進(jìn)一步的加強，觀測的工具以及觀測的方法的進(jìn)步使得觀測在結(jié)果上有了更大的進(jìn)步，更強的觀測手段必然產(chǎn)生更精確的結(jié)果，高精度高分辨率的觀測使得氣象的資料精確度有了明顯的提升。

2 中尺度天氣以及大氣探測資料在中尺度天氣中的應(yīng)用

2.1 中尺度天氣系統(tǒng)及其特征

中尺度譜段是大氣中各尺度系統(tǒng)時、空規(guī)模的數(shù)量等級中的一段，研究水平空間尺度100km～103km量級、時間尺度103s～105s量級的大氣現(xiàn)象。考慮到不同規(guī)模的中尺度系統(tǒng)有相異的特征，在中尺度譜段中再分為三類，即中α尺度（102 km～103km，1天～5天）、中β尺度（101km～102km，3小時～1天 ）和中γ尺度（100km～101km，1小時），它們分別和颶風(fēng)、颮線、雷暴單體等中尺度天氣系統(tǒng)相對應(yīng)。

中尺度的天氣系統(tǒng)在很多的特征上與大尺度天氣的氣象系統(tǒng)是不同的，總體來說，主要可以概括為以下幾個基本的特征：

首先，中尺度天氣系統(tǒng)的水平尺度小，生命周期相對較短。在中尺度的天氣系統(tǒng)中，水平空間上的尺度在100 km～103km量級之間，強烈對流性的中尺度天氣系統(tǒng)的水平尺度會更加的小，只在101km～102km量級之間，其垂直尺度在10km左右，生命周期在幾個小時到一天之間。

其次，中尺度天氣系統(tǒng)的要素梯度更大，天氣更加的強烈。中尺度天氣系統(tǒng)區(qū)別于大尺度天氣系統(tǒng)的一個最主要的特點就是氣象要素的梯度更加的大。比如，在颮線中尺度系統(tǒng)區(qū)，氣壓梯度達(dá)1～3hPa/km，溫度梯度達(dá)5℃/10km；颮線過境，氣壓涌升1hPa/1～2min，溫度驟降1℃/1min。

最后，中尺度天氣的非地轉(zhuǎn)平衡和非靜力特征。在大尺度的天氣系統(tǒng)中，運動是準(zhǔn)地轉(zhuǎn)的，大尺度的天氣系統(tǒng)中空氣的運動近乎于維持在地轉(zhuǎn)的平衡或者是梯度風(fēng)的平衡。但是，在中尺度的天氣系統(tǒng)中，加速度同地轉(zhuǎn)偏向力以及氣壓的梯度力有相同的數(shù)量級，這對于空氣運動來講有同等的重要性，所以運動是非地轉(zhuǎn)的，風(fēng)向以及等壓線是相互垂直的。

同時，在垂直的方向上，大尺度的天氣系統(tǒng)中運動是準(zhǔn)靜力平衡的，但是在對流性的中尺度天氣系統(tǒng)中，空氣的運動是非靜力的系統(tǒng)，浮力可以推動氣塊產(chǎn)生比較強的垂直加速度，這樣會導(dǎo)致比較強烈的天氣生成。

2.2 大氣探測資料在中尺度天氣中的應(yīng)用

在近年來的中尺度氣象學(xué)研究中，大氣的探測資料取得了很快的發(fā)展和進(jìn)步，這是大氣科學(xué)領(lǐng)域中發(fā)展的相對比較快的一個部分，但是由于中尺度暴雨還是一個相對比較復(fù)雜的現(xiàn)象，還有很多的問題，這就需要大氣探測資料在中尺度天氣中進(jìn)行充分的應(yīng)用，在今后的發(fā)展中，氣象資料在中尺度氣象研究中主要可以在一下幾個方面發(fā)揮作用：

1）新興的大氣探測實驗對中尺度天氣的研究提供新的數(shù)據(jù)支持。隨著世界上的科技技術(shù)和制造技術(shù)的不斷發(fā)展，新的探測工具和方法將產(chǎn)生更先進(jìn)的探測資料，這樣對于中尺度天氣的研究會有很大的推動作用；2）暴雨資料在中尺度天氣研究中會體現(xiàn)重要的作用。因為我國是一個暴雨相對比較多的國家，我國在夏天的主要面對的氣象災(zāi)害就是暴雨，在暴雨的氣象資料的分析和研究上，我國可以借助先進(jìn)的氣象觀測手段獲取一手的資料，這些資料對于中尺度暴雨的研究會有很大的推動作用；3）新的氣象資料的研究方法和理論對于中尺度氣象的研究會有很大的推動作用。在新的氣象資料獲取的過程中，雖然新的工具對這些資料的獲得有很大的幫助和作用，但是在一定的程度上，新的研究工具必須借助新的手段進(jìn)行，研究方法是進(jìn)行研究的基礎(chǔ)，所以針對中尺度的研究，氣象資料所起到的作用不僅僅是一個資料的基礎(chǔ)性的作用，研究方法上的作用對科學(xué)研究的推動作用也同樣重要。

[1]施永年.中尺度氣象數(shù)值模式[J].計算物理，1992(S2).

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[3]K.A，Browning，徐雙柱.中尺度預(yù)報分析方法(節(jié)譯) [J].湖北氣象，1991(3).

[4]尹承美，孫長征，李瑞.濟南市區(qū)兩次春季大暴雨對比分析[J].安徽農(nóng)業(yè)科學(xué)，2011.