云动力学是研究云的热力、动力结构及其演变规律的学科。它是云和降水物理学的组成部分,同云和降水微物理学的关系十分密切。云的宏观动力过程为微物理过程提供了背景,决定了后者的进行速率、持续时间和空间范围;反过来,微物理过程中水分相变潜热的释放和降水粒子的拖曳作用,对云的宏观动力过程有重要的影响。云动力学是一门年轻的学科,由于取得积云尺度(1~10公里)和层状云尺度(102~103公里)空气运动的资料很困难,实验室内又不好模拟,因此对云的动力过程的了解仍很肤浅。从20世纪60年代以来,各种新的雷达技术(特别是多普勒雷达技术)、现代化数据处理方法以及数值模式等成果的采用,推动了这门学科迅速发展。
研究内容
层状云和积状云的水平尺度和动力过程都有显著的差别,云动力学分为层状云动力学和积云动力学两个分支。
层状云动力学主要研究层状云中各种尺度的动力、热力结构及其演变规律。层状云是在气流辐合而缓慢抬升、湍流混合和辐射冷却等过程中形成的,其中以气流辐合抬升最为重要。大范围的降水层状云系,一般都同气旋、锋和切变线等天气系统相联系,其水平尺度同天气尺度天气系统相当,约为1000公里,维持时间为1~3天。层状云系的上升气流运动速度约为几厘米每秒,它同地面雨强约为1毫米小时的降水区相对应。
20世纪60年代以来,通过雷达、飞机和加密的气象观测网,对冬季温带气旋的层状云系进行了详细的探测。用多普勒雷达测得的暖锋铅直环流,大体上同天气分析的结果一致。此外,还观测到一些中尺度的上升气流区,其水平尺度约为50公里,升速为几十厘米每秒,此上升气流区同地面雨强约10毫米小时的雨带相对应。这些中尺度雨带一般同锋面平行,按其位置不同,可分为暖锋雨带、暖区雨带和冷锋雨带。在冷锋的地面锋线附近,发现有小尺度的低层辐合上升区,其水平宽度不到10公里...
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