第17章 中尺度对流系统研究100年

100 Years of Research on Mesoscale Convective Systems

当积雨云聚集、发展成为单一体,带来的降水区水平覆盖几百千米时,就被称为中尺度对流系统(MCS)。这一机制,是地球降水的主要形式,产生激烈天气事件及洪水,生成惊人的卷云砧状云并对大尺度环流的演化产生影响。对MCS内部机制的认识,源于观测技术和模拟的发展。一般的地表和高空观测的时空转换,提供了早期关于MCS的线索,而更加深刻的认识,来自利用不断增加的高性能雷达,更精准的飞机探测仪器和从没有过的卫星大范围探测,尤其是星载雷达。高分辨率模拟和理论探索表明,聚集的积雨云导致了中尺度环流,环流中出现了尺度大于单体的对流上升和下沉气流尺度的气流翻转。这些层的深度可达数千米,MCS高层还与边界层脱离。对流层底层冷却和高层加热决定了MCS层云区域的特征。因此,长生命期并拥有大范围层云的MCS具有上部强加热廓线,使得中部生成潜涡,从而影响MCS身在其中的大尺度环流。全球卫星数据表明,MCS的结构因盛行的大尺度环流和地形的不同而有所不同。这些结构也可能随全球变暖而发生改变。此外,环境污染影响MCS的结构和动力细节。MCS的反馈因此需包括在气候模式的参数化中。