中尺度低压（中尺度低压）

概念

在积雨云的下风方，100-500毫巴气层内，可形成每秒几十厘米的下沉运动，下沉增温的作用是使地面产生每小时2-4毫巴的地面降压，形成中尺度地面低压或低压槽。中尺度对流带(如飑线或中尺度雨带)前方常常观测到一个明显的中尺度槽，其中有中低压存在，气压下降率可达2—4毫巴/小时。不少人曾研究过这种中尺度低压与强烈天气的关系，发现大多数强天气(如冰雹、暴雨和龙卷)都发生在这个中低压或邻近地区。

形成机制

目前对中尺度低压的形成，人们提出三种看法：一是认为地面中低压是由飑线前方平流层下部和对流层上部的补偿下沉气流引起的增暖造成的；二是认为由积云对流的凝结潜热释放过程产生的；三是认为中低压是同重力内波的不稳定相联系的。

许多观测事实都表明，在飑线前方或飑线通过前，在对流层的中上部都观测到几度的增暖，对流层上层温度变化尤其明显，在飑线到达前200毫巴上的增暖有的可达13°C引起这种高空增暖的机制可能有以下几种：长短波辐射的吸收、凝结潜热的释放、暖平流以及下沉绝热增温等等，但据许多个例分析表明，下沉运动是造成增暖的主要因子。据范克豪泽(1974)研究所得的结果，在飑线上升气流区下风方20一40公里处，对流层中部的下沉运动超过10厘米/秒。威廉斯(1975)应用绝热法计算另一个例的垂直运动，发现在飑线过境前1—2小时，对流层上部出现50厘米/秒以上的下沉运动。

从湿度分析中又发现，在飑线过境前，由于对流层中上层的下沉运动在高空出现相对湿度<30%的干区，其范围从高层不断向下移动，因而在强对流区前25—100公里经常出现积云的消散过程。下沉运动引起的气柱增暖使得地面气压下降。实际形成中低压时的地面降压为3.5毫巴/小时，所需的气柱平均增温率为0.4℃/小时，如果增温出现在100一500毫巴气层内则气层的平均温度约增加1°C/小时。为达到这个增温量所需的垂直运动在500毫巴为-25厘米/秒，300毫巴上为-10厘米/秒，在150毫巴上为-5厘米/秒。根据前面所说实例的计算结果，所需的几十厘米/秒的下沉运动值是可以满足的，因而在高空下沉运动和暖区下方地面上出现中低槽或中低压。

至于这种下沉运动产生的原因与两种过程有关。一是对流周围的补偿下沉运动，它可以在下风方由环境气流组织起来；二是雷暴体对于环境气流可看作一种障碍物，其中一些环境气流可强迫上升到云体上方到达对流层顶或平流层下部，以后在下风方下沉，由背风波作用造成明显的增暖。

综上所述，在积雨云的下风方，100-500毫巴气层内，可形成每秒几十厘米的下沉运动，下沉增温的作用使地面产生每小时2-4毫巴的地面降压，形成中尺度地面低压或低压槽。对流云和有垂直风切变环境气流的相互作用，在云的下风方构成下沉运动场，导致中尺度环流的形成。中尺度的气压扰动引起的边界层风，使得雷暴单体前面的质量和水汽辐合加强，从而维持和增强对流活动。另外，下沉可以抑制对流，直到飑锋抬升使对流不稳定突然释放，因而它又起到使能量集中和积累的作用。这些过程就组成了积雨云和中系统之间的中尺度不稳定。

中尺度不稳定对于中系统的发展和维持十分重要，正如大尺度不稳定对于天气尺度系统的发展一样。除了上述中尺度不稳定机制外，另一种就是用CISK(第二类条件不稳定)机制说明中系统与积云对流的相互作用过程。在对流不稳定区中，由于低层中尺度辐合气流的作用，使不稳定能释放首先产生对流活动。当大气中维持较强的水汽辐合，在弱切变环境条件下，积雨云的对流性降水所释放出的大量凝结潜热加热对流层中上层气，并在地面产生中尺度低压扰动，接着通过积云对流和中系统之间的相互作用，进一步形成中尺度低压。

相关事实

不同的大尺度形势对中系统的活动具有不同的作用：强冷空气有利于锋前中尺度暖低压的发生、发展，不利于锋面上中低压的形成；地面切变线有利于中低压的发生，但无助于中低压的发展；静止锋最利于锋面上中低压的发生、发展。

低空辐合中心和正涡度中心的降低有利于中低压的发生、发展；三维涡度的配置与中低压的发展有密切关系。

在中低压的发生和消亡阶段，热力作用和地形条件是主要的；在中低压的发展阶段，高低空的动力作用是主要的。中高压大都在雨团发生之后发生，因而与降水的反馈有关。

高空北风层的降低有利于地面中低压的活动。

地面中低压发生发展时，高空暖平流层有明显的降低和增厚。

地面中低压常在低空急流降低、加强和不对称的情况下发生、发展。其发生、发展的位置在急流轴的左侧风速梯度最大处。

在有中低压活动时，高空北风层的降低、暖平流层的降低和低空西南风急流的降低具有一致性。

10%的中低压比积云对流迟发生；34%的中低压与积云对流同时发生；56%的中低压比积云对流早发生。80%的中低压在积云对流发生之后发展成熟；12.5%的中低压在积云对流发生时发展成熟，7.5%的中低压在积云对流发生之前发展成熟。

80%的中低压比雨团早发生；3%的中低压与雨团同时发生；17%的中低压比雨团迟发生。

发生案例

在1975年8月7日中国河南特大暴雨中，19时在驻马店附近生成一个中低压，中心值为993．9毫巴(见图3．37)。当时水汽输送明显加强，整个对流层十分潮湿，而对流层中上层的垂直风切变减弱。这个低压产生前的16时，由于地面中尺度气流辐合，出现中尺度对流性雨团和雷雨天气，一小时降水6．8毫米，17，18时雷雨强度不断增强，一小时降水量由32．3毫米增至88．9毫米。从18时以后，驻马店的气压下降风速增大。在对流性降水强度增强之后，可能由于凝结潜热的释放，地面气压下降，气流辐合增强，对流活动进一步发展，于是地面形成中低压。从这个实例说明，将CISK机制加以发展使其适用于中纬度中尺度扰动是可能的。

中尺度低压一般辐合上升运动较强，容易触发暴雨，特别是那些与中尺度切变线伴生的中尺度低压往往造成强烈暴雨。如1979年6月11日发生在中国粤东澄海东溪口的1 h雨量245.1 mm的特强降水，就是由在锋前暖区内活动的中尺度低压直接造成的。2000年4月13～14日中国珠江口附近的特大暴雨过程中，也有多个中尺度低压活动，其中14日01时，在同一条切变线上，就在高澜岛、珠江口和香港各有一个β中尺度低压。2003年5月4～5日的特大暴雨过程中，珠江口的中尺度切变线上也有中尺度低压活动，在中尺度低压中心附近的斗门螺蛛1 h雨量达79 mm。除在中尺度切变线上生成外，中尺度低压也会在静止锋上或雷暴高压后部出现。