中尺度环流

在陆地与海洋交界处或平原与山脉交界处，日常的加热对比使空气运动，产生海风、谷风以及其他塑造人类尺度天气的地方环流。

Definition

中尺度环流是由水平加热差异或地形驱动的局地中尺度风系统，例如海风和山谷风，它们独立于较大的天气尺度气流而产生。

Scope

本主题涵盖热力和地形强迫的中尺度环流，包括海陆风、山谷风和坡风，以及相关的局地风系统，以及它们如何重新分配热量、水分和污染物并可能触发对流。

Core questions

• 陆地和海洋之间的加热差异如何驱动海风环流？
• 地形如何强迫形成谷风、坡风和山风？
• 这些环流如何影响局地天气和空气质量？
• 辐合的中尺度气流如何触发雷暴？

Key theories

海风环流

白天，陆地比邻近海洋加热更快，产生水平气压梯度，驱动冷空气向陆地流动形成海风；夜间陆地冷却更快时，则形成反向的陆风。

热力驱动的山风

山坡和谷底的差异加热在白天驱动上坡和上谷风，夜间则产生下坡引流和下谷风，从而形成典型的昼夜山风系统。

Mechanisms

陆地和水体加热和冷却的速度不同，因此白天较暖的陆地产生较低的气压，将较冷的海洋空气吸入内陆形成海风，夜间则逆转为陆风。在复杂地形上，阳光照射的山坡使邻近空气变暖，并在白天驱动上坡和上谷气流，而夜间辐射冷却产生致密空气，沿下坡和下谷方向流动。海风锋和山谷的辐合区可以将空气抬升到足以触发云和雷暴的高度。

Clinical relevance

中尺度环流强烈影响局地温度、湿度和风，沿海城市和山谷中空气污染物的扩散，风能和太阳能资源的选址，以及午后雷暴的发生，这使得它们对局地预报和空气质量管理至关重要。

History

海风等局地环流自古以来就已为人所知，但其定量研究在二十世纪随着中尺度观测和数值模拟的进展而取得突破，包括海风的基础建模工作和山地气象学的详细研究。

Key figures

• Jacob Bjerknes
• Roger Pielke
• C. David Whiteman

Seminal works

• markowski2010
• wallace2006

Frequently asked questions

为什么在阳光明媚的下午，通常会有凉爽的海风吹来？

在晴朗的日子里，陆地比海洋升温更快，因此陆地上方的空气上升，形成较低的气压；然后，来自水面上方较冷、密度较大的空气流向内陆以补充，从而产生令人心旷神怡的海风。

为什么夜间冷空气会流入山谷？

日落后，山坡通过辐射散热而冷却，使其旁边的空气变冷；这种寒冷、致密的空气会沿着山坡下滑并聚集在山谷中，这就是为什么山谷底部在夜间通常比周围山坡更冷的原因。