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云动力学是全国科学技术名词审定委员会审定、公布的科技类名词。

关于汉字的起源[1],中国古代文献上有种种说法,如“结绳”、“八卦”、“图画”、“书契”等,古书上还普遍记载有黄帝史官仓颉造字的传说。现代学者认为,成系统的文字工具不可能完全由一个人创造出来,仓颉[2]如果确有其人,应该是文字整理者或颁布者。最早刻划符号距今8000多年。

名词解释

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又有重要的影响。

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。从二十世纪60年代以来,各种新的雷达技术、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。

发展简史

理论研究和观测研究

一、始于20世纪40年代

积云的经典气块理论到夹卷理论,雷暴三阶段模型。1946-1947年美国雷暴研究计划和气团雷暴发展三阶段模型(Byers-Braham);

二、50年代初,提出动力夹卷理论同时根据室内实验的结果,指出夹卷率与对流单体的半径成反比。在湍流夹卷和动力夹卷假说基础上,提出了对流云发展的气块模式和气柱模式。

三、60年代,指出环境风的垂直切变有助于建立和维持稳定持久的强风暴系统,并提出了强风暴的三维结构模式。

四、70年代初,美国为了验证建立在累积带理论基础上的“竞争场”防雹原理而开展的“国家冰雹研究计划”(NHRE),还有“科罗拉多联合冰雹计划”,美国和加拿大合作的“阿尔伯塔冰雹研究计划”。1979年为研究龙卷、冰雹等灾害性天气而在美国中部开展的“强风暴和中尺度试验”计划(SESAME)。

五、1981年5月-8月在美国西北部

对流云降水协作试验CCOPE是为了研究对流风暴的降水效率及其与环境的相互作用,以及动力过程与微物理过程的相互作用。

T-28型装甲飞机,可测云内运动场的多普勒雷达,气象卫星特别是地球同步气象卫星和各种遥感仪器。如可测冰雹的双波长雷达,能辨认出非球形固体降水质点的偏振光雷达,监测龙卷等强风暴源的灵敏微压计以及激光、微波探测计,声波探测器等。

数值模拟

60年代以来,云数值模拟研究发展很快。先后出现了一维、二维和三维云模式。一维模式——只考虑垂直方向的空间分布;二维模式——分为“轴对称”和“面对称”两大类。轴对称模式使用空间柱坐标系并假定物理量不随方位角变化,二维面对称模式采用笛卡儿直角坐标系并假定物理量在某一水平轴方向(一般取y轴)无变化。

参考文献