中气旋指对流风暴中几千米到十几千米尺度的小尺度涡旋,常引发
龙卷、
冰雹、
雷雨大风等灾害性天气。其直径可达10千米,多生成于大气不稳定环境中,与强垂直风切变和热力不稳定层相关。
典型的中气旋是具有强烈上升气流和下沉气流的(积雨)云。这种云垂直伸展较高,如高耸陡山,顶部可呈砧或鬃状;底部较暗,时有悬球状结构。单个积雨云的主体水平尺度在几千米到20千米。中气旋的发展与热气团在不稳定环境中的对流抬升有关。
Fujita最早提出中气旋的概念,Donaldson利用多普勒雷达首次观测到超级单体中的中气旋,随后的大量多普勒雷达观测事实进一步证实了中气旋的理论。统计表明,产生龙卷的中气旋占总数的20%左右,如果探测到中等强度以上的中气旋其底到地面的距离小于1千米,龙卷产生的概率达40%以上。中气旋基本只出现在4—8月份,其中7月份出现的次数最多,它的生命史较短,大多数都在半个小时以内。中气旋的顶高突然下降或最强切变高度下降并逼近底高的时候,表明中气旋明显加强;而在最强切变高度明显上升的时候,中气旋常趋于消亡。强降水超级单体最重要的特征是中气旋全部或大部分为降水所包裹。距离雷达30~110千米是中气旋最佳探测范围。
根据成熟中气旋的概念模型,在靠近地面附近的大气边界层内,中气旋的径向速度特征为辐合式气旋性旋转,再上面一些是纯粹的气旋性旋转,在中上层为气旋式旋转辐散,上层为纯粹辐散。