高低空急流与水汽凝结过程对暖锋环流演变的影响

利用包括水汽凝结过程的原始方程模式模拟了高空西风急流和低空南风急流中暖锋环流的演变以及凝结的发生。计算结果显示,水汽凝结过程对暖锋环流有非常重大的作用,是暖锋锋区产生强中尺度深对流的重要机制。与干模式大气中高空西风急流对暖锋环流的影响远大于低空南风急流的结论相反,在含有水汽凝结过程的湿大气中,低空南风急流的作用远大于高空西风急流,它是暖锋锋区中产生强中尺度降水的更重要因子;高低空急流的共同作用,对湿暖锋锋区中多重中尺度雨带的形成具有重要作用。     

高低空急流和水汽凝结过程对锢囚锋环流演变的影响

文中利用包括湍流摩擦耗散的原始方程模式研究了高空西风急流、低空南风急流和水汽凝结过程对锢囚锋环流时间演变和降水强度变化的影响 ,计算结果表明 ,水汽凝结过程与高空西风急流或低空南风急流的共同作用对锢囚锋环流的演变起非常重要的作用 ,能在锢囚锋区形成强中尺度深对流系统 ,与干大气中高空西风急流对锢囚锋环流的作用远大于低空南风急流的情况相反 ,在存在水汽凝结过程的湿大气中 ,低空南风急流对锢囚锋的影响远大于高空西风急流 ,它产生的降水过程时间更长 ,降水强度更大 ,降水范围更广 ,是锢囚锋区产生强中尺度降水的重要因子。     

高、低空急流中的锢囚锋环流

利用原始方程模式探讨了高空西风急流和低空南风急流中锢囚锋环流的演变和增强机制。数值结果显示,在干大气中,高空西风急流的存在使锢囚锋非地转环流和锋区上升速度迅速变化、增强,并有利于重力内波的垂直传播;低空南风急流对锋区环流型的变化影响较大,但环流较为平直,对锋区上升速度的增强作用不大,产生的锋区速度比高空西风急流中小得多;高低空急流的同时存在,对锢囚锋环流的作用比较复杂,其影响比高低空急流各自作用的     

一次冬季锋面暴风雪天气过程的斜压边界层特征的观测分析

对STORM-FESTIOP17一次冬季锋面暴风雪天气过程的斜压边界层结构演变及特征进行了分析。发现：暖湿空气沿锋面抬升凝结成云，产生降水过程中释放的大量潜热显著增加锋两侧的水平温度差异，产生锋生。与锋生相伴，在锋前产生低空急流和高空急流。当锋生至最强时，锋两侧温差可达20K，锋前低空急流开始减弱，锋后低空急流增强，锋后冷平流开始主导锋两侧的环流系统。该冷平流削弱锋两侧的温度水平梯度，产生锋消作用。对这次锋面斜压对流边界层的湍流特征分析表明：在边界层之上切应力wv明显增大；湍能收支分析表明在边界层之上的风切变产生项很强，即大尺度天气系统有利于斜压对流边界层的发展，边界层内各量充分混合。这次冬季锋面暴风雪天气过程，冷锋前的低空南风急流从墨西哥湾携带来的充足水汽及锋区边界层大气的强斜压性是其产生的关键因子：冷锋过后，大尺度高空急流的作用更有利于对流边界层的充分发展。     

“21·11”极端暴雪过程多系统结构演变及热动力机制

利用多种实时观测资料和ERA5再分析资料,对造成2021年11月6—8日华北、东北极端暴雪过程多系统的结构特征及热动力机制进行分析。结果表明:此次过程先后由500 hPa高空横槽、河套西风槽及高空冷涡接力影响,其上空的高空急流不断加强并呈现“S”型弯曲,同时低空偏南风急流形成与加强,并在东北地区与高空急流耦合。此次过程阶段性特征明显,其影响系统的结构特征和水汽输送存在差异。回流冷锋形成的冷垫锋面较为浅薄,暖湿气流在其上倾斜上升。寒潮冷锋则较为陡立,上升气流随高度西倾。而锋面气旋结构较为深厚直立,使得气流呈垂直上升运动。随着斜压强迫的不断增强,850 hPa切变线由准东西向分布转为南北向分布,再演变为低涡切变结构。对应的水平涡度由弱转强,其上空正涡度垂直分布也逐渐加强,由弱倾斜上升运动逐步演变为较强垂直上升运动区,并在系统东侧形成次级环流下沉支。此次过程的发生发展与锋生作用密切相关,降雪落区和强度与锋区走向及锋生函数大小较为一致。假相当位温锋区在降雪3个阶段逐渐加强,垂直锋区和低层锋生函数由倾斜状态演变为近乎直立结构;湿位涡诊断表明,3个阶段降雪落区均发生在湿位涡正压项>0而斜压项...     

我国东北地区暴雪形成机理的个例研究

应用NCEP资料分析了2000年1月1-2日发生在我国东北地区的一次暴雪过程。研究表明：这次暴雪发生在两槽两脊的大尺度环流背景下，是高空西风急流和低空西南风急流上下耦合作用的结果。高空急流提供动力不稳定条件，低空急流是暴雪区水汽的提供者和对流不稳定能量释放的触发者；暴雪区还具备上冷下暖热力不稳定条件，暴雪区是北支锋区南压的结果。暴雪区的对流不稳定高度位于850hPa，湿位涡负值中心与暴雪区有较好的对应关系，由于低空急流对湿位涡的输送，使得暴雪区条件性对称不稳定加强，有利于暴雪的形成。     

梅雨锋结构的数值模拟

利用1999年6月下旬持续性梅雨锋降水过程的全程四维同化模拟结果,深入分析梅雨锋结构的时空不均匀变化特征及其与低涡降水强度的密切关系。结果表明,梅雨锋呈现明显的中层锋和边界层锋两段锋的特征,中层梅雨锋区对降水的影响比边界层锋更为关键,中层锋的加强、锋坡增大趋于垂直、锋区垂直环流的加强和与高空急流锋区的上下贯通,有利于梅雨锋降水的加强,强降水并不出现于中层锋区最强的时段,而是发生于大范围锋区强度达峰值之后约16—24 h。中低层总变形加强与梅雨锋的加强有密切关系。组成低空急流的中低层u,v分量呈现不同的分布和演变特征,强南风中心位于900—800 hPa,呈明显的低空急流状特征,贴近暴雨区还可能出现较小尺度的急流;而强西风中心出现于中层锋前700—500 hPa,表现为高空强西风区沿锋区上界的向下延伸;低空南风急流通常与总变形同时加强。强锋段的锋前饱和高湿高能气柱、锋前中低层急流状南风区和中层西风均匀大值区等要素场呈现高度组织化的特征。梅雨锋的低层特性,如辐合、锋区强度、总变形和南风分量及降水强度等要素呈现显著的中尺度扰动特征,有明显的日变化且受长江中下游中尺度地形影响,扰动特征有随时间上传的趋势。     

南支槽与孟加拉湾风暴结合对一次高原暴雪过程的影响

利用NCEP/NcAR逐6 h 1°×1°。再分析资料与常规和非常规观测资料,对2007年11月云南德钦高原暴雪产生的原因进行了研究,探讨南支槽与孟加拉湾风暴结合对高原东南部强烈天气的影响过程。结果表明:(1)在南支槽和孟加拉湾风暴结合的天气尺度条件下,槽前偏南风低空急流受高原大地形阻挡产生的高原切变线是高原暴雪的直接影响系统;(2)由于地形和冷空气的作用,上升运动向北倾斜使高原对流层中上层首先出现上升运动,整层上升运动在高原切变线和次级环流上升支的共同作用下强烈发展。孟加拉湾风暴北上与南支槽结合、高原切变线北移和风暴低压临近使德钦上升运动出现三次增强;(3)南支槽前偏南风低空急流向北输送水汽,部分水汽被抬升到高空,部分水汽绕过高原东南角向下游输送。高空水汽经高原上空沿着高空西风急流向下游远距离输送。高、低空水汽通道不重合往往会影响高原及其下游强降水落区的预报。受高空水汽输送影响,高原东南部纵向岭谷区具有高层大气最先增湿的特征,近地层水汽通量长时间强烈辐合有利于高原暴雪的形成;(4)上游冷空气沿南支西风到达孟加拉湾,促使南支槽加深和维持有利于引导盂加拉湾风暴北上,南支槽前偏南风低空急流把暖湿空气输送上高原,同时横槽转竖冷空气从高原南下,冷暖空气在德钦交汇形成强锋区也是暴雪产生的一个有利条件。(5)高原暴雪的锋区结构具有中纬度锋面天气特征,在暴雪发生的锋区附近,满足倾斜位涡发展和条件性对称不稳定。     

低空急流形成发展的一种可能机制——重力波的惯性不稳定

当斜压大气在高空急流轴附近满足条件f(f-/y)＜0时,非地转运动激发出的重力惯性波将得到进一步的发展.此时,斜压大气的地转适应过程无法实现,非热成风和垂直环流之间将发生正反馈作用, 负的非热成风将激发并加强南部上升北部下沉的垂直环流,垂直上升流的加强将导致低层低压系统的发展和低层流场的辐合,使得低层低压系统南侧的气压梯度力增大,结果在辐合区南侧形成低空急流.此外,非热成风的分布对垂直环流和低空急流的形成发展也具有非常重要的作用.     

内蒙古中西部地区成灾暴雨的形成机制

文章对内蒙古中西部大暴雨的形成机制作了初步探讨。指出西太平洋到热带高压西伸北跳与华北高压脊结合之后，可提供大尺度低空偏南急流形成及南方水汽直输本区的背景。如果同时有中纬度高空偏西急流存在，则两者的耦合作用，在华北高压后部，形成了重力惯性波不稳定发展的条件，于是垂直环流和非热成风相互作用，同期发展。由调整变化又促成了低空西南急流的发展并与原有的大尺度低空偏南气流相叠加，进一步加强了水汽向本区输送。因此，在高空急流和低空急流中间的地区，既有丰富的水汽来源，又有强烈的抬升凝结条件，形成了产生暴雨的物理基础。再加上西来冷空气的介入和地形作用，就使得内蒙古中西部成为易发生大暴雨的地区之一。     

高空西风急流和低空南风急流中的冷锋环流

文中利用原始方程模式研究了不同背景风场中的冷锋环流，计算结果显示，对越锋非地转环流和锋区垂直运动起主要作用的是垂直于锋面的背景风场，沿锋的背景风场也有影响，但比前者小得多，后者产生的越锋非地转环流和上升速度也比前者弱得多；具有强垂直切变的西风急流更有利于在锋区产生强的越锋环流和大的上升速度；此外，越锋非地转环流还与Richardson数的小值区相联系。     

Idealised Numerical Experiments of Alpine Flow Regimes and Southside Precipitation Events

Summary  Heavy precipitation events to the south of the Alps are usually associated with a southerly pre-frontal low-level jet advecting moisture toward the southern slopes of the Alps. Here we use idealised numerical simulations to assess the nature of the associated flow regimes and the mechanisms leading to vertical lifting and precipitation. The idealisations comprise: a simplified arc-shaped barrier-like orographic obstacle of Alpine scale; neglection of the tropopause; a stationary two-dimensional upstream flow configuration that includes a frontal structure and a low-level jet; hydrostatic dynamics with free-slip lower boundary conditions; and a simplified set of parameterizations to address dry, moist absolutely stable, and moist conditionally unstable upstream flow configurations. Within the dry dynamics, typical settings lead to Alpine-scale flow splitting with pronounced left/right asymmetries with respect to the incident southerly flow. Strong vertical lifting occurs over the western portion of the upstream slopes, within the stream of air that tries to circum go the elongated obstacle on the western flank. Thus, despite belonging to the “flow-around” regime, these flow configurations can exhibit vertical lifting over the whole height of the obstacle. The responsible asymmetry is primarily induced by the Coriolis effect in the presence of an elongated mountain, but it can further be intensified by the impinging low-level jet and the arc-shape of the Alpine topography. With a conditionally unstable moist upstream profile, the flow is able to surmount the obstacle without pronounced horizontal deflections. Maximum precipitation rates of are obtained. When moist convection is suppressed by using a moist absolutely stable upstream profile, the flow is again substantially deflected and shows the typical characteristics of the dry flow regime discussed above, with somewhat reduced precipitation rates as compared to the convective case. Overall there is evidence that the asymmetry introduced by the Coriolis effect, a pronounced low-level jet, and a moist upstream profile, all facilitate vertical lifting and thereby provide a suitable environment for heavy condensation and precipitation. Received March 22, 1999/Revised August 18, 1999     

1991年梅雨锋暴雨与锋生环流的诊断分析

利用原始方程模式锋生环流诊断方程对１９９１年７月一次梅雨锋暴雨过程进行诊断分析。计算结果表明，锋面横向次级环流在低层是一个热力正环流，低空急流出口区的次级环流使锋面附近的上升运动得到加强：１００ｈＰａ青藏高压东侧的偏北风与中层的偏南风耦合形成择流层上层的反环流叠加在锋面横向环流上形成深厚的上升气流区是暴雨发生的动力条件。     

热带扰动与远距离暴雨关系的统计分析与数值试验

对2006—2011年5—9月90~150°E、0°~50°N范围内远距离暴雨进行统计与合成分析,并选取典型个例进行诊断分析与数值试验,研究结果表明:1)在有利的大气背景下,强度较低的热带扰动也可以与中纬度系统共同作用引发远距离暴雨,对统计得出的21例依据水汽通道的类型分为3类:S型水汽通道、双水汽通道和西北向型水汽通道,其中S型水汽通道发生次数最多。2)低空急流合成分析表明,不论扰动强弱,热带扰动东侧的偏南低空急流是形成远距离暴雨的关键,是联系中低纬度系统的纽带和桥梁,对S型的个例进行诊断分析与数值试验也进一步显示,热带扰动东侧低空急流是中纬度暴雨区水汽输送的主要通道,偏南低空急流的强弱是影响远距离暴雨强度的主要因子之一。3)敏感性试验结果表明,热带扰动也可以引起Rossby波能量向东北方向传播,其强度与扰动强度成正比,从而改变远距离降水分布;去除热带扰动则无法形成波列,不利于能量的传播与远距离降水发展。     

2010年我国南方两次持续性强降水的环流特征

通过对2010年夏季我国南方两次持续性强降水期间对流层高、中、低多个大尺度关键影响系统的时空演变特征及其影响机制的分析和比较,讨论了我国南方持续性强降水的大气环流特征。结果表明:这两次持续性强降水均出现了东亚西风带沿海低槽不断快速重建或加深,且中纬度锋区位置稳定维持,低空西南急流反复加强,且其轴线左侧的南风经向强梯度带位置相对稳定,副热带高空西风急流和南亚高压脊线及西太平洋副热带高压的纬度带位置相对稳定;相应地,在强降水带上空反复出现强烈的低层水汽辐合抬升、高层辐散抽吸及垂直上升运动发展,进而形成持续性强降水。西西伯利亚低槽的不断快速重建与加深 (东移)、马斯克林高压西侧高压及马斯克林高压的不断加强东移、副热带高空西风急流的建立和维持对南方持续性强降水具有超前指示意义。强降水带位于东亚低空西南急流轴左侧南风经向强梯度辐合带、高空西风急流南侧至南亚高压脊线北侧之间的强辐散区及中层垂直上升速度大值带中。     

Typical Structure, Variety, and Multi-Scale Characteristics of Meiyu Front

Meiyu front plays an important role in summer rainfall in central China. Based on the GMS-5 satellite images, NCEP reanalyses （2.5°×2.5°） and final analyses （1°×1°） data, and meteorological conventional sounding observations, the horizontal and vertical structures of the Meiyu front were summarized using multiple diagnostic variables, including winds, temperature, jet stream, front, pseduo-equivalent potential temperature, divergence, vertical motion, static instability, etc. In this paper, four cases were selected and analyzed, two of which are in 26-28 June and 23 July 2002 during the Experiment on Heavy Rain in the Meiyu period in the lower reaches of the Yangtze River, and the others are in May and July 1998. The two cases in July 1998 and July 2002 are the secondary Meiyu front cases. The results show that the structures and characteristics of the Meiyu front are different for various cases, or at various places and time, or at various stages of one case, and the frontal characteristics can be converted from the polar front to the equatorial front. Because of the interaction of the different scale circulations in the high and low latitudes, the horizontal structure of the Meiyu front has various forms.
The results in this paper also show that the typical Meiyu front consists of a narrow band with a high gradient of potential equivalent temperature below 500 hPa, south of which is warm and moist air mass, and north of which is the transformed air mass from the midlatitude ocean or polar continent. Below the mid troposphere, south of the front blows southwesterlies, while north blows easterlies. The ascending motion and precipitation usually occur ahead of the Meiyu front. In the upper troposphere, the subtropical front is above the Meiyu front, but two fronts are separated. In addition, the upper westerly jet stream and the easterlies to the south of the Meiyu front result in the upper divergent flow field.
The multi-scale characteristics of the horizontal structure of the Meiyu front can     

2005年江淮流域入梅偏晚的成因分析

2005年是江淮流域入梅偏晚年。利用NCEP／NCAR再分析资料、OLR资料和江苏省气象台提供的2005年逐日降水资料，对2005年江淮流域入梅前的异常环流形势进行分析，探讨了西太平洋副热带高压和低层中高纬冷空气的活动异常与东亚大槽、中西太平洋ITCZ以及东亚副热带高空西风急流等活动异常的关系。结果表明，入梅前，东亚大槽发展强盛，ITCZ偏弱以及东亚副热带高空西风急流强劲少动导致西太平洋副热带高压北抬偏晚。同时，东亚副热带高空西风急流的强劲少动也使南下冷空气势力强劲，中低层副热带锋区偏南，抑制了暖湿的东亚夏季风向江淮流域推进。东亚副热带高空西风急流和西太平洋副热带高压向北突跳偏晚是江淮流域2005年入梅偏晚的主要原因。