能量锋生与台风倒槽暴雨

当台风临近或登陆我国东南沿海时,一般可以发现在距台风中心较远的我国中纬度地区有一块暴雨区。特别是当台风有一个向北延伸的例槽时,在距台风中心相当远的倒槽区很容易发生暴雨。台风例槽暴雨由于持续时间比较长而且雨量比较大往往导致洪涝灾害。台风倒槽形势有利于能量锋生。本文利用能量锋生运动学的观点讨论了台风倒槽暴雨发生的可能机理。同时在考虑凝结潜热的情况下,推导了湿ω方程和湿位势倾向方程并利用湿ω方程分析了能量锋生的动力效应。最后,计算了7504号台风倒槽暴雨的能量锋生函数,并同暴雨落区进行比较。     

广东“5.24”暴雨的湿有效能量分析

利用海峡两岸及邻近地区暴雨试验期间的时间加密观测资料,分析了1998年5月24日发生在广东省的一次暴雨过程。发现湿有效能量与此次暴雨降水的关系比较清楚。降水开始前,暴雨区的能量显著增加,强降水开始于能量显著减少时;强降水时,暴雨区的能量出现小幅反弹;当暴雨区能量再次显著减少后暴雨降水结束;这是一次能量锋暴雨,暴雨开始前有能量锋生现象发生,暴雨强降水时段与强能量锋同步,暴雨区位于高能舌北侧能量锋附近。     

一次台风倒槽暴雨过程中的锋生与湿对称不稳定分析

摘 要：本文利用气象常观测资料、卫星云图以及NCEP/NCAR （1°×1°）再分析资料对1822号台风“山竹”给贵州带来的暴雨天气过程中的锋生与湿对称不稳定进行分析。结果发现：（1）台风“山竹”登陆减弱后,其北部倒槽影响贵州,同时受贵州东低西高的地形影响,倒槽系统出现斜压性,在倒槽附近出现锋生现象,其东侧出现湿对称不稳定的发展,造成贵州暴雨天气。（2）通过分析发现锋生区的东侧即湿对称不稳定区与中尺度雨带有较好的对应关系。（3）锋生与湿对称不稳定的发展与增强过程中,伴随着降雨的长时间维持,雨强变化不大,降水率大多为5~10mm/h。当锋生与湿对称不稳定减弱西移后,降雨天气减弱停止。（4）锋生现象与对称不稳定的形成具有一定的关系,两者均主要是由假相当位温的经向密集区（）发展起来的,对称不稳定区位于锋生区的东侧,即东南暖湿气流中,垂直结构上对称不稳定区位于锋生区的上部,与倾斜的上升运动区相对应。     

广东"5.24"暴雨的湿有效能量分析

利用海峡两岸及邻近地区暴雨试验期间的时间加密观测资料，分析了1998年5月24日发生在广东省的一次暴雨过程。发现湿有效能量与此次暴雨降水的关系比较清楚。降水开始前，暴雨区的能量显著增加，强降水开始于能量显著减少时；强降水时，暴雨区的能量出现小幅反弹；当暴雨区能量再次显著减少后暴雨降水结束；这是一次能量锋暴雨，暴雨开始前有能量锋生现象发生，暴雨强降水时段与强能量锋同步，暴雨区位于高能舌北侧能量锋附近。     

一次登陆台风倒槽暴雨过程的初步诊断

利用常规探空和地面观测资料、卫星雷达资料以及NCEP再分析数据,应用非地转湿Q矢量和湿位涡理论,诊断分析了2018年第4号台风"艾云尼"登陆后的倒槽暴雨过程。结果表明,台风倒槽东侧偏南气流为暴雨区温湿能量的主要来源,倒槽顶部的暖式切变和倒槽西侧高值湿位涡的下传,使大气斜压性和低层不稳定度增强。倒槽附近温度场与风场的不平衡配置易于激发次级环流,有利于潜热能的释放和暴雨的增幅。暴雨区对流层低层(925 hPa)湿位涡分量总满足MPV10,MPV20。中层非地转湿Q矢量散度与未来6 h降水落区对应较好,对此类台风倒槽类暴雨预报具有一定的指示意义。     

台风“利奇马”北上锋生导致山东省创纪录暴雨天气学成因分析

利用常规气象观测、NCEP/NCAR再分析、风廓线雷达及逐时自动气象站降雨量等资料,对2019年8月10—13日台风“利奇马”造成山东省有气象记录以来最大一次特大暴雨进行了成因分析。结果表明:（1） 此次台风特大暴雨主要为中低纬系统相互作用及台风倒槽直接影响产生,其与冷空气密切相关,冷暖空气交汇的位置正对应强降水落区;（2） 特大暴雨发生在θse密集带上冷暖空气交汇的对流不稳定强烈发展的锋生区域。锋生大值中心与特大暴雨中心对应较好,锋生强度对未来6小时降雨预报有指示作用;（3） 切变变形锋生为总锋生的主要正贡献,强降水区位于θse密集带上风向曲率最大的地方,在台风预报业务中要注意等θse线密集带上是否出现“对头风”的明显风向切变;（4） 强锋生次级环流与台风倒槽辐合及冷暖空气交汇等共同作用导致动力抬升快速增强,促使对流不稳定能量大量释放形成强降水。锋生次级环流上升支最强的区域,正对应降水最强的区域,也是冷暖空气交汇区域;（5） 风廓线雷达超低空风场的变化对小时雨强大小有明显的指示意义。近地面层风向发生突变,由东南风转北风的时段与潍坊出现山东全省最大小时雨强的时段一致。低空急流向低空的快速扩展对应着短时强降水的开始。近地面层暖平流的强弱变化影响着此次强降雨的雨强大小。     

“凡亚比”台风与冷锋共同造成湘黔暴雨成因分析

利用常规气象观测资料、NCEP资料、卫星资料等,对2010年9月21—22日湘黔北部一次台风倒槽暴雨过程进行天气动力学诊断分析。结果表明：暴雨出现在冷锋和倒槽共同影响区的主要原因是：冷锋前,暴雨区处于暖性不稳定区,台风倒槽带来充沛水汽。冷空气侵入台风倒槽后,使倒槽附近的水汽辐合加大,湿斜压锋区加强,垂直速度增大,冷空气与低层强的暖湿平流相互作用,激发出中尺度暴雨系统,不稳定能量释放,且对流云团的维持少动,造成了降水的持续,并形成暴雨。     

台风倒槽导致河南不同强度降水的对比分析

登陆后减弱的台风系统(低压、倒槽)经常为内陆省份河南带来不同强度的降水。为了更好地预判台风倒槽降水的强度,寻找台风倒槽暴雨预报关注点,对1980-2017年间河南省台风倒槽降水样本进行分析,发现区域暴雨出现的概率达78%,冷空气影响与否和动力条件强弱是决定台风倒槽降水强度的关键因素。选择登陆点相似、陆上移动路径相似但降水强度差异较大的1312号台风"潭美"(区域暴雨)和0604号台风"碧利斯"(一般性降水)作为两类降水的典型个例,进行对比分析。结果表明:"碧利斯"倒槽降水产生在暖区,无冷空气参与。而"潭美"倒槽降水,850 hPa以下有冷空气影响,湿位涡斜压项对降水的贡献大于正压项的。"潭美"过程的水汽、垂直上升速度、斜压性远比"碧利斯"的强。低层冷空气入侵为"潭美"降水增强起到以下几个作用:1)加强了大气的斜压性,使台风低压系统通过获取斜压能量得以维持并发展;2)加强了低层风场的辐合;3)南下冷空气与台风系统相遇(冷暖交汇)导致锋生,伴随锋生出现的次级环流上升支进一步促进了垂直上升运动;4)冷暖空气对峙形成近于垂直地面的θ_(se)陡立锋区,引起倾斜涡度发展,进一步加强低层辐合和上升运动,将水汽源源不断送往高层,使降水增强。因此,冷空气对台风倒槽暴雨的形成至关重要。在有较强水汽输送的前提下,中高纬有无冷空气南下与台风低压系统共同作用,是判断能否形成区域性暴雨较为关键的因素。而冷空气作用导致的斜压性增强及动力条件改善,是河南台风倒槽暴雨形成的重要机制。     

“08.7”襄樊罕见特大暴雨的中尺度观测特征与物理机制分析

利用Micaps常规观测资料、自动站加密观测资料、NCEP再分析资料和GOES卫星资料,从环流背景、水汽条件、动力条件、不稳定机制等方面,重点对2008年7月22日襄樊罕见特大暴雨的中尺度观测特征与物理机制进行分析.结果表明:此次特大暴雨是在副热带高压、高空槽、西南低涡、切变线和地面倒槽的共同作用下发生的:切变线上对流云团在暴雨区合并、加强是造成襄樊罕见特大暴雨天气的直接原因,强降水发生在TBB低值中心;沿低空急流建立的从南海到华中地区的水汽通道,为暴雨发生发展直接输送暖湿空气;低层强烈的水汽输送和水汽辐合使暴雨区大气湿层迅速增厚,为暴雨发生发展提供了有利的水汽条件;低层辐合、高层辐散和整层正涡度的配置以及强的垂直上升运动,为暴雨发生提供了动力条件;能量锋锋生、湿度锋锋生对中尺度对流系统发生发展具有触发作用.     

湖南汛期暴雨天气过程环流客观分型技术研究

利用2006—2014年4—9月湖南117例强降雨天气过程高空、地面观测资料,依据湖南省暴雨预报经验和方法,将强降雨天气过程分为低涡冷槽型、地面暖倒槽锋生型、副高边缘型、台风型、梅雨锋切变型和华南准静止锋型6种类型。在此基础上,以同期222个暴雨日当天08时20°—35°N、105°—120°E范围内500 h Pa高度场和850 h Pa径向风为参数,采用K-均值聚类法,通过反复迭代得到6类暴雨日客观天气型。结果表明:第1、2、6类暴雨日天气形势场特征和强降雨落区分别有60%以上与台风型、低涡冷槽型、地面暖倒槽锋生型强降雨过程的特征吻合;第3、4、5类暴雨日分别出现在2种或以上强降雨天气过程期间,其天气形势场和强降雨特点对应强降雨过程的不同阶段;6类聚类结果较为客观地反映了湖南省汛期暴雨的天气形势和降雨特点,分型结果可作为湖南汛期暴雨预报客观分型的参考依据。     

亚洲夏季风各子系统主要变率相互关系初析

使用NCEP/NCAR再分析资料和CMAP月平均降水资料分析了亚洲夏季风各个子系统的相互关系。结果表明亚洲夏季风子系统之间存在显著相关。从同期强度变化可知,当东亚季风偏强时,大尺度亚洲季风、东南亚季风、南亚季风均偏弱,相关区域降水偏少;而同时大尺度亚洲季风偏强时,东南亚和南亚季风偏强,相关区域降水偏多;东南亚季风偏强时,南亚季风偏弱,南亚地区降水偏少;反之亦然。从不同周期强度变化可知各个子系统相关仍然显著。      

热带东、西风界面附近的扰动流场

在正压无辐散的条件下,讨论了东、西风不连续面上的正压不稳定性,得出:在这种情形下,东、西风界面上的扰动总是不稳定的。文中用小参数的方法,对界面附近扰动发展的非线性问题进行了计算,算到二级近似。结果表明,非线性过程引进短波长的谐波。界面的变形和扰动随时间增长较快,经过0.5天,界面有很小的变形,附近只有很弱的闭合环流;到1.5天,界面变形显著,环流范围增长达300公里,而且短波占主要部分,界面北侧东风气流中的气旋式环流进一步发展,风速也显著增强。     

北半球大气臭氧和气温的关系

本文根据北半球21个臭氧站1979年7月1—31日逐日日平均臭氧总量与日平均10—200hPa气温资料,分析了逐日臭氧变化与气温变化的相互联系和影响。结果发现,臭氧总量变化落后于50—200hPa层气温变化,超前于5—50hPa层气温变化。     

THE ANALYSIS OF THE RELATIONSHIP BETWEEN THE SUBSYSTEMS OF THE ASIAN SUMMER MONSOON

In this study, the relationship between the subsystems of Asian summer monsoon is analyzed using U.S. National Centers for Environmental Protection/National Center for Atmospheric Research reanalysis and Climate Prediction Center Merged Analysis of Precipitation monthly mean precipitation data. The results showed that there is significant correlation between the subsystems of Asian summer monsoon. The changes of intensity over the same period show that weak large-scale Asian monsoon, Southeast Asia monsoon and South Asian monsoon are associated with strong East Asian monsoon and decreasing rainfall in related areas. And when the large-scale Asian monsoon is strong, Southeast Asia and South Asia monsoons will be strong and precipitation will increase. While the Southeast Asia monsoon is strong, the South Asia monsoon is weak and the rainfall of South Asia is decreasing, and vice versa. The various subsystems are significantly correlated for all periods of intensity changes.     

1986年夏季西藏东部近地层湍流输送特征的分析

本文以1986年夏季西藏高原气象实验(TIPMEX-86)期间获得的资料为基础,运用廓线方法,计算了实验期间感热、潜热和动量湍流通量并分析了与通量输送有关因子的变化。分析结果表明,各种湍流通量都有明显的日变化、日际变化和旬变化。7月份感热通量比6月份大约减少了2/3以上。计算得出那曲6月13—28日拖曳系联C_d的平均值为0.0052,同期感热通量的整体输送系数C_h为0.0075;而拉萨6月11日—7月20日C_d的平均值为0.0056,同期C_h的平均值为0.0085。根据整体输送系数和各种有关因子的关系分析表明,C_d,C_h不可能用一个常数代表,它们不仅仅是风速的函数,而且其变化还包含了稳定度、风速梯度、温度梯度的综合效应。     

中国西部干旱地区太阳直接辐射通量密度与大气质量的关系

本文根据中国西部干旱地区大气物理状态(大气可降水量和大气浑浊度)的变化范围,利用太阳直接辐射通量密度的理论计算公式,计算了各种大气透明系数状况下的太阳直接辐射通量密度。计算结果表明,大气质量m=2时的透明系数P_2和m相同时,由于水汽和气溶胶的含量配置不同而引起太阳直接辐射通量密度的差异,在辐射日变程的主要时段(m=1-3)内并不大。于是得到各种透明系数P_2状况下太阳直接辐射通量密度随大气质量变化的平均关系。不同海拔高度比较,当透明系数P_2相同时,各自的大气物理状态虽然不同,但m相同时的太阳直接辐射通量密度基本相同。现有的表征太阳直接辐射通量密度值和大气质量联系的关系式都不能很好地描述计算结果。根据太阳直接辐射通量密度随大气质量变化的特性,我们提出了新的关系式。最后,整理了不同拔海高度和不同地理景观的四个日射站(西藏那曲、青海格尔木、甘肃敦煌和民勤)的多年观测资料。经验计算结果与观测值比较,一致性良好。     

从大氣環流變化論東亞过渡季節的來臨

自然季節的劃分無論是在氣候学工作上和天氣預告,特别是中、長期預告工作上都是一個很重要的問題。 我國勞動人民从很古的時候就把天文現象和产業生产的实踐結合起來劃分季節。近代从氣象观測的科学工作建立以後,人們更科学地依據大量的氣候資料按照     

球面定常行星波射线的变化与波列的分支

为了解释大气低频波列的结构特征,本文把慢变介质中波传播的理论应用于行星波。采用射线追踪方法,借助于几何直观,在波射线与纬线平行的纬度附近,讨论了波数k_s的分布对波射线变化与波列分支的作用。并讨论了沿波射线路径波幅的变化。提出,在波数k_s为极值的纬度附近,定常行星波列存在着明显的分支现象。在传播期间,波幅在分支纬度附近为极大值。这些结论与双测和模拟的结果是相当一致的。此外,本文还讨论了“大圆路径理论”的局限性。     

中小尺度运动中风场和气压场的适应

在大型运动中有所谓地转适应的现象,本文研究了中小尺度运动中风场和气压场之间的适应问题。 由尺度分析可以发现:在一般中小尺度运动方程中,时间导数项较其中的各主要项小一个量极。因此可以认为中小尺度运动是在力的准平衡状态下进行缓慢的演变。当有某种原因破坏了这种力的准平衡态时,即有一种机制使运动回到准平衡来。这种准平衡态是惯性力(即速度平流)、科氏力和气压梯度力三者之间的准平衡。 由准平衡态的破坏恢复到准平衡的过程称为中小尺度的适应过程;准平衡态下的演变过程称为准常定过程。文中讨论了这两种过程中运动的物理性质。指出:对中尺度运动而言在适应过程中D>>ζ,在准常定过程中D≤ζ,这里D和ζ分别为散度和涡度。 设在某一有限的区域中,运动的平衡态受到了严重破坏,作为初值问题可以计算破坏以后运动的发展。计算结果表明:在短暂的时间内,气象要素有一急烈变化和调整,重新恢复准平衡态;时间稍长运动即进入准常定的演变。