青藏高原与落基山背风气旋的对比分析(一)——天气结构

本文分别选用了一个东亚(EA)和北美(NA)的背风气旋进行对比分析.分析了两者的天气形势、动力和热力结构的差异.由于青藏高原和落基山地形对气流的不同影响,北美水汽从墨西哥湾向北输送,东亚水汽从南海向东北输送,因而,NA的对流不稳定区成南北带状分布;而EA的则成东西带状分布.EA的初生时,正压不稳定作用是主要的;在发展中,起主导作用的是斜压不稳定.     

斜压大气中的地形扰动

本文主要讨论地形对天气系统的影响,研究了斜压大气中地形背风气旋的问题。用小参数法简化基本运动方程,利用青藏高原和落基山脉的实际地形,采用FFT的数值方法,考虑了不同地形、风切变、大气层结等诸因素对地形扰动的影响。结果表明:青藏高原和落基山脉东侧的地形扰动与统计结果较一致;层结对地形扰动的影响较敏感。     

青藏高原的动力作用及其对中国天气气候的影响

回顾了20世纪50年代以来有关青藏高原的动力学作用及其对我国天气、气候影响方面的研究工作,对高原动力学研究方面取得的成果进行综述。主要结果归纳为:1高原热力和动力作用对大气的影响存在季节性差异,冬、春季动力作用强于热力作用;2高原动力作用主要体现在绕流方面,冬、春季北半球中纬度西风经过高原的绕流与爬坡现象明显,而夏季则主要以绕流作用为主;3高原对寒潮、西南涡、热带气旋等天气系统有阻挡和屏障作用,对其系统的发生发展和移动路径都有重要影响;4高原对气候系统的阻挡和对季风的牵引作用,形成我国西北干旱,江南、华南湿润的气候背景。     

正压大气中青藏高原地形影响的数值试验

本文用不计摩擦和绝热的正压原始方程和Lagrange平流格式试验了青藏高原地形的动力作用,网格距取为1×1经纬度,用双三次样条函数值的高原真实地形作为地形场,分别试验了几种不同的初始场的自然爬绕、绕流和爬坡过程。结果表明:高原地形能使越过高原的气流在其主体及其东侧产生低值系统,而强迫抬升的爬坡运动尤其有直接的作用;在爬坡过程中,低涡的生成受初始场的影响较小,不同的初始场在地形强迫的爬坡过程的动力影响下,最后趋于形成大体上相似的高度场,东亚大槽和印度孟加拉湾低压的生成和维持与高原地形的动力作用有一定关系,低纬东风的存在有利于印度低压的生成和维持。     

青藏高原动力和热力作用对热带大气环流影响的数值研究

应用在CCM3气候模式基础上发展的一个CCM3(R15L9)长期预报模式 ,进一步研究了青藏高原热力和动力作用对夏季热带地区大气环流的影响。结果表明 :在 6月初夏季节 ,青藏高原动力和热力作用在 30°N和 30°S一带有明显的增温效果 ,有利于北半球副热带西风减弱北移、热带高层东风增强北进、南半球西风带北压和赤道中低层西风形成和加强。加速了季节转换过程 ,有利于增强越赤道气流和南北半球的大气交换作用 ,还有利于在南海、菲律宾以东海面上热带气旋的形成和发展 ,以及140°E以东热带太平洋地区的东风波动的形成和发展     

青藏高原与落基山背风气旋的对比分析(二)——诊断分析

本文对第一部分所选的东亚和北美的背风气旋个例继续进行诊断分析。利用Q矢量诊断了两者的锋生函数和垂直运动,同时对两者进行了涡度收支、热量和水汽收支的计算,对比分析了两者物理量的分布特征。结果表明:北美的锋生与落基山地形影响有关,在落基山东侧,对流活跃;而东亚的锋生与海洋上感热和水汽蒸发有关,气旋入海后,对流作用加强。     

青藏高原隆升对春、夏季亚洲大气环流的影响

利用全球大气环流谱模式R42L9,进行了有、无青藏高原大地形两种情况的10年积分,通过两个试验结果的比较,研究了青藏高原大地形对春、夏亚洲大气环流的影响。模拟结果表明：春季,青藏高原大地形对低层西风的阻挡引起了绕流,其北支气流加强了北方冷空气在高原东侧的南下;同时,作为一个弱热源,它的热力作用加强了高原南侧的南支西风气流,为华南地区输送了大量的暖湿空气。冷暖空气的交汇,加强了华南地区春季的降水。夏季,青藏高原强热源的存在,引起的低层气旋性环流,加强了青藏高原东侧的东亚夏季风,使其向北发展。盛夏,青藏高原“感热气泵（SHAP）”在南亚地区上空低层造成了负涡度和辐散异常,使南亚地区的夏季降水减少,南亚夏季风减弱;在对流层上层高原上宅形成负涡源,并通过遥相关加强了伊朗高压。     

九龙低涡的初生与发展

九龙低涡的产生除青藏高原南侧边界层对偏南季风气流的摩擦作用和绕流作用外,还有更深刻的原因:偏南季风气流在九龙地区Ω地形的强迫作用下形成的气旋环流与下垫面热力作用产生的热力环流形成的近地层减压区叠置,在行星边界层内初生成浅薄系统的九龙低涡。九龙低涡初生的必要条件:Ω地形的作用,动量条件,热力条件和水汽条件。九龙低涡发展的充分条件:700hPa河套地区、青甘地区、四川盆地东北气流的作用;500hPa青藏高原东部西北气流的作用;高原横切变线的作用;九尤地区高层辐散区的作用;季风汇合带的作用。     

一次快速发展气旋导致的沙尘暴天气过程的初步分析

文章概述了我国北方地区春季沙尘天气的特征,并对影响沙尘暴的天气气候背景、单站地面气象要素、环流形势、冷空气的强度及影响路径、沙尘暴的起沙源地、影响时间和范围等进行了分析。结果表明:此过程是蒙古气旋强烈发展所致。巴丹吉林沙漠和浑善达克沙地是沙尘暴的主要沙尘源区;蒙古气旋的爆发性发展和冷锋后大风是起沙的主要动力;在高空急流出口区左侧,气流辐散强迫形成干对流上升气流,该上升气流与湍流输送是沙尘向高空输送的动力机制。     

山地背风坡气旋生成初始阶段的急流动力学与地转适应过程

本文通过数值实验,探讨了高层位势涡度平流与背风坡气旋生成的关系。使用等熵坐标原始方程模式,模拟了曾产生“母体气旋”的冷锋上波扰动的发展。研究了山地阻挡冷锋前进时对扰动发展速度的影响,以及高层急流增强时对挑动发展速度的影响。急流的增强是通过山地强迫抬升气流改变地转位势涡度和求解相应的质量场及速度场来实现的。实验指出,冲击山脉的急流强度和背风坡的气压下降是密切联系的。     

DYNAMIC INFLUENCE OF QINGHAI-XIZANG PLATEAU AND ROCKY MOUNTAINS ON THE LEE CYCLONES

Using the operational model(B model)of Beijing Meteorological Center,we do some of numerical experi-ments of crossing and rounding mountains in all velocity adjustment scheme,and study dynamic effect ofQinghai-Xizang Plateau and Rocky Mountains on lee cyclones.The results show that due to air flow roundthe Qinghai-Xizang Plateau,divergence is distributed in the shape of confluence which matches cyclogenesisarea and cyclonic track in East Asia.In the downstream of the Qinghai-Xizang Plateau,convergence inthe upper troposphere restrains cyclone development in the east of China mainland.In North America,air flow primarily crosses over Rocky Mountains.Air is adiabatically cooled when it flows upward in thewest flank of Rocky Mountains,while air is warmed when it flows downward in the lee side.The fact isimportant for the lee cyclogenesis and the lee frontogenesis of Rocky Mountains.Air flow crossing over RockyMountains is also the main cause for forming dryline in the mid-west of United States.     

The interaction of a mechanically driven three-wave zonal background flow with model mountains in the Northern Hemisphere

Summary Laboratory experiments concerning the interaction of a mechanically driven, uniform shear, zonal, westerly flow superimposed on a three-wave pattern, including cut-off lows, with models of Greenland, the Rocky Mountains and Tibet are conducted. The modeling criteria considered are the matching of the Rossby, Burger and Ekman numbers as well as a number of geometrical parameters. The -effect has not been modeled.The model demonstrates the variation in strength of cut-off lows as they advect over and/or around the model mountains. For example, the low upwind of the Rocky Mountains weakens on approaching the mountains, transforming to a trough in passing over the model and then strengthening again in the lee. The model also shows the influence of the mountains in blocking the lows upstream and then having them accelerate as they advect over the topography.The experiments show how mother cut-off lows approaching the Rocky Mountains can develop daughter troughs/cut-off lows in the lee and further how these mother/daughters coalesce again in the lee. Finally the experiments demonstrate the effects of a cut-off low being advected from west to east past and to the north of the Tibetan Plateau. The process first develops a closed anticyclone in the southeastern region of the Tibetan Plateau. This anticyclone is later replaced by a trough and then a cut-off low. The experiments, generally, demonstrate a number of phenomena observed in the real atmosphere.With 12 Figures     

一个六层亚洲有限区域模式及对一次西南涡过程的数值模拟

本文介绍的六层亚洲有限区域模式包含了地形作用和地面摩擦、动量、热量和水汽的水平和垂直方向扩散过程（其中包括了下垫面感热作用）、水汽凝结潜热、云和辐射作用以及积云对流等物理过程。并运用新的有效的计算气压梯度力的方法，为减少青藏高原引起的σ面上的初值（由p面到σ面）的插值误差，用了初始时刻的迭代插值方法。另外，利用上述模式，以1981年7月11日12时客观分析为初始场，对青藏高原背风坡地区的西南涡形成过程进行了数值模拟试验，较成功地研究了青藏高原动力作用对西南涡形成和发展过程的影响，模式还较成功地模拟出在西南涡形成过程中在我国西南地区低层西南风急流的迅速形成和维持过程。如果降低模式地形高度（如将青藏高原降至3000 m以下），地形的坡度也变小了，西南涡的模拟就不能成功。本模式所用的新的气压梯度力的计算方法，使预报效果得到了改进。     

Lee cyclogenesis resulting from the combined outbreak of cold air and potential vorticity against the Alps

Summary A conceptual model of lee cyclogenesis is given which combines the commonly observed predominant features inherent in Alpine lee cyclogenesis, to be: blocking of cold air due to the Alps and progression of a potential vorticity maximum over the Alps. Numerical simulations of observed cases of Alpine lee cyclogenesis are carried out whose flow development turn out to bear close resemblance to this model. Therefore far-reaching conclusions are drawn.With 14 Figures     

Tracking surface cyclones with moist potential vorticity

1. Introduction There have been two di?erent approaches used fortracking extratropical cyclones. The traditional andmost common approach is to follow the minimum sur-face pressure of a cyclone (e.g., Petterssen, 1956; Car-nell and Senior, 1998; Serreze…     

背风波和逆温层效应对兰州小高压形成环境的影响研究

利用兰州和民勤两站干年(1995年)、湿年(1994年)的5~6月08:00和20:00气象观测资料,采用Scorer背风波参数等方法对兰州小高压的形成、发展机制进行动力和热力学诊断分析。分析表明,兰州存在明显的背风波效应和下沉逆温;民勤有较强的逆温层特征,逆温频数多且强度大,辐射和扰动逆温较明显,它们的背风波和逆温层特征影响着兰州小高压的形成、尺度和位置。兰州小高压是青藏高原大地形和大气环流共同作用的一种边界层现象,与青藏高原北部较强的逆温和背风波效应有着重要的关系,运用中尺度天气学方法得出兰州小高压的预报流程,以建立其诊断和预报的概念模型。     

太行山东麓焚风天气的统计特征和机理分析Ⅱ:背风波对焚风产生和传播影响的个例分析

利用中尺度模式WRF3.3对太行山东麓焚风典型个例进行了数值模拟。结果表明,太行山东麓焚风的发生和移动与山脉背风波密切相关。由此建立了太行山东麓焚风的概念模型:西北或偏西气流途经山西盆地、山西境内的山脉或高原,再越过太行山,在其东麓形成背风波。背风波的下沉气流气温按干绝热方式上升,同时下沉气流也会对低层大气产生压缩增温效应,使得太行山东麓产生焚风。背风波即为重力波,可以伴随着下沉气流向下游移动,正变温区同时也向东移动。变温区移动的速度和重力波的传播速度相同。背风波的产生,需要Scorer数向上足够的减小,而且不连续,即要求大气是稳定的且存在明显的风速切变。     

A unified theory of orographic influences upon cyclogenesis

Summary Cyclogenesis is known to take place frequently near the principal mountain complexes of the earth. However, a coherent and comprehensive theory of orographic cyclogenesis has never been offered in the literature. We propose here a unified theory of cyclogenesis in the presence of orography of various configurations, based on the generalization of a theoretical model concerning the interaction of baroclinic waves with local orography. This model has recently proved to be successful in accounting for some basic properties of Alpinecyclogenesis (Speranza et al. 1985). We consider, in particular, cyclogenesis in proximity of the Rocky Mountains (both to the west of the ridge, in the Gulf of Alaska, and to the east of it, over North America) and in proximity of the Himalaya-Tibetan Plateau.With regard to cyclogenesis over the Gulf of Alaska, results of numerical experiments, performed with the ECMWF model in order to isolate the orographic effects in realistic conditions, are also presented and compared with the theoretical results.

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Eine vereinheitlichte Theorie orographischer einflüsse auf die zyklogenese

Zusammenfassung Zyklogenese findet bekanntlich häufig in der Nähe der Hauptgebirgskomplexe der Erde statt. Dennoch wurde bis jetzt in der Literatur noch keine einheitliche und umfassende. Theorie orographischer Zyklogenese angeboten. Wir schlagen hier eine vereinheitlichte Theorie der Zyklogenese bei Vorhandensein einer Orographie mit unterschiedlichen Konfigurationen vor. Die Theorie basiert auf der Verallgemeinerung eines theoretischen Models über die Wechselwirkung von baroklinen Wellen mit der lokalen Orographie. Dieses Modell hat sich kürzlich bei der Erklärung einiger grundlegender Eigenschaften alpiner Zyklogenese als erfolgreich erwiesen (Speranza et al. 1985).Wir betrachten im besonderen die Zyklogenese in der Nähe der Rocky Mountains (sowohl westlich der Kette im Golf von Alaska als auch östlich davon über Nordamerika) und in der Nähe des Himalaya-Tibet-Plateaus.Hinsichtlich der Zyklogenese über dem Golf von Alaska werden auch Ergebnisse von numerischen Experimenten, die mit dem ECMWF-Modell durchgeführt wurden, um die orographischen Effekte unter realistischen Bedingungen zu isolieren, präsentiert und mit den theoretischen Ergebnissen verglichen.

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With 11 Figures