位涡理论及其应用

位涡是近代天气动力学的重要概念之一。本文主要对位涡理论的某些要点,包括位涡的概念、位涡的守恒性、位涡的分析、位涡思想、位涡反演、湿位涡及位涡理论的发展和应用等作一简要介绍。     

位涡反演理论在台风领域中的应用研究进展

位涡作为一个综合反映流体动力学和热力学性质的物理量,受到气象学者的广泛关注,位涡反演理论逐渐成为台风研究的重要方法之一。在简要回顾近几十年来位涡反演理论研究进展的基础上,综述了位涡反演理论在台风领域中的应用进展情况,讨论了位涡反演理论应用时可能存在的问题,即位涡平均态求取、近地面摩擦作用以及位涡反演平衡条件等都可能影响反演效果,并对位涡反演理论的应用前景作了展望。     

涡旋发展和移动的动力和热力问题Ⅱ:广义倾斜涡度发展

从位涡-位温（PV-θ）以及拉格朗日观点,引入广义倾斜涡度发展的概念研究绝热条件下的垂直涡度发展。广义倾斜涡度发展是一个与涡度发展的坐标无关的概念框架,该框架包括倾斜涡度发展。倾斜涡度发展研究当大气处于稳定或不稳定层结情形,空气质点沿着向上凸的陡峭等熵面下滑或沿着向下凹的陡峭等熵面上滑过程垂直涡度激烈发展。因此,倾斜涡度发展是研究强烈天气过程的涡度发展非常强的情形。此外,广义倾斜涡度发展概念澄清了涡度发展和倾斜涡度发展的区别,涡度发展和倾斜涡度发展的判别标准表明,倾斜涡度发展的要求比涡度发展的要求严格很多。在空气质点沿着向上凸的陡峭等熵面下滑或沿着向下凹的陡峭等熵面上滑过程,当在稳定大气中静力稳定度（θ_z）迅速减小或在不稳定大气中静力稳定度（θ_z）迅速增大,即静力稳定度（θ_z）趋于0时,如果C_D<0,那么垂直涡度将急速发展。应用得到的理论结果分析了2008年7月下旬的一次青藏高原低涡过程,该低涡形成于青藏高原中西部,东移滑出青藏高原然后继续东移,给四川盆地和长江中下游带来强降水。诊断表明,2008年7月22日00—06时（世界时）青藏高原低涡沿着四川盆地东北边的斜坡爬升时低涡加强发展,PV₂变化对低涡加强发展有贡献,因为此时的水平涡度（η_s）变化和斜压度（θ_s）变化都对垂直涡度发展起正贡献。而且,22日06时,330 K等熵面的倾斜涡度发展判据满足,表明倾斜涡度发展并对垂直涡度发展起重要贡献。围绕着低涡中心较强的涡度发展和倾斜涡度发展信号表明,广义倾斜涡度发展概念框架可以作为诊断天气过程的一个有用工具。     

呼伦贝尔盟降水特点形成分析

我来呼盟气象局预报科工作已近３年,刚来时就有老预报员对我说：“咱盟的降水非常有特点,总是在低涡的顶部偏东气流中,称之为回流天气。”这句话对我印象非常深刻。我经过３年的实际工作总结的确如此,７０％的降水发生在低涡系统中,而且维持时间较长,一般１～５天,...     

西南低涡发展的稳定性及其分叉分析

从绝热、无摩擦的运动方程出发，运用特征方程及其根的稳定性理论，在理论上探讨西南低涡发展的机制。     

一次高原涡和西南涡作用下强降水的回波结构和演变分析

2009年7月30—31日,青藏高原东侧背风坡发生了一次持续性强降水过程。在高原涡和西南涡相继出现并相互作用的天气环境中,四川盆地内生成了3个中尺度对流系统。使用新一代天气雷达组网的反射率因子,美国环境预报中心(NCEP)再分析资料,以及热带测雨卫星搭载的测雨雷达(TRMM PR)反射率因子,可以得到这次暴雨的发展演变及其三维结构特征。通过与TRMM PR探测资料的对比验证,地基组网雷达的结果与其非常一致,基本能反映出对流系统的演变全貌,而在高原和山区地基雷达缺测的区域,测雨雷达探测资料可以做为补充。分析表明,降水落区的低层正涡度和水汽辐合上升与高层负涡度和水汽辐散相配合,是触发暴雨的有利条件。第1个降水系统位于高原涡东南侧,随着高原涡的移动衰亡移出盆地并最终消散,降水系统和高原涡在时间上有滞后相关,二者移动速度的突变较为一致;第2和第3个降水系统在西南涡出现的时段强烈发展,在局地停留维持并打通成为一条沿山脉走向的贯穿整个盆地的混合降水回波带,在西南涡发展至成熟阶段给四川盆地南部带来最大小时降水,降水系统和西南涡的相关无论在强度还是移速上都非常显著。在复杂的地形条件下,青藏高原和四川盆地相接处,降水云团的0℃层高度并未随地表发生明显变化,但降水云团进入盆地后,低于0℃层高度的降水粒子融化变为液相,使得云团从对流型降水变为分层结构的层云降水。     

植被和土壤湿度对西南低涡降水影响的敏感性试验

利用含Ｄｅａｒｄｏｒｆｆ植被参数化方案的颜宏等有限区域细网格模式，研究西南低涡降水对青藏高原及其邻近区域植被覆盖和土壤湿度变化的敏感性，着重分析在“８２．７”和“８１．７”两次西南低涡降水过程中的降水、上升运动和地面感热与水汽通量对植被覆盖和土壤湿度的敏感性问题。试验表明，西南低涡降水对青藏高原及其邻近地区的植被覆盖和土壤湿度是非常敏感的，对大气低层上升运动和地面感热、潜热通量也较为敏感。     

全国各省市气象科技期刊文章摘编（38）

1位涡理论及其应用 《气象》2010年第3期 寿绍文 南京信息工程大学210044 摘要：位涡是近代天气动力学的重要概念之一。本文主要对位涡理论的一些要点,包括位涡的定义、特性、分析方法、位涡思想、位涡反演、湿位涡以及位涡理论的发展和应用等作了介绍。位涡已经成为天气动力学领域中的重要研究方法之一。     

大气中的广义Clebsch变换和位涡、螺旋性守恒定理

本文通过使用Lagrange函数，导出了旋转大气中的广义Clebsch变换，并用广义的Clebsch变换求出了大气中的位涡和螺旋性守恒定理，然后再用Hamilton原理进一步讨论了大气中的位涡守恒定理，其结果是非常有意义的。     

西南低涡与安康降水

讨论了西南低涡在６～８月对安康降水的影响,发现尽管西南低涡对安康降水有较大影响,但差异非常明显,选取１９７８－０７－１４～１６日典型的低涡降水过程,从形势场和能量场进行了分析,揭示了这类降水的基本特征,对准确预报这类系统,减少预报失误,具有极其重要的意义。     

"Little Ice Age" Research: A Perspective from Iceland

The development during the nineteenth and twentieth centuries of the sciences of meteorology and climatology and their subdisciplines has made possible an ever-increasing understanding of the climate of the past. In particular, the refinement of palaeoclimatic proxy data has meant that the climate of the past thousand years has begun to be extensively studied. In the context of this research, it has often been suggested that a warm epoch occurred in much of northern Europe, the north Atlantic, and other parts of the world, from around the ninth through the fourteenth centuries, and that this was followed by a decline in temperatures culminating in a "Little Ice Age" from about 1550 to 1850 (see e.g. Lamb, 1965, 1977; Flohn, 1978). The appelations "Medieval Warm Period" and "Little Ice Age" have entered the literature and are frequently used without clear definition. More recently, however, these terms have come under closer scrutiny (see, e.g. Ogilvie, 1991, 1992; Bradley and Jones, 1992; Mikami, 1992; Briffa and Jones, 1993; Bradley and Jones, 1993; Hughes and Diaz, 1994; Jones et al., 1998; Mann et al., 1999; Crowley and Lowery, 2000). As research continues into climatic fluctuations over the last 1000 to 2000 years, a pattern is emerging which suggests a far more complex picture than early research into the history of climate suggested. In this paper, the origins of the term "Little Ice Age" are considered. Because of the emphasis on the North Atlantic in this volume, the prime focus is on research that has been undertaken in this region, with a perspective on the historiography of historical climatology in Iceland as well as on the twentieth-century climate of Iceland. The phrase "Little Ice Age" has become part of the scientific and popular thinking on the climate of the past thousand years. However, as knowledge of the climate of the Holocene continues to grow, the term now seems to cloud rather than clarify thinking on the climate of the past thousand years. It is hoped that the discussion here will encourage future researchers to focus their thinking on exactly and precisely what is meant when the term "Little Ice Age" is used.     

台湾岛地形对“麦德姆”台风的影响

采用WRF模式,以2014年10号台风"麦德姆"为例,针对台湾岛中央山脉的局部地形,设计精细化地形试验,数值模拟了"麦德姆"台风登陆台湾岛前后地形对其路径、强度及风雨分布的影响。研究结果表明:真实的地形能更好的模拟和再现"麦德姆"台风发生发展的过程;台湾岛中央山脉地形对登岛"麦德姆"台风的路径有实质性的影响,降低台湾地形高度试验导致台风路径向西南偏转,而提高台湾岛地形高度则导致台风路径向东北偏转,地形高度改变的程度与路径偏转程度成正相关,地形高度改变所导致阻挡效应及台风环流与大尺度环流的相互作用是导致路径偏转的主要原因;台湾岛地形高度的改变对台风强度有明显的影响,增加或减少台湾岛地形高度,都会使台风强度有所减弱,这与地形变化引起的动力狭管效应、云水物质分布及外围云带的对流运动有关;台湾岛地形影响"麦德姆"台风降水的机制更为复杂,其不仅与地形引发的台风强度及结构变化有关,更与地形引起的眼区对流活动和螺旋云带及外围云系的时空分布有关。     

双台风“纳沙”和“海棠”登陆后强度变化成因及对比分析

利用NCEP（National Centers for Environmental Prediction）再分析资料对2017年双台风“纳沙”（1709）和“海棠”（1710）先后登陆福建后的强度变化特征进行对比分析。结果表明：低纬水汽输送的强弱变化是造成双台风强度变化的主要原因,而越赤道气流对水汽输送起到关键作用。副热带西风急流与中低空风场强弱变化一致,西风急流增强伴随中低空东风加强是“海棠”陆上强度维持不减的原因之一,反之“纳沙”快速减弱。双台风效应对强度变化也起着重要作用：双台风靠近相吸作用下,“纳沙”残余环流卷入“海棠”环流中,为其输送正涡度因子及斜压能量,也是促使“海棠”强度维持的原因。台风登陆后,其上空三种不同层差的垂直风切变值表现一致减小的变化趋势及低于6 m·s^-1的风切,有利于弱台“海棠”陆上长久维持。海岸锋生及海表通量动热力因子对“海棠”右侧中小尺度对流发展和维持起到重要作用,加剧了“海棠”非对称性结构,促使“海棠”强度维持不减。     

一次由“列车效应”造成的致洪暴雨分析研究

2010年6月25日在粤东南部地区发生了超历史纪录的强降水过程。利用MICAPS 3.1软件系统、多普勒雷达及中尺度地面自动加密观测站等资料进行分析表明：深厚的高空冷涡位置偏南,移动缓慢是造成此次极端降水的直接影响系统。有组织排列的多单体风暴活动、地面准静止锋及其前方锋前暖区内出现的中尺度辐合长时间维持,是形成＂列车效应（Train Effect）＂的主要原因,降水回波沿东北—西南向排列的地面总能量中心移动,特殊的地形作用促使＂列车效应＂形成。反射率因子图上显示强降水回波具有低质心结构且垂直发展旺盛,具有＂牛眼＂结构特征的速度图上表明了强盛的低空西南急流存在。由于＂大风核＂存在,造成中小尺度次级垂直环流,并且这些次级环流有规则的排列,这可能是＂列车效应＂形成和维持的主要原因。在上述研究基础上提出了此次＂列车效应＂暴雨模式。     

黄河“96.8”致洪暴雨过程和数值模式预报分析

黄河“96.8”洪水是一次重要的强降水过程引起的。黄河流域地形复杂 ,而且降水时间分布极不均匀 ,预报难度较大。应用中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室 REM模式 (简称 LASGREM)对这次洪水暴雨过程进行了模拟预报。同时应用 L ASGREM的输出产品对该过程进行了分析。结果表明 ,该模式对黄河“96.8”致洪暴雨的模拟预报能力较强 ,适合于黄河水文气象业务预报。     

在改革中求发展--《干旱气象》改革的基本思路与措施

以《甘肃气象》改为《干旱气象》后所采取的一系列思路和措施为重点,论述了由技术类期刊向学术类期刊发展的过程和改刊后的成果以及所存在的问题,提出了以干旱气象为中心,将期刊办出特色、办出新意的理念,同时也对该刊今后的努力方向提出要求。     

桂林"98.6"连续大暴雨的特征分析

通过对桂林“98.6”连续大暴雨的形势分析,揭示了这次过程的大环流维持机制,暴雨得以维持的主要原因;另外,分析了连续暴雨与低空急流及其非地转风存在的明显内在联系。指出西南涡、低空急流等系统的活动与连续暴雨过程中的雨峰有直接关系。     

黑龙江省“冷”“暖”冬时空分布特征

利用黑龙江省61个站1961～2006年冬季平均气温观测资料,首次采用月平均气温权重系数法确定了黑龙江省“冷”“暖”冬的标准,分析了黑龙江省“冷”“暖”冬的气候变化趋势和空间分布特征。结果表明：在1980年以后呈明显变暖趋势,冬季平均气温和暖冬指数的气候变率分别为0．568℃／10a、13％／10a,增暖高于全国平均水平;黑龙江省大部份地区冷暖冬权重系数指标的气候变率在0．4℃～0．8℃／10a之间,山区大于相对较湿润的平原。     

帝舜《南风》歌考

张铭发现了世界上第一篇关于季风的文献,即见于<史记>等古籍的帝舜<南风>歌,它对东亚夏季风的性状及其对社会民生的影响记载和刻画得极为简明和深刻.作者对此作了详细的解读和考据.帝舜时代约为公元前23至22世纪.<南风>歌传唱于帝舜时代,经过战国时期(公元前4至前3世纪)润色而成为流传到现代的版本.<南风>歌直译成现代文是:夏季风依"时"(季节)从"南"吹来,温"熏"多雨,使农业收成丰"阜","民""财"充足,免受饥寒("解""愠").       

包含“开关”变量的MM5四维变分资料同化系统

数值模式中的湿物理过程对于模拟各种尺度的天气现象非常重要,但它会使得模式方程的状态变量不连续,这种不连续在模式程序中表现为“开关”变量。本文对包括Kuo降水参数化方案的非静力中尺度数值模式MM5的四维变分资料同化系统进行研究,利用对实际降水的模拟,比较详细地讨论了有关的“开关”变量以及切向线性化和伴随问题。结果表明：对于一个离散的数值模式,保持“开关”变量与基态一致,用伴随码方法构造的伴随模式计算的梯度值能够为最小化过程提供较好的下降方向;Kuo方案中对流每隔一个积分步的交替发生并不影响目标函数最小化的收敛速度;“开关”变量的存在也不影响将风、温度、气压和比湿结合起来同化对MM5降水预报准确性的提高。