基于Ｔ／２分数间隔的ＳＥＩ双模式盲均衡算法

采用NCEP/NCAR 1°×1°最后分析资料（final analysis,FNL）计算“圣帕”台风螺旋度,探讨各垂直层上水平螺旋度与强降水时间演变的关系、水平螺旋度与强降水落区的关系以及垂直螺旋度时间演变与强降水发生、发展的关系。结果表明,700 hPa螺旋度最能反映强降水时间演变,正螺旋度大值中心附近与暴雨落区一致,同区域内螺旋度中心值的强弱与该区域内降水的强弱关系密切;若垂直方向上高低层的螺旋度同时由负值转为正值,则强降水发生,反之降水减弱、停止;对于预报台风强降水时效,水平螺旋度远比垂直螺旋度、散度、垂直速度具有更多有效预报时间;对于预报台风强降水落区,垂直螺旋度比水平螺旋度更具有优势,若能利用垂直螺旋度对水平螺旋度预报强降水作出订正可能将有助于提高台风强降水预报准确率。     

河西走廊一次强沙尘暴天气的螺旋度诊断

应用NCEP再分析资料计算了螺旋度,通过总螺旋度、螺旋度的水平和垂直分布特征对河西走廊一次区域性强沙尘暴天气进行了诊断分析。结果表明:沙尘区位于总螺旋度负值区或零线附近;沙尘暴爆发区水平螺旋度高层300 hPa为负螺旋度控制,低层700 hPa为正螺旋度控制;在沙尘暴发生时,高层负螺旋度中心有一个明显增大的过程,沙尘暴爆发区对应高空低层螺旋度强梯度区内;沙尘暴爆发区的垂直螺旋度分布特征是上负下正;螺旋度对沙尘暴爆发区有较好的指示意义。     

2009年3次暴雪过程螺旋度分布特征分析

利用美国国家环境预报中心(NCEP)再分析资料,对2009年春季和冬季3次暴雪过程,分析螺旋度的分布与暴雪落区的关系。分析发现垂直方向上螺旋度的空间分布特征与低空系统有较好的对应关系,其强度变化既能反映天气系统的演变,又能对应大的降雪区域的变化。这样,垂直螺旋度的空间分布特征可用于确定影响系统的位置和降雪落区,垂直方向上螺旋度的强度与降雪的强度成正相关。     

"01.19"区域暴雪天气过程的数值诊断分析

对2006年1月18日-19日山西中南部区域暴雪天气过程从垂直环流结构、形成机制、螺旋度数值诊断等方面进行了分析,得出：暴雪发生在高空极涡加强南压期间,北路强冷空气直灌山西,受700hPa西北涡东移影响所致。暴雪区上空,垂直螺旋度柱为上正下负,正螺旋度柱的两个中心分别位于300hPa和500hPa,在500hPa出现了强度高达14×10^-6m·s^-2的强中心,负螺旋度柱中心相对较弱。垂直螺旋度强度的变化对暴雪的出现有明显指示意义。涡散场的分布存在“高空辐散、低层辐合”的垂直配置,暴雪出现在500hPa涡度梯度最大的地方,暴雪出现12h后,正涡度中心强度迅速增强,对应暴雪出现一个增幅期。暴雪区上空,锋面坡度较大,湿层厚度达到600hPa左右,整个系统深厚稳定。低空、超低空急流的存在,不仅为暴雪提供了水汽来源和热量输送,而且使得重力惯性波不稳定发展,是强降雪的重要触发机制。     

一次台风倒槽暴雨过程的螺旋度分析

2005年7月20—23日,5号台风”海棠”登陆后与中纬度系统相互作用造成了河南省区域性暴雨天气过程。使用NCEP再分析资料,对这次暴雨过程中的螺旋度分布及演变特征进行了诊断分析。结果表明：本次台风倒槽暴雨发生在相对螺旋度大的环境场中,暴雨落在螺旋度大值轴附近偏向大值中心一侧,相对螺旋度值的变化大致反映了暴雨及其影响系统的强弱趋势;本次暴雨发生前和发生时,暴雨区上空对流层低层的局地螺旋度有大值中心形成并维持,而对流层上层则表现为局地螺旋度的低值区;相对螺旋度在反映暴雨强弱和落区方面存在一定局限性,其大小随环境场的风垂直切变大小而变化。     

西南涡区域暴雨的中尺度滤波分析

利用常规观测资料和NCEP再分析资料,采用Barnes带通滤波器,对2010年7月14-18日以及2012年7月3-5日西南涡引发的暴雨天气过程进行了中尺度滤波分析。结果表明,选取恰当的滤波参数,Barnes带通滤波器能够选出含西南涡在内的中尺度天气系统。对西南涡发生、发展、分裂和东移4个阶段的流场进行中尺度滤波分析发现,中尺度滤波可以更好地刻画西南区域的中尺度环流特征。对滤波后资料的螺旋度诊断计算表明,螺旋度的大值区有利于强对流系统以及低涡生成和发展。局地垂直螺旋度的正、负值中心分布可以较好地反映降水落区,雨区发生在局地垂直螺旋度正、负中心之间的梯度大值东侧;降水强度的变化与积分垂直螺旋度量值的变化对应较好。垂直局地螺旋度和积分垂直螺旋度对暴雨的落区和强弱变化有很好的指示意义。     

春季滇南冰雹大风天气的螺旋度分析

用螺旋度对１９９７年３月发生在滇南的冰雹大风天气进行分析。结果表明：低层螺旋度的演变对冰雹大风天气有一定的指示意义;低层螺旋度的大值中心与降雹区比较靠近,螺旋度的垂直分布反映了降雹区大气的一些动力和热力特征。     

强沙尘暴天气过程的螺旋度特征分析

利用NCEP/NCAR每日4次全球再分析网格点资料以及常规观测资料,对发生在内蒙古中西部的一次强沙尘暴天气进行了诊断分析。结果表明：在沙尘暴发生区上空,强沙尘暴发生时,螺旋度的绝对值达到最大,这与强沙尘暴发生的时间是基本一致的,且此时螺旋度的垂直分布呈明显的上负下正的形式,而在沙尘暴发生前和减弱时,或者螺旋度的垂直分布值较小,并且没有形成螺旋度明显的上负下正的分布形式;强沙尘暴天气爆发时,沙尘暴发生区上空螺旋度的垂直分布特征在对流层下层为正值区,对应正的垂直速度,而在对流层中上层为负值区,对应负的垂直速度,则低空深厚的上升运动区对应的螺旋度垂直分布形势十分有利于沙尘暴的发展;高低层螺旋度与强沙尘暴的发生、发展在时间上有较好的对应关系,这就说明螺旋度作为一个反映动力参数的物理量,在强沙尘暴预报中有一定的指示意义,且螺旋度的水平分布特征可以反映强对流天气的位置,与天气系统关系密切,故可以将其投入业务使用。     

“09.5”广东特大暴雨过程的螺旋度特征

分析“09.5”广东特大暴雨过程的水平螺旋度和垂直螺旋度分布特征,结果表明:两者的作用有所不同.水平螺旋度有较好的预示性,与天气系统相对应;垂直螺旋度与暴雨的落区和强度有良好的对应,反映了天气系统的维持和发展状况以及天气现象的剧烈程度.螺旋度作为一个重要的物理量,对暴雨的分析预报有一定的指示作用和应用价值.     

云南初夏罕见暴雨的螺旋度分析

应用螺旋度理论,对2001年初夏(5—6月)云南罕见的暴雨天气过程进行了诊断分析,结果表明：暴雨产生在低层700hPa正的hp螺旋度与不稳定能量区重叠的区域内,其变化对天气系统的移动、发展及暴雨的落区和强度有一定的指示意义;暴雨区上空hp螺旋度呈高层负中心、低层正中心分布;螺旋度还反映了大气垂直运动分布特征和旋转状况。     

“2002.3”华北地区强沙尘暴天气的螺旋度分析

利用MM5非静力中尺度模式和螺旋度计算结果,对2002年3月18-22日华北地区发生的一次强沙尘暴过程进行了分析研究,重点分析了北京及周边地区水平与垂直方向螺旋度和完全螺旋度的结构变化及演变特征,结果表明：螺旋度的演变与强沙尘暴天气的发生、发展有较好的对应关系,将中尺度模式和螺旋度计算结合起来可以有效提高沙尘暴天气的预报准确度。     

水汽螺旋度及其在一次江淮暴雨分析中的应用

构造了新的诊断量--水汽螺旋度,并对影响水汽螺旋度变化的因子做了分析.利用MM5模式输出资料对2003年7月4日的暴雨过程进行诊断分析,结果表明:水汽螺旋度与暴雨强度和暴雨落区都有较好的相关,螺旋度通量散度和湿螺旋散度对暴雨也有比较明显的指示作用,其中螺旋度通量散度对暴雨落区和强度的指示作用都很好,而湿螺旋散度与暴雨落区对应得稍差.     

螺旋度在对流天气预报中的应用研究进展

螺旋度表征流体旋转与沿旋转方向运动的强度,在等熵流体中具有守恒性。螺旋性是维持大气运动的基本物理图案：边界层流体、湍流、强风暴、热带气旋等都有较强的螺旋结构;对流风暴常发生在螺旋度值大的地方,流体稳定性与螺旋度密切相关,高螺旋度阻碍了扰动能量串级,对超级单体风暴的维持有重要作用;z螺旋度对大范围暴雨有较好的指示意义。风暴相对螺旋度对决定对流风暴类型有重要作用,其大小决定超级单体是否能形成中气旋,同时,其对冰雹预报有一定的指示意义;风暴相对螺旋度用于预报时计算的难点在于确定预报风暴移动速度。热力场与螺旋度有内在联系,地面相对螺旋度可视为地转风或实际风引起温度平流的一个量度。     

我国螺旋度的研究及应用

对自20世纪90年代以来至今国内关于螺旋度理论及应用研究工作进行了较系统地总结,将螺旋度归类为垂直螺旋度、水平螺旋度及完全螺旋度,同时又将垂直螺旋度划分为局地垂直螺旋度和积分垂直螺旋度,详细介绍并给出了每一类螺旋度的计算表达式以及其在天气诊断分析中的应用状况,对螺旋度的应用研究现状进行了简单地分析与讨论,最后展望了未来螺旋度研究与应用的发展方向。     

Shearing Wind Helicity and Thermal Wind Helicity

Helicity is defined as H ： V ω, where V and ω are the velocity and vorticity vectors, respectively. Many works have pointed out that the larger the helicity is, the longer the life cycle of the weather system is. However, the direct relationship of the helicity to the evolution of the weather system is not quite clear. In this paper, the concept of helicity is generalized as shearing wind helicity （SWH）. Dynamically, it is found that the average SWH is directly related to the increase of the average cyclonic rotation of the weather system. Physically, it is also pointed out that the SWH, as a matter of fact, is the sum of the torsion terms and the divergence term in the vorticity equation. Thermal wind helicity （TWH）, as a derivative of SWH, is also discussed here because it links the temperature field and the vertical wind field. These two quantities may be effective for diagnosing a weather system. This paper applies these two quantities in cylindrical coordinates to study the development of Hurricane Andrew to validate their practical use. Through analyzing the hurricane, it is found that TWH can well describe the characteristics of the hurricane such as the strong convection and release of latent heat. SWH is not only a good quantity for diagnosing the weather system, but also an effective one for diagnosing the development of the hurricane.     

2004—07—16河南省特大暴雨过程螺旋度分析

应用螺旋度理论对2004年7月16～17日河南省特大暴雨天气过程进行了诊断分析。结果表明：螺旋度分布低层天气系统有很好的对应关系，暴雨过程中相对垂直螺旋度大值区长轴始终与低层南北向切变线走向一致；大暴雨区与低空水平螺旋度大值区长轴走向一致，且与水平螺旋度梯度≥130m．s^-2的区域基本对应；暴雨首先产生在高湿中心与不稳定能量中心相重叠区域，并随相对垂直螺旋度正值增大而增强，且与水汽输送区相对应。     

两次持续性暴雨天气的螺旋度对比分析

本文利用常规观测资料、逐小时区域自动站观测资料、NCEP1°× 1°逐6小时再分析资料等对安顺2019年6月5-11日和9月5-10日的持续性暴雨天气进行分析,结果表明：（1）6月5-11日天气过程主要是由于两高之间不断有短波槽东移造成的,9月5-10日天气过程主要是由于副高稳定少动,西南涡在副高外围稳定维持较造成的;（2）垂直螺旋度垂直积分越大越有利于产生强的短时强降雨,垂直螺旋度强中心发展高度越高越有利于短时强降雨持续不断的产生;（3）水汽垂直螺旋度在这2次持续性暴雨天气过程中对短时强降雨的发生和降雨强度有很好的指示,水汽垂直螺旋度在短时强降雨出现前6小时出现增大,且中心值越大短时强降雨强度越强,在短时强降雨发生期间迅速减小;（4）6月5-11日天气过程中,质量垂直螺旋度值增大-减小得越多,出现的短时强降雨强度越强。     

“99.8”山东特大暴雨的螺旋度分析

应用螺旋度理论结合湿度条件对１９９９年８月１１～１２日产生在鲁东南和鲁中北部的大暴雨,特大暴雨天气过程进行了诊断分析。结果表明：暴雨产生在高温、高温和不稳定大气中;５００ｈＰａ以下低层ｋ－螺旋度正值较大。暴雨产生在８５０ｈＰａ螺旋度中心附近。螺旋度的变化对天气系统的移动、发展及暴雨的落区和强度有较好的指示性;螺旋度还反映了大气垂直运动分布特征和旋转状况。     

螺旋度——预报强风暴的风场参数

介绍了螺旋度概念,指出螺旋度作为描述环境风场是否有利于强对流风暴生成的一个物理参数,在业务预报中具有实用价值。并用实例讨论了将其用于强对流预报时应注意的问题。