大尺度凝结加热与中尺度位温扰动对冷锋锋生的作用

文中导得简化的包括大尺度凝结潜热的半地转锋生模式，利用该模式讨论了大尺度凝结加热和中尺度位温扰动对冷锋锋生的影响，给出了锋生过程中各物理量的演变图。计算结果表明，大尺度凝结加热对冷锋锋生具有加强作用，增大锋生率，增大上升运动速度，缩小上升运动区的范围，使之更具有中尺度系统特征，使非地转越锋环流增强并发生倾斜，凝结加热和中尺度位温扰动的结合是锋前暖区多重雨带形成的可能机制之一。     

大尺度凝结加热与暖锋锋生

利用假湿绝热假定，导得简化的半地转湿锋生模式，利用该模式讨论大尺度凝结加热对暖锋锋生过程的影响。计算结果显示，大尺度凝结加热对暖锋锋生过程具有明显的加强作用，增大锋生率，增强上升运动速度，缩小上升运动区的范围，使之更具有中尺度特征，它还使非地转越锋环流得到增强并发生倾斜。     

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。     

“91.7”梅雨锋横向次级环流稳定维持原因初探

利用多层非线性平衡ω方程、湿静力稳定度倾向方程以及水汽通量散度方程诊断分析了“９１．７”梅雨锋横向次级环流稳定维持的原因。结果发现，稳定性凝结加热的正反馈对横向次级环流的维持起了重要作用。     

“91.7”梅寸锋横向次级环流稳定维持原因初探

利用多层非线性平衡ω方程、湿静力稳定度倾向方程以及水汽通量散度方程论断分析了“９１．７”梅雨锋横向次级环流稳定维持的原因。结果发现，稳定性凝结加热的正反馈对横向次级环流的维持起了重要作用。     

南岭准静止锋附近加热场特征及其对锋面维持的作用

利用锋面客观分析资料计算分析了南岭准静止锋锋面附近加热场的分布特征及非绝热加热锋生（以下简称加热锋生）对锋面维持和锋面移动的作用。结果表明:大尺度凝结加热主要分布在锋区附近，在经向剖面上呈带状分布，并反映锋面结构的中尺度特征。加热的锋生作用不仅对锋面形成和维持是重要的，而且对锋面的移动与准静止也有重要作用。分析还表明，凝结加热的锋生作用不利于南岭静止锋水平稳定层的维持。     

水汽凝结过程与高低空急流对冷锋环流的作用

文中利用包括水汽凝结过程的湿大气原始方程模式，研究了高空西风急流和低空南风急流中冷锋环流和垂直运动场的演变，计算结果显示:水汽凝结过程的加入，使锋区垂直运动和锋面环流大大增强，上升运动随时间发生剧烈的变化；湿过程对锋面环流的作用发生在水汽饱和并发生凝结之后，未饱和水汽的存在对锋面环流没有什么作用；与干大气模式中高空西风急流是造成冷锋环流演变的主要因子情况不同，低空南风急流在湿大气中对锋面环流有极为重要的作用，其作用至少与高空西风急流相等；在激发锋区重力波上，低空南风急流的作用可能更加明显；水汽凝结湿过程的加入，不论是在高空西风急流下还是在低空南风急流中，都能在锋区激发出波长约为300 km的重力波，并以大于锋面移速的相速传入暖区。     

冷锋边界层锋生和锋生环流的诊断研究

本文依据华东中尺度天气试验加密的边界层资料，分析研究了1983年４月２８日江淮地区冷锋锋生过程。发现锋生具有短时性、不均匀性及主要表现在边界层中等特点。文中还用Ekman动量近似导出的边界层锋生环流方程对边界层中的锋生环流做了诊断分析。     

急流对锋面次级环流的影响

通过一个考虑非绝热加热项和摩擦项的原始方程组,取沿锋面方向地转近似,寻出一个描述定常锋面次级环流的方程,研究高低空急流对锋面次级环流和锋生过程的作用。结果表明:高低空急流能改变锋面环流位置、强度,使锋生过程加强。     

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。     

沙尘辐射强迫锋生过程的数值模拟

本文分别利用二和三维数值模式研究了沙尘暴辐射强迫的锋生过程和孤立的沙尘暴单体辐射加热对锋面环流系统的影响。结果表明:沙尘爆发时,沙尘辐射加热在大气低层导致锋生,在大气中层产生一明显的等熵位温层。水平速度场在沿锋面移动方向表现出明显的辐合(散)特征。晚上,沙尘辐射冷却导致大气低层锋消。 孤立的沙尘暴单体辐射加热在盛行风方向强迫出一个明显的垂直环流圈,它在白天较强,晚上较弱和反向。水平风场对沙尘的辐射强迫响应在不同高度上是不同的。     

对流凝结加热和垂直风切变对行星波垂直传播的影响

本文从理论上分析研究了对流凝结加热和垂直风切变对大气行星波垂直传播的影响。结果表明,对流凝结加热有抑制行星波垂直传播的作用;基本气流的西风(正)垂直切变对行星波的垂直传播有利,而东风(负)切变却对行星波的垂直传播有阻碍作用。 进-步分析还发现,垂直风切变对行星波垂直传播的影响以在中高纬度地区更为显著;对流凝结加热对行星波垂直传播的影响在热带地区更值得重视。并且,垂直风切变和对流凝结加热的影响可能是使得大气中板地波导更显著的重要原因之一。      

The effects of friction and heating of convective condensation in the baroclinic instability problem

By using the β-plane, two-layer quasi-geostrophic baroclinic model, this paper discusses the baroclinic in-stability problem concerning the effects of friction and heating of convective condensation. By Linear analysis it is shown that the combination of β effect, friction and convective heating brings about the asymmetric phenom-enon of margin curves. The convective heating plays a role in the increased baroclinic instability. As the heating increases (m*→1), the short wave cutoff can increase infinitely. Besides, the numerical integration of the finite-amplitude equations shows that the trajectory on the phase plane oscillates periodically in the case of non-dissipation. When the friction dissipation is considered, the trajectory of phase decays and oscillates to the equilibrium. The stronger convective heating not only makes the unstable wave length shorter and the amplitude of the equilibrium decrease, but also makes multiple equilibrium into single equilibrium.     

Responses of Vertical Structures in Convective and Stratiform Regions to Large-Scale Forcing during the Landfall of Severe Tropical Storm Bilis （2006）

The responses of vertical structures,in convective and stratiform regions,to the large-scale forcing during the landfall of tropical storm Bilis(2006) are investigated using the data from a two-dimensional cloud-resolving model simulation.An imposed large-scale forcing with upward motion in the mid and upper troposphere and downward motion in the lower troposphere on 15 July suppresses convective clouds,which leads to ～100% coverage of raining stratiform clouds over the entire model domain.The imposed forci...     

2008年台风“风神”强迫次级环流的诊断分析

利用WRF（weather research and forecasting）模式模拟资料对2008年06号台风“风神”进行诊断分析,采用准地转PV-ω方程对台风外围中尺度对流系统较强的6月20日10时（世界时）的资料进行分析.通过PV-ω方程诊断了潜热、摩擦及干动力过程对台风次级环流的作用,结果显示潜热强迫产生的次级环流最强,摩擦强迫主要集中在边界层,而干动力过程则在台风中心附近产生影响.加入摩擦、潜热得到的准平衡流场能够描述70％左右的台风环流.环境垂直切变在台风中心附近强迫产生横向次级环流的垂直切变与环境垂直切变相反,次级环流会使得台风一侧的上升气流减弱而另一侧上升气流增强,从而使得台风不对称增强.同时,发现垂直切变可能在其最大垂直切变方向右侧激发台风外围中尺度系统.通过构造理想的准平衡的台风及叠加在其上的中尺度系统环流,选择不同的切变和环境平均气流,发现增大切变会使得强迫次级环流增强,而增大环境平均气流不一定能够使得强迫次级环流增大,反而可能使得强迫次级环流减弱.通过诊断发现由切变强迫次级环流造成的中尺度对流系统上方扰动可能是中尺度对流系统持续存在的原因.     

Meso-beta scale numerical simulations of terrain drag-induced along-stream circulations Part I: Midtropospheric frontogenesis

Summary The problem of along-stream ageostrophic frontogenesis is studied by employing a numerical model at meso-alpha and meso-beta scales in simulations of the downstream circulations over the Front Range of the Rocky Mountains. Three-dimensional real data simulations at these two scales of motion are used to diagnose the transition from semigeostrophic cross-stream frontogenesis accompanying a propagating baroclinic upper-level jet streak to midtropospheric along-stream ageostrophic frontogenesis. This along-stream ageostrophic frontogenesis results from the perturbation of the jet streak by the Rocky Mountain range. The case study represents an example of internal wave dynamics which are forced by the drag of the Rocky Mountains on a strong jet streak in the presence of a low-level inversion.The simulation results indicate that, unlike semi-geostrophic frontogenesis, a front (which is alligned perpendicular to the axis of the jet stream) may form when significant adiabatic heating occurs within a stratified shear flow over horizontal length scales shorter than the Rossby radius of deformation. The mechanism responsible for the frontogenesis is the growth of the divergent along-stream wind velocity component which becomes coupled to the front's along-stream pressure gradient force. This nonlinear interaction produces hydrostatic mesoscale frontogenesis as follows: 1) vertical wind shear in the along-stream plane strengthens resulting in the increasingly nonuniform vertical variation of horizontal temperature advection as the ageostrophic wind component grows in magnitude downstream of the meso-scale terrain-induced adiabatic heating, 2) increasing along-stream differential vertical motions (i.e., along-stream thermally indirect circulation with warm air sinking to the west and cold air rising to the east) tilt the vertical gradient of isentropes into the horizontal as the vertical temperature gradient increases due to the previous process in proximity to horizontal gradients in the along-stream component of the ageostrophic wind, 3) as tilting motions act to increase the along-stream horizontal temperature gradient, the along-stream confluence acts to nonuniformly increase the along-stream frontal temperature gradient which increases the along-stream pressure gradient force resulting in further accelerations, ageostrophy, and frontal steepening as part of a scale contraction process.The evolution of the aforementioned processes results in the three-dimensional hydrostatic frontogenesis accompanying the overturning of isentropic surfaces. These adjustments act to turn air parcels to the right of the southwesterly geostrophic wind vector at successively lower atmospheric levels as the scale contraction continues. This simulated along-stream front is verified from diagnostic analysis of the profiler-derived temperature and wind fields.With 17 Figures     

沙尘暴辐射强迫的锋生过程分析

本文利用锋面方程结合数值模式结果讨论了在沙尘辐射强迫下,影响锋生过程的物理机制,计算了不同的沙尘分布对这种锋生过程的影响。计算和分析结果表明:白天锋生主要是由非绝热加热和水平速度变形场共同产生的,垂直速度场对锋生的影响较弱,主要起锋消作用。水平温度梯度的平流对锋生(消)的影响都很小。晚上影响低层锋消的主要因子是非绝热加热项。 当沙尘降低时,沙尘辐射强迫的锋面强度和坡度都相应地减小。沙尘暴区中心上空的等熵混合层厚度也随之减少。