西藏地区强降雪过程的波包分布及传播特征

利用NCEP/NCAR高度场的再分析资料,通过波包传播诊断方法(WPD),对2005年10月19～23日西藏地区中东部及南部边缘地区一次大范围强降雪天气过程进行波包分布与波能传播特征分析。结果表明:500hPa高度场的波包分布和传播特征很好地反映此次过程;强降雪天气发生在波包大值区域内而且反映了过程的爆发和消亡;波包的分布特征与强对流天气的发生状况是一致的;波包的移动路径很好地反映了扰动能量的传播。此次过程是"积累-释放"的三次循环。     

南方地区连续暴雨过程扰动能量的积累和传播分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,通过波包传播的诊断方法,对2008年5月26日—6月18日我国南方地区连续暴雨过程期间波包传播和积累进行分析与研究。由中低层500 hPa和700 hPa高度场的波包分布特征分析可知,强降水过程产生期间,绝大部分发生强降水的地区均是波包大值区,扰动能量的积累和释放与降水过程的发展有一定对应关系。扰动能量的发展和积累与强辐合区内不稳定能量的输送也有较好的对应。波包值的经向和纬向传播特征表明,在强盛的西南季风背景下,这次南方地区连续暴雨过程的扰动能量主要来自孟加拉湾地区,在降水期间有源源不断的波包由该地区向降水区域传播;西太平洋副热带高压(简称西太副高)所处的高值区范围偏南,有利于副高北侧西南气流扰动能量的传播;高原地区的扰动能量对降水也有重要影响,南支锋区扰动异常活跃。中低层扰动能量的传播、积累及频散与降水的发生、维持及结束有着紧密的联系。     

2008年低温雨雪天气扰动能量的积累和传播

利用NCEP/NCAR再分析资料,通过波包传播的诊断方法,对2008年1月我国南方地区大范围低温雨雪天气期间波包传播和积累进行了分析与研究.分析表明,中低层500hPa和700hPa高度场的波包传播特征能够较好地反映期间出现的4次低温雨雪天气过程.4次雨雪过程基本上产生于波包扰动能量积累的高值时段或处于低压系统持续稳定阶段,雨雪天气处于波包大值区控制下.波包值的经向和纬向传播特征表明2008年1月我国南方地区持续低温雨雪天气过程,主要受到青藏高原南缘系统异常活跃的影响,南支槽活动频繁有利于来自印度洋和孟加拉湾的暖湿气流沿云贵高原不断向我国输送,继而为我国长江中下游以及其南部地区低温雨雪天气提供了充足的水汽来源.偏北路径的冷空气,副高西南侧偏东气流的扰动能量的传播和积累,在波包传播图上都有一定的反映.该研究对进一步利用波包传播图预报天气过程提供了有意义的一种思路.     

四川“9.22”暴雨过程的波包分布及传播特征

利用NCEP/NCAR再分析资料,通过波包传播的诊断方法,对2008年9月22—27日我国川西地区持续性暴雨过程期间波包传播和积累进行了分析与研究,分析表明,波包分布及传播能明显反映出降水过程的发生、维持和结束特征。波包的大值区域与强降水区域基本一致,强降水过程基本上产生于波包扰动能量积累的高值时段或处于高位相阶段。波包值的经向和纬向传播特征表明9月22—27日川西地区持续性暴雨过程主要受西太平洋副热带高压、偏北地区和高原地区的弱冷空气、孟湾和南海向盆地输送水汽的两条水汽通道以及台风"黑格比"的共同作用。     

南海夏季风爆发期间的波包传播特征

利用2004年和1998年强弱南海夏季风年的逐日位势高度场资料,从能量传播的角度诊断分析了南海夏季风爆发期间的波包传播特征及其与季风爆发的联系.结果表明(1)孟加拉湾是南海季风爆发的关键区域.(2)南海季风爆发前,南海地区的波包值有明显的突变,可能体现了季风爆发的爆发性特征.(3)1998弱夏季风年波包值相对较小,传播较慢;2004强夏季风年波包值相对较大,传播迅速.(4)南海夏季风爆发前,对流层整层的波包值都随时间增加,爆发前一天低层和高层的波包值有相同的变化,夏季风爆发之后,低层波包值与高层的波包值有反相的变化.     

重庆“7．17”暴雨过程的波包分布及传播特征

基于NCEP/NCAR再分析格点资料,利用波包传播诊断方法(WPD)诊断分析了2007年重庆"7.17"强降水过程,研究了高频波波包分布和传播特征与降水的关系.结果表明,波包能明显反映出降水过程的发生、维持和结束特征.500 hPa层次上,在降水发生前,主降水区域波包值突然增大,之后随着降水的发生,强度略为减小,但仍维持在较强位相,在降水过程基本结束之前,波包值突然减小为正常值;波包的经向和纬向传播特征表明,本次降水主要受孟加拉湾地区强波包中心及高原地区波包传播的影响.     

阻塞高压形成、消失与波包的传播

利用NCEP 500 hPa高度再分析格点资料,利用滤波及富氏谱方法,诊断分析了阻高形势下的波包分布及传播特征。结果表明:在阻塞形势出现和维持期间的波包特征分布为,在阻塞高压区内无波包强中心,而在阻高区外东西南北四面中至少有两面出现明显的强中心。一般情况下,阻塞形势形成前1~3天在波包分布图上常常出现阻塞的波包特征分布,而在阻塞形势消失前1~3天,波包强中心进入阻塞区域,随后阻塞高压崩溃、消失。     

波包传播特征与西太平洋副热带高压移动的关系

利用波包传播诊断方法,研究高频波波包传播特征与瞬变波和副热带高压北进南退的关系。波包传播的初步特征为冬季波包传播生命史长,一般为7—10 d,传播速度为2—10 m/s,中心强度可超过0.4,在中高纬度地区传播路径一般为先向东南移,后向东北移;夏季比冬季的生命史短,中心强度也弱,传播路径与冬季相同。热带地区的波包传播路径先向西南,后向北移。一般波包强中心增强时,有利于槽发展,当强中心明显减弱时,有利于槽的衰减。当波包强中心持续地叠加在脊上时,脊将减弱。副热带高压的明显北跳常与南海特征区(0°—20°N,100°—120°E)持续5 d及以上的无波包强中心活动有关,并且在2次季节性北跳之后,又持续5 d以上出现波包强中心;副热带高压南移过程都与持续5 d及以上的南亚区域波包强中心、台风强中心或温带波包强中心活动有关。     

大连地区一次区域暴雪的特征分析和数值模拟

利用多普勒雷达资料和GTS1型数字式探空仪探测资料,分析了2006年2月6～7日大连地区暴雪过程的回波演变和要素分布特征。结果表明,降雪期间,多普勒雷达显示为20～25 dBz的层状云,回波高度不超过3 km,对流层中下层的高空冷暖平流是产生强降雪的主要原因。采用中尺度非静力模式MM5对暴雪过程进行了数值模拟,模式较好地模拟了这次过程强降雪中心的强度、位置及强降雪的变化时间。这次降雪的主要影响系统是高空槽和地面华北气旋。诊断分析了强降雪的动力和热力特征及降雪期间的中尺度特征和云物理过程。高空槽前的西南暖湿气流提供了有利的水汽条件,高空辐散和低层辐合相叠置及高空正涡度的下传,有利于垂直上升运动的加强和地面华北气旋的发展。降雪前的增暖增湿与北方冷空气的楔入使大连位于sθe能量锋区和水汽辐合区内,有利于强降雪的产生。中尺度气旋性涡旋系统的形成和发展是强降雪产生和维持的有利因素,中尺度系统维持时间相对短暂。降雪期间,云中水成物的相态分布与温度密切相关,这次降雪过程只有气、固两相粒子作用。冰相粒子主要维持在600～300 hPa,其下部与雪区相对应。冰相粒子发展加强,地面降雪增大;冰相粒子减弱消失,降雪减小停止。     

1998年副热带高压活动与波包传播特征的研究

利用1998年5—8月NCEP/NCAR逐日再分析资料,采用波包传播的诊断方法(WPD),讨论了1998年夏季副高活动特征与500 hPa高度场瞬变波波包传播的关系,结果表明,运用瞬变波波包传播的方法来研究副高的中短期活动是基本可行的。1998年5—8月瞬变波波包大值区的向北发展和向南发展可以描述出副高脊线的南北摆动,波包小值区的向西传播和向东传播能够表示出副高脊线的西进和东退;1998年夏季副高的北跳不仅与低纬地区的波包强烈发展北传有关,同时也与中纬度西风槽槽前波包向北、向东传播或西风槽脊前波包的向南传播有关。副高脊线的南退主要与中纬度西风槽槽前的波包向南传播及其频散有关。     

青藏高原夏季风强弱年波包传播特征分析

采用1996—2005年NCEP/NCAR 600 hPa逐日再分析资料,利用高原季风指数定义和波包传播的诊断方法(WPD),研究了高原夏季风强弱年(1998年和1997年)不同发展阶段的波包传播特征。研究表明,在高原夏季风开始前,都存在着季风的加强期,期间高原地区都有来自乌拉尔山—巴尔喀什湖地区向东传播的波包和来自阿拉伯海、阿拉伯半岛地区向西传播的波包。当乌拉尔山向高原地区的波包传播减弱,高原地区波包传播主要来自西太平洋地区时,高原夏季风爆发。在高原夏季风爆发后,存在着季风的加强期、维持期和减弱期等不同阶段。季风加强期间,强年(1998年)主要是从西太平洋地区向西传播到高原的波包值,而弱年(1997年)西太平洋地区几乎没有向西传播到高原的波包;季风维持期间,强年(1998年)表现出高原地区波包大值区向四周频散的趋势,而弱年(1997年)反映出与强年(1998年)相反的特征,高原地区有来自阿拉伯海、阿拉伯半岛地区和西太平洋地区传播来的波包;季风结束减弱期间,乌拉尔山地区的波包值再次向东传播影响到高原地区。最后分析波包强中心对应着天气系统扰动能量的中心,并且与天气系统也有较好的对应关系,波包强中心的传播常常与槽脊的移动相联系。     

北半球冬季非定常扰动的气候分析

本文利用Hoskins提出的E向量和曾庆存提出的波包理论对北半球冬季非定常扰动的强度及其性质进行了气候分析。结果表明，非定常扰动的强度和高空急流及大地形有密切关系。非定常扰动的形状和传播揭示出:低频扰动大多是西退的，并且在急流出口区是正压衰减的；高频扰动大多是东进的，并且在急流入口区是正压发展的。高频扰动的分布和传播反映了Rossby波的波导及地面气旋、反气旋的路径。非定常扰动的气候分析为气候和大气环流的诊断提供了有用的背景材料。     

Remote effects of tropical storm Cristobal upon a cut-off cyclone over Europe in August 2002

Summary In August 2002, many parts of central Europe were affected by heavy precipitation and flooding caused by a cut-off cyclone. This study shows that this cyclone developed as a result of the propagation of a Rossby wave packet. The wave-packet propagation along the relatively weak subtropical jet was accompanied by wave-breaking and re-emission in the subtropics. In particular, there was an interaction between the Rossby wave packet and a precipitation band along the east coast of North America associated with tropical storm Cristobal. This interaction had a significant influence upon the formation of the European cut-off low. Results from numerical simulations from two different initial conditions are investigated to study this interaction. Downstream influences from tropical storm Cristobal upon the development of this cyclone and associated flooding precipitation are confirmed by sensitivity analysis using ensemble forecasts. It is concluded from analysis and simulations that poor forecast skills of tropical storm Cristobal affected the predictability of the European cut-off low.     

地形、非对称纬向流和大尺度扰动的相互作用

本文采用波包近似和WKB方法,研究了非对称地形、非对称纬向流和大尺度扰动的相互作用。     

Discrete Spectra and Continuous Spectrum of the Barotropic Quasi-Geostrophic Model-A Calculation of Meteorological Data

l.Intr0ducti0nMaintenance,developmentanddecay0fmiddlelatitudeatmosphericdisturbancesarecentraltotheunderstandingofsynopticweatherprocessesandshort-termclimatevariability.FrontogenesisandsurgeofcoldwavesaretypicallyassociatedwithrapiddevelopmentoffavorablyconfiguredsmalldisturbancesintheuppertroPOsphere.Thesedisturbancesfurtheractasinteractivetransientforcingtocauselowfrequencyvariabilities.Theyalsoaffectthein-tensityofwesterliesandtheequator-to-P0letemPeraturegradientoftheatmosphere.Studieso…     

On the generation and maintenance of atmospheric disturbances

Blocking is one of the intensive atmospheric disturbances which can maintain for a long time. In this paprer we investigate the general conditions favorable for the generation and maintenance of the intensive disturbances. First, the evolutional process of disturbances superimposed on a jet-like zonal flow is studied by using the wave-packet representation and the WKBJ method. Second, the mechanism for generation and maintenance of disturbances is investigated by using the nonlinear equations and the general physical laws. Finally, some numerical experiments are given for illustration, showing the rapid absorption of disturbances by the jet-like zonal flow in one case and the maintenance of disturbances for a long time in the other case.     

The Role of Stationary and Transient Planetary Waves in the Maintenance of Stratospheric Polar Vortex Regimes in Northern Hemisphere Winter

Using 1958-2002 NCEPNCAR reanalysis data, we investigate stationary and transient planetary wave propagation and its role in wave-mean flow interaction which influences the state of the polar vortex (PV) in the stratosphere in Northern Hemisphere (NH) winter. This is done by analyzing the Eliassen-Palm (E-P) flux and its divergence. We find that the stationary and transient waves propagate upward and equatorward in NH winter, with stronger upward propagation of stationary waves from the troposphere to the stratosphere, and stronger equatorward propagation of transient waves from mid-latitudes to the subtropics in the troposphere. Stationary waves exhibit more upward propagation in the polar stratosphere during the weak polar vortex regime (WVR) than during the strong polar vortex regime (SVR). On the other hand, transient waves have more upward propagation during SVR than during WVR in the subpolar stratosphere, with a domain of low frequency waves. With different paths of upward propagation, both stationary and transient waves contribute to the maintenance of the observed stratospheric PV regimes in NH winter.     

1998年中国区域降水低频变化的传播机制的初步分析

使用美国NCEP/NCAR再分析和中国实际降水的逐日资料,研究了1998年夏季中国区域低频降水传播变化的机制.结果显示,(1)中国中东部地区低频降水经向传播都与南海季风和印度季风的变化相对应,低频降水在经向传播中存在不连续现象,是由于低频下沉气流造成的;(2)中国中部区域低频降水纬向传播特征是在不同时间低频降水的纬向传播方向有明显差别,初步认为造成这种现象的可能机制是纬向风气流的变化;(3)高原地区与平原地区之间的低频雨带活动具有不连续性,这是由于在高原东坡存在低频下沉补偿气流造成的.