台风移动规律的研究 Ⅰ.非绝热加热与水平温度分布的影响

根据大气运动原始方程组导出一个支配台风中心移动的基本方程。方程中包括了非绝热加热、温度场分布、地形与摩擦等各种可能影响台风移动的强迫因子。对非绝热加热与水平温度分布的作用所作分析表明,非轴对称的非绝热引导作用可使台风加速、减速或转向运动;温度场上的冷区对台风有吸引作用。      

不同尺度涡旋相互作用对台风的结构和移动的影响

根据大气运动原始方程组导出一个支配台风中心移动的基本方程，方程中包括了非绝热加热，温度场分布，地形与摩擦等各中能影响台风移动的强迫因子。对非绝热加热与水平温度分布的使用所作分析表明，非轴对称的非绝热引导作用可使台风加速、减速或转向运动；温度场上的准区对台风有吸收作用。     

地形和边界层摩擦对登陆热带气旋路径和强度影响的研究

采用准地转的正压模式, 研究了无非绝热加热时地形和边界层摩擦对登陆热带气旋路径和强度的影响.结果表明: 地形作用对登陆热带气旋西北移动路径的影响比较明显, 而对登陆热带气旋强度的影响不明显; 边界层摩擦可以通过改变热带气旋X方向上和Y方向上的移动速度以及改变热带气旋水平环流结构对登陆热带气旋西北移动路径产生一定的影响, 边界层摩擦对登陆热带气旋强度的影响非常明显, 其中摩擦是造成登陆热带气旋强度迅速减弱的一个重要因素.     

黄山地区梅雨期暴雨个例的诊断分析

应用NCEP再分析资料,通过计算ω方程非绝热加热项对垂直速度贡献大小,详解非绝热加热凝结潜热释放对梅雨暴雨反馈机理,分析黄山地区2008年6月9-10日连续两场梅雨期大暴雨动力特征,表明潜热释放加强了暴雨区垂直运动和暴雨中尺度系统发展;梅雨锋上降水存在两种不同性质降水:一种是与切变线、低涡等相联系的大尺度连续性降雨,另一种是因对流性降水加热造成中尺度强降雨;其次黄山山脉地形及其摩擦对暴雨的增幅作用也不可忽略.     

青藏高原大地形作用下的Rossby波

在对青藏高原大地形的动力和热力作用物理分析的基础上,着重分析了青藏高原地形坡度和非绝热和非绝热加热对二维Ｒｏｓｓｂｙ波的影响。研究指出：高原地开坡度对Ｒｏｓｓｂｙ波的作用与Ｒｏｓｓｂｙ参数的作用相当,而且其相速度和群速度之间存在一个圆的关系：（ｃｇｘ－ｃｘ）＾２＋ｃｇｙ＾２＝Ｒ＾２;高原加热作用与水平辐合作用相当。地形坡度和非绝热加热都有使二维Ｒｏｓｓｂｙ波向低频发展的的趋向。     

青藏高原大地形的动力、热力作用与低频振荡

在对青藏高原大地形的动力和热力作用作物理分析的基础上, 着重分析了青藏高原大地形的高度、地形坡度和非绝热加热对中高纬低频振荡的影响, 指出:青藏高原大地形的高度、合适的地形坡度和地形加热都可以促进低频振荡的形成, 而且, 这些因子都会影响低频Rossby波的稳定性.     

2006年6月5～8日梅雨锋上中尺度对流系统引发福建北部暴雨的诊断分析

利用1°×1°经纬度的NCEP再分析资料、地面1 h降水和卫星黑体辐射亮度温度资料,分析了2006年6月5～8日引发福建北部大暴雨的梅雨锋上的中尺度对流系统活动,探讨了梅雨锋上或锋前暖区一侧中尺度对流系统触发和增强的动力机制,并进一步研究了强降水凝结潜热造成的非绝热加热在对流系统发生发展中的作用。结果发现:福建北部强降水产生是由梅雨锋上或锋前多个β中尺度或α中尺度的强对流系统活动造成的,这些中尺度对流系统的发生发展与大尺度地转强迫造成的上升运动、武夷山脉等的地形动力强迫抬升作用、梅雨锋锋生以及锋面的阻挡和直接抬升作用有关。梅雨锋上强降水造成的非绝热加热在中尺度对流系统的形成和发展中起到了重要作用。最后,总结出梅雨锋上中尺度对流系统发生发展的概念模型。     

孟加拉湾风暴Mala登陆期间地形敏感试验

孟加拉湾是全球8个热带气旋易发生的地区之一。孟加拉湾风暴向偏北和偏东方向移动,会对中国青藏高原和西南地区形成重大影响,而孟加拉湾风暴的移动方向受到青藏高原和云贵高原大地形的影响很大。为了分析大地形对孟加拉湾风暴路径、结构变化和降水分布的作用和影响,文中利用WRF模式对2006年4月29—30日孟加拉湾风暴Mala的登陆过程进行数值模拟研究。试验结果表明:模拟风暴中心的路径和强度与实况虽有一定误差,但移动趋势均为东北方向,强度误差较小,表明WRF模式对本个例的模拟可以参考。通过不同地形高度敏感试验,分析风暴在登陆前后分别在全地形、半地形和零地形高度情况下的移动路径和速度、环流结构、动力结构以及在云南省产生的降水分布和强度。结果表明:风暴登陆前,大地形对风暴结构有间接影响,使高层出现倾斜。在风暴登陆过程中,地形的阻挡和摩擦作用能较明显影响风暴的移动路径和速度。风暴登陆后,地形抬升使风暴强度减弱,移动速度加快;结构由基本对称变为非对称,且斜压结构明显。地形对降水存在双重作用,一方面地形抬升使风暴产生的降水增加,另一方面地形摩擦使风暴强度减弱从而减少降水。     

台风移动规律的研究 Ⅱ．小地形与边界层的动力作用

从支配台风中心移动的基本方程出发，着重分析了小地形（地形高度与台风系统的垂直厚度相比为小量）的抬升作用和边界层的摩擦作用对台风移动影响的定性特征。结果表明，较高地势对台风有“吸引”作用；边界层摩擦辐合引起的艾克曼抽吸有利于台风产生沿局地流场引导速度方向的加速度。     

台风移动规律的研究 Ⅱ.小地形与边界层的动力作用

从支配台风中心移动的基本方程出发，着重分析了小地形（地形高度与台风系统的的垂直厚度相双为小量）的抬升作用和边界层的摩擦作用对台风移动影响的定性特征。结果表明，较高地势对台风有“吸收”作用；边界层摩擦辐合引起的艾克曼抽吸有利于台风产生沿局地流场引导速度方向的加速度。     

非绝热加热对锋面次级环流的影响

通过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，导出一个描写定常锋面次级环流的方程，研究对流加热（ＣＩＳＫ）对锋面次级环流的作用。结果表明；非绝热加热能加强锋生过程，加强锋面环流，使环流宽度变窄，陡度加大。从而从理论上对锋面过程的降水不均匀性给出解释。     

一个诊断极区平流层温度变化的近似方程的检验及应用

根据一个诊断极区平流层温度变化的近似方程及其滑动累加计算方案,采用1980—2000年的MERRA-2再分析日资料计算了北半球极区低平流层100 hPa逐月的温度增量项、动力加热项和非绝热加热项,以及各项的线性趋势。结果表明,各月温度增量项与累积的动力和非绝热加热之和在气候平均的年循环意义上接近平衡,而且它们的趋势也近似平衡。进一步通过多元回归,得到了动力和非绝热加热作用对当前月温度趋势的分别贡献,动力作用是北极低平流层冬季温度趋势的主导因素并且在冬季内不一致,而非绝热作用在其他季节是主导因素。     

青藏高原对莫东北侧初夏干旱天气影响的数值研究

本文利用改进的Ｔ４２Ｌ９模式，以１９７９年６月１４日１２时的ＦＧＧＥ－Ⅲｂ资料为初始场，分别在有地形非绝热，有地形绝热以及无地形绝热情形下进行了五天数值预报试验，研究了青藏高原的热力和动力作用对高原东北侧干旱天气的影响，模拟结果指出，在初夏夏季风爆发期间，青藏高原有利于其东侧（包括甘肃南部和陕西南部一带）进入雨季，但也有利于其北侧的河西走廊地区维持干旱，高原的动力和热力作用对高原北侧的初夏干旱天气有着重要的影响。     

利用位涡趋势法诊断台风“莫拉克”(2009)的移动

位涡趋势(PVT)法可以计算非绝热加热等物理过程对台风移动的直接影响(非引导效应)。在成功模拟2009年第8号台风“莫拉克”移动路径和近地面最大风速的基础上,进一步考虑了台风不对称环流发展的影响,对原有的位涡趋势诊断法进行了改进,并首次将该方法应用于高分辨率数值模式模拟结果中,诊断不同物理过程对“莫拉克”移动的影响。分析表明,虽然非绝热加热等物理过程主要作用于维持台风“莫拉克”的垂直结构,但非绝热加热等物理过程引起的非引导效应也对“莫拉克”移动的短时振荡有重要作用。     

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。     

夏季青藏高原对于南亚平均季风环流形成与维持的热力作用

本文应用一个包括Rayleigh摩擦、Newton冷却及水平涡旋热力扩散的定常准地转34层球坐标模式来研究青藏高原对于南亚季风环流形成与维持的热力作用。计算结果表明:在北半球夏季,只考虑高原的地形强迫作用是不能形成南亚高压与南亚季风环流的,而青藏高原上空的非绝热加热对于南亚高压与南亚平均季风环流的形成与维持起了重要作用。计算结果还表明了青藏高原的非绝热加热对于形成一支横跨印度次大陆直到日本南部的强西南风带同样也起了重要的作用。      

大尺度涡动有效位能增长与初夏副热带高压北移的关系

初夏副热带高压的北移,主要表现在第1波有效位能的不断增长,在此过程中,非绝热加热起了非常重要的作用,其中普藏高原地区的非绝热加热对初夏有效位能的增长特别重要。     

地形与热源强迫在亚洲夏季风形成与维持中的物理作用

本文利用变换的欧拉平均运动方程组及一个准地转34层球坐标模式来讨论地形与热源强迫对亚洲夏季风形成与维持的物理作用。 通过地形以及地形与热源强迫所产生的准定常行星波E—P通量的散度,强迫经圈环流及扰动地转风速的计算,表明了青藏高原东南部上空夏季的非绝热加热对于亚洲夏季风形成与维持起着重要作用,它远大于地形的动力作用。 计算结果还表明:地形与热源对亚洲夏季风形成与维持的物理作用中,它通过强迫经圈环流的作用要大于强迫波E—P通量的散度的作用。     

On the Forced Tangentially-Averaged Radial- Vertical Circulation within Vortices Part Ⅰ: Concepts and Equations

将Eliassen建立在平面等压柱坐标系中的径向环流强迫理论（用于研究在摩擦力和非绝热加热过程影响下的静止对称涡旋），推广应用到研究移动非对称气旋或反气旋的径向环流，导出了考虑地球曲面影响的准拉格朗日等压柱坐标系的切向平均径向环流诊断方程，并根据Eliassen的解析解所揭示的涡旋径向环流在涡旋演变中的作用，定 性地讨论了各种热力和动力的作用，这些热力和动力因子除了磨擦力和非绝热加热外，还有平均和涡动形式的惯性力，角动量平流（相当涡度平流），角动量的垂直对流，温度平流，温度的垂直对流（相当绝热加热）等。     

大尺度加热与东西风带中不稳定扰动的激发

文中通过一些简化假定,得到了包括非绝热加热的一参数模式。导得加热存在下的正压不稳定的必要条件是β-d~2u/dy~2 q~2u S~2H/K=0,研究了大尺度加热对东西风带不稳定扰动及定常波型扰动的作用。结果指出,加热场对东西风带正压不稳定扰动的影响与加热和流场的相对配置有关。此外,大尺度加热可以在西风带激发出定常波型扰动,而在东风带只能产生衰减型扰动。激发西风带定常波型扰动的非绝热加热场的水平半径尺度,应大于L_c=(u/β)~(1/2)。最后还考虑了摩擦的作用。