假相当位温(θ_(se))的精确计算及其查算表

鉴于假相当位温(θ_(?))在埃玛图解上的图解值的严重不精确性,本文直接利用国际气象组织公布的饱和水汽压(E)和水的汽化潜热(Lv)的实测值,对θ_(?)进行了精确计算,並将计算结果制成一套可根据初始状态量(p,t,td)查算θ(?)等的查算表。这套以实测数据为基础的θ_(?)查算表,不仅避免了图解求θ_(?)过程的粗糙性,而且消除了来源于确定E、Lv的经验公式的误差,从根本上保证了θ_(?)的精确性,对气象业务部门和科研部门都具有相当的实用意义,同时也为修正埃玛图解奠定了基础。     

对温度对数压力图解的一个修正

温度对数压力图解亦称埃玛图解,是许多国家采用的一种热力图解。这种图解作为我国的气象业务用图(中央气象局气图5204)有三十多年的历史。最近,我们在工作中发现,用该“图解”查出的饱和状态下的假相当位温θ_(se)或未饱和状态下的假相当位温θ_(se)值,普遍高于用公式计算得到的数值,二者的差值,在许多情况下可达几度甚至十几度,且该差值随气压、气温和露点温度呈有规律性的变化。在图1a中示出了850毫巴和500毫巴等压面上θ_(se)=     

包含冻结过程的广义位温及位涡特征分析

为了对比分析降水过程中不同表达形式热力学变量和位涡时空分布特点,本文针对2017年7月13～14日吉林省强降水过程,利用模式输出资料对常规位温（θ）、相当位温（θ_e）、包含凝结概率函数的广义位温（θ_Gao）、包含冻结概率函数的广义位温（θ_Wang）和同时涵盖凝结过程与冻结过程（θ_Gu）五种不同形式位温进行计算,并分析五种对应位涡[PV(θ)、PV(θ_e)、PV(θ_Gao)、PV(θ_Wang)、PV(θ_Gu)]与降水的关系。结果表明,引入冻结概率函数的广义位温（θ_Wang）和对应的广义湿位涡PV(θ_Wang)与强降水的对应性更好。θ_Wang与θ_Gao差异集中在降水区对流层中高层5～11 km,前者始终高于后者,最大差异达2.5 K,说明冻结概率函数的引入扩大了广义位温的适用范围,更适合描述降水区湿大气非均匀饱和热力状态。五种位涡的差异主要在降水区上空12 km以下,由θ_Gao和θ_Wang定义的位涡PV(θ_Gao)和PV(θ_Wang)的正负异常中心更为明显。相比于PV(θ_Gao)和PV(θ_Wang)异常值更大,差异可达±0.2 PVU,这主要是由于冻结概率函数的引入增大降水区上空广义位温,促使冻结区的湿位涡异常增强。     

防护林地区近地面层湍流结构及通量特征研究

本文采用在大面积防护林地区近地面边界层中采集的湍流、辐射和廓线梯度资料,计算并分析了湍流结构及通量特征。结果表明:当-0.1<ξ<0.1范围内时,湍流动能,湍流强度随稳定度变化迅速;位温宏观量σ/θ_*服从σ_θ/θ_*=A(-ξ)~(1/3)规律,A=0.60;在湍流混合强烈时,林网内下层出现负潜热通量现象,并且林网上层潜热通量明显大于下层;湍流热通量则相反。本文还对计算湍流热通量和潜热通量的方法的适用性也做了比较,并且分别进行了误差分析。     

罗-辛假相当位温的精确计算

综合分析罗斯贝、辛普森、拉欣和桑德斯等关于空气的干绝热和湿绝热过程的研究,从定义出发,严格推出罗-辛假相当位温（θ_ses）的精确计算公式,包含罗斯贝假相当位温（θ_se）与辛普森假相当位温（θ_ss）,编制出5种假相当位温变量表,对比分析了文献[12]及其计算结果与本文相应结果的差异,并分析指出差异的原因。      

全国各省市气象科技期刊文摘⑧

1 关于热态函数廓线特征天气学意义研究《解放军理工大学学报》2001年第2期郝为锋解放军理工大学气象学院211101摘要对热态函数位温(θ)、未饱和空气的假相当位温(θse)、饱和空气的假相当位温(θ'se)等的计算分析表明：(1)热态函数廊线θ(P)、θse(P)、θ′se(P)的组合型式和天气过程的发生、发展存在良好的对应性；(2)热态函数廓线型式的演变对天气的进程具有相当的敏感性和吻合性；(3)热态函数廓线组合特征对天气性质具有一定的标志性和指示性。因此，热态函数廓线组合型式和演变特性，具有明显的天气意义，从强天气的预报角度看，这是…     

“莫拉克”台风暴雨过程中湿位涡场的演变特征

利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,计算了2009年第8号台风“莫拉克”引发浙江沿海地区强降水过程的湿位涡(MPV)和假相当位温(θse),重点分析了正压项(MPV1)和斜压项(MPV2)的正负值变化特征.结果表明,通过判断大气对流不稳定处,θse陡立面密集区,能量锋较强区域,同时结合上升运动,可以作为判断强...     

基于溃变理论的沙尘大风天气预测研究

依据溃变理论和溃变V-3θ结构图的信息数字化,预测天气的转折性变化取得了应用的有效性突破。文中针对沙尘大风天气的预测分析,利用单站探空资料的特性层资料,通过V-3θ图直观反映大气层结的滚流方向、稳定度和水汽含量等信息,以此判断大风、沙尘天气的转折性变化。结果表明,沙尘大风发生前,V-3θ图中位温(θ)、露点温度的假相当位温(θsed)曲线非常靠近,θ曲线左倾明显,整层大气存在顺滚流,且对流层上层存在"超低温"现象;当θsed曲线数值增大,明显靠右,则表明沙尘大风天气将结束。溃变图方法显示了简捷、直观和应用有效的特征。     

锋面假相当位温图和它对中国寒潮冷锋上界变化分析的应用

本文提出了锋面假相当位温(θ_(se))图作为分析锋面的一种工具.根据个案例子的锋面上界 θ_(se)图分析,发现锋上 θ_(se)还不是均一的,并且它的极值随时间有着相当可观的变化.本文讨论了这结果,指出这表明锋面不是一个简单地总是由同一物质总组成的物质面,而是在锋前锋后连续不断的经历着锋生锋消过程,有着它自己的新陈代谢的一种构造.最后讨论了这些事实在锋面分析和数值预报上的意义.     

大气层结稳定度指数的近似算法及量值的测站分布图输出

本文提出了应用测站探空资料计算层结稳定度指数(假相当位温递减率(θse)/p、沙瓦特指数等)的实用方法,并分析对比了沙瓦特指数的计算值,指出了文中所提近似算法具有较高精度;并设计了由测站资料输入到量值测站分布图输出的程序计算系统,为日常业务预报提供辅助诊断手段。     

梅雨锋暴雨和梅雨锋生函数

梅雨锋锋面两侧温度对比很不显著,而湿度差别则较明显。因此在个例研究中分析梅雨锋垂直结构的剖面图上常用θ_(se)取代θ的分析而取得较好的结果。本文分析了1981年梅雨锋降水与低空梅雨锋——700毫巴θ_(se)密集区的关系,用梅雨锋生函数公式计算了1981年6月22—26日淮河流域一次静止锋的生消演变过程,并且讨论了强锋生中心和暴雨产生的关系,希望能对台站作梅雨锋分析有所帮助。     

北京地区雷暴大风日θe平均廓线特征

利用NCEP再分析资料对北京地区1999～2003年7～8月出现的24个雷暴大风日相当位温θe的平均廓线进行了研究。结果表明，在对流层底层有一个θe的极大值，在对流层中层(500～660hPa)θe达到其极小值。     

四川盆地不同强度短时强降水物理量特征对比分析

利用2007—2017年5—9月四川盆地84个国家自动站逐小时观测资料和时间间隔6 h的ERA-Interim再分析资料,分析了四川盆地不同强度短时强降水发生发展所需的热力、水汽和垂直风切变等条件,并对不同强度短时强降水的环境物理量特征进行了对比。结果表明,极端短时强降水的抬升凝结高度、自由对流高度和平衡高度(EL)均高于普通短时强降水,EL可以较好地区分极端短时强降水和普通短时强降水,约75%的极端短时强降水和普通短时强降水分别发生在EL高于258.6和658.2 hPa的环境下。极端短时强降水的对流有效位能(CAPE)和对流抑制能量值同样高于普通短时强降水,约50%的极端短时强降水和普通短时强降水的CAPE值分别高于792.5和451.9 J·kg~(-1)。不同强度短时强降水的850和500 hPa假相当位温差(θ_(se850)-θ_(se500))差异显著,极端短时强降水的θ_(se850)-θ_(se500)数值明显高于普通短时强降水,10℃可做为区分二者的参考阈值。约50%的短时强降水大气整层可降水量(PW)超过58 mm,不同强度短时强降水的PW差异不明显,但极端短时强降水具有较为明显的上干下湿垂直分布特征。垂直风切变和上升运动对四川盆地不同强度短时强降水的区分没有明确的指示意义。     

西风槽与副高相互作用的暴雨过程动热力场结构特征分析

利用常规气象观测、自动气象站加密观测、NCEP/NCAR(1°×1°,逐6 h)再分析以及FY 2C卫星云图等资料,分析了2007年8月15—18日发生在山东的一次暴雨过程中,西风槽与副热带高压(以下简称副高)相互作用三个阶段的热力、动力场结构特征。结果表明:整个过程先后经历了副高西进切变线缓慢西移、横槽南压副高减弱和横槽转竖副高南撤三个阶段,三个阶段的共同特征是中低层有切变线和θ_(se)锋区;700 hPa有低空急流;产生暴雨的对流云团具有后向传播特征,生命史中多次发生合并。三个阶段的不同点是:(1)副高西进过程中,锋区随高度向北倾斜,坡度小,切变线和θ_(se)锋区均为后倾,为典型的暖锋降水。暴雨区范围大,强度均匀,位于850 hPaθ_(se)锋区与暖脊的交界处的水汽辐合中心附近。饱和区宽广,伸展高度高。低层气旋性辐合、切变线辐合、锋面抬升是触发暴雨的动力机制,低空急流是暴雨增强机制。(2)副高减弱过程中,干冷空气分别从低层和中层侵入θ_(se)暖脊,θ_(se)锋区随高度先向北后向南,呈交错倾斜现象,坡度大,为典型的强对流降水,上升运动最为激烈。暴雨区范围小,强度大,分布不均,位于θ_(se)暖脊垂直方向轴线附近。饱和区狭窄,伸展高度高。锋面抬升运动是触发对流性强降水的主要动力机制,对流层中层干冷空气入侵是强降水的增强机制。(3)副高南撤过程中,θ_(se)锋区随高度向南倾斜,坡度大,呈前倾特征,为典型的高空槽降水。暴雨区狭长分散,强度弱,位于850 hPa切变线上、θ_(se)暖舌靠近锋区一侧。饱和区狭窄,伸展高度低。低层切变线辐合抬升是触发强降水动力机制,中层干侵入是降水增强机制。     

几种枸橼酸铁铵的品质分析

日照记录迹线是枸橼酸铁FeC_6H_5O_7通过太阳直接辐射(光化作用)还原成枸橼酸亚铁FeC_6H_5O_7H后,立即与铁氰化钾K_3[Fe(CN)_6]_2(赤血盐)发生化合反应,生成铁氰化亚铁Fe_3[Fe(CN)_6]_2(滕氏蓝)。它是很稳定的络合物,着色力强,不溶于水,但能被强碱分解成氢氧化铁Fe(OH)_3故反应必须在酸性介质(这里是枸橼酸)中进行。枸橼酸铵(NH_4)_3C_6H_5O_7在反应前     

“7·20”气旋大暴雨中多尺度配置与MγCS发展的关系

受北上气旋影响,2016年7月20日京津冀地区出现了历史罕见的大暴雨,三地日平均降雨量均创50年来历史极值。利用风云二号F星(6min时间间隔,水平分辨率5km)和自动气象站的加密资料、雷达图像及拼图数据资料,结合NCEP1°×1°再分析资料,采用叠加分析、TBB梯度计算、雷达低空风场反演等方法,分析了北方气旋类暴雨的云图特征和多尺度(包括天气尺度和α、β、γ中尺度)组织、热力、动力的结构配置;并且针对造成北京、天津城区短时强降水的两个MγCS,分析了影响它们发生发展的多尺度环境。结果表明:(1)逗点云系中不同部位的热力、动力及水汽配置是:涡旋中心(文中D区)与气旋环流中心重合而且是700hPa假相当位温θ_(se)的低值区;在云系尾部云带(C区),低空急流带和θ_(se)高值区重合,云带西侧是干冷无云区,云带边缘的光滑地带对应着能量锋区;云系头部(A区和B区)与700 hPa θ_(se)高能区、850hPa急流核对应(A区和B区分别对应东北气流和东南气流急流)。急流带内700hPa的θ_(se)高达78℃,850hPa的比湿最大值为18g·kg-1,最大急流核风速达30m·s-1,整层可降水量是70mm。(2)逗点云系头部嵌着两个MαCS、一个MβCS,它们造成降雨的强度为20～30mm·h~(-1);而两个MγCS的雨强却达40～70mm·h~(-1)。北京MγCS-BJ和天津MγCS-TJ发展维持的背景不同:(a)MγCS-BJ位于涡旋中心——低空急流左前方的对流不稳定区内偏北风与东风形成的地面辐合线上,此辐合线的形成超前于对流系统约1.5h。(b)MγCS-TJ位于云头与涡旋中心之间边缘地带——θ_(se)高梯度的能量锋区中,东风风速形成的地面辐合线上。(3)MγCS-TJ的发展与MβCS边缘TBB梯度大值区的关系密切,MγCS-TJ内部具有深厚的中气旋(轴心随高度向西北倾斜),在旋转速度最强的时刻,其造成的雨强也最大。     

ΔAmk/Δθe*与大范围降水异常的关系

材料[1]指出,当ΔA_(mk)/Δθ_~* 较小时,没有较大的降水;当ΔA_(mk)/Δθ_~*较大时,有利于出现暴雨。其中A_(mk)与θ_~*分别表示湿—比有效能量与位相当温度,ΔA_(mk)/Δθ_~*表示A_(mk)对θ_~*变化的放大率。 上面结果表明,ΔA_(mk)/Δθ_~*可能与大范围降水异常也有一定关系。本文选1980年8月我国大范围降水异常为例讨论。     

关于等熵位涡应用的一点认识

位涡、湿位涡及其守恒开启了(湿)位涡理论的较广泛应用,使(湿)位涡成为天气系统、天气现象演变的重要诊断物理量,能有效解释一些天气系统、天气现象的演变。为合理应用(湿)位涡及等熵位涡思维,简单分析了气象常用坐标中位涡、湿位涡表达式的限制性条件,强调此条件与(湿)等熵坐标成立的条件相同,指出z 坐标(湿)位涡与p、θ(θse)坐标(湿)位涡存在物理差异。在θ(θse)坐标中,气块的水平速度是相对水平面(地面)的移动速度,而非气块沿着等θ(θse)面的移动。在(湿)等熵位涡分析中,(湿)等熵位涡强度的变化,是平流、垂直输送以及非绝热过程的综合作用,不能简单归因为只由高层的(湿)等熵位涡异常向中低层传输、或中低纬的(湿)等熵位涡异常向高纬传送所造成。     

9415号台风路径与能量场的关系

为探讨９４１５号台风路径与能量场的关系，计算并分析了８５０ｈＰａ假相当位温θｓｅ场和５００ｈＰａ湿空气焓场的分布特征。经分析发现，台风中心一直是趋向高θｓｅ中心和高焓中心移动，即沿高能脊向高能中心移动。这一揭示，对于应用能量场预测台风路径有一定价值。     

冬季气旋中倾斜对流不稳定性的观测

为了评估倾斜对流不稳定的重要性,在加拿大大西洋风暴计划(CASP)期间对七个降水带进行了观测。利用常规和特殊站三小时一次的无线电探空资料,作θ_e~*(饱和相当位温)、M(绝对角动量)和θ_e(相当位温)的垂直剖面和等 M 面分析。等 M、θ_e和θ_e~*面斜率的比较表明了位势和条件倾斜不稳定的存在。本文主要研究稳定度场的时间演变及其向大气中性状态的调整过程。在七个个例分析中发现了一些一致的结论。证实大气中存在着一个小薄层,它对于条件倾斜对流来说是弱不稳定的,特别是在有显著切变的区域。在高层,位势不稳定通常仅仅维持潜在状态,因为缺少水汽而阻止了能量的实际释放。另一方面,在大气的低层饱和是经常能达到的,因此不稳定性得到释放,导致强降水,这种强降水有时呈多带结构。我们的结果也表明,在饱和区域对于倾斜对流来说大气实际上处于向条件中性状态的调整过程。少于三小时的调整时间与 Emanuel 的快速调整假设是一致的。