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。     

凝结潜热对锋生的影响

本文在二维半地转峰生模式中，考虑了水汽凝结加热和边界层抽吸作用对锋生及越锋环流的影响。水汽凝结加热考虑了大尺度凝结加热和对流凝结加热两种方式。计算结果表明：水汽凝结加热和边界层抽吸对峰区环流具有显著的作用，凝结加热使锋生加快，使锋区上升运动倍增，并使其水平尺度明显减少。边界层抽吸作用也使垂直环流加强。现在     

非绝热加热对冷锋锋生过程影响的比较研究

本文利用半地转模式研究了非绝热加热对冷锋锋生过程的影响。计算结果表明，非绝热加热包括大尺度凝结潜热、积云对流加热和感热都可以在加热区诱发出附加的锋生场。从而使加热区内的锋区强度得到明显加强；三种加热都能使上升速度增大，其中大尺度凝结潜热释放可在锋前出现一条宽约２００ｋｍ的强降水带．积云对流加热可使上升运动区范围缩小或在低层出现中尺度雨带，感热加热是产生中尺度雨带的一种可能机制。计算还表明，大尺度凝结潜热对锋生过程的影响最明显。它可以影响锋生过程中所有物理量。而积云对流加热和感热加热只对位温场和垂直速度场有明显影晌。但影响程度没有大尺度凝结潜热大。     

变性台风Winnie(9711)环流中的锋生现象

基于T106一日四次1.125°×1.125°格点资料, 采用非地转湿Ｑ矢量对登陆台风Winnie(9711)变性加强过程中环流内的锋生现象进行诊断分析。结果表明, Winnie变性加强与其环流内的中尺度锋生过程密切相关, 其低层环流中可发现包围台风中心的环状锋生现象。其中, 北侧锋带与西侧锋带在结构、性质上有所不同, 北侧锋具有暖锋特征, 而西侧锋具有冷锋特点。台风残余低压环流中心位于两条锋带的交汇处, 其变性加强过程类似于一个温带气旋在地面锋上的发展过程。Winnie变性加强过程中, 北侧暖锋锋生强, 锋面次级环流明显, 降水区主要出现在该锋带附近。西侧冷锋锋生弱, 无明显锋面次级环流, 降水不明显。强锋生区首先在台风上空高层产生, 随后增强下传, 加强了低层锋生过程。中低层锋生强度以及锋上垂直运动与凝结潜热作用有密切关系。     

非地转湿Q矢量分解在暴雨分析中的应用

利用非地转湿Q矢量对山东省春秋季两次罕见的暴雨天气进行了诊断分析。分析结果表明:暴雨期间都有较强的非地转湿Q矢量辐合,产生上升运动,形成暴雨。这一结果也表明凝结潜热加热对暴雨的产生有着重要的作用。本文进一步把非地转湿Q矢量分解为平行于等位温线和垂直于等位温线两部分。揭示在这两场暴雨过程中,虽然都有中尺度和大尺度辐合上升运动作用的叠加,但在春季暴雨的个例中,垂直于等位温线的非地转湿Q矢量的辐合与总的非地转湿Q矢量的辐合相接近,暴雨以中尺度上升运动为主。而在秋季暴雨的个例中,平行于等位温线的非地转湿Q矢量的辐合与总的非地转湿Q矢量的辐合在形状上相似,在强度上偏强,暴雨的上升运动以大尺度为主,中间夹杂着中小尺度的上升运动,降水以混合型为主。     

不同形式的加热对冷锋环流影响的数值研究

利用原始方程模式对３种加热形式影响冷锋环流的情形作了数值计算，结果显示，大尺度凝结潜热释放对冷锋非地转环流和锋区垂直运动的影响最大，使之明显增强，它有可能在短时间内使冷锋暧区中产生强的暴雨系统，积云对流加热也能使锋面环流增强，但影响较小；感热加热增强冷锋环流，而且可能是锋区多重雨带产生的一种驱动因子。     

黑龙江省春季两次罕见暖锋暴雨过程诊断分析

利用常规和加密气象观测资料、美国环境预报中心(National Center of Environmental Prediction,NCEP)的再分析格点资料及FY-2E卫星云顶亮温(Temperature of Black Body,TBB)观测资料,对2010年和2016年5月初黑龙江省两次罕见的春季暖锋暴雨过程进行追踪和诊断分析,探究两次春季暴雨过程的动力、水汽和不稳定条件及暴雨期间暖锋锋生和对称不稳定特征。结果表明:黑龙江省5月初两次暴雨过程的高空影响系统均为高空槽切断成冷涡,只是新生冷涡位置不同,导致暴雨落区不同。两次暴雨过程均出现了垂直于暖锋的次级环流,次级环流的出现有利于加强上升运动,从而加强降雨强度。两次暴雨过程大气均表现为热力稳定结构,暖锋前冷区低层有冷垫,并伴有弱下沉运动,暖湿空气在冷垫之上沿着锋面爬升,是造成持续性降雨的主要原因;不同之处在于2016年暴雨过程锋面之下的冷空气中,下沉运动的范围和厚度更大,冷垫和地形的共同作用使上升运动主要出现在锋区中上层。两次暴雨过程均发生在暖锋锋生时,降雨与锋生相伴,锋生最强时段也是降雨强度最大的时段;锋生作用减弱,降雨强度亦减弱;转为锋消时,降雨结束。对流层中层的湿对称不稳定,有利于降雨的维持和发展,并出现了与暖锋相平行的中尺度雨带特征。     

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。     

热成风适应原理在大雪短期分析预报应用中的某些尝试

本文在解剖吉林省10月份八次大雪过程基础上,应用陈秋士的关于热成风适应理论分析了降雪系统的斜压不稳定发展过程,指出平直锋区上非热成风的产生,可能是气旋暖锋锋生的根本动力原因,锋区入口区是锋生不可缺少的特定环境场;还应用三层压准地转模式对暖锋锋生特大降雪搞了数值预报试验。     

梅雨锋动力锋生方程组及其应用

利用湿静力温度Tσ作为参数，导出梅雨锋锋生的方程组，并用该方程组计算了1991年江淮梅雨锋强降水的个例。结果表明:该方程组可分析梅雨锋的动力锋生；在梅雨锋中存在近似垂直分布的对称的横向次级环流，环流中干冷侧的横向穿锋环流可建立湿状态的稳定性；非地转变形项对梅雨锋锋生（消）起主导作用，同时次级环流的上升运动与锋生有正反馈关系。另外，梅雨锋中Tσ水平锋生对未来6小时降水具有一定的指示意义。     

EFFECTS OF TROPOPAUSE AND POTENTIAL VORTICITY ANOMALY ON FRONTOGENESIS*

A two-dimensional,semi-geostrophic numerical model incorporating the tropopause and stratosphere is used to investigate the effects of a positive potential vorticity anomaly and latent heat release on the frontogenetic process and the structure of the resulting frontal zone.It is demonstrated that(1) the inclusion of tropopause and stratosphere significantly changes the frontal structure only in the upper levels;(2) a clearly defined quasi-equivalent barotropic structure and a region of upward motion of finite width appear when a positive potential vorticity anomaly exists on the warm side of the maximum baroclinity in the lower troposphere,especially when it is located on the south edge of the baroclinic zone;(3) the above mentioned structure deteriorates as the frontogenesis proceeds in a dry atmosphere but can be maintained in a moist frontogenetic process with condensational heating;(4) the combination of a positive potential vorticity anomaly and the latent heat release is able to accelerate the frontogenesis significantly with the time needed to form an intense frontal zone reduced to less than 15 h.The results have significant theoretical importance in understanding the complex nature of frontal structure and frontogenesis,especially in understanding the dynamic structure of the subtropical frontal zone observed during early summer over East Asia.     

EFFECTS OF TROPOPAUSE AND POTENTIAL VORTICITY ANOMALY ON FRONTOGENESIS

A two-dimensional,semi-geostrophic numerical model incorporating the tropopause andstratosphere is used to investigate the effects of a positive potential vorticity anomaly and latentheat release on the frontogenetic process and the structure of the resulting frontal zone.It isdemonstrated that(1)the inclusion of tropopause and stratosphere significantly changes the frontalstructure only in the upper levels;(2)a clearly defined quasi-equivalent barotropic structure and aregion of upward motion of finite width appear when a positive potential vorticity anomaly exists onthe warm side of the maximum baroclinity in the lower troposphere,especially when it is locatedon the south edge of the baroclinic zone;(3)the above mentioned structure deteriorates as thefrontogenesis proceeds in a dry atmosphere but can be maintained in a moist frontogenetic processwith condensational heating;(4)the combination of a positive potential vorticity anomaly and thelatent heat release is able to accelerate the frontogenesis significantly with the time needed to forman intense frontal zone reduced to less than 15 h.The results have significant theoreticalimportance in understanding the complex nature of frontal structure and frontogenesis,especiallyin understanding the dynamic structure of the subtropical frontal zone observed during earlysummer over East Asia.     

中国东南沿海冬季渐近线型锋生辐合线及其强降水的发展机制

基于中国东南沿海冬季强降水的统计分析,采用EOF、REOF、North检验等方法对2011—2016年冬季(12、1、2月)欧洲中期天气预报中心降水资料进行分类,选取位于内陆的第1、第4 REOF模态,对该两模态的降水样本进行合成分析,合成的降水中心与东南沿海福建的多年统计暴雨中心吻合。与强降水相配合,1 000 hPa上有自北向南的渐近线型辐合气流,并伴有锋区,从而形成天气尺度渐近线型锋生辐合线,强降水位于辐合轴线左侧气旋式风切变处。这是一类以前未曾受到关注和讨论的东南沿海地区冬季暴雨系统。利用客观判定方法和建立系统坐标系,以确认并诊断该系统的结构。在冷干少雨、低层盛行偏北风的冬季,此类系统兼有锋区热力抬升与辐合气流动力抬升,在雨区形成旺盛的上升运动;同时,通过辐合线正交风分量将邻近的海面水汽汇集到降水区,与中高层副高边缘偏南气流相向而行,构成较为深厚的交汇式水汽输送层;通过非绝热加热,形成深厚的热力对流不稳定,并通过干区向湿气团下楔入,形成下干上湿的湿动力不稳定,以及假相当位温随高度增加而递减,形成上暖湿、下冷干的对流不稳定层。因此,该系统对冬季强降水的发生发展及落区具有重要影响。通过WRF模式的模拟结果探讨环境热力机制的影响,结果显示,凝结潜热加热可影响辐合线的辐合位置和强度、锋生区的位置及强度,进而影响系统的活跃程度。中层潜热加热抑制平流感热冷却进入暖气团,维持降雨区的热力不稳定和降水强度。渐近线型锋生辐合线有利于东南沿海冬季大范围降水出现暴雨,其中凝结潜热释放具有重要贡献。     

海南2008年秋季持续性暴雨过程的物理机制分析

利用地面常规与加密自动站降水观测、卫星云图、NCEP FNL全球分析等资料对2008年10月12—14日海南持续暴雨天气过程进行诊断分析。分析表明:热带低压、冷空气以及副热带高压三者的相互作用,导致海南低空出现持续的东(东南)风急流,该急流在海南东部沿海形成的向岸风辐合及地形强迫抬升是MCS的重要触发机制,其暖湿输送作用是暴雨区不稳定能量得以循环建立的主要途径。南海东北风冷涌前沿强辐合、潜热加热以及高空强辐散有利于热带扰动的发展与维持。热带低压与冷空气相互作用导致大气斜压性增强,地转强迫作用与惯性振荡机制使得低压北侧东北风急流加强。东北与东南急流之间的形变与辐合导致持续锋生过程,锋生强迫产生的热力直接环流上升支与低空急流左前侧次级环流上升支是对流系统发展的主要动力触发机制,低空强潜热加热也有利于对流向更高层次发展。     

两次陕北暴雨过程热力动力机制诊断

利用常规气象观测资料、NCEP FNL分析资料（水平分辨率为1°×1°,时间分辨率为6 h）,对2013年7月21-22日和2014年7月8-9日两次陕北暴雨过程成因进行热力动力诊断,结果表明:两次陕北暴雨与高低空急流关系密切,暴雨带位于低空急流左侧的水汽辐合区,“0721”过程低空急流更强,在高低空急流耦合的强上升运动区（延安）出现大暴雨。降水前期,两次过程大气均存在对流不稳定,切变线触发对流,产生强降水,而其释放的凝结潜热加热形成中低层大气的热力不连续面,湿斜压性及锋生增强,造成整层饱和大气的抬升,维持强降水。“0721”过程前期对流降水的潜热释放更大,由此反馈的低空急流及锋生更强,出现大暴雨天气。广义对流涡度矢量垂直分量很好地描述了两次暴雨过程高低空急流耦合作用以及凝结潜热释放增强的锋生作用,其变化趋势能够反映降水的发展和减弱过程。暴雨出现在湿热力平流参数垂直积分大值中心及南侧的高梯度区,大值中心出现后约6 h会产生强降水,这对于强降水落区的预报有一定指示意义。     

台风“卢碧”变性增强过程的诊断研究

利用日本气象厅JRA再分析资料和台风最佳路径资料以及TRMM降水资料,对0920号台风"卢碧"变性过程的环流形势、高低层热力异常和锋生锋消等特征进行了分析研究。结果表明,"卢碧"的变性是中高纬度冷空气入侵的结果,变性过程伴随着西风槽的东移,高空急流的加强以及西太平洋副热带高压的减弱东撤。低纬度暖湿气流及较大的正涡度异常气旋式卷入台风环流,并在其东北侧积聚产生大量降水,释放的凝结潜热有利于北侧脊的加强,使得高空急流进一步加强,使得台风中心气压进一步降低。锋生、强降水伴随的潜热释放以及气旋中心气压之间存在着正反馈效应是"卢碧"变性后得以增强再发展的主要原因。热成风涡度梯度的分布对"卢碧"的变性增强过程具有较好的指示意义。     

一次沙尘暴过程锋生函数和地表热通量的数值诊断

沙尘暴是我国西北地区春季常发生的一种灾害性天气现象。本文利用国家气象中心改进的PSU／NCAR的非静力中尺度模式MM5，对1995年5月16日我国西北地区发生的一次沙尘暴天气个例进行了锋生函数和地表热通量的诊断分析。结果表明，沙尘暴过程是冷锋在移至我国西北地区时产生的一种强烈锋生过程；地表感热通量明显大于地表潜热通量；有无地面热通量对比试验表明，热力因子在沙尘暴产生过程中具有重要作用。