冬日话雪

“忽如一夜春风来,千树万树梨花开。”冬日早晨,推开窗户,啊!夜里下雪了!“山舞银蛇,原驰蜡象。”噢,雪好大!雪花是在既有冰晶又有过冷水滴的混合云体内生成的。在这种云体里,过冷水滴不断地蒸发着水汽,而水汽源源不断地涌向冰晶的表面,在那里凝华落脚,使冰晶不断地壮大,形成雪花。雪花的基本形状为六角形,每一朵雪花都是由独特而精美的图案构成,奇妙各异,其形状有千万种。雪花从高空飘落下来,气层温度始终在0℃以下,这就使它们能够以雪花的姿态降临到地面;落入高于0℃的气层,则融为雨滴而降落;当落入0℃以上气层时,已靠近地面了,来不及全部…     

气泡内水汽平衡研究与气泡法饱和盐湿度发生器的原理

气泡具有密封性好、其内部水汽平均扩散距离小的特点, 因此, 其内部很容易达到水汽平衡, 利用这个特点的气泡法饱和盐湿度发生器, 与通常饱和盐湿度发生器比较具有效率高的突出优点。该文重点定量分析了气泡内水汽平衡条件; 定性分析了在发生湿度过程中其他重要物理效应。利用General Eastern公司M4型露点仪作为标准器, 实测试验装置输出湿度与试验装置标称湿度之间差值的绝对值不大于1.0%。     

台风韦森特对季风水汽流的“转运”效应及其对北京“7·21”暴雨的影响

2012年7月21日北京地区遭受了61年以来最大的暴雨,造成了大量的人员伤亡与巨大的财产损失。资料综合分析表明台风韦森特在暴雨发生过程中的水汽输送起到“枢纽”的作用,夏季季风通过台风韦森特在副高的影响下将水汽“转运”至暴雨区。为了验证北京异常暴雨过程中台风韦森特的“转运”效应,利用中尺度数值模式WRF对暴雨过程进行数值模拟,结果表明模式能够较好的模拟出此次降水过程的强度、落区,且暴雨发生过程中的水汽输送亦能够较好的再现。通过设计剔除台风的敏感性试验发现,剔除台风韦森特之后降水强度仅为控制试验的50%。进一步分析表明低纬季风水汽气流通过处于东南沿海的台风韦森特向暴雨区域输送水汽,在此过程中西南气流直接向北京区域的水汽输送减少,而西南气流向台风的水汽输送增加,台风与东侧副热带高压之间的偏南气流向暴雨区的水汽输送明显增强,从而印证了上述西南季风气流—台风涡旋—暴雨环流三个系统之间水汽的“转运”效应。以上结果表明远距离暴雨的发生是一个复杂的过程,不仅反映了中低纬度系统的相互作用,而且揭示出夏季季风水汽流对台风涡旋的水汽输送持续供应也可能是台风远距离异常暴雨发生的关键因素之一。     

一个双台风降水的数值模拟及其分析

运用WRF模式对2012年双台风个例-1209号台风“苏拉”和1210号台风“达维”进行数值模拟,成功地模拟出了这次双台风的路径和中心强度变化,同时也模拟出这次双台风降水空间分布以及这次过程的强降水中心.WRF模式模拟的位势涡度场与NCEP再分析资料的位势涡度场极其相似.通过700hPa水汽通量与风矢量场对这次双台风降水过程的水汽条件进行分析,并结合这次双台风路径和台风中心强度对这次双台风相互作用进行初步探讨.     

2008年初四川盆地极端低温雨雪灾害的水汽汇合机制探讨

利用NCEP／NCAR资料研究了2008年1月中下旬四川盆地的极端低温雨雪灾害。结果表明：四川盆地的低温雨雪天气与南来的水汽变化及长江流域的锋生作用有密切关系,在对流层中低层700hPa上,四川盆地长时间存在稳定的水汽辐合区,水汽辐合的时段基本与盆地冷空气活动时间段一致,这为低温降水的发生提供了水汽条件。另一方面,长江流域长时间存在一个“东西带状”分布的锋生带,这个锋生带的稳定使南来的西南水汽在四川盆地及长江流域以南地区受阻,从而形成了水汽长时间封闭,并引起了中低层的对流不稳定。因此,低层“东西向带状”锋生的长期维持使南来水汽受封闭是产生此次灾害的重要物理机制之一。     

大气中的水汽滞留函数

水分从蒸发进入大气到变成雨雪再降落大约在空中滞留(存活)9天,而9天只是水汽在大气中的平均寿命。我们应当知道在大气里现存的总水汽量中已经在大气里滞留(存活)1天、2天或者n天的水汽分别占有的百分比是多少。描述这个问题需要引入大气中的水汽滞留函数概念。本文阐明了水汽滞留函数的物理含义并且指出它应当是一个负指数方程。     

临近绿洲的沙漠上空近地面层内水汽输送特征

1991年7月在HEIFE实验区沙漠站进行了一次水汽输送观测实验。观测发现近地面层内比湿廓线常常出现极小值，该极小值高度为零水汽通量面的高度。这个高度以上水汽向下输送，廓线呈逆湿特征，这个高度以下水汽向上输送，廓线呈蒸发特征。沙漠上空近地面层内水汽不是常通量，在一个固定高度上观测到的水汽通量和“潜热通量”不能代表地面的蒸发量和潜热通量。     

超级单体向平流层输送水汽机制的数值模拟

为了揭示深对流云直接向平流层输送水汽的物理机制,利用WRF中尺度模式的理想个例运行方式对CCOPE(Cooperative Convective Precipitation Experiment)试验期间的一次超级单体进行了数值模拟。选用Thompson云微物理过程方案设置一系列初始云滴数浓度(N_c)进行模拟试验后发现,N_c=175 cm~(-3)情形下模拟云的最大垂直风速与实测结果最为接近,并且模拟出了超级单体。因此,本文利用该模拟结果分析了超级单体向平流层输送水汽的机制。1 min一次的输出结果表明:冻干脱水机制与本次所模拟出的平流层加湿没有直接的关系,超级单体向平流层输送水汽的主要机制可能为湍流输送机制,而升华加湿机制的作用很小。这是由于超级单体云上部的冰晶大部分被消耗而形成雪,因此被输送到平流层的主要是雪这种落速较大粒子,这种粒子不易被向上输送但又容易降落,因此升华所形成的水汽量相比湍流输送的水汽量小很多。湍流造成的水汽输送通量密度的量级约为10~(-9)kg·m~2·s~(-1)。     

2008年初南方冻雨云物理过程的模拟研究

利用中尺度模式MM5V3.7,模拟了2008年初发生在我国南方地区最强的一次冻雨云物理过程。结果表明,这次冻雨过程期间有两条明显的水汽通道,上升运动明显。冻雨区上空主要以低空云水和雨水,特别是云水的积聚为主,中高空有少量雪花和微量的冰晶。与冻雨区相比,非冻雨区过冷却水含量大,主要位于低空,高空没有霰,雪花也明显偏少。这...     

水汽含量的一种简捷查算法

大气中的水汽含量是指单位截面上整个空气柱内的水汽总质量(不包括云中的液态水和固态水),用“克/厘米~2”表示,也可以用毫米表示。水汽对降水的产生、辐射能的吸收与放射以及气候的形成与变化都具有重要作用,因此无论在天气预报或气候学研究中,都要涉及到水汽含量的计算。 水汽含量的计算方法很多。为了迅速求得水汽含量,早在五十年代Showalter就设计了一种计算尺。本计算尺是在Showalter计算尺的基础上加以改进而制成的(如图1)。根据露点上升曲线,利用本计算尺可以迅速查算出水汽含量。