福州天气形势分型与大气污染物相关分析

利用2002-2006年地面天气图和500hPa高空图,将影响福州的天气形势分为10型,结合大气污染物浓度资料,统计2002-2006年福州全年、冬半年和夏半年不同天气形势型的出现率及相应的污染物浓度值,分析不同天气形势下大气扩散能力的强弱以及对污染物浓度的影响。结果表明：锋前暖区和地面倒槽是最不利于扩散的天气型,台风（热带辐合带）和低涡锋面是最有利于扩散的天气型;冬半年高压后部、锋前暖区和地面倒槽对污染物浓度增大的影响最大,低涡锋面、高压脊和高压底部对污染物浓度减小的影响最大;夏半年台风（热带辐合带）及外围、低涡锋面、副热带高压对污染物浓度减小的影响最大,其他天气型影响下污染物浓度变化幅度均为正值。     

福州天气形势分型与大气污染物的相关分析

利用2002－2006年地面天气图和500 hPa高空图,将影响福州的天气形势分为10型,结合大气污染物浓度资料,统计2002－2006年福州全年、冬半年、夏半年不同天气形势型的出现率及相应的污染物浓度值,分析不同天气形势下大气扩散能力的强弱以及对污染物浓度的影响。结果表明：锋前暖区和地面倒槽是最不利于扩散的天气型,台风（热带辐合带）和低涡锋面是最有利于扩散的天气型;冬半年高压后部、锋前暖区和地面倒槽对污染物浓度增大的影响最大,低涡锋面、高压脊和高压底部对污染物浓度减小的影响最大;夏半年台风（热带辐合带）及外围、低涡锋面、副热带高压对污染物浓度减小的影响最大,其他天气型影响下污染物浓度变化幅度为正值。     

“莫拉克”台风螺旋雨带与水平涡度的关系

利用实况资料和WRF模拟资料,分析2009年8月6—10日"莫拉克"台风在台湾地区造成强降水过程中台风螺旋雨带与水平涡度的关系。结果表明:模式较好地模拟出了本次台风暴雨的发生发展过程。在7日00时—9日00时,台风外围有两条螺旋雨带,一支位于台湾的中部偏南,一支位于台湾的南部,暴雨主要位于这两支螺旋雨带上;暴雨出现在环流上升支附近,在中低层,雨带对应着较大的指向东的水平涡度,且随着水平涡度大值区移动而移动,显示出两者较密切的联系;水平涡度的大值区与垂直涡度的大值区也有较好的对应关系,存在水平涡度向垂直涡度的转化;水平涡度的旋度正值区对应上升运动区,其旋度的大值区对应强的螺旋雨带与降水。当水平涡度减小时,若水平涡度的旋度正值区存在,雨带仍然可以维持。     

高原涡诱发西南涡伴行个例的环境场与成因分析

利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料、历史天气图、青藏高原低涡切变线年鉴,分析了1998-2013年持续高原涡诱发西南涡结伴而行的观测事实,并对一例持续高原涡诱发西南涡的长时间伴行过程进行天气、诊断分析。结果表明,在持续高原涡与西南涡共同活动过程中,两涡移向较一致的多数是由持续高原涡诱发的西南涡过程造成的,它们的移向多为向东或东北移;持续高原涡诱发的西南涡是在500h Pa上东亚环流经向度减弱,在处在切变流场中的高原涡的环流东南部-西南气流下空生成的;伴行的西南涡受高原涡活动影响大,高原涡加强会影响西南涡加强;高原涡对西南涡的诱发作用是由高原涡移出高原,其伴随的正涡度向下伸,与对流层低层盆地内气流的气旋性弯曲所伴的正涡度叠合,使盆地内气旋性涡度加强而诱发西南涡生成的,西南涡区上空正涡度平流随高度增加的强迫上升作用是高原涡诱发西南涡的又一重要因素;高原涡与西南涡伴行是与高原涡区、西南涡区的正涡度平流及高原涡区、盆地涡区上空正涡度平流随高度增加的强迫上升作用密切相关的。     

1998年夏季两例青藏高原低涡结构特征的比较

利用1998年Micaps历史天气图、1998年第二次青藏高原科学试验资料和NCEP/NCAR 1°×1°分辨率的再分析资料,对该年夏季两例移出与未移出高原的低涡活动过程及特征进行了对比分析,结果表明,移出与未移出高原低涡的低涡结构特征差异显著:(1)移出高原低涡,低涡环流呈圆形,厚度有3000 m左右,降水区呈环状分布;未移出高原低涡,低涡环流呈椭圆形,厚度为1500 m左右,降水区在低涡的南、西南方。(2)移出高原低涡,低涡区内绝大部分为上升运动区,并且强度在加强、区域扩大;未移出低涡,涡区内上升运动在减弱,上升运动区在缩小。(3)移出高原低涡,涡区内斜压性强,比未移出的大近一倍。(4)移出高原低涡,涡区内500 hPa有高位涡沿东北方向向上输送位涡平流,未移出高原低涡的有次高位涡沿东南方向向下输送位涡平流。(5)移出高原低涡是下层‘正涡度、暖区’、上层‘负涡度、冷区’;未移出高原低涡是下层‘正涡度、冷区’、中层‘负涡度、弱暖区’、上层‘正涡度、冷区’。     

一次河北大暴雨的华北低涡结构和涡度收支分析

利用Micaps系统下常规资料、云图资料和NCEP全球再分析资料,对2004年7月11-12日发生在河北省中南部的一次局地大暴雨个例进行了诊断分析。结果表明：200hPa西风槽、500hPa华北低涡和中低层偏东风,是这场暴雨的直接影响系统,该过程中的华北低涡为低层冷心、高层暖心结构,具有随高度向西北倾斜的特征,涡度场特征明显。暴雨区对应着深厚的正涡度区,散度场结构零乱,非高层辐散、低层辐合的配置,暴雨区上空上升运动较强。冷空气来源于500hPa以下的东北地区,水汽的源地来自渤海,低层偏东风可能是暴雨区所需水汽的主要携带者。水平涡度平流项和水平涡度辐散项作用相反,水平涡度辐散项对总涡度起直接作用且为正贡献,而垂直平流项对总涡度贡献比较小。     

"04.12"华北大到暴雪过程切变线的动力诊断

利用地面实测资料和MM5模式输出产品,对2004年12月20~22日发生在华北地区的大到暴雪天气过程的切变线进行了动力诊断分析,结果表明:此次暴雪过程与中尺度切变线的发展东移直接关联。涡度诊断表明:正涡度区的演变与切变线的发展、东移和北抬密切相关,正涡度区内“正涡度核”对预报强降雪的出现有先兆指示意义。涡度、散度垂直剖面图显示,涡度、散度场的空间配置极有利于暴雪切变线发展及暴雪形成与维持。湿相对位涡和涡度变率诊断揭示,涡度变率强度与中低空的条件对称不稳定密切相关;暴雪区上空从低层到高层存在的湿位涡负值中心是造成中低层涡度变率增大及暴雪增幅的重要原因之一;而涡度变率较涡度更能准确反映切变线发生发展的物理机制。     

赤道反气旋的合成结构和涡度收支

本文通过普查1979—1983年7—9月在10°S—15°N、90°E—140°E范围内的赤道反气旋活动情况,从中选出15个强度和范围较接近的赤道反气旋进行综合分析,得到它们的平均三维结构特征。结果表明,赤道反气旋是一个暖性的中低层系统。反气旋环流与涡度、散度及垂直运动有较好的配合。在赤道反气旋的低层,环流中心为负涡度区和辐散区,并与下沉运动区相对应,四周为正涡度和辐合区,以及上升运动区。高层正好相反。加热场与垂直运动场有较好的对应关系,中心区是干绝热下沉增温区。对涡度收支的计算表明,中低层有负涡度积累,上层有正涡度积累,局地涡度变化主要决定于散度项、平流项和垂直输送项。      

街谷大气扩散试验研究

为研究机动车辆排出的污染物在大气中的扩散规律，在北京做了小风条件下的街谷示踪试验。当楼顶风速u接近或大于1米/秒时，街谷内可形成一稳定的原生涡；u＜0.6米/秒时原生涡将消失。对于楼之间空间较小的街谷，背风面和迎风面的示踪剂浓度平均比值可达8。浓度值沿楼层高度无明显变化；由于快车路旁松墙的阻挡和抬升作用，可能造成沿高度方向楼层中段的浓度偏高。在街谷外，除下风方路面上有一按下风距离的负幂指数衰减的浓度分布外，上风方路面上也有一按较大负幂指数衰减的分布。根据上述试验，给出了用以预测街谷中机动车辆排出的惰性气体污染物的扩散模式；模式中，对原生涡和小尺度湍流，做了分别处理。     

200毫巴惯性-正压不稳定和江淮梅雨期暴雨

我国东部地区逐日各层等压面的涡度场分析表明,初夏200毫巴等压面上最显著的特征是经常存在着极强的负相对涡度区,在某些情况下甚至出现成片的绝对涡度负值区(图1)。在江淮梅雨期暴雨试验期间,这种负绝对涡度区频繁地出现(约占2/3图次),并在负绝对涡度中心的南侧,常有暴雨区相配合。 过去,对于高空西风急流南侧的惯性不稳定或正压不稳定区与天气区的关系讨论较少,但从试验期间的资料来看,它是中低纬热量和水份交换的一个重要纽带,也是大中小系统相互作用的一个典型环境。弄清它的成因和机制,将有助于作好强降水预报。     

湿位涡在云南冰雹天气分析中的应用

应用湿位涡理论, 对1997年3月云南南部频繁发生的几次冰雹天气进行了诊断分析.结果表明:在θ_e陡立密集区, 湿斜压涡度发展, 密集区内冰雹容易发生; 在降雹区低层为对流稳定的层结下 (MPV1 > 0), 有MPV2 < 0, 使湿斜压不稳定增强, 倾斜涡度得以发展; 冰雹易在MPV2负值区南侧或MPV2正值区北侧发生.     

Vorticity budget investigation of a simulated long-lived mesoscale vortex in South China

A vorticity budget investigation is performed using the output data from a numerical simulation of a typical MCV (mesoscale convectively generated votex) case in South China. Results suggest that the divergence caused by convection in the low troposphere is the main producer of positive vorticity, while vertical vorticity transferred by the tilting term from the horizontal vorticity compensates the upward output of cyclonic vorticity. Scale analyses of the vorticity equation suggest that the advection of planetary vorticity can be neglected owing to the low latitude, which is different from the larger scale systems in high latitude areas. In addition, the distribution of relative vorticity tendency on pressure level is not uniform. A vortex will move along the vector from the negative to the positive vorticity tendency region. The mechanism of the phenomenon-that nearly all of the convectively ascending region is located southward/southeastward of the vortex center-is also discussed. Convergence with regard to latent heat release would be in favor of the spin-up of meso-vortex, however, the horizontal vorticity caused by windshear is tilted by vertical motion due to convection. Consequently, the negative and positive vorticity tendencies are located symmetrically about the convective center, which suggests that the vortex southward movement is dynamically driven by convection.     

天山山区及邻近地区夏季降水的环境场特征与涡度平衡

本文对天山山区及其邻近地区夏季降水过程的环境场特征、水热收支和涡度平衡做了诊断分析。结果表明，降水发生前的环境场有利于降水系统的发展。Ｑ１，Ｑ２和涡度平衡在降水发生前与降水期有一定的差异，降水期水热收支中起主作用的是水平平流项潜热和热基本上被冷平流所平衡；水汽的水平输送为降水的主要水汽来源，垂直输送也起一定的作用，涡度平衡中主要是水平平流累积的正涡度与散度项制造的负涡度相平衡，与副热带锋区上急流相     

2018年一次非典型梅雨锋暴雨过程诊断分析

利用常规地面气象观测资料、NCEP/NCAR FNL 1°×1°网格点逐6 h再分析资料,对2018年6月20日浙江省一次暴雨过程的主要环流系统、等熵位涡、垂直螺旋度等进行了天气动力学诊断分析。结果表明：850 hPa低涡切变、对流层中层冷空气、200 hPa南亚高压、副热带高压是此次暴雨过程发生的主要影响系统;700 hPa上的正垂直螺旋度中心对暴雨的发生有良好的指示意义;等熵位涡的演变和形态对冷空气活动有较好的视踪作用,等熵位涡中心两侧气流辐合,有利于低压系统发展,高层等熵位涡与冷空气活动有较好的对应关系,等熵位涡大值区偏南侧的移动与强降水落区有较好的对应关系。     

THE POSITION VARIATION OF THE WEST PACIFIC SUBTROPICAL HIGH AND ITS POSSIBLE MECHANISM

Using NCEP/NCAR daily reanalysis data and SCSMEX data, an investigation is carried out of the relationship between the position variation of the west Pacific subtropical high (WPSH) and the apparent heating in June 1998 based on the complete vertical vorticity equation. It is found that the non-adiabatic heating plays an important role in the position variation of WPSH. In comparison with climatic mean status, the vertical change of non-adiabatic heating is stronger in the north side of WPSH in June 1998, but weaker in the south side of WPSH. The anomalous non-uniform heating induces anomalous cyclonic vorticity in South China, areas to the south of the Yangtze and its mid-lower valleys, but anomalous anticyclonic vorticity in the Indo-China Peninsula and South China Sea areas lead to the more southward position of WPSH than the mean.     

Combination of Meteosat- and synoptic data to determine rainfall: A case study

Summary A pilot study was carried out to determine the capability of satellite data for mapping rainfall and to prove possibilities for combination with synoptic parameters. The investigations were based on digital infrared Meteosat data of the central and southern European region during two periods in 1979. The effective infrared emission temperatures were combined with parameters derived from synoptic maps. The rainfall distribution was extracted from synoptic surface data. The vorticity and its advection with the thermal wind were derived from the 850 hPa and 500 hPa topographies. For the investigated periods appreciable agreement was observed between the rainfall areas and the areas with positive advection of vorticity. Another requirement for the occurrence of precipitation is a relative minimum of cloud top temperature and vorticity. As supplement to synoptic charts satellite data are able to provide information on rainfall areas with high areal and temporal resolution.With 6 Figures     

一次桂北暴雨过程中低涡的发展维持机制

利用常规观测、卫星数据及ERA5再分析数据,从动力和热力角度对引发2020年5月24-25日广西北部暴雨过程的低涡发展维持机制进行了诊断分析。结果表明：低涡在滇黔桂交界一带生成,随后逐渐发展东移,对流云团及降水落区主要分布在低涡东侧及南侧。涡度方程诊断表明,低涡的发展维持主要受涡度平流项和水平散度项影响。水平风场对涡度的输送使得局地涡度减小,而水平风场的辐合效应使得局地涡度增大。将原始风场分解为地转风和非地转风分量后发现,非地转风分量主导了局地涡度的变化,非地转风水平散度项正贡献最大,扭转项次之,两者是造成低涡发展维持的主要原因。在热力作用方面,低涡发展移动过程中对流层中层附近的潜热加热正反馈也有利于低层低涡的发展维持。     

湿位涡在广西冰雹大风天气过程诊断分析中的应用

应用湿位涡理论,对2006年4月发生在广西的3次冰雹大风强对流天气过程进行了详细地诊断分析.结果表明:θsc线陡立密集区附近对流稳定度很小,冷空气从高层沿等熵面下滑的过程中绝对涡度增加,导致气旋性涡度的发展加强,为冰雹、大风天气的易发地;强对流天气发生前对流层高层有湿位涡高值中心向下传播,强对流易在正压湿位涡等值线相对密集零线附近和925 hPa上斜压湿位涡负中心附近出现.     

登陆台风莫拉克(2009)的涡度拟能收支分析

利用涡度拟能、散度平方项(简记为散度能量)和总变形平方项(简记为变形能量)来表征涡度、散度和变形的强度,并推导这3个物理量的倾向方程。这些方程中既包含代表这些物理量相互转化的符号相反项,也含有代表共同强迫的符号相同项,其中,涡度拟能局地变化主要由涡度拟能与变形能量的共同强迫项、涡度拟能与变形能量的转化项以及涡度拟能与散度能量的转化项组成。针对2009年第8号台风莫拉克,利用美国全球预报系统分析场资料计算这些方程中的强迫项,分析涡度拟能及其收支特征,以此来探讨影响台风莫拉克涡度拟能局地变化的主要物理因素。结果表明,在莫拉克发展和衰减阶段,涡度拟能与变形能量的共同强迫项(涡-形相同项)和涡度拟能与散度能量的转化项(涡-散转化项)是影响涡度拟能局地变化的重要强迫项。涡度拟能与变形能量转化项(涡-形转化项)的贡献相对来说弱一些。影响位涡拟能局地变化的重要物理因素是涡-形相同项和涡-形转化项中的平流输送项和散度耦合项,以及涡-散转化项中散度耦合项。变形能量一方面通过涡-形转化项向涡度拟能转化,直接促进涡度拟能增长;另一方面通过散-形转化项向散度能量转化,再通过涡-散转化项散度能量向涡度拟能转化,间接促进涡度拟能增长。     

二阶位涡在暴雨预报中的应用

提出并推导二阶位涡物理量,并利用美国NCEP/NCAR 0.5°×0.5°GFS的24 h预报资料,计算了东北冷涡暴雨、锋面暴雨、低槽暴雨、台风暴雨等类型暴雨500—850 h Pa二阶位涡绝对值的垂直积分,与相对应时刻的24 h累积地面观测降水量进行对比。结果表明：二阶位涡的水平分布与暴雨落区有较好的对应关系,其对观测降水具有指示预测作用。2013年6—8月华南地区（20°—35°N,105°—125°E）24 h预报的6 h累计降水量大于10 mm的ETS评分表明,二阶位涡预报降水的平均ETS评分高于美国GFS预报降水的平均ETS评分,其对降水有较好的指示作用。