夏季陆地爆发性气旋的模拟与诊断分析

利用观测资料、FY-2C卫星云图和NCEP再分析资料，对2003年6月22—23日黄河下游的气旋爆发性发展过程进行天气学分析和中尺度数值模拟与诊断，研究这次爆发性气旋的发展特征。结果表明：河套高空槽东移与山东南部的切变线合并产生这次爆发性气旋。MM5数值模式可以很好地模拟夏季陆地爆发性气旋发展过程。夏季陆地爆发性气旋发生在与高度场气旋性弯曲相重合的高空急流出口区，气旋从急流出口区右侧向左侧行进的过程中爆发性发展。气旋爆发性发展需要高空有急流，低空有西南和东南风急流为其提供强的暖平流和水汽通道。气旋的爆发性发展伴随着上升运动强烈发展，上升运动区高层强辐散、低层强辐舍。气旋爆发性发展在高能场中，大气具有强对流性不稳定。     

引发黑龙江省暴雪爆发性气旋个例动力分析

利用气象站综合观测资料和NCEP FNL的1°×1°再分析资料,分析了2013年11月25日黑龙江省大暴雪的环流特征和气旋爆发性增长过程;在此基础上,对涡度平流、高低空急流的分布特征和垂直结构及湿位涡的正压项和斜压项对气旋爆发性增长的贡献进行了深入细致的研究,探索此次爆发性气旋发展的动力学机制.结果表明:此次黑龙江省暴雪过程地面气旋中心位于槽前最大正涡度平流区下方,正涡度平流使等压面降低,地面减压,气旋获得发展.地面气旋始终位于南支高空急流核左前方和北支高空急流核右后方,两支高空急流的动力作用均引起强辐散.高、低空急流耦合的区域,使高层强辐散和低层强辐合叠置,加强了气旋中心附近的上升运动,从而使气旋和降雪的强度得到加强.气旋在强斜压大气中获得爆发性增长,气旋的爆发与湿位涡的分布和演变关系密切,高层正湿位涡下传,使低层湿位涡增大,气旋获得发展;当高层ξmpv1线趋于准水平状态时,正湿位涡下传造成低层湿位涡发展结束,气旋发展停止并逐渐减弱.大气湿斜压性增加可引起垂直涡度的显著增加,促使气旋爆发性增长,垂直涡度的变化滞后于湿斜压性的变化.     

巴彦淖尔市一次寒潮天气动力机制分析

使用常规气象观测资料,采用天气学原理和天气动力学诊断分析方法,从寒潮环流背景和动力机制,对2012年11月2-4日发生在内蒙古巴彦淖尔市一次寒潮天气过程进行了分析.结果表明:①乌拉尔山高压脊强烈发展东移,脊前偏北急流带南移、南下低涡与转竖低槽合并,冷空气向南爆发,造成了此次寒潮天气过程.②850 hPa冷平流区向南扩展的速度比地面气温24h负变温区向南扩展速度超前12 h左右,强盛的冷平流是造成气温骤降的主要原因.③300 hPa偏北急流轴左侧风速有气旋性切变,右侧有反气旋性切变,加大地面气压场的气压梯度,产生“梯度风”.高空槽前暖平流、槽后冷平流,暖区上升、冷区下沉,形成对流运动.低层由冷区指向暖区的水平运动和暖区上升运动构成垂直方向上次级环流,次级环流的下沉支处于高空急流轴入口区左侧下方,使高空急流动量传递到地面,低层水平运动(冷区指向暖区)加大了地面风速.     

内蒙古西部一次沙尘暴环流背景和动力机制分析

利用相关资料对2009年4月23日内蒙古西部地区发生的沙尘暴天气的环流形势及动力机制进行分析。分析表明:强冷空气活动是本次沙尘暴天气发生的主要原因;造成本次沙尘暴的高空系统是斜压性很强的蒙古横槽及槽后的偏北急流,地面系统是强烈发展的蒙古气旋;从动力机制来看,沙尘暴发生时,由于高层辐合、低层辐散而形成的强烈下沉运动,使得高空偏北急流带的动量下传到地面,中低层波动发展形成的次级环流使动量下传效率更高。高空蒙古横槽南压、转竖是冷空气爆发南下的关键,高空偏北急流带以及与急流出口区相对应的地面蒙古气旋的强烈发展是形成沙尘暴的必要条件,地面冷锋后气压梯度的持续加强会加剧冷空气爆发的速度,强烈的高层辐合、低层辐散使得沙尘暴形成的可能性更大。     

一次东海气旋爆发性发展数值模拟

在2006年6月1日发生在东海的爆发性气旋的天气学分析基础上,进行数值模拟,以进一步认识其爆发性发展的物理机制。结果表明:这次东海气旋的地面系统来自台湾岛附近的海上倒槽,在浙北沿海遇到高空比较深厚的低槽,大尺度高空槽通过槽前正涡度输送和槽前后冷暖平流对斜压不稳定的加强作用为气旋发展和维持提供有利的环境。同时,高空急流也通过其出口区的辐散和暖平流为气旋发展和维持提供有利的环境。中低层在舟山海域的强涡度平流的抬升作用产生降水,并通过水汽凝结引起潜热释放,进一步造成地面气旋系统的发展,此时气旋和降水形成正反馈机制。潜热释放被高空槽前斜压不稳定和急流出口区右侧辐散共同引起的上升运动激发后,对气旋的发展起着重要作用。     

陕西省十流域面雨量预报系统

黑海到里海的强暖平流致使西伯利亚高压脊经向发展，并建立横槽，横槽北侧的东北气流引导超极地冷空气和西欧东移的冷空气在蒙古国聚积加强，形成了强冷高压、强冷平流；横槽2次转竖引导强冷空气迅猛向南爆发，形成大范围寒潮天气过程；与此次寒潮相伴的北方沙尘暴是蒙古气旋与地面冷高压之间的气压梯度剧增造成的，高空西风急流通过动量下传引起地面大风，是此次强沙尘暴产生的动力条件，在沙尘暴爆发区有南北风的强风切变，促进了沙尘暴的发展。     

1993年初夏中国东部沿海爆发性气旋形成条件的数值模拟试验

文中利用 PSU/NCAR中尺度模式 MM4对 1 993年 6月初发生在中国东部沿海地区的一次爆发性气旋进行了数值试验。结果表明 :初夏季节在中国东部沿海气旋爆发性发展必须具备下面两个条件 :(1 )高空南北支急流中分别存在发展的低槽系统 ,北部低槽伴有冷空气 ,南部低槽伴随有强暖湿空气 ,两低槽在中国东部沿海合并后形成一个深槽 ,引起地面气旋爆发性发展 ;(2 )东部沿海对流层低层形成一个强水汽通道 ,这个水汽通道将携带的大量和能量的暖湿空气向气旋爆发地区输送     

气旋爆发性发展过程的动力特征及能量学研究

本文对不同路径的爆发性气旋进行了动力特征及能量学研究。发现高空大值位涡空气的下伸是气旋爆发性发展的一个重要条件。初生气旋逐渐向强位涡区移近并形成上下位涡区相接的形势。使气旋迅速发展。高空急流与气旋发展有密切关系。发展中的气旋明显地向着急流左侧的辐散区移动。急流的突然加强及高空强风动量的不断下传，构成了下层的强风带及上下一致的急流结构。能量学研究指出在气旋发展前气旋内散度风动能向旋转风动能的转换突然增强。散度风动能在爆发气旋发展时有明显增长。     

爆发性气旋的合成诊断及形成机制研究

该文对发生在太平洋和大西洋的16个爆发性气旋作了合成分折, 对强弱爆发性气旋作了对比及诊断.研究发现, 基本场上存在不少明显的差异.分析得出, 强爆发性气旋的形成与高空急流的非纬向性以及反气旋性弯曲密切相关.非纬向高空急流为爆发性气旋提供了强的辐散、斜压性、斜压不稳定场.高层强爆发性气旋前部的反气旋曲率易造成重力惯性波在能量北传时发展, 促使气旋快速加深.暖平流及非绝热加热可使反气旋曲率加强.一般情况下, 当气旋西部位涡的大值区与北部位涡的大值区叠加下沉时, 有利于气旋爆发性发展.     

两例强海洋气旋的诊断分析

本文介绍了北美东海岸两例(1972年11月16—18日和1982年1月9—11日)强海洋气旋的诊断分析。这两例气旋都沿一强低层斜压带生成,而且它们也都随一接近的对流层高空短波槽而加深。1972年11月16—18日的风暴沿卡罗来纳海岸线,在低层辐合加强和气旋性涡旋的形成有利于早期气旋生成医前方发展起来,在气旋的东北部有效的海洋加热和水汽通量有助于低层斜压性的加强和气旋路径上暖湿气团的不稳定。当地面低压上游大约300公里处有一普通的对流层中部低槽存在时,气旋开始爆发性加深(35百帕/12小时)。应注意的是,在气旋开始加深阶段,其中心附近有很强的对流和内部特别大的气压梯度,表明非绝热过程在其急剧发展阶段的作用。1982年1月9—11日气旋的形成和加深对对流层中上部旺盛的低压槽/较强的急流系统以及大尺度斜压性的反应,比1972年11月的气旋要强一些。除气旋后部,海洋热通量一般都很小。当气旋爆发性加深时,没有大范围的对流和对流不稳定。1982年的风暴强度达到峰值时是在冷水区,而1972年的风暴达到最大强度时,是在墨西哥湾流的暖水区。在1982年的个例中,上层锋生可以有助于对流层上部低压槽加强和使在下游发展。     

ANALYSIS OF A CASE OF EAST ASIA COASTAL CYCLOGENESIS*

The evolution of an explosive cyclone off the East Asia coast in March 1979 is described.A shortwave trough in the southern branch of upper-level westerlies initiated the incipient cyclone.Later,a polar trough in the north amplified and became in phase with the southern shortwave to form a major trough.This major trough was responsible for the rapid intensification of the surface cyclone.In the early development stage,warm and moist air was transported northward to the developing area by a strong low-level jet.The ageostrophic wind associated with the low-level jet contributed to the frontogenesis,creating a favorable low-level environment for the rapid deepening.A low-level positive potential vorticity anomaly was created prior to the onset of rapid deepening.It was a result of frontal cloud condensation.The cyclone intensified rapidly when stratospheric air with high potential vorticity penetrated to the mid-troposphere.The rapid deepening took place at a location under the left-exit region of an amplifying jet streak behind the major trough and the right-entrance region of another anticyclonically-curved subtropical jet streak in a quasi-stationary ridge overJapan.Due to the blocking effect of the Tibetan Plateau,two shortwave disturbances were observed in the upper-level westerlies on the north and south sides of the Plateau.The southern disturbance initiated the incipient surface cyclone,while the amplifying northern disturbance was responsible for the rapid deepening.Thus,the evolution of the explosive cyclone in this case can be regarded as consecutive Petterssen's "type-B" cyclogenesis in two separate stages.     

两次夏季江淮气旋的动能平衡过程及其与大尺度环流的关系

本文用准拉格朗日方法计算了两例夏季江淮气旋各个阶段的动能收支及旋转风、辐散风对动能制造项的贡献，并讨论了它们与大尺度环流的关系。主要结论有:（1）气旋区域动能平衡的特点随大尺度环流改变；（2）动能的水平输送取决于气旋和高空急流中心的相对位置；（3）稳定少动的高空急流入（出）口区有较强的旋转风动能制造（消耗），与水平输送项反号，移动快的急流附近，此项数值较小；（4）发展的气旋波，高层和低层有较强的辐散风动能制造；（5）夏季江淮气旋波转化为温带气旋时，高层表现为动能输入，高空急流转为气旋式弯曲。     

NUMERICAL TEST OF AN EARLY-SUMMER EXPLOSIVE CYCLONE EVENT IN EAST ASIA

A series of ten numerical tests are carried out using smoothing techniques in the PSU/NACRmesoscale model MM5 initial field in order to study the development reasons of a pre-summeruncommon explosive event which took place in East Asia from 1—2 June.1993.The integrationfields are compared with that of original results obtained by non-smoothed initial field.The resultsshow that:(1)After the northern trough is smoothed,its corresponding cold air can not movedownward and southward.Only a weak cyclone system forms south of 25°N after 24 h integration.(2)After the southern strong moisture transportation channel is smoothed,the northem troughsystem can only form a weak trough along the east coast of China after 24 h integration.(3)Thesetwo separate low trough systems in the southern and northern jet systems,with strong warmmoisture transportation channel and cold air respectively,are both necessary for explosive cyclonedevelopment.In such an unfavorable season and location for explosive cyclone to take place,onlyafter these two low troughs merged into a strong low vortex can the surface cyclone he developedexplosively.Both the northern trough system and the southern moisture transportation channel areall indispensable for the explosive cyclone development.This explosive cyclone event is the resultof the interaction of northern and southern systems.     

承德市一次由快速发展气旋诱发的大风天气分析

利用常规观测资料和NCEP/NCAR(1°×1°)逐6 h再分析资料,对承德市2017年5月5—6日大风天气的环流形势和物理量进行分析,结果表明气旋的快速发展(气旋加深率0.84 B)导致锋生加强,引发气压和变压梯度加大是导致大风的直接原因。500 hPa高压脊东移迫使冷空气向南堆积,高空槽不断发展成为冷涡,温度平流为地面气旋的发展提供热力条件,高低层涡度平流的差异,也是地面气旋快速发展的重要原因;当1.5 PVU位涡面伸展至对流层低层时,局地位涡异常在气旋的发展过程中不可忽视;高空急流出口区发生质量调整,出口区左侧的辐散强度达10×10~(-5) s~(-1),使低层大气减压,有利于气旋发展。     

非纬向基流中爆发性气旋的数值研究

利用以 Ｍ Ｍ ４ 为基础的自适应网格模式,对 １９８１ 年月１２ 月 ２０ 日 ２０ 时—２１ 日 ２０ 时一次太平洋西部气旋强烈爆发的过程进行了数值模拟研究得出：（１）气旋强烈爆发的过程是非常短暂的,是非地转调整的结果;（２）气旋爆发过程中基流由西南风转为准西风;（３）基流的反气旋性弯曲和非热成风空间分布不均匀性与气旋的强烈爆发有明显的联系。关键词：自适应网格,爆发性气旋,非地转调整,高空急流。     

Numerical simulations on the explosive cyclogenesis over the kuroshio current

In this paper, the Pennsylvania State University-NCAR Mesoscale Model (MM4) is used to investigate the explosive oceanic cyclone of 14-15 March 1988 over the warm Kuroshio Current. A series of numerical simulations on this cyclogenesis indicates that the favorable weather condi-tions and strong baroclinity in the low- and middle-level are essential to its explosive development. The explosive cyclogenesis occurred over a wide range of sea surface temperatures (SST’s), which was then characterized by strong baroclinity, the low-level jet (LLJ) was initially formed under the favorable atmospheric circulation and then this LLJ advected the moisture and heat northward for the explosive development of the cyclone, the LLJ played an important role in the process of cyclogenesis. Sensitivity experiments show that the latent heating was a key factor to explosive cyclogenesis, the latent heating deepened the short-wave trough, which resulted in the rapid intensification of the cyclone; while in the explosive intensification stage and continuous de-velopment stage, there was less contribution of local surface processes for the explosion of the cy?clone.     

GENERATION AND DEVELOPMENT OF MESOSCALE CLOUD ON HEAVY RAIN BELT ON THE PERIPHERY OF TYPHOON 9608 (Herb)

Typhoon-induced heavy rains are mostly studied from the viewpoint of upper-level westerly troughs. It is worthwhile to probe into a case where the rain is caused by tropical cyclone system, which is much heavier. During August 3 ~ 5, 1996, an unusually heavy rainstorm happened in the southwest of Hebei province. It was caused by 3 mesoscale convective cloud clusters on the periphery of a tropical cyclone other than the direct effects of a westerly trough. Generating in a weak baroclinic environment that is unstable with high energy, the cloud clusters were triggered off for development by unstable ageostrophic gravity waves in the low-level southeast jet stream on the periphery of the typhoon. There was a vertical circulation cell with horizontal scale close to 1000 km between the rainstorm area and westerly trough in northeast China. As shown in a computation of the Q vector of frontogenesis function, the circulation cell forms a mechanism of transforming energy between the area of interest and the westerly trough system farther away in northeast China. Study of water vapor chart indicates that high-latitude troughs in the northeast portion of the rain migrate to the southeast to enhance anti-cyclonic divergence in upper-level convection over the area of heavy rain and cause rain clusters, short-lived otherwise, to develop vigorously. It is acting as an amplifier in this case of unusually strong process of rain.     

西北太平洋爆发性气旋的诊断分析

本文对一年中26个西北太平洋爆发性气旋形成的大尺度条件做了统计研究。结果表明:海洋上空大气层结的不稳定、高空急流出口区北侧的动力辐散,冬季副高位置偏北时其西侧的强暖平流以及中低层的强斜压区等都是气旋急剧发展的有利因素。 另外,本文利用完全的ω-方程和Sawyer-Eliassen次级环流方程对1983年1月6—9日发生在西北太平洋上的一次爆发性气旋做了诊断分析,得到:(1)大尺度加热是使气旋强烈发展的主要物理因子;积云对流加热也是重要的物理因子。(2)温度平流是使前两者起作用的先决因子,它对气旋的初期发展起了某种启动作用。