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。     

近百年全球海温演变的特征

主要分析１９９１年７月梅雨盛期期东亚大气垂直环流及其时空分布，着重从持续性强暴雨存在的垂直速度分布及其演变特征出发，揭示暴雨带摆动的机理和依据，并总结出一个经向垂直环流发展的概念模型。进一步利用这些物理量在梅雨锋区的特征，制作雨带摆及其强度的预报。     

湖北省梅雨期特大暴雨的环流分析和概念模型

通过对湖北省梅雨期２７例非局地特大暴雨资料的分析，概括了天气尺度、次天气尺度系统的一般特征和作用；采用动态分析方法，归纳出两类基本环流型；结合物理量场的分析，建立了强锋区和暖涡旋两类典型特大暴雨系统的概念模型。     

2011年浙江梅汛期前后旱涝急转形势及梅雨锋结构特征分析

2011年浙江省出现了自1999年以来最典型、最强的梅雨降水集中期,连续4次强降水过程造成旱涝急转.本文利用NCEP再分析资料对2011年浙江梅汛期前后大尺度环流背景进行了分析并与历史同期进行了对比,同时又对4次强降水过程的梅雨锋结构进行了诊断分析.结果表明:(1)中高纬环流急转前后都具有很大的经向度,但由急转前的“三槽三脊”转变为“两槽一脊”,梅汛期为单阻形势,贝加尔湖阻塞高压前的西北气流为梅雨提供了冷空气条件.梅汛期印缅槽和西太平洋副热带高压较急转前明显加深、加强,偏强的印缅槽和西太平洋副热带高压有利于在副热带高压西北侧建立持久、稳定的水汽通道,西南气流与偏东气流在浙江构成准纬向切变,使得大量暖湿气流辐合上升,青藏高压北侧的偏北大风造成高层强烈辐散,这都为暴雨提供了良好的动力和水汽条件.(2)暴雨主要出现在梅雨锋前沿,梅雨锋区的上升运动与南北两支下沉气流相配合,北支携带冷空气向梅雨锋输送,南支与梅雨锋区上升气流构成经向垂直反环流,加强了锋区的上升运动.(3)4次暴雨过程梅雨锋都为相当位温密集带,在对流层低层垂直方向上近似直立分布.由于受冷空气影响,第一、三、四次过程梅雨锋区具有较明显的温度梯度,低层锋区向北倾斜;相反,没有冷空气的作用,第二次过程锋区无温度梯度,梅雨锋向南倾斜.     

1991年梅雨锋暴雨与锋生环流的诊断分析

利用原始方程模式锋生环流诊断方程对１９９１年７月一次梅雨锋暴雨过程进行诊断分析。计算结果表明，锋面横向次级环流在低层是一个热力正环流，低空急流出口区的次级环流使锋面附近的上升运动得到加强：１００ｈＰａ青藏高压东侧的偏北风与中层的偏南风耦合形成择流层上层的反环流叠加在锋面横向环流上形成深厚的上升气流区是暴雨发生的动力条件。     

湖北境内一次连续性暴雨天气过程的诊断分析

利用T213数值预报产品及有关常规天气资料，对2002年7月21～24日发生在湖北省境内大范围连续性暴雨天气过程进行了诊断分析。结果表明，此次过程是在天气尺度系统持续稳定、高空冷槽反复摆动、地面有弱冷空气不断南扩的环流背景下发生的；从低层到高层向北倾斜的动力性垂直环流圈、上升下沉气流、湿度锋区、深厚湿层的存在，对暴雨(单站)预报具有重要参考价值。     

一次梅雨锋暴雨的中尺度对流系统及低层风场影响分析

本文利用常规气象观测资料,地面自动站加密观测资料和FY-2D、FY-2E卫星云图以及NCEP 1°×1°的FNL分析资料、EC 0.25°×0.25°的细网格模式数据等,对2015年6月15—18日梅雨锋暴雨过程的中尺度对流系统(MCS)活动特征、对流层低层风场对MCS发展的影响以及梅雨锋暴雨的垂直环流特征等进行了研究,结果表明:天气尺度梅雨锋上叠加的MCS的产生及向下游移动,以及其在安徽中部到江苏南部正涡度带作用下的发展增强,造成了江苏南部的局地强降水。强降水与中尺度低空急流核的位置吻合较好。在垂直方向上,高空急流入口区右侧与低空急流核左前方叠加,高低空急流耦合作用明显。在降水过程中,对流层低层具有较强的垂直风切变,有利于垂直涡度的增强和MCS的发展。对流层低层的垂直风切变也有利于不同源地的水汽在梅雨锋区汇集。梅雨锋北侧的干冷空气在对流层低(中)层以东北(西北)路径向锋区移动。南侧的暖湿气流沿西南路径移动、抬升,接近锋区后质点在上升过程中逐渐转向东移,在高空急流的抽吸作用下,快速向东流出,近地面层空气存在跨锋面环流。梅雨锋系统垂直方向上的次级环流是高层风场强烈辐散以及空气运动过程中质量补充和循环的结果。     

高空西风急流和低空南风急流中的冷锋环流

文中利用原始方程模式研究了不同背景风场中的冷锋环流，计算结果显示，对越锋非地转环流和锋区垂直运动起主要作用的是垂直于锋面的背景风场，沿锋的背景风场也有影响，但比前者小得多，后者产生的越锋非地转环流和上升速度也比前者弱得多；具有强垂直切变的西风急流更有利于在锋区产生强的越锋环流和大的上升速度；此外，越锋非地转环流还与Richardson数的小值区相联系。     

长江中游一次暴雨中尺度天气系统的观测分析

利用多种加密观测资料，详细分析了长江中游一次暴雨中尺度天气系统的观测特征。结果发现：(1)暴雨由各种尺度的天气系统相互作用造成，直接造成这场暴雨的是中α尺度切变线上活动的多个并不深厚的中β尺度对流系统，该对流系统在发生发展过程中一直伴有明显的中尺度雨团活动。(2)这次中β尺度对流系统活动可能的物理图像为：在切变线东北方和西南方各有一支气流在切变线上辐合抬升并汇入对流系统中，在暖平流的作用下，气流在倾斜的θse锋前上升(或沿锋区爬升)并随高度发生顺转，到7km高度以上开始以西南气流发散，在离对流区400～500km处下沉，并在θse锋区附近构成中尺度垂直环流圈，对流云团发生在该垂直环流的上升支一侧。     

1991年江淮暴雨洪涝环流形势异常的分析

1991年江淮暴雨洪涝与副高位置异常稳定有很大关系。5—7月副高的异常偏强,与日本以南黑潮区暖水和副高北侧密集海洋锋区的存在,特别是热带印度洋西部海温负距平发展引起瓦克环流发展和菲律宾附近上升运动加强有重要关系。     

水汽凝结过程与高低空急流对冷锋环流的作用

文中利用包括水汽凝结过程的湿大气原始方程模式，研究了高空西风急流和低空南风急流中冷锋环流和垂直运动场的演变，计算结果显示:水汽凝结过程的加入，使锋区垂直运动和锋面环流大大增强，上升运动随时间发生剧烈的变化；湿过程对锋面环流的作用发生在水汽饱和并发生凝结之后，未饱和水汽的存在对锋面环流没有什么作用；与干大气模式中高空西风急流是造成冷锋环流演变的主要因子情况不同，低空南风急流在湿大气中对锋面环流有极为重要的作用，其作用至少与高空西风急流相等；在激发锋区重力波上，低空南风急流的作用可能更加明显；水汽凝结湿过程的加入，不论是在高空西风急流下还是在低空南风急流中，都能在锋区激发出波长约为300 km的重力波，并以大于锋面移速的相速传入暖区。     

高、低空急流中的锢囚锋环流

利用原始方程模式探讨了高空西风急流和低空南风急流中锢囚锋环流的演变和增强机制。数值结果显示,在干大气中,高空西风急流的存在使锢囚锋非地转环流和锋区上升速度迅速变化、增强,并有利于重力内波的垂直传播;低空南风急流对锋区环流型的变化影响较大,但环流较为平直,对锋区上升速度的增强作用不大,产生的锋区速度比高空西风急流中小得多;高低空急流的同时存在,对锢囚锋环流的作用比较复杂,其影响比高低空急流各自作用的     

Objective cross-sectional analysis of diabatic circulations and vertical motions using ALPEX data

Summary Frontal propagation and development in the presence of orography and moisture are examined using the objective cross-section analysis method of Shapiro and Hastings (1973). The method is applied to a real data case on 4–5 March 1982 during the Alpine Experiment (ALPEX). Surface data are added to the analysis method to improve the lowlevel depiction of the frontal zone.The ageostrophic winds are computed from the isentropic representation of =dp/dt and the horizontal momentum equations. Diabatic contributions to the circulation, computed from the isentropic form of the continuity equation, are compared with observed moisture fields. Cross-sections of observed data and computed vertical motions are compared with similar fields computed from analyses on pressure surfaces. It is shown that the Shapiro and Hastings scheme provides a relatively clear depiction of the small-scale frontal features in the thermal and wind field but the analysis also exhibits more noise, which can have an adverse effect on the accurarcy of derived fields.With 8 Figures     

大气层结对冷锋环流的影响

利用原始方程模式讨论了不同大气层结对冷锋环流的影响及其在激发锋区中尺度强对流系统中的作用，结果表明：层结对锋区环流有非常大的影响，随层结稳定度的减小，锋区非地转越锋环流和上升运动迅速增强，锋前暖区有可能产生中尺度强对流和多重中尺度上升运动带，并有利于对称不稳定的激发；层结对冷锋环流的影响和锋区中尺度强对流系统形成的作用主要由中低层的大气层结状态决定     

地形上空边界层流中低层锋面结构的理论研究 I：冷锋、均匀地转流

文中利用一个包含地形、边界层摩擦作用的二层锋面简化模型 ,讨论了地形、边界层对冷锋锋面结构、环流的动力学影响作用问题。冷锋的倾斜主要与冷锋暖区的地转流分布、锋面移动速度、锋面与地形的相对位置有关。当冷锋位于迎风坡时 ,其坡度减小 ,位于背风坡时 ,其坡度增大。在静止冷锋存在两类不同的环流系 ,即位于大气低层、地面锋附近的反时针环流系和远离地面锋的顺时针环流系。静止冷锋位于背风坡 ,其冷域中的这支闭合环流增强 ,范围增大 ,而位于冷锋界面上的环流转向点沿锋面上移 ,暖域中沿锋面的暖空气运动范围变大。当静止冷锋位于迎风坡时 ,结果相反。冷锋移动较慢时 ,其冷域远离地面锋的这支顺时针环流主体可被地形完全阻塞在迎风坡。当静止冷锋移离地形时 ,由于地形作用可在锋面暖域、地形下游形成一个背风槽。地形对锋区的垂直运动影响主要通过地形与边界层共同作用 ,改变锋区流场辐合辐散的分布及地形强迫抬升两条途径实现。由于边界层摩擦的辐合作用 ,在地面冷锋的前缘可形成一支范围较窄、强度较大的上升运动带 ,当冷锋位于迎风坡时 ,其强度增强 ,当冷锋位于背风坡时 ,其强度减弱。当冷锋位于背风坡时 ,在暖区沿锋面上升的暖空气运动范围增大 ,可以出现沿锋面相间隔的多个上升区     

地形上空边界层流中低层锋面结构的理论研究Ⅰ:冷锋、均匀地转流

文中利用一个包含地形、边界层摩擦作用的二层锋面简化模型,讨论了地形、边界层对冷锋锋面结构、环流的动力学影响作用问题.冷锋的倾斜主要与冷锋暖区的地转流分布、锋面移动速度、锋面与地形的相对位置有关.当冷锋位于迎风坡时,其坡度减小,位于背风坡时,其坡度增大.在静止冷锋存在两类不同的环流系,即位于大气低层、地面锋附近的反时针环流系和远离地面锋的顺时针环流系.静止冷锋位于背风坡,其冷域中的这支闭合环流增强,范围增大,而位于冷锋界面上的环流转向点沿锋面上移,暖域中沿锋面的暖空气运动范围变大.当静止冷锋位于迎风坡时,结果相反.冷锋移动较慢时,其冷域远离地面锋的这支顺时针环流主体可被地形完全阻塞在迎风坡.当静止冷锋移离地形时,由于地形作用可在锋面暖域、地形下游形成一个背风槽.地形对锋区的垂直运动影响主要通过地形与边界层共同作用,改变锋区流场辐合辐散的分布及地形强迫抬升两条途径实现.由于边界层摩擦的辐合作用,在地面冷锋的前缘可形成一支范围较窄、强度较大的上升运动带,当冷锋位于迎风坡时,其强度增强,当冷锋位于背风坡时,其强度减弱.当冷锋位于背风坡时,在暖区沿锋面上升的暖空气运动范围增大,可以出现沿锋面相间隔的多个上升区.     

Downwelling and upwelling regimes: Connections between surface fronts and abyssal circulation

Recent observations in the Sea of Japan show evidence of convection to a depth of roughly 1000 m in the winter of 2000, situated along the polar front. Numerical simulations have shown that this deep mixing is associated with both ageostrophic frontal circulations and pre-existing larger-scale downwelling regimes. The downwelling regimes appear to be a result of interactions between frontal meandering and deep circulation in this basin over bottom topography anomalies. The coupling between the frontal dynamics and the deep circulation are explored by analogy to atmospheric frontal circulations through the semigeostrophic Sawyer–Eliassen equation, solved numerically for the case of the Sea of Japan. As in the atmospheric case, a vertical coupling between the upper and lower circulations can produce a localized region of downwelling that can be conducive to deeper mixing than that forced solely from surface fluxes.     

Downwelling and upwelling regimes: Connections between surface fronts and abyssal circulation

Recent observations in the Sea of Japan show evidence of convection to a depth of roughly 1000 m in the winter of 2000, situated along the polar front. Numerical simulations have shown that this deep mixing is associated with both ageostrophic frontal circulations and pre-existing larger-scale downwelling regimes. The downwelling regimes appear to be a result of interactions between frontal meandering and deep circulation in this basin over bottom topography anomalies. The coupling between the frontal dynamics and the deep circulation are explored by analogy to atmospheric frontal circulations through the semigeostrophic Sawyer–Eliassen equation, solved numerically for the case of the Sea of Japan. As in the atmospheric case, a vertical coupling between the upper and lower circulations can produce a localized region of downwelling that can be conducive to deeper mixing than that forced solely from surface fluxes.     

The synoptic setting of a thundery low and associated prefrontal squall line in western Europe

Summary A case study of a thundery low and associated prefrontal squall line in western Europe is presented. It is shown that the prefrontal squall line is linked to the vertical circulation associated with an intensifying cold front and a propagating midtropospheric jetstreak, with maximum wind speeds at levels between 700 and 500 hPa. The squall line is triggered in the updraught of the cross-frontal circulation, which can be observed at the earth's surface as a line of mass convergence or confluence stretching for more than 1000 km from southern Iberia to northern France. The intensification of the front and the destabilization of the atmosphere are interpreted by using the slope of isentropes as indicator of frontal intensity. An equation is derived for the rate of change of frontal intensity, which predicts a forward tilt of the cold front with increasing height due to the cross-frontal circulation in the area of warm air advection (the so-called Spanish plume) and, associated with this, a destabilization of the atmosphere at midtropospheric levels.With 17 Figures