暴雨中湿有效能变化及机制的探讨

暴雨的产生和结束与湿有效能的变化有着密切的关系。本文根据第二类湿一比有效能量倾向方程，对暴雨不同阶段的湿有效能变化所起的作用及各项之间的相互关系进行了讨论，试图从理论上探讨暴雨过程中湿有效能量变化及机制。暴雨前湿有效能量的积聚是由于水汽的水平输送。高层转换项及水平辐合所造成的。暴雨期间转换项释放能量，使湿有效能减少。本文通过量级分析，得出一个结论：在暴雨过程中，湿洽通量密度的水平散度项和效率因子局地变化项对湿一比有效能量的影响最大。1第二类湿一比有效能量倾向方程谢义炳和洛伦兹在70年代末提出了湿有…     

乌鲁木齐国际机场一次强雷暴天气分析

雷暴及伴随其出现的恶劣天气严重威胁飞行安全。利用常规气象资料、卫星云图、雷达回波结合湿位涡的诊断分析对2005年6月26日出现在乌鲁木齐国际机场的一次强雷暴天气进行了研究。结果表明：（1）雷暴出现时，机场的地面要素场和天气变化剧烈，气温剧降，湿度暴增，气压涌升，并伴有大风和强阵雨。（2）此次强雷暴天气是由飑线引起的。飑线的形成可能与冷性的中-α尺度的高压和生命史较短的中-β尺度热低压之间的相互作用有关。（3）逆温层的存在抑制了水汽和热量向上的输送和扩散，冷空气的冲击破坏了逆温层，使累积的不稳定能量得以释放，强对流天气爆发。（4）925hPa的湿对称不稳定区域对于预报雷暴天气的落区具有一定的指示意义，强雷暴出现在MPV〈0的大值区内。     

2001年成都双流机场“7．15”强雷暴的物理量诊断分析

本文采用距离平均法，用中国气象局的Micaps环境下网格点上的物理量，求得成都双流机场所在纬度的东西向的垂直剖面图，用它对2001年7月15日的强雷暴天气过程诊断分析。结果表明：散度场，涡度场，垂直速度场和水汽通量散度场的垂直剖面图对雷暴的发生有很好的指示意义。作者建议在Micaps环境下，增加本地的垂直剖面图的物理量分析图。     

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。     

台风区和外围暴雨区的旋转风,散度风动能收支

用完全的散度风（ＶＤ）和旋转风（ＶＲ）动能收支方程对８１１６台风和８４０７台风以及８１１６台风与其外围暴雨区的关系作了讨论，结果表明：台风区的有效位能通过散度风动能（ＫＤ）转换为旋转风动能（ＫＲ），台风向区域外部输出功能，在暴雨区上空通过涡度，散度场相互作用的转换机制由ＫＲ向ＫＤ转换，散度风加大触发对流发展产生暴雨，这可能是台风与其外围暴雨联系的一种能量过程。     

从不稳定能量角度对条件不稳定相关问题的讨论

大多数深厚的局地对流是在条件不稳定的层结中发生的,这就有必要考虑较厚气层对由底部上升气块所可能产生的总影响。从能量角度讨论了条件不稳定问题中的不稳定能量和对流有效位能,并利用观测资料、结合实例分析了单站地面湿静力能与条件不稳定中不稳定能量的关系。主要结论如下:（1）从能量观点,对对流有效位能的两种定义进行了讨论,认为对流有效位能定义为正、负不稳定能量之差时,其与动能相联系的表达式中包含了低层抬升速度,可以更全面地用于强对流天气预报,尤其是中国南方暖季的强对流预报。（2）气块从底层上升时,无论经历的是干绝热还是湿绝热过程,湿静力能守恒,所以总能量的变化就是动能的变化,等于外界合力对气块做功的大小,不存在湿静力能向动能的转换。（3）从本质上来说,单站低层湿静力能的时序变化用于对流预报的意义在于预示着正、负不稳定能量的改变,从而影响不稳定能量的值。这可以弥补由于高空探测时间分辨率较粗,不能计算逐时正、负不稳定能量的不足。      

河南省两场初雪的Q矢量诊断分析

2003年11月8～9目河南省发生了近10年来唯一一次初雪即达暴雪的过程。利用Q矢量方法和常规观测资料，将2003年11月8～9目和2000年11月7～8目过程中的Q矢量和水汽条件进行对比分析，结果表明：Q矢量散度场、水汽通量散度和Q矢量湿锋生函数与河南省暴雪预报有较好的对应关系，对降雪预报有指示作用。     

中尺度暴雨云团发生发展前的一些征兆

利用湿有效能量方法找出了盛夏午后北京地区中尺度暴雨云团发生发展的一些征兆：（１）北京地区已贮存着大量能量；（２）湿有效能量正在北京地区积聚；（３）低层流场结构有利于出现强迫抬升；（４）北京地区与河套地区之间午后将出现非绝热加热形成的巨大水平温差。     

压能、湿焓场与暴雨落区的诊断分析

通过分析压能场与湿焓场的分布特征，讨论了它们对暴雨发生可能产生的影响，这种影响实质上是由于动力学与热力学的相互作用所造成的，在本文分析的暴雨仆例中，暴雨过程都与等压能线密集带和等湿焓线密集带有一定联系，在暴雨发生前24h一般有强的正湿焓平流，暴雨主要落区一般出现在平流最强的地方，因此，分析压能场与湿焓场可以获取一些新的信息，这对提高暴雨的预报能力可以起到一定的作用。     

河南省两场初雪的Q矢量诊断分析

2003年11月8～9日河南省发生了近10年来唯一一次初雪即达暴雪的过程.利用Q矢量方法和常规观测资料,将2003年11月8～9日和2000年11月7～8日过程中的Q矢量和水汽条件进行对比分析,结果表明Q矢量散度场、水汽通量散度和Q矢量湿锋生函数与河南省暴雪预报有较好的对应关系,对降雪预报有指示作用.     

应用湿Q矢量诊断梅雨锋暴雨

利用湿Q矢量，结合改进的MM4（MMM4）模式模拟输的加密资料，细致地诊断分析了1991－07－05T20－06T20一次典型的江淮梅雨锋暴雨过程，结果表明：湿Q矢量散度辐合场随高度向倾斜；在梅雨锋暴雨发展，衰亡阶段，湿Q矢量散度散，合场在垂直方向上主要呈现出了相间分布的特点；从湿Q矢量散度辐合场这个角度探讨了梅雨锋暴雨的内在机理，并给出了梅雨锋暴雨具体预后的新思路。     

黑河实验(HEIFE)──对干旱地区陆面过程的一些新认识

综合介绍“黑河地区地气相互作用野外观测实验研究（ＨＥＩＦＥ）”的概况。系统分析干旱地区陆面过程的一些基本问题，它们是：（１）干旱地区地表面热量平衡的基本特征：干旱地区蒸发量很小，地表热量平衡中以感热为主．潜热可以忽略不计。（２）干旱地区陆面过程参数化问题：干旱地区能量和物质湍流输送的参数化必须考虑层结影响，否则将造成严重误差。（３）干旱地区一种特殊现象──绿洲与沙漠环境的相互作用：绿洲的“冷岛效应”和临近绿洲沙漠或戈壁的“逆湿现象”是这种相互作用的结果。这些研究结果将加深我们对干旱地区陆面过程的认识。     

暴雨预报的一种能量分析法

利用1990～1996年6月逐日08h三层标准等压面的高度场及风场资料,分析了100～115°,20～35°N区域内6月份逐日的压能、湿焓场特征。结果表明,我区的暴雨与等压能线密集带及正湿焓平流区相关良好,在此基础上初步对我区的暴雨预报提出了一种能量分析方法。     

湿Q矢量散度场与ω场的比较

结合1991年7月5日20时至6日20时一次典型的江淮梅雨锋暴雨过程实况资料，系统、细致地比较分析了实时分析的湿Q矢量散度场与同时次改进后的MM4（MMM4）模式实时分析输出场之间的差异。结果表明：在整个梅雨锋暴雨过程中，湿Q矢量散度辐合场与同时刻地面雨区之间的对应关系较ω场优越；700hPa湿Q矢量散度辐合区对同时刻地面降水场有指示作用，尤其在梅雨的发展阶段及强盛时期，它对实际降水的落区及强度指示作用更为明显：MMM4模式中关于垂直速度计算的方法方案有待进一步改进。     

一次特大暴雨过程的压能场,湿焓场分析

本文采用１９９５年６月３０日，７月１日０８时的８５０、７００、５００ｈＰａ高度场及风场资料，分析了逐日逐层的压能场、湿焓场特征，指出等压能线与等湿焓线密集带与暴雨过程和落区有较好的对应关系。     

台风“莫兰蒂”引发的福建和浙北暴雨分析

采用了NCEP的1°×1°格点资料,通过形势场、物理量场的诊断分析,研究了“莫兰蒂”台风暴雨。结果表明,西太平洋副热带高压和高空槽为暴雨提供了良好的大尺度环流条件。暴雨区的水汽条件是良好的,暴雨中心与水汽通量的辐合中心是一致的。暴雨区对应垂直运动最强区,暴雨的发生发展需要强烈且持续的垂直上升运动。在对流层低层,暴雨区的假相当位温都是随高度减小的,浙北地区存在假相当位温密集陡峭区,有利于该地暴雨的发生发展。湿位涡能很好的指示暴雨落区,福建暴雨主要是由对流不稳定引起,而浙北暴雨受正压和斜压不稳定共同影响。     

1991年江淮梅雨的湿有效能量分析

利用新给出的湿有效能量的表达式计算了１９９１年５～７月亚洲地区逐日的湿有效能量。结果表明：（１）亚洲地区的湿有效能量变化特点能很好地揭示该地区春向夏的季节转变;（２）江淮地区人梅前后湿有效能量有显著差异,入梅前该地区湿有效能量低,梅雨期湿有效能量高;（３）１９９１年江淮地区３段持续性暴雨在湿有效能量上有明显反映,暴雨发生在江淮地区大气对总湿有效能量贡献大的时段。     

用地面加密自动观测资料对北京地区一次飑线过程的分析

利用北京地区S波段Doppler雷达和地面5分钟加密自动站资料对发生在北京地区的一次典型飑线过程进行分析。结果表明:(1)飑线影响时自动站气象要素出现风向突变、风速骤增、温度下降、气压陡升等突变;(2)降水和雷暴大风与地面涡度有很好的对应。降水发生的位置及其与正涡度区的距离的变化能预示对流单体未来的发展趋势;(3)地面水汽通量(P)能直观地反映雷暴单体的地面出流,地形辐合线以及低层水汽输送等中小尺度特征。雷暴单体地面出流造成的正水汽通量与地形引起的正水汽通量的合并以及低层的东风配合加强了山前的辐合和抬升作用,是此次过程中雷暴在山前地区得到发展并造成局地强降水以及雷暴大风的主要原因。利用地面水汽通量制作雷暴发展潜势预报有意义。     

华北和西北区干湿年间水汽场及东亚夏季风的对比分析

为了更好地理解华北及西北地区的夏季降水气候，我们利用NCEP的再分析格点资料等，对华北和西北两区干，湿年（月）的水汽场及夏季风状况作了对比分析，主要结论是：（1）近50年来华北和西北区东部明显干旱化，这可能与同期内东亚夏季风强度趋弱，大气可降水量逐渐减少有关；（2）两地区干，湿年（月）间气柱可降水量差别明显；（3）两地区干，湿年（月）的夏季风，水汽输送通道的位置及强度，以及水汽通量的辐散辐合情况均不同；（4）高原与太平洋间的海陆温差指数及东亚夏季风指数（SMI）对表征东亚夏季风的季节变化及夏季风强度的年际变化有一定的能力，冬春季高原与太平洋间的海陆温差对其后东亚夏季风的强弱及西北和华北区的干湿状况有部分指示意义；作西北区夏季降水预报时要注意四川盆地的水汽场及广元－汉中一带，以及闽，台和两广的水汽输送状况。     

等熵面和湿等熵面倾斜发展的诊断分析

利用等压坐标系中的热力学方程和水汽方程推导出可以诊断分析等熵面（等位温面）和湿等熵面（等相当位温面） 倾斜变化的倾角方程。等熵面倾角的局地变化由倾角平流输送项、风速切变项和非绝热加热项共同决定，而影响湿等熵面倾角局地变化的强迫项除倾角平流输送项、风速切变项和非绝热加热项之外，还包括垂直热量通量切变项。NCEP/NCAR实时分析资料的分析结果表明，大气斜压性、相对垂直涡度与等熵面和湿等熵面的倾角密切相关，它们的正高值区互相重叠；垂直风速切变项，特别是垂直速度的经向切变项是影响等熵面倾斜发展的主要强迫项，而纬向和经向风速的垂直切变项对湿等熵面倾角演变的贡献最大。