正压大气中扰动的演变

本文应用WKBJ方法研究正压准地转模式中小扰动的演变过程,提出扰动发展的判据应是扰动总能量和平均振幅同时增长。理论推导给出:正压扰动发展时波长变长,衰减时波长变短。文中详细地讨论了基本气流为平直西风的情况,得出急流南导波、急流北曳波为发展型,发展过程中槽线渐趋南北指向;急流北导波、急流南曳波为衰减型,槽线日渐趋于东西向。文中还讨论了基本气流为非平直气流情况,指出所谓“超长波后退”过程在一些情况下是发展型槽东移和波长变长所致。     

山东春季降水前期环流特征分析

西风带环流总是由纬向转为经向,再由经向转为纬向这样循环往复地变化着,因而西风指数也由高值到低值,再由低值到高值的变化。这种环流经向和纬向之间的转换,表现为西风带急流向南扩张及向北“收缩”的交替过程,急流向南扩张长波槽脊发展加深,振幅加大,西风指数减小;急流向北 “收缩”长波系统减弱,振幅减小,西风指数增大。这种环流变化的前期环流特征和后期的天气变化特点存在着内在的联系。为此,我们选前期环流指数和春季降水建立关系。这里西风环流指数是在500毫巴月平均图上,范围为45—65°N、60—     

急流与定常强迫Rossby波包和大气中的遥相关

本文利用波包概念和WKB方法,给出在一定地形和基流背景条件下Roosby波包的整体特性,并得到波包的发展方程和条件。应用波包发展条件于西南和东南急流的背景流场,提出波包断裂和波传播波道分叉的概念,即:根拐Rossby波包在急流区所处的位置和定常波包所须满足的条件,其槽(脊)线要变形,产生弯曲、断裂直至分离,波传播波道从而也发生分叉,产生两个波包和两支波道。对于西南风急流,一个波包向高纬传播,并可上升到平流层;另一个向低纬传播,但不如前者传得远,升得高。应用西南风急流中Rossby波包演变和波道分叉的这种特性,可以解释Wallace等提出的PNA型和EU型两种遥相关,从而为这两种类型的遥相关提供了一种物理机制。     

长波的垂直結构和它的移动与发展的关系

本文利用线性两层模式討論了对流层上部和下部扰动的发展和移动,以及它們之間相互关系。有以下主要結果: 1.一般常用的“溫度波落后于气压波,扰动发展”这一規則,对于超长波(波长大于10000公里)只适用于对流层上部,对于波长为7000公里左右的长波自对流层中部以上皆可应用,对于較短的长波整个对流层皆可应用。 2。当槽线或脊线随高度向西傾斜时,扰动的上层发展,下层阻尼;向东傾斜时,上层阻尼,下层发展;当时,上下层同时发展. 3.溫度波和高度波的移速可以不同,甚至方向可以相反;无論在上层或下层,当脊移进輻散区或槽移进輻合区时,扰动发展;当脊移进輻合区或槽移进輻散区时,扰动阻尼. 4.扰动的振幅和移速随时間而变,它不仅决定于基本流場的参数和扰动的波长,同时决定于扰动本身的上下結构. 5.周期性变化的稳定波在发展时期,其振幅的发展一天可达两倍半以上.因此日常所观測到的环流的巨大变化是否都属于一般所謂的西风带不稳定的現象值得深入研究.     

扰动与基本带状环流非线性相互作用的实验研究

本文用转盘实验的方法,研究了均质正压流体运动中扰动与基本带状环流的非线性相互作用。着重考察了两类典型初始扰动场——即迭加在基流上的槽状扰动和多闭合涡旋中心扰动结构的演变过程。发现:非线性相互作用过程是以波动形式表现的。两类初始扰动场各自经历不同的演变过程,并趋向于不同的平衡态。槽状扰动结构有利于基流对扰动动能的吸收,流场最终趋向于轴对称带状环流状态,而且纬向波数越大,吸收过程越明显。多闭合涡心结构不利于基流对扰动动能的吸收。基流与扰动在动能随时间的变化上表现出准周期性振荡。实验结果与旋转适应过程理论有很好的一致性。     

地形对长波和超长波不稳定发展的影响

图3.2.1—3.2.5表示了地形对长波和超长波移动和发展影响的一般规律。如以地形脊对东移西风冷槽的影响为例,当地形相当涡度和扰动涡度的振辐比a_m/a_(20)较小时,在它越过地形脊时,首先流场槽减弱而温度槽加强,减弱的流场槽以较快的速度移动,而温度槽则相对减慢,越过地形脊后,流场槽又重新增强。 我们根据地形的影响,初步讨论了一锢囚气旋在向风坡填塞,在背风坡又重新产生的物理过程。超长波的斜压不稳定的不能发展,是由于温度场东进和流场西退造成的。根据地形脊对超长波脊移动的影响,可以推测,在两个地形超长波脊之间的地区,最有利于超长波脊的不稳定发展。阻塞脊出现频数的地理分布的观测结果和理论推测有很好的一致性。     

垂直向基流二次切变对梅雨锋中尺度低涡暴雨系统的影响

β中尺度低涡是引发长江中下游地区梅雨锋暴雨的主要中尺度天气系统之一,采用实况统计与数值模拟相结合的方法,对1999—2005年长江中下游地区梅雨期间23个低涡暴雨过程进行分析得出:暴雨一般都发生在中低层低涡南侧的西南急流里,急流的强度和位置直接影响降水落区和强度,低涡所激发的涡旋Rossby波在急流里传播时引发不稳定,产生强降水。根据基本流场风速二次切变理论,进一步研究表明:大部分低涡降水区基本流场都存在二次切变或者非线性切变,而这种情况正是涡旋Rossby波产生的物理根源。当垂直向基流风速二次切变U_(ZZ)0,且高层200 hPa附近引导气流比较强时,低涡移向东北偏东;当垂直向基流风速二次切变U_(ZZ)0,且中层急流比上下层略强,即U_(ZZ)绝对数值很小,低涡移向东南偏东;当垂直向基流风速二次切变U_(ZZ)0,且中低层急流相对于高层急流很强的时候,低涡移向西南向;当垂直向基流在中层的急流很强,上下急流不明显时,低涡移向西或西偏北。因此,垂直向基流风速二次切变是影响梅雨锋中尺度低涡路径的关键因子,这一结论对于梅雨期间低涡暴雨落区预报有很好的指示意义。     

关中初夏一次连阴雨过程的天气学特征分析

对2007—06—16—22陕西关中连阴雨天气过程的天气动力学分析,认为：500hPa乌拉尔山稳定的长波脊和东北到鄂霍茨克附近的长波脊、贝湖低槽和高原上低值系统的维持是造成陕西连阴雨的主要天气系统;中低层青藏高原东南侧到河套有西南气流发展并维持,为阴雨天气提供充沛的水汽和能量;700hPa切变线是连阴雨期间降水形成的动力和辐合机制;当关中处于高能舌和湿舌区时,降水明显;地面上四川到陕西有倒槽生成时,对应的降水强度大。当东路冷空气减弱消失只有西路冷空气影响时,相应的降水也减小。     

2008年4月天山北坡一次强寒潮天气成因分析

利用T213 0场预报资料对2008年4月18日新疆天山北坡带中部石河子垦区发生的50 a不遇强寒潮天气过程的环流背景、影响系统及物理量场进行了综合分析。结果表明：“2008.04.18”强寒潮天气主要成因是：里黑海脊发展东移与东欧脊同位相叠加并顺转, 脊前东北风带建立并加强,诱导泰米尔半岛冷空气沿脊前东北气流西南下到横槽中, 迫使横槽转向强烈发展东南压,并形成高空急流,强锋区和强冷高压;由于高压脊部分东南垮,导致中高纬度强冷空气大举东南下,造成强寒潮天气过程;西南急流与冷空气的交汇产生了较强的动力辐合和水汽辐合,对大暴雪的形成起到了重要作用;大暴雪发生在较强的能量锋区、高湿区和水汽通量辐合区内。     

一次梅雨锋低空急流形成的分析

对1979年6月24—25日的一次梅雨锋低空急流的形成进行了分析,它的形成是由于在300mb高空急流中心附近产生的地转不平衡,使急流入口区的右侧造成高空辐散的作用。当高空急流中心东移,急流入口区右侧的高空辐散区移到江淮流域上空,由此高空辐散引起对流层下部的质量调整,致使低空造成降压区与辐合。这降压区造成的变压风迭加到低空的西南气流上,沿通过该负变压区(或负变高区)中心的西南气流作为一条轴线,轴线的右侧变压风使西南风偏向低压一侧,从而使西南风的动能增加;轴线的左侧变压风使西南风偏向高压一侧,从而使西南风的动     

Variations in Wave Energy and Amplitudes along the Energy Dispersion Paths of Nonstationary Barotropic Rossby Waves

The variations in the wave energy and the amplitude along the energy dispersion paths of the barotropic Rossby waves in zonally symmetric basic flow are studied by solving the wave energy equation,which expresses that the wave energy variability is determined by the divergence of the group velocity and the energy budget from the basic flow.The results suggest that both the wave energy and the amplitude of a leading wave increase significantly in the propagating region that is located south of the jet axis and enclosed by a southern critical line and a northern turning latitude.The leading wave gains the barotropic energy from the basic flow by eddy activities.The amplitude continuously climbs up a peak at the turning latitude due to increasing wave energy and enlarging horizontal scale(shrinking total wavenumber).Both the wave energy and the amplitude eventually decrease when the trailing wave continuously approaches southward to the critical line.The trailing wave decays and its energy is continuously absorbed by the basic flow.Furthermore,both the wave energy and the amplitude oscillate with a limited range in the propagating region that is located near the jet axis and enclosed by two turning latitudes.Both the leading and trailing waves neither develop nor decay significantly.The jet works as a waveguide to allow the waves to propagate a long distance.     

东亚寒潮活动对下游爆发性气旋生成的影响

本文研究了东亚寒潮过程与下游爆发性气旋之间的关系。通过对一个强寒潮过程及随后在西北太平洋上爆发性气旋生成的个例分析发现,寒潮过程相伴随的大环流调整给下游气旋猛烈发展提供了极好的背景条件。当超长波槽与长波槽耦合加深时,槽前气旋迅速发展。大槽的加深使高空急流不断加速,大风区向低层扩展。出口区的次级环流也随着急流的加强而加强,它促使北侧低层气旋发展。对93次爆发性气旋作统计分析进一步证实了上述结论。绝大多数过程皆伴有上游的强冷高压活动。高压中心越强相应的爆发气旋也越强,甚至可以发生连续的爆发。绝大多数爆发性气旋发生在超长波槽前,强高空急流出口区的向极侧。     

盛夏两类东亚高空西风急流北跳的动力过程

在气候态上,7月底东亚高空西风急流中心突然从40°N北跳到45°N以北.逐年统计分析显示此次急流北跳存在两类典型方式:急流北侧西风强度增强引起的北跳(第一类)和急流中心西风强度的减弱引起的北跳(第二类).本文基于1958年到2002年的NCEP/NCAR再分析资料,采用波活动通量诊断这两类典型北跳相应的动力过程,进一步...     

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.     

斜压气流中波包的演变及其对外压不稳定波的激发

把斜压气流中的短波槽看成波包，并把波包作为准地转模式的初值进行研究，发现波包的结构对其演变有重要影响，初始阶段急流轴下面向西倾斜的波包能够获得较快的发展，而向东倾斜的波包则是衰减的，这与ＷＫＢＪ方法得出的结论［１］是一致的，但是无论西倾还是东倾的波包，除了其自身随时间的演变外，还会激发出斜压不稳定波动，而且随着扰动的发展，不稳定斜压波会逐步在扰动中占主导地位。由此可以解释某些中纬度气旋的发生发展问题。     

高空急流入口区次级环流在一次突发性强降水过程中的作用

通过对 1999年秋季一次突发性降水过程高空急流的分析 ,发现急流入口区南侧辐散 ,其低层辐合上升 ,当低层有印缅槽活动的时候 ,对流加强 ,印缅槽发展 ;急流入口区北侧辐合 ,其低层辐散下沉 ,有向南的非地转风     

华南前汛期大范围暴雨的合成分析

利用多时间尺度 NCEP/ NCAR再分析资料、TBB资料 ,通过合成分析、动力诊断等方法 ,对华南大范围暴雨高低空共同特征进行了探讨 ,得出 :华南暴雨区位于 2 0 0 h Pa高空急流入口的右侧 ,高空辐散中心区下方 ,同时位于 2 0 0 h Pa南亚高压北缘和中纬度脊前辐散气流中。对于低层而言 ,暴雨区位于 85 0 h Pa低空急流轴的左侧。     

新疆夏季降水年际变化与亚洲副热带西风急流

利用1960—2003年NCEP/NCAR再分析和新疆75个气象站月降水资料, 分析了新疆夏季降水与亚洲副热带西风急流的关系, 新疆夏季降水与西亚急流的南北位置和准静止波活动密切联系。通过波作用量的动力学诊断分析, 研究了新疆降水异常年准静止波活动特征, 新疆降水异常年斯堪的纳维亚半岛向东传播的中高纬静止波传播方式的不同, 从而影响沿副热带西亚西风急流传播的静止波活动, 进而影响新疆夏季降水, 并存在沿60°E自南极高纬低层经向上传至低纬对流层顶部, 并在北半球副热带地区转为经向下传至北半球中纬地区的波列, 该波列活动与西亚急流变化联系。     

夏季东亚副热带西风急流不同尺度波的特征分析

利用1960—2015年NCEP全球再分析日平均资料和中国国家气象站20时的日降水量资料,分析在超长波、长波和天气尺度波的不同尺度纬向风场中,夏季东亚副热带西风急流的空间分布和活动特征,初步研究了不同尺度波的东亚副热带西风急流与典型梅雨异常年降水的关系,通过分析东亚副热带急流的周期性变化,进一步探讨本研究工作的实际应用价值。研究表明,超长波是东亚副热带西风急流扰动的主要成分,与急流位置的演变具有较高的一致性,对于梅雨期间的雨带位置和强度变化均有较好的指示意义;长波、天气尺度波是叠加在超长波上的次低频和中间尺度扰动,后者与梅雨强度的变化有一定对应关系。东亚副热带西风急流与其超长波的位置变化具有明显的单、双周振荡特征,在实际预报业务中可以充分利用超长波的周期性和较高预报技巧,为中期天气分析和预报提供更有价值的参考信息。      

波状基本气流中的若干扰动动力学问题

纯粹的平直西风是非常少见的。在平均图上大槽大脊非常清楚。这些平均槽脊表示在大气中有着位置比较稳定不变的大型扰动。波谱分析的研究证实了这一点。因此环流的最基本状态是波状的西风带,而不是平直西风带。本文就是研究波状西风带中扰动动力学。由扰动方程中可以看出通过西风带中的基本波动,不同波长的扰动有了相互制约的关系。以平直西风为基本气流的扰动方程中不出现这种现象。 本文给出了若干扰动相互制约的规则,并研究了初值为一单波的扰动在波状西风带中的演变过程。理论计算给出了若干符合于观测事实的现象,尤其是一个槽的加深过程颇似Bjerknes辐散槽的模式。