动量平流对混合边界层中的风场及其扰动稳定性的影响

提出了线性功量近似方案，并利用该方法讨论了动量平流对混合边界居中的风速、垂直速度、大气功能耗散的影响。同时讨论了动量平流、摩擦对风场扰动稳定性的影响，得到了一些有意义的结果。     

舟山群岛一次低压大风过程的诊断分析

通过对舟山群岛一次低压大风过程的天气形势及各种物理量的诊断分析认为：地面的倒槽波动，加上高空的涡度平流、低层南北两支气流相遇形成的强烈的切变是地面低压能够形成并发展的关键。中低层的温度平流、降水凝结释放潜热维持上升运动，是低压进一步发展的有利条件。高空动量下传最终形成了地面的强风。     

河西走廊西部一次极端大风天气过程3次风速波动的动力条件分析

利用自动气象站、高空探测和NCAR/NCEP再分析资料,对2017年5月1-3日河西走廊西部极端大风天气的影响系统、3次风速波动和动力条件等方面进行了分析。结果表明:在阻塞高压发展加强和冷涡的异常南压作用下,冷平流和动量下传是河西走廊西部持续大风形成的关键因素;第一次大风波动主要与地面变压风有关,动量下传在第二、三次大风波动中起重要作用;在高空急流入口区中心及左侧伴生的下沉运动能有效将高空动量下传到500 h Pa,低层不稳定层结发展的动量交换作用和热力、动力条件下所产生的垂直运动使中低空动量下传至近地面;前倾槽所形成的涡度平流上负下正结构极有利于动量下传,垂直方向上涡度平流梯度越大、梯度大值中心越低,越容易引发河西走廊西部近地面极端大风。     

2015年热带气旋“彩虹”的高分辨率数值模拟与风场诊断分析

利用WRF模式,对热带气旋“彩虹”（1522）登陆过程开展了高分辨率数值模拟,模拟验证表明:模式较成功地模拟出了“彩虹”的移动路径、强度变化和降水分布。利用高分辨率模拟资料,分析了“彩虹”登陆期间的大风分布以及热、动力结构特征,结合切向风动量方程开展了模拟诊断,结果表明:切向风动量方程各项在近地面层和边界层顶代表高度上的平面结构诊断分析显示,近地面（0.4 km）层上,VVOR（角动量径向平流项）和VPGF（切向气压梯度项）是切向风变化的最大贡献项;边界层顶（1.3 km）附近,VPGF和VVA（切向动量垂直平流项）对切向风起到正加速作用,而VVOR则根据入流（出流）特征,起到正（负）加速作用。切向风动量方程各项的轴对称平均结构诊断分析显示,“彩虹”登陆前,VVA和VVOR是决定切向风变化的主要贡献项。     

上海地区一次阵风锋结构特征与动量收支诊断分析北大核心CSCD

利用多普勒天气雷达资料、自动气象站资料以及WRF模式模拟结果,分析了2012年7月13-14日上海地区发生的一次阵风锋结构特征,并对阵风锋移速成因进行了动量收支诊断分析。结果表明：（1）此次阵风锋天气现象特征明显：气压陡升、风向突变、风速加大、温度及露点温度骤降等,并伴有短时强降水。（2）WRF模式较为完整地模拟了此次阵风锋发展演变及其对上海地区的影响过程。（3）阵风锋后面伴有冷池,冷池主体位于2 km以下,冷池上方伴有负的扰动气压,且2~3 km气柱内有扰动西风下传。冷池强弱直接影响阵风锋强度,扰动西风下传所带动量直接驱动冷池,进而影响到阵风锋形成及其强度。（4）动量收支诊断分析分析表明,垂直平流、气压梯度力对阵风锋的纬向移动有较大贡献。     

乌鲁木齐春季两类东南大风个例的对比分析

运用NCEP逐6 h再分析资料、乌鲁木齐自动站逐时常规观测资料、微波辐射计及边界层风廓线雷达资料,对比分析了发生在乌鲁木齐春季的两次接地型东南风和一次低空型东南大风过程。结果表明:无论是接地型还是低空型,峡谷两端南高北低的海平面气压场是必要的地面形势;地面蒙古冷高越强,东南风不一定越强,乌鲁木齐与达坂城的气压梯度也不一定越大;东南大风很大程度上受温度平流影响,水平方向乌鲁木齐与其以东或以南形成较大温度梯度、垂直方向乌鲁木齐上空对流层中下层暖气团越深厚、温度越高,越利于地面东南大风的发生;进一步分析发现地面乌鲁木齐东南大风较大时刻都伴随着高空的动量下传,一方面动量下传为地面风提供动量,另一方面向下输送的暖平流利于乌鲁木齐局地升温减压,确保乌鲁木齐与峡谷南端气压差和温度差的维持。     

城市表面粗糙度长度的确定

讨论了动量粗糙度长度与热量和水汽等标量粗糙度长度在形式上和物理本质上的不同，以及造成这些不同的原因和条件，分析了决定动量粗糙度的几种因素，并给出了确定动量粗糙度长度的简化关系式，并且根据城市冠层与其上惯性次层能量和动量守衡的原因，建立了热量和水汽粗糙度与动量粗糙度之间的联系，得到了确定热量和水汽粗糙度长度的简化关系式，最后，通过数值试验，表明了动量粗糙度和标量粗糙度变化特征以及对一些主要参数的敏感程度，以及动量粗糙度与标量粗糙度的动态关系。     

雷暴大风过程中对流层中低层动量通量和动能通量输送特征研究

2014年5月31日北京发生一次雷暴大风过程。以雷达资料同化结果为初始场,对此次过程进行高分辨率数值模拟。采用非静力平衡和非地转平衡的经向动量方程和质量权重动能方程,利用模拟资料,对雷暴大风过程中经向动量和质量权重动能进行收支分析,以此来研究雷暴过程中对流层中低层动量通量和动能通量输送特征,讨论地面大风的可能成因。分析结果表明,在对流层中低层,经向动量通量散度是影响经向动量局地变化的主要强迫项。雷暴系统后部的入流把中低层的经向动量倾斜向下输送,系统前部对流云区中低层的下沉气流也向下输送经向动量。这两支下传动量通量先后与近地面经向动量的水平通量汇合,向系统前沿输送经向动量。在北京西北部地形阻挡作用下,经向动量通量在系统前端近地面辐合,促进那里的经向动量局地增长,有利于增强那里的南风。质量动能收支的特征与经向动量收支类似,在近地面层质量动能的局地变化主要是由质量动能通量散度引起的。系统后部入流把中层质量动能向下传输到近地面层,然后与近地面质量动能的水平通量汇合,向系统前沿输送质量动能。相对来说,近地面层经向动量和质量动能的水平通量比下传通量更重要,这主要与低层较强的东南急流有关。     

1998年夏季风爆发前后南海地区的水汽输送和水汽收支

利用NCEP逐日再分析资料、Micaps系统提供的气象观测资料及局地经向环流线性诊断模式，定量分析了2003年夏季东亚地区局地经向环流的演变情况。结果表明：(1)东亚地区夏季雨带的移动与局地经向环流的演变紧密联系。当淮河流域发生强降水时，在淮河流域上升和华南地区下沉的副热带季风环流圈尤为显著，该环流圈主要由潜热加热、热量垂直输送、温度平流和西风动量经向输送等物理因子所驱动；(2)潜热加热主要影响副热带季风环流上升支的强度，反映了梅雨锋对流系统的重要作用；(3)热量垂直输送、温度平流及西风动量经向输送则主要影响副热带季风环流上升支的北移，其中热量垂直输送、与强(弱)斜压槽活动有关的经向温度平流和涡动西风动量经向输送(纬向温度平流和平均西风动量经向输送)对上升支北移的作用在华南地区汛期后期(在其余夏季降水阶段)较突出。以上这些物理因子具有预报东亚地区局地经向环流演变和雨带移动的参考价值。     

2019年4月9日四川东北部一次飑线大风的成因分析

本文利用常规观测资料、多普勒天气雷达资料、自动站观测资料等多种资料，对2019年4月9日发生在四川东北部的一次飑线大风天气进行了分析。结果表明：本次飑线大风天气过程为低层暖平流强迫类型，低层西南急流和暖脊使得热力不稳定增长，配合低槽东移影响，加强了大气层结的不稳定性，在地面辐合线的作用下，最终触发了本次飑线天气过程。飑线后部存在的中尺度雷暴高压和超强冷池，造成了强冷池密度流，利于产生大风；后向入流和低层显著干区加强了降水粒子的蒸发、冷却，形成了强烈的下沉气流；高空动量下传，对地面大风有增幅作用；飑线移动迅速，前向传播明显，有利于大风的产生。     

非定常,水平非均匀的正压EKman边界层的动力特征

除了动量的局地变化和水平平流之外,本文讨论了动量垂直输送和β-效应在均质正压的Ekman边界层中的作用。利用奇异摄动方法,得到了精确到O(R_0~2)的Ekman边界层中水平风场的垂直结构和边界层顶垂直速度的解析表达式,对解的非定常和水平非均匀特征作了定性讨论。用一迭加在均匀西风气流上的园形、定常涡旋场的定量计算表明,动量垂直输送和β-效应对Ekman边界层中水平风速分布、边界层厚度及边界层顶垂直速度均有明显的影响。     

一次与西南低涡相联系的低空急流的数值研究

梅雨期西南低涡的东移发展与长江中下游降水的加强有密切关系,作者采用中尺度模式对一次西南低涡及其伴随低空急流的发展演变进行了数值模拟.模拟结果表明:在长江中下游大巴山地区低空急流先于西南涡东移发展;西南低涡及低空急流的生成发展在开始阶段与中层(400 hPa)的弱辐散密切相关;南风分量在西南低空急流的演变发展过程中起着更为主动的作用;南风分量增大中心位于南风分量中心的前方,促使南风分量中心东移;南风分量的动量方程收支分析表明水平平流项和产生项是促使南风分量变化的主要作用项,水平平流项和垂直平流项大部分相互抵消,科里奥利项的作用不可忽视,而其他项的值较小,在个别阶段和地区行星边界层项的作用在低层也较大.     

利用局地经向环流对河南一次连阴雨过程的定量诊断

利用2.5°×2.5°NCEP/NCAR再分析资料和改进的局地经向环流线性模式,定量诊断了2011年9月5—19日河南省秋季连阴雨天气的形成机理,并利用局地经向环流的垂直分量与降水量滞后相关的分析,研究了这次连阴雨过程主要物理因子的演变特征。结果表明:(1)潜热加热、平均经向温度平流、平均西风动量的纬向平流和平均纬向温度平流是导致2011年9月河南省秋季连阴雨天气形成的主要物理因子。(2)潜热加热和平均纬向温度平流是造成此次连阴雨发生的主要物理因子;平均纬向温度平流、平均经向温度平流和平均西风动量的纬向平流是造成此次连阴雨发展或持续的主要物理因子;潜热加热、平均西风动量的纬向平流和平均纬向温度平流是造成此次连阴雨结束的主要物理因子。     

日间对流边界层中的非局地动量混合

日间对流边界层最显著的结构特征是在热力作用下所形成的组织化对流。与小尺度湍涡不同的是，组织化对流具有边界层尺度的垂直相干性，可实现垂直贯穿边界层的非局地物质和能量传输。本文针对对流边界层中的动量混合，探究组织化对流对动量输送的贡献。以高精度大涡模拟数据为研究资料，通过傅里叶变换、本征正交分解和经验模态分解3种滤波方法，分离组织化对流和背景湍涡，计算与两者相关的非局地和局地动量通量，发现与组织化对流相关的非局地动量通量是总通量的重要组成部分，并主导混合层中的垂直动量输送。而后，基于协谱和相位谱分析，探究组织化对流的空间结构对动量传输的影响，发现在热力主导的不稳定环境中，单体型环流结构对动量的传输效率较低。而在风切较强的近中性环境中，滚涡型组织化结构可使垂直和水平流向扰动速度的相位差减小，从而提升动量传输效率。研究结果表明，边界层方案需要包含非局地动量通量项，其参数化应考虑整体稳定度对传输效率的影响。     

IAP-AGCM对QBO模拟的动量收支分析

平流程准两年振荡(QBO)是赤道平流层(～100-1 hPa)变率的主要模态,可对中高纬地区的环流产生重要影响,但目前利用通用大气环流模式(GCM)对其进行准确模拟仍然是一个挑战.本文利用IAP大气环流模式(IAP-AGCM)的中高层大气模式版本(IAP-AGCML69)对QBO进行模拟,并对其动量收支情况进行分析.研究发现,QBO主要是由对流活动引起的重力波强迫(参数化)引起的,但该动量强迫被平流层赤道上升流所引起的平流过程显著削弱.模式可分辨尺度的波动强迫对赤道上空的QBO的总纬向风倾向有正贡献,在上平流层,其量值大小与参数化的重力波强迫相当.以上结果提供了QBO形成机制以及模式模拟差异可能原因的认识.     

渤海冷空气大风过程中3次风速波动的原因分析

根据FY-2G卫星遥感监测资料、常规气象观测资料和NCEP逐6h1°×1°再分析资料,分析2014年12月31日至2015年1月1日渤海大风过程中风速的3次波动特征以及影响系统,并对大风期间物理量进行了诊断分析,揭示了冷空气影响过程中渤海大风的突增以及波动性成因。结果表明:当冷空气影响渤海时,冷暖空气对比使低空锋区迅速加强,风力突增明显。大风期间高层深厚的冷平流自上而下形成了一条西北东南向后倾式的冷平流传输通道,平流分3次传送到底层对应着大风期间的3次波动峰值。整个过程动量下传起了重要的作用,下沉气流的径向度越大,高层下沉运动越强,对应地面的风速越大。     

卫星遥感结合地面资料对区域表面动量粗糙度的估算

利用地面湍流观测资料估算了黑河实验区几个典型下垫面的局地地表动量粗糙度，与卫星观测Landsat TM资料相结合得到了由标准化差值植被指数(NDVI)计算地表动量粗糙度的经验关系式，进而估算了实验区夏季和近冬季的地表粗糙度的区域分布，并对所得关系式进行了合理性检验。     

雷暴低空风切变中大雨对飞行的影响

分析了雷暴低空风切变中大雨滴冲击飞机的机身和机翼而引起的水平和垂直动量损失，估算了大雨累计在机身和机翼上的水膜厚度，并讨论了因遇到大雨雨滴冲撞而粗糙化的机体所产生的阻力。结果表明：雷暴低空风切变中大雨雨滴的冲击作用是明显的，被粗糙化的机体所产生的阻力能显著改变飞行轨迹，并能影响飞行安全；累计在机身和机翼上的水膜厚度造成的飞机质量的增加对飞行的影响可以忽略。     

地表动量通量对一次华南前汛期降水影响的数值模拟

利用ARPS模式,对一次华南前汛期锋面降水进行了数值模拟和敏感性试验,探讨了动量通量对降水的影响机制。结果表明,去掉地表动量通量对降水率可产生正、反两方面的影响,并大致可分为两个阶段,在积分的前一阶段,动量通量为零区域上空的急流核风速增大,其左前方的辐合区和涡度的强度也相应增大,从而导致降水率增大;而在后一阶段,动量通量为零的区域上空埃克曼抽吸减弱,边界层内的辐合强度和垂直上升运动也相应减弱,从而导致降水率减小。     

基于ＳＶＤ分解的太平洋及印度洋海温与华北旱涝的诊断

2010年3月19日夜间到20日上午,大同地区遭受了长达十几个小时的大风灾害。本文利用常规探测资料、地面加密观测资料及NCEP／NCAR再分析资料从天气形势、物理量特征进行了诊断分析,结果表明：①高空强锋区和强冷平流是引发大风的主要影响系统。②地面热低压的稳定少动及冷锋前后强气压梯度区的建立是形成大风的关键。③地面冷锋前的上升运动与高空急流人口区次级环流上升气流的叠加,为深对流的发展提供了深厚的垂直环流发展条件;高空急流的动量下传加大了地面风速。④高空正涡度平流促进了地面气旋的发展。