过山气流二维定常模式的实际应用

本文对气流流经三种不同水平宽度的地形所产生的动力学效应进行了研究。应用定常的二维模式作数值模拟,结果表明:大尺度地形可影响到山脊上游的大气运动,山脊上游出现下沉气流,造成干燥气候;中尺度山脉促使下游大气产生波状扰动,可影响飞机飞行;小尺度山丘(或建筑群)对气流中的气溶胶扩散会产生影响。充分孓解小尺度地形气流的特点,可给山区城镇工厂烟囱的合理布局以及作物育苗阶段的秧田选地提供依据。     

索马里低空气流的数值模拟

本文用P-σ混合坐标系五层初始方程模式,模拟了索马里过赤道低空气流的发展过程并对其形成机制进行了讨论.指出,索马里低空气流的发展可分为二个基本阶段:第一个阶段为低空气流在贴近地面的层次上发展,略高的层次上有序的气流尚未形成;第二个阶段为低空气流在近地层继续加强,同时较高层次上也出现了有序的气流.结构分析表明,索马里低空气流一般在700hPa以下,在索马里海岸附近有一个热力性垂直环流,索马里低空气流穿过其中。有关形成机制的模拟实验表明,在边界层中,气流的发展主要决定于非绝热加热的海陆不均匀分布,与地形高低的     

东亚大尺度低空急流的背景流场与东半球的越赤道气流

本文介绍了关于东亚大尺度低空急流背景流场的研究,指出其上游的季风西风带对它的重要作用,以及它与东非地区越赤道气流之间的关系。利用欧洲中期预报中心提供的资料,考查了1979,1982和1983年8个夏季月的东亚大尺度低空急流,进一步研究了它们的上游流场和背景气流,指出东亚地区的低空急流主要以亚洲季风为背景。大风动量一次一次地沿着季风气流向急流区传播,它还与越赤道气流关系密切;绝大多数大尺度低空急流是东半球几支越赤道气流东传后汇合的产物。5月,以80°E附近的越赤道气流为主;6月中旬后,索马里地区低空急流建立,东非越赤道气流成为主要的影响系统,并经常与105°E的越赤道气流共同作用影响我国或东亚地区的低空急流。     

热带大气中的地形强迫运动

本文研究了在基本气流无切变和有切变的情况下地形对低伟大气大尺度定常运动的影响。从赤道β平面的线性化正压原始方程出发,求得一个解析形式的地形影响函数。对它的分析表明:大气的受迫运动不仅取决于越过山脉的基本气流的方向,而且还与山脉所处的纬度以及山脉的尺度有关。当适度的西风越过山脉时,会在背风侧形成地形槽。在线性模式中,基本气流的东西风切变对地形强迫波的经向伸展范围起限制作用。利用本文的模式,对东南亚近赤道地区的气压场和流场进行模拟,其结果与观测事实定性一致。最后,本文还讨论了越赤道气流通道的形成机制。      

地形对地转气流中重力惯性波稳定性影响的进一步研究

用一个带地形的2层均质流体线性模式，考虑了下层流体平均厚度不均匀性的影响，研究低空地转气流中波动的传播和稳定性。     

地形对低空地转基流中波动稳定性影响的进一步研究

用一个带地形的两层均质流体线性模式，考虑了下层流体平均厚度不均匀性的影响，研究了低空地转气流中波动的传播和稳定性。     

中纬度地形影响大尺度运动简化方程及其物理过程的初步分析

将σ-坐标的运动方程组进行尺度分析,考虑水平尺度为10~3公里的系统,得到一组封闭的简化方程组。在涡度方程中,凸起的地形脊对流场的影响和一固定的气旋式流场相当;在热力学方程中和一固定的高温区相当。因此,引入了地形相当涡度和地形相当温度的概念来近似表示这种影响。当把运动分解为平流变化和调整变化的相互作用来考察,并且平均气流和切变气流均为西风时,调整变化所造成的垂直运动和边界条件的强迫作用相反,有利于保持大尺度运动的准水平性。但在某些特殊条件下,调整变化可和边界的强迫作用相一致,可进一步加强边界条件的影响。     

含大地形的准地转正压模式的孤立波解

该文由修正过的含大地形的准地转正压模式方程出发,考虑青藏高原大地形的实际情况,忽略其东西向地形坡度,再利用约化摄动方法,求其孤立波解,并得到结论:当基本气流无切变时,地形是产生Rossby孤立波的必要因子。     

加热场对低空越赤道气流影响的数值试验研究

本文用一个三层斜压原始方程模式研究了低空越赤道气流对赤道附近加热场的响应。结果表明,赤道附近的非均匀加热场对越赤道气流的位置和强度均有重要的影响。越赤道气流的位置与经向加热梯度最大值的位置一致。加热梯度的变化可以导致越赤道气流位置和强度出现相应的变化。加热场对越赤道气流的影响可能是通过非均匀加热影响辐散流场来实现的。数值试验结果与实例分析结果颇为一致。      

涡旋流自发辐射惯性重力波的初步解析研究

平衡流(或粗略地说涡旋流)调整目前被认为是惯性重力波产生的一种新的机制并被称为自发辐射问题。基于f平面上正压模式,该文对涡旋流自发辐射惯性重力波这一问题进行了初步解析研究。首先,通过该模式讨论了慢流形和平衡流的概念并强调了平衡流的涡旋运动特征。假定Froude数F《1且Rossby数ε=O(1)(即近似为平衡流的涡旋流包括了梯度风和其他非地转成分),于是基本方程可以写为有关惯性重力波的非齐次波动方程,其非齐次项与涡旋流的非平衡性质有关,而对于严格平衡的涡旋流,非齐次项消失,故涡旋流的非平衡性实际上提供了惯性重力波的强迫源,通过找出该方程的格林函数给出了反映自发辐射的非齐次解。在远离波源的区域,该非齐次解可以展开为远场形式,包括单极、偶极和四极辐射,另一方面,在波源区域以内及其附近,解的近场形式可以看作是慢流形的近似表达式。结果表明:与涡旋流相伴随的辐合/辐散运动主要由两部分组成,即由它自发辐射出的惯性重力波以及从属于平衡流的缓慢变化的辐合/辐散运动。与Ford的匹配渐近展开方法相比较,尽管不能给出更高阶近似,但格林函数法得到的非齐次解形式,在描写自发辐射方面更具物理直观性。     

中小尺度强对流天气雷达径向风精细化定量特征与预警信息研究

采用天气雷达径向风场基数据,提取其所含数值特征定量信息,并构建几种强对流指标。采用对区域流场特征表达能力良好的流函数与势函数计算,并运用合适的边界条件及计算处理方案,由泊松方程迭代求出满足区域无辐散条件的特解,进一步通过逆运算重建径向风场及运用交叉相关统计方法,检验重建效果,显示由所用边界处理方案解出的区域流函数与势函数是收敛的,能够清晰表达径向风场特征。并运用径向风数值信息以及它们与局地强对流的密切关系,构建区域强对流时空预警指标方程,依托预警指标,提供径向风场分区精细化预警区位和时间演变状态。根据局地暴雨的径向风特征,运用矩阵转换技术开发了径向风辐合线客观自动识别方法,可提供径向风辐合线的具体地理位置,尺度大小,走向分布,覆盖范围以及动态追踪等定量信息。进一步地将径向风辐合线与径向风定量信息背景场叠加,获得直观的精细化局地强对流中小尺度系统时空预报预警方法。     

边界层内冷锋流场的动力学特征

文中求解了锋面存在时地转动量近似下的大气边界层运动方程 ,得到了边界层内冷锋流场的一些特征 ,如冷锋坡度随地转涡度增加而增加 ,随地转风速时间倾向的增加而增加 ,随沿锋面传播方向的热成风分量的减少而增加。而边界层内冷锋面上下的流场与锋面坡度、地转风及其时空变化特征有关 ,共同特点是在冷锋面高度以下有下滑运动 ,而其上有一层上滑运动区。     

DYNAMICAL CHARACTERISTICS OF THE STREAM FIELD OF COLD FRONT IN BOUNDARY LAYER

The motion equation of atmospheric boundary layer with cold front surface under geostrophicmomentum approximation is solved and some characteristics of the stream field for the cold frontsurface in the boundary layer are derived,for example,the slope of the cold front surface increaseswith the increases of geostrophic vorticity and the temporal tendency of geostrophic wind speed,and also increases with the decrease of the component of thermal wind speed along the motiondirection of the front:the stream field above and below the cold front surface in the boundary layerdepends on the slope of the front surface,geostrophic wind speed and its temporal and spatialdistributions.A common characteristic is that there exist updraft motion above the cold frontsurface and downdraft motion below it.     

DYNAMICAL CHARACTERISTICS OF THE STREAM FIELD OF COLD FRONT IN BOUNDARY LAYER*

The motion equation of atmospheric boundary layer with cold front surface under geostrophic momentum approximation is solved and some characteristics of the stream field for the cold front surface in the boundary layer are derived,for example,the slope of the cold front surface increases with the increases of geostrophic vorticity and the temporal tendency of geostrophic wind speed,and also increases with the decrease of the component of thermal wind speed along the motion direction of the front:the stream field above and below the cold front surface in the boundary layer depends on the slope of the front surface,geostrophic wind speed and its temporal and spatial distributions.A common characteristic is that there exist updraft motion above the cold front surface and downdraft motion below it.     

南北半球台风形成的物理场特征对比分析

以南半球7619热带风暴和北半球8111号台风为例，对台风生成区附近的低空大尺度纬向流场的变化及越赤道气流强度的变化进行分析和计算，并对台风生成区大气层结构的温湿场分布、大气低层涡度的逐日变化和对流层上下层的风垂直切变场逐日变化进行计算。同时进行南北半球台风对比分析。找出了南北半球台风生消时段大尺度环流和台风生成区大气物理场的共同特征和和相同的天气变化机制，分析表明台风生成的决定性因素是低层大尺度流场对台风生成区辐合的加强，致使水平切变急剧增大的结果。由此提出一个生消诊断公式，讨论了用天气学方法定量预报台风生消的可能性。     

基于GIS的贵州省冰雹分布与地形因子关系分析

使用贵州省1961—2004年84个气象台站44年历史冰雹记录及1:1000000全国数字高程模型(DEM)资料, 采用基于GIS的数字地形分析、分区统计和图像分类方法, 研究了冰雹分布与地形高程、坡向、坡度及地形切割深度的关系。研究表明:地形高程是影响贵州省降雹分布的最主要地形影响因子; 微观地形因子如坡向和坡度对降雹日数的变异并没有显著性影响, 但大范围的地势抬升及暖湿空气的迎风坡有利于降雹; 地形切割深度并不是年平均降雹日数差异的显著影响因子; 纬度位置的不同, 使其受暖湿空气影响程度不同, 热力条件也存在差异, 也是影响平均降雹日数差异的因子之一; 根据3个影响因子建模获得的方程及贵州省冰雹风险分区图, 经统计检验和与历史乡镇降雹资料比较, 具有较好的一致性。     

延庆-张家口地区复杂地形冬季山谷风特征分析

基于2016年12月—2017年2月和2017年12月—2018年2月两年冬季的近地面自动气象站逐时观测数据以及张家口探空数据分析延庆-张家口一带（包括张家口崇礼、赤城、海坨、小五台山区,延怀、怀涿、洋河、蔚县盆地以及北京延庆、昌平、怀柔部分平原地区）复杂地形的风场精细化时、空分布特征,揭示不同复杂地形下局地风场的时、空变化规律,加深对复杂地形动力、热力作用对近地面风场影响的认识,为冬季山区风场预报以及复杂地形数值模式改进提供参考。结果表明:晴朗小风天风持续性作为矢量平均风速和标量平均风速的比值,可以作为研究风场变化规律的重要参数。根据风持续性的日变化特征,可以将研究区域内所有站点分为10种类型,分别代表不同局地地形特征的影响,风持续与风向变化的相关也很强。研究区域主要有3种类型的地形风:斜坡风、峡谷风以及较大尺度的山区平原风。不同地形特征下的风场、风持续性存在明显不同的日变化特征,山风和谷风相互转化的时间也不同,山区最早,盆地次之,平原区最晚;山风时段持续时间较谷风时段长,风速小;晴朗小风天实测风反映了实际风场的特征,而排除环境背景风场,弱化地形动力作用后整个冬季的局地风作为理论山谷风,更能反映热力作用下的山谷风特征。      

山地边界层中场变量的动力学研究

采用与实测较接近的二次函数来表达Ｅｋｍａｎ层中的湍流粘性系数Ｋ，在圆形气压场条件下，求得了山地上空边界层中的风速，进而求得散度、涡度和垂直速度等场变量随高度的分布。并作图分析了这些场变量的一些动力学特征。改进了以往在求解析解时，略去运动方程中湍流粘性力项中的关于高度的一阶导数项，以及取山坡面上风速为零作下边界条件等欠合理欠精确的做法。所求得的风速、散度、涡度和垂直速度均用简单的初等函数表示出来，有助于边界层参数化和深化对边界层动力学的认识。     

非纬向高空急流与远距离台风中尺度暴雨的研究

首先对非纬向高空急流与远距离台风暴雨的相关统计进行了分析，得出：暴雨发生时，２００hPa高空一般为西南风急流（９０．２％），暴雨区位高空急流右后方，暴雨增幅时，２００hPa高空急流有一个增强转贤的趋势，用ＭＭ４模型对９７１１号台风８月１９日００时－２０日００时（ＧＭＴ）进行了数值模拟和诊断分析，认为，远距离台风暴雨与非纬向风有关，高层辐散场使低产生变风场辐合，从而导致台风倒槽的形成与暴雨加强，在暴雨增幅过程中，用中尺度系统分析发现在高空急流右后方３００hPa以下存在一支中尺度环流，该环流对暴雨的维持与加强有密切联系，它的生成与高空急流的非纬向性增强有关，在高空急流右后侧的次级环流与降水产生的潜热反馈，高空非纬向场（v场）的增强之间存在一种有利于远距离暴雨增幅的正反馈机制。     

热带大气环流平均状况的研究

应用NMCl7年热带u、v风及OLR资料研究了热带地区大气环流的平均结构和特征。指出热带大尺度环流基本上是由东西向的walker环流和南北向的Hadley环流所组成的。这些环流是由热力作用直接驱动的,它具有高低层风向相反的特征。扰动风场与平均风场有密切关系。西风基本气流对应着扰动动能的极大值而东风则对应着扰动动能的极小值。热带地区存在着明显的辐散辐合作用,它也是由热力作用引起的并与热带对流活动有密切联系。