暴雨与非暴雨过程涡散场能量收支特征

选取云南暴雨和非暴雨两类天气过程，分别应用人选上支方程计算了暴雨区面积－时间平均参量收以各项量值，给出了对流层整层和上（２００－４００ｈＰａ）中（４００－６００ｈＰａ）下（６００－８００ｈＰａ）各层涡散场动能源汇特征，同时还指出了两类天气在动能制造、能量转换等方面存在的较差异，尤其是两类天气的大多数能量收支磺符号相反     

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…     

一次梅雨锋暴雨过程中多尺度能量相互作用的研究II.实际应用

本文利用中国自动站与CMORPH（Climate Prediction Center Morphing technique for the production of global precipitation estimates）融合的逐时降水量0.1°网格数据集资料挑选出一次典型的梅雨锋暴雨个例,运用WRF中小尺度模式进行模拟,对模拟得到的高分辨率结果进行Barnes滤波,最后将滤波结果代入动能和位能方程中,目的是定量地分析各个尺度能量的变化以及它们之间的相互作用对暴雨强度的影响。研究发现:模式模拟的降水过程和强度与实况较为吻合,推导的能量方程适用于这次暴雨过程。三种尺度能量之间的相互作用包含了各种跨尺度能量的相互作用。在整个暴雨过程中,跨尺度之间的斜压能量转换包括位能向动能的能量转换和动能向位能的能量转换。同尺度之间的斜压能量转换总是单向的,且量值较大,动能的强度主要靠位能向动能的能量转换来维持。斜压能量转换的多少影响着暴雨的强弱。大尺度斜压能量转换在中高层比较强,中尺度斜压能量转换在低层较强,尤以β中小尺度系统变化最为显著,β中小尺度系统扰动是影响暴雨强度的关键系统。风切变的大小影响各尺度动能之间的能量转换。温度或位温梯度的大小影响各尺度位能之间的能量转换。位能与动能之间的能量转换主要与各尺度垂直速度和温度的垂直分布有关,暖空气上升冷空气下沉是各个尺度位能向动能转换的主要过程。     

湿有效位能与我区暴雨的关系

暴雨过程是一种能量转换过程。我区暴雨来临之前，孟加拉湾一带有低槽发展，输送大量暖湿气流，使其ＡｍＫ激增，出现深厚正能层高能去和能量锋区，它们都与我区暴雨的发生发展有着较好的关系。     

两类低空急流的流量学诊断

根据ＫＲ和ＫＤ方程的各项水平分布，着重讨论伴有暴雨和不伴有暴雨两类低空急流维持的动力过程，指出主要差异在于维持机理不同，尤其是能量转换方向相反，从ＫＤ和ＫＲ的正转换似乎是暴雨发生的必要但非充分条件，同时能量转换的强度和方向不仅决定于涡度场和散度场的相对配置，还与急流的垂直分布形式直接有关。     

“96.8”暴雨过程的尺度分离动能方程的诊断

用尺度分离的动能平衡方程,对1996年8月3～5日华北地区台风暴雨过程雨区内的动能制造和转换进行诊断。结果表明:动能在暴雨发展过程逐渐减小,动能转换项也是逐渐减小的。暴雨发生前,尺度相互作用制造项GKMS起最重要的作用,大尺度动能制造项次之,中尺度动能制造项消耗少量的动能;暴雨发生时,尺度相互作用和天气尺度运动仍制造动能,只是比发生前明显减少,中尺度运动由消耗动能转变为制造动能,动能转换主要来源于低层且数值明显减少;暴雨发生后,动能制造项数值仍为正,此时天气尺度动能制造最重要,但数值比前两阶段小,动能的转换主要出现于高层。可见,此次暴雨过程总动能的制造项一直为正,主要出现于高层,只是其制造量逐渐减小;动能转换是从低层向高层进行的,水平转换项起主要作用,是一种尺度减小的动能转换过程。     

用湿有效能量分析单站暴雨

研究了显有效能量在暴雨过程中的转换与平锋。对在暴雨发生前后的变化进行了分析，从而得出利用预报暴雨的思路。     

一次江淮强暴雨过程的湿有效能量及其收支特征

利用高分辨率的WRF模式模拟结果,采用基于格点的湿有效能量计算方案,对一次江淮梅雨期强暴雨发生发展过程中湿有效能量的时空演变特征进行分析,并从定性和定量的角度探讨了能量方程转换项、平流项和垂直输送项对强暴雨过程中湿有效能量的输送和积聚作用。结果表明,强暴雨过程中湿有效能量的时空特征与强暴雨发生发展具有良好的对应关系,对流层低层800 h Pa湿有效能量40×104J·h Pa-1·m-2的等值线范围和该等值线伸展至500 h Pa附近可作为判断强暴雨发生的必要条件。暴雨发生前2~3 h的能量快速积聚及其对暴雨区移向的引导,对强暴雨预报具有良好的指示作用。湿有效能量的水平和垂直输送及转换确保了能量的积聚和对流层中层能量的增加,为强暴雨的发生和维持提供了充足的能量。     

暴雨过程环境涡散场能量转换特征

本文计算和讨论4个不同类型暴雨过程各层次时空平均涡散场能量转换函数.指出其基本特征为:(1)对流层下层为最大正转换层,其转换强度和方向受C1+C2项制约,当暴雨发展时,能量转换急剧增长;而对流层上层的负转换强度则受控于C3项.但就对流层整层而言,能量转换函数C(K_χ,K_Ψ)均为正值,即势流动能向涡流动能转换,促使暴雨系统的维持和发展.(2)能量转换函数的水平分布,在对流层下层其正转换区与过程降水区较为一致,而在对流层上层的负转换区则位于过程降水区的北侧.     

一次梅雨锋暴雨过程中多尺度能量相互作用的研究I.理论分析

本文是讨论梅雨锋暴雨过程中多尺度能量相互作用问题的开始部分。为了分析梅雨锋暴雨过程中的多尺度能量相互作用,从z坐标系中的运动方程和热力学方程出发,把基本物理量分成大尺度背景场（>2000 km）、α中尺度（200~2000 km）和β中小尺度系统（< 200 km）分量,利用滞弹性近似,推导了大尺度背景场、α中尺度和β中小尺度系统三个尺度的动能方程和位能方程。能量方程中包含了各尺度动能之间的转换、位能之间的转换以及动能和位能之间的转换。动能方程主要包括各尺度动能之间转换项、动能输送项、水平气压梯度力做功项、垂直方向扰动气压梯度力做功项、浮力做功项、地转偏向力分量做功项以及摩擦力做功项。位能方程主要包括各尺度位能之间转换项、位能输送项、浮力做功项以及非绝热加热做功项。其中浮力做功项为位能和动能之间的能量转换项,是暴雨发生发展过程中比较关键的能量转换项。关于将能量方程用于梅雨锋暴雨过程中并且诊断能量相互作用影响暴雨发展和消亡过程的物理机制等问题,将在以后的研究中给出。     

北上台风暴雨过程涡散场的能量收支和转换特征

利用辐散风和旋转风的动能收支方程,对北方一次北上台风倒槽暴雨过程暴雨区内的涡散场能量收支和转换进行了计算.结果表明:暴雨区内动能的增加是暴雨增幅的一个主要原因.暴雨发展时,就旋转风动能(K_R)而言,旋转风动能通量(HFR)辐合是主要能源,而旋转风的动能产生项(GR)是主要能汇;就辐散风动能(K_D)而言,辐散风的动能产生项(GD)是主要能源,辐散风动能通量(HFD)辐散是主要能汇;总动能水平通量(HF)提供的辐合主要表现于对流层中、低层,这就使得低层辐合加强,上升运动加强,有利于暴雨的增幅.在暴雨过程中次网格尺度效应由能源转变为能汇,在暴雨发展之时能汇减小;能量的转换项C(K_D,K_R)总为正值,在转换项中,地转效应项的贡献很大.说明暴雨过程能量均由K_D向K_R转换,也就是说有效位能经K_D向K_R转换,充分说明了在整个暴雨过程中,尽管辐散风动能变化(∂K_D/∂t)很小,但是它在其中充当“桥梁”作用,C(K_D,K_R)在暴雨发展时达到最大,此时能量转换最为旺盛;对流层低层辐散风动能向旋转风动能的转换是暴雨产生和发展的重要条件.此次暴雨过程,在暴雨区内表现为斜压不稳定和正压稳定共存的特征,其发展过程是系统斜压不稳定增长,正压稳定性减弱的过程,暴雨增幅的另一个重要原因就是暴雨区内低层斜压的发展.     

强热带风暴碧利斯特大暴雨山洪成因分析

利用常规观测资料及候平均要素等资料,从前期天气背景、大气环流演变及产生强降水的动力、热力、水汽和不稳定条件,分析了0604号强热带风暴碧利斯登陆后在湘东南产生的特大暴雨过程。结果发现地面中尺度辐合线产生的上升运动与地形的动力抬升结合,加强了特大暴雨产生的动力作用,高温高湿有利于扰动形成和对流不稳定能量产生,为湘东南特大暴雨产生提供了极好的热力条件,南海季风爆发及西南季风槽的形成为湘东南暴雨上空提供了源源不断的水汽,大陆高压与副高对峙导致了"碧利斯"在西移过程中减缓。造成湘东南特大暴雨山洪除了气象成因外,薄弱的地质环境条件是"碧利斯"得以诱发地质灾害的内因。     

桂林"98.6"连续大暴雨的特征分析

通过对桂林“98.6”连续大暴雨的形势分析,揭示了这次过程的大环流维持机制,暴雨得以维持的主要原因;另外,分析了连续暴雨与低空急流及其非地转风存在的明显内在联系。指出西南涡、低空急流等系统的活动与连续暴雨过程中的雨峰有直接关系。     

赤峰地区“7·23”暴雨天气形成条件及对应云系特征

文章选取了赤峰市地区发生在2009年7月23日午后暴雨天气过程（简称＂7·23＂暴雨天气）的卫星云图资料,并结合天气图和自动雨量站降水资料进行对比分析。结果发现：引发＂·23＂暴雨天气不仅与东北冷涡环流、暴雨落区附近低层暖湿切变风场有关,而且在卫星云图显示的对流云体上有相应云系特征。暴雨发生即与当时大的环流云场相关联,也与降水强度、落区的云场中的一些特殊云形云系存在一定内在关系。分析研究这些天气条件和云图特征信息对做好大暴雨预报服务有着重要意义。     

“94·7"北京大暴雨的湿位势倾向诊断

利用湿位势倾向方程，对１９９４年７月１２－１３日的７００ｈＰａ位势高度场进行了诊断分析。结果表明，湿位势倾向方程中的差动潜热能平流项，对产生北京地区本次大暴雨天气的台风低压系统发展和移动，起到不可忽视的作用；而相对涡度平流项，在该次过程中作用不大。     

1996年初次华南暴雨过程的数值模拟及其分析

文章运用新近开发的双向嵌套的MM5中尺度模式，在国家气象中心的CRAY-C92巨型机环境下，对1996年4月中旬末的华南暴雨过程进行了高分辨率数值模拟和敏感性试验。结果表明，该模式比较成功地模拟了这次暴雨过程及相关的中尺度系统的发生发展；凝结潜热通过一个类似于CISK的机制对暴雨过程的发生发展产生了至关重要的作用；低空西南急流为暴雨的发生发展输送了潜在不稳定能量，并在与暴雨的相互作用中得以维持和加强；初始时刻（暴雨发生前12小时）南海北部—华南地区低层潜在不稳定能量的储备是暴雨发生不可缺少的条件。     

长江流域一次暴雨过程中的不稳定条件分析

文中分析了 1998年 7月 2 0～ 2 3日发生于长江流域的持续性降水和暴雨过程 ,在分析大尺度降水和中小尺度暴雨相对应的环流场和天气实况的基础上 ,主要分析相应大气层结的对流不稳定和条件性对称不稳定条件 ,并对切变线上涡层不稳定做了重点介绍和分析 ,计算了条件性对称不稳定判据和涡层不稳定判据。结果表明 :降水期间大气低层有对流不稳定和对称不稳定能量的积聚 ,在这两类不稳定条件都基本满足的情况下 ,涡层不稳定的维持对此次降水过程中暴雨的发生提供了有利的不稳定环境场 ,具体的计算分析还表明环境场的配置制约着切变线上低涡扰动的发展 ,是造成降水的重要原因之一。     

广西“98.6”暴雨过程的Q矢量分析及落区预报

应用Q矢量理论对1998年广西6月16～26日连续性暴雨过程进行诊断分析,共分析了11个时次的850 hPa Q矢量散度、锋生函数等诊断场,揭示了广西“98.6”连续性暴雨期间Q矢量散度场和锋生函数场的分布特征,以及与中低空主要天气系统和暴雨带之间的时空配置关系,指出Q矢量散度场对广西“98.6”暴雨落区有较好的对应关系。     

中山市"9·16"特大暴雨分析

本文用各种气象观测资料对2002年9月16日发生在中山的特大暴雨进行了分析.结果表明,这次暴雨发生的主要原因是地面低压环流系统受到西风槽、切变线和低层弱冷空气侵入的影响而在中山附近加强引起的,同时这次特大暴雨降水具有明显的中尺度特征.