“0812”关中盛夏突发性暴雨中尺度特征分析

基于WRF模式多普勒雷达同化预报、1 °×1 °的NCEP再分析资料、云图TBB和本地加密观测资料,对2014年8月12日关中地区突发性暴雨过程（“0812”暴雨）进行诊断分析。结果表明:同化C波段雷达资料能有效提升WRF对此次突发性暴雨的预报能力。受中高层北部冷空气侵入和低层冷式切变南压的影响,在“0812”暴雨期间,关中的北部和东部的地面切变辐合线附近先后出现了南北向和东西向的中β尺度重力波,波动持续约4 h、波长约60 km。当北部波动向南传播发展与东部波动合并之后,重力波快速消散,强降水结束。暴雨发生前,波动区的垂直上升速度、雨水含量中心强度和发展高度均迅速达到最大,陕北地区对流层中上部的正湿位涡显著向南下滑至关中上空,出现了有利于中尺度波动发展的湿位涡波列结构,暴雨中心近地层的正湿位涡和垂直梯度异常增大。200 hPa高空急流区南侧、关中西部垂直风切变显著增大及其东移南压为中尺度波动快速发展、传播提供了能量。500 hPa内蒙古中部天气尺度横槽发展东移、引导中低层偏北路冷空气南压,是突发性暴雨的直接影响系统。850 hPa的比湿突增为暴雨提供了热力、水汽条件。近地层显著东南风、不稳定扰动增大和地面切变线是暴雨的有利动力、触发条件;在地面切变线西端附近,3 h变压场出现显著中尺度波动特征。“0812”暴雨与典型盛夏暴雨差异明显:西太平洋副热带高压远离大陆、东南沿海无台风活动,关中低层出现西北路水汽输送,强降雨区周边700 hPa以上深厚位势稳定层结、近地层不稳定层结垂直叠置有利于重力波动发展传播,中尺度对流云团高度低,雷达强降水回波主要位于低层西北风和东北风之间的冷式切变区。      

2006年4月28日山东强飑线过程中尺度结构和动力机制分析

利用探空、地面自动气象站、多普勒天气雷达和NCEP/NCAR再分析等资料,对2006年4月28日影响山东大部的强飑线过程的中尺度结构进行了诊断分析。此次强飑线是由东北冷涡横槽沿西北气流下滑激发对流发展形成的,冷涡横槽底部为后倾的干冷下沉气流区,干空气侵入有利于位势不稳定能量的储存。冷涡横槽在300 hPa最为强盛,并连接横槽前后南北两支急流,对流层顶折叠特征明显;高空横槽区的地转调整运动引发中尺度重力波,促进了高空急流动量向对流层中下部的传输,加剧了地面大风灾害。风暴发生区具有明显的等熵面倾斜、对流不稳定和垂直风切变,具有倾斜涡度剧烈发展的条件。风暴发生区中低层散度场、垂直速度场和地面风压扰动场均具有典型中尺度重力波的结构特征,风暴和中尺度重力波相互耦合促进,是强飑线发展维持的重要动力机制。     

C波段多普勒雷达对重力波探测与分析

2005年4月19日19-22时,哈尔滨雷达站观测到重力波结构,本文主要利用新一代多普勒天气雷达速度场资料对本次过程的重力波结构进行分析。在本次重力波发生发展过程中,径向速度在水平方向上表现为正负速度交替分布的特征;垂直速度在水平方向上平均高度1100m以下是上升、下沉气流交替分布,垂直方向上的气流有时是与垂直方向成一定角度的;重力波波长约为5km,相速约为10m／s,周期约为8min,最大振幅约为1．3km,波动最多有8个位相。重力波的波相传播方向与波能传播方向相同,且与环境风场的方向相同。影响本次重力波发生发展的动力因子主要有700hPa的低空急流、地面到高空强烈的垂直风切变以及锋面。另外重力波对层状云降水有一定的促进作用。     

一次暴风雪过程中的中尺度重力波特征及其影响

应用地面自动气象站观测资料、数字化多普勒天气雷达探测资料和WRFV2.2.1中尺度数值模拟资料,分析了中尺度重力波与基本气流的相互作用,以及重力波活动对暴雪和大风天气的重要影响。结果表明,在波导中传播的中尺度重力波能够与基本气流进行动量交换,使得对流层中上层4.5—8 km气层内的水平平均风速趋于均匀,形成斜穿整个对流层的饱和湿空气急流,即"湿急流"。在高空急流出口区激发的垂直向下传播的重力波,使基本气流的水平风速在垂直方向上出现了加速和减速的交替变化,水平风加速的气层,反射率增大;水平风减速的气层,反射率减小。随着波动下传及其随基本气流的移动,反射率回波强度沿高空风的方向(由西南向东北)出现周期性变化,回波带呈西北—东南走向,强回波中心之间为宽约40 km的弱回波区。重力波下传期间,当地面气压迅速下降时,东北风快速增长,风向有明显的改变,反射率强度开始减弱;气压脊线过后,反射率降低到最低点。地面大风中心出现在反射率回波强度周期性变化的地带,沿西南—东北方向间隔着分布。雷达探测表明,对流层低层风速在风向切变层上下边界对称相等,因此推测在重力波与切变层汇合的高度层存在垂直环流,由风切变层上下边界附近的西南气流和东北气流与受重力波影响形成的垂直方向上的上升和下沉气流共同组成。切变层上方的动量通过垂直环流的下沉支到达地面,强风中心对应着下沉气流,出现在降水回波开始减弱之际。     

梅雨锋中大振幅重力波的活动及其与环境场的关系

本文分析了梅雨锋暴雨过程中中-β尺度大振幅惯性重力波的活动及其与环境场的关系。突发性降水所构成的雨峰线能表征这类波的活动,重力波平均波长为200km,振幅2hPa。周期6—8h,移速为60—80km/h,强降水全部位于中尺度气压波槽后和脊前的辐合区内,波动的传播方向各异,靠近低空急流的波动大体沿低层盛行风方向传播;有的则受中尺度散度场移动、变化的影响;或受冷锋前先期到达的冷涌性中尺度锋区的影响,并与它一起移动。这类短波活动对环境风场的影响是:它破坏近地层的急流状结构和日变化,却使对流层中、下层环境风增强,急流轴上抬以至消失,这类短波活动使大尺度风场获得能量。     

一次中尺度急流激发的辽宁大暴雨观测分析

应用地面加密自动气象站、常规探空、卫星及多普勒雷达探测资料对2008年7月31日夜间发生在辽宁省的一次大暴雨过程中的急流特征进行了分析.分析结果显示,在超低空环流场中同时存在着大尺度偏南急流和中尺度西南急流.在中尺度西南急流左侧生成的西南-东北向的β-中尺度云团队列直接引发了大暴雨.进一步分析表明,超低空中尺度西南急流与高空急流方向相近且风速相当,形成了二次切变型的空间垂直分布,在其左侧激发了涡旋Rossby 重力波的不稳定发展,从而生成β-中尺度云团队列.     

切变基流中β中尺度扰动的特征波动

利用Bussinesq方程,通过数值计算的方法,讨论了中尺度扰动的特征波动,发现β中尺度波动(一对重力惯性波和一支涡旋波)的波谱特征与背景场有关,在基流存在垂直切变的情况下,三支波动都存在连续谱.随着风切变的增大,连续谱发生重叠.在连续谱的重叠谱区,谱函数也发生了变化,即扰动结构发生了变化,这一点与α中尺度扰动的特征波动不同.     

一次梅雨锋暴雨过程的中尺度特征分析

利用中尺度非静力平衡模式WRF-V2.1对2007年7月7-8日江淮地区一次梅雨锋暴雨过程进行数值模拟,分析其中的中尺度重力波(MGW)特征,并运用拉格朗日Rossby数(Ro)来诊断非平衡流特征.研究表明:这次暴雨过程中的中尺度重力波波长约为56～75 km,相速约12～19 m·s~(-1);在有利的大尺度环流形势下,地转调整机制是MGW产生的首要机制,Wave-CISK和地转调整为波动传播提供了充足的能量,使MGW在具有波导结构的大气中维持了相当长的时间;满足舶指标的不平衡运动区与重力波活动区十分接近,它对波动产生的时间和区域方面有一定的指示作用.     

华东飑线过程中的地面中尺度物理特征

本文利用华东中尺度天气试验资料和雷达回波,分析了9例强飑线过程中逐时地面物理量场的变化。提出中尺度散度场的配置及变化与中尺度强对流天气有十分密切的关系,而中尺度扰动辐合强度演变与锋前暖区内的中尺度扰动风场汇合线有关,这些关系往往能预示中尺度强对流天气的出现和发展。有时,在飑线发展的过程中具有中尺度重力波特征。     

浙江北部一次短时大暴雨的中尺度分析

利用常规气象观测资料、区域自动站加密观测资料和GFS 0.5°×0.5°逐6h的分析场数据以及多普勒雷达、风云卫星资料,对2013年6月24日浙江北部一次短时大暴雨天气过程的特征及其成因进行了中尺度分析,结果表明:受西太平洋副热带高压西北部边缘的暖湿西南气流和850hPa暖切的共同影响,引发了浙江北部的短时大暴雨天气。在有利的大尺度环境场和物理量场配合下,当低层925hPa的中尺度辐合线和对流层中层700hPa的垂直上升运动区相重合时,中尺度辐合线附近会产生强对流,这对强对流的发生发展具有一定的预报指示意义。此次暴雨过程与中尺度辐合线密切相关,中尺度辐合线是由偏东风和东北风辐合而成,该辐合线先于降水存在,而且从地面一直伸展到对流层中层,之后触发了浙北地区的短时大暴雨天气,强降水区域和强回波带落在中尺度辐合线附近区域。     

Halin图的色数问题

Halin图G=T∪C,其中T为每一非悬挂点(内点)度数至少为3的平面树,C为连接T的所有悬挂点的圈.文章分别讨论了Halin图的星色数、面色数及分数色数.     

Measurement of Prandtl Number as a Function of Richardson Number Avoiding Self-Correlation

The empirical dependence of turbulence Prandtl number (Pr) on gradient Richardson number (Ri) is presented, derived so as to avoid the effects of self-correlation from common variables. Linear power relationships between the underlying variables that constitute both Pr and Ri are derived empirically from flux and profile observations. Pr and Ri are then reconstructed from these power laws, to indicate their interdependence whilst avoiding self-correlation. Data are selected according to the stability range prior to regression, and the process is iterated from neutral to higher stability until error analysis indicates the method is no longer valid. A Butterworth function is fitted to the resulting Pr ⁻¹(Ri) regression to give an empirical summary of the analysis. The form suggests that asymptotically Pr ⁻¹ decreases as Ri ^3/2. Scatter in the data increases above Ri ~ 1, however, indicating additional constraints to Pr are not captured by Ri alone in this high stability regime. The Butterworth function is analytic for all Ri > 0, and may be included in suitable boundary-layer parameterisation schemes where the turbulent diffusivity for heat is derived from the turbulent diffusivity for momentum.     

河源市城区高温炎热的气候特征分析

利用东源县和紫金县国家气象站1978-2018年的逐日气象数据,分析了河源城区高温和炎热天气特征。结果表明:河源城区总高温日数、一般高温日数和重高温日数均呈明显增加趋势,无严重高温日。总高温日数存在4~5、8~9和准15年时间尺度的周期变化。常年首次在5、6月出现高温日;高温炎热日出现次数最多在7、8月份;极端年最高气温介于36.2~39℃。炎热日数以0.26 d/年速率明显增加,同一个炎热临界值,相对湿度增大,对应的最高气温会降低。炎热日数与热岛效应强度之间存在显著性的相关关系。高温炎热过程主要受副热带高压控制、热带气旋外围下沉气流和El Niňo事件影响。     

On the turbulent Prandtl number in the stable atmospheric boundary layer

This study focuses on the behaviour of the turbulent Prandtl number, Pr _t , in the stable atmospheric boundary layer (SBL) based on measurements made during the Surface Heat Budget of the Arctic Ocean experiment (SHEBA). It is found that Pr _t increases with increasing stability if Pr _t is plotted vs. gradient Richardson number, Ri; but at the same time, Pr _t decreases with increasing stability if Pr _t is plotted vs. flux Richardson number, Rf, or vs. ζ = z/L. This paradoxical behaviour of the turbulent Prandtl number in the SBL derives from the fact that plots of Pr _t vs. Ri (as well as vs. Rf and ζ) for individual 1-h observations and conventional bin-averaged values of the individual quantities have built-in correlation (or self-correlation) because of the shared variables. For independent estimates of how Pr _t behaves in very stable stratification, Pr _t is plotted against the bulk Richardson number; such plots have no built-in correlation. These plots based on the SHEBA data show that, on the average, Pr _t decreases with increasing stability and Pr _t < 1 in the very stable case. For specific heights and stabilities, though, the turbulent Prandtl number has more complicated behaviour in the SBL.     

Subgrid-Scale Dynamics of Water Vapour, Heat, and Momentum over a Lake

We examine the dynamics of turbulence subgrid (or sub-filter) scales over a lake surface and the implications for large-eddy simulations (LES) of the atmospheric boundary layer. The analysis is based on measurements obtained during the Lake-Atmosphere Turbulent EXchange (LATEX) field campaign (August–October, 2006) over Lake Geneva, Switzerland. Wind velocity, temperature and humidity profiles were measured at 20 Hz using a vertical array of four sonic anemometers and open-path gas analyzers. The results indicate that the observed subgrid-scale statistics are very similar to those observed over land surfaces, suggesting that the effect of the lake waves on surface-layer turbulence during LATEX is small. The measurements allowed, for the first time, the study of subgrid-scale turbulent transport of water vapour, which is found to be well correlated with the transport of heat, suggesting that the subgrid-scale modelling of the two scalars may be coupled to save computational resources during LES.     

后置群体评价方法在天气预报决策中的应用

在应用各种预报方法作每日的天气预报时，常遇到的各种预报方法的结果不一致的情形，这时需集各预报结果为一体作为群体决策意见，作者介绍了后置群体评价方法在天气预报决策中的具体应用，用该方法进行决策，取得了较理想的效果。     

The Effect of Weak Shear－induced Motion on Brownian Coagulation of Aerosol Particles

ＴｈｅＥｆｆｅｃｔｏｆＷｅａｋＳｈｅａｒ－ｉｎｄｕｃｅｄＭｏｔｉｏｎｏｎＢｒｏｗｎｉａｎＣｏａｇｕｌａｔｉｏｎｏｆＡｅｒｏｓｏｌＰａｒｔｉｃｌｅｓＷｉｎｊｉｎｇｓｏｎｓ（Ｃ．Ｓ．Ｗｉｎ）（温景嵩）（Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆｐｈｙｓｉｃｓ，Ｎａｎｋａｉ...     

鲁南汛期暴雨及其气候背景分析

统计分析了山东省枣庄1958～2005年逐日及逐月降水资料,发现20世纪50年代末期到60年代中期鲁南为多雨期,60年代中期到60年代末期有一个短暂的少雨期,70年代初中期有一个短暂的多雨期,70年代中期到90年代末期是一个较长时段的降水偏少期。2000年以后进入多雨时期,2000、2003及2005年出现局部洪涝灾害。文章引入相当暴雨日数的概念,研究了相当暴雨日数与大涝、大旱年的关系,发现大涝、大旱年的降水量更取决于汛期相当暴雨日数的多少;用相当暴雨日数和年降水量建立回归方程,在一定程度上,相当暴雨日数能很好地预测当年旱涝。     

强热带风暴碧利斯造成华南持续大暴雨成因分析

统计分析了山东省枣庄1958～2005年逐日及逐月降水资料,发现20世纪50年代末期到60年代中期鲁南为多雨期,60年代中期到60年代末期有一个短暂的少雨期,70年代初中期有一个短暂的多雨期,70年代中期到90年代末期是一个较长时段的降水偏少期.2000年以后进入多雨时期,2000、2003及2005年出现局部洪涝灾害.文章引入相当暴雨日数的概念,研究了相当暴雨日数与大涝、大旱年的关系,发现大涝、大早年的降水量更取决于汛期相当暴雨日数的多少;用相当暴雨日数和年降水量建立回归方程,在一定程度上,相当暴雨日数能很好地预测当年旱涝.     

南京北郊冬季大气气溶胶及其湿清除特征研究

利用WPS(宽范围颗粒粒径谱仪)、雨滴潜仪和雾滴谱仪测量了2007～2008年冬季南京北郊大气气溶胶数浓度谱分布和降水强度,分析了气溶胶粒子的分布特征以及气溶胶粒径与湿清除系数的关系.结果表明:气溶胶粒子具有明显的双峰型R变化特征,数浓度主要集中在0.02～O.2μm粒径范围内,受汽车尾气排放、混合层高度变化以及颗粒物水平输送的影响较大.降雨、降雪和雾过程都对气溶胶粒子有不同程度的清除,降雨和浓雾对核模态和粗模态的气溶胶粒子的清除能力显著,降雪对粒径小于0.03μm的气溶胶粒子的清除能力较强.