论冷锋的中尺度和中间尺度结构及相应的垂直环流

梅雨是远东初夏著名的雨季。雨区以明显的带状从中国南部一直东伸到日本列岛。从气候上讲,这种雨区是形成于非常潮湿的季风气团与中纬度大陆气团之间的界面上,一般称为梅雨锋区。沿梅雨锋有一系列的小气旋连续不断地发展,它们造成日本的大雨。有人指出,梅雨锋的结构和活动以及与其有关的小气旋族等与极锋有关的天气尺度气旋     

一次典型梅雨锋锋面结构分析

1999年梅雨期在长江中下游维持着一条典型的梅雨锋 ,锋面和梅雨雨带呈东西走向 ,从中国的四川省一直延伸到日本。锋面两侧的温度及湿度对比明显 ,并且其上有数个中间尺度的低涡沿梅雨锋依次向东移动发展 ,在长江中下游造成严重的梅雨暴雨和洪涝。文中分析了 1999年这次典型梅雨锋的锋面结构。结果表明 ,从温度场看 ,由于梅雨区对流和降水的显著发展 ,梅雨锋的低层温度对比几近消失 ,其中上部仍具有典型的上宽下窄的锋面结构 ,锋面随高度向北倾斜。在低层经向温度场呈现复杂的暖 -冷 -暖的结构 ,即北部华北平原为地面感热加热造成的相对较暖的变性极地大陆气团 ,中间为冷空气南下和降水冷却造成的相对较冷的梅雨区 ,南部是相对较暖的热带海洋气团。在这种温度场下 ,由北部低层变性暖气团与梅雨区偏冷空气形成了明显的温度对比区 ,文中定义这个区域为梅雨赤道锋。因而 ,在低层东亚梅雨区的锋区结构由梅雨赤道锋和减弱的梅雨锋构成。在 6 0 0hPa以上前者消失 ,只有单一的极锋型的梅雨锋结构。在此分析的基础上文中给出了东亚梅雨期锋面结构模型图。另外还指出 ,从假相当位温场分析 ,主要表现出梅雨区的深厚对流。降雨引起了高θse带及其南北高θse梯度区 ,其北侧高θse梯度区大致相当于梅雨锋 ,而南侧高θs     

无锋面气旋

一、各式各样的无锋面气旋报纸与电视上常见的地面天气图,出现无锋面气旋是相当多的.其中,以下几种情况还不属这次讨论范围. 1、由于白天日射作用下陆地升温,而在内陆产生的低压. 2、台风及其他热带气旋. 3、在大陆上实际明显存在较完整的锋带,但由于大陆的空气干燥而不出现坏天气,还由于其它原因而习惯不分析锋面的情况.     

急流切变线暴雨的诊断分析

一、前言 通常,梅雨雨带位于低空700hPa江淮切变线及地面静止锋之间,如果切变线上有西南涡东移,在长江中下游地区往往有锋面气旋生成并伴有暴雨。此时雨带和暴雨区可用切交线和地面锋加以确定。当地面锋很弱     

经向切变线暴雨落区分析

应用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料,对有静止锋和无锋面的两类经向切变线的暴雨落区从地面形势、高低空系统配置及冷暖空气的相互作用等方面进行精细分析,补充完善低涡、切变线类天气系统暴雨落区位于低涡东南象限的一般概念模型,以满足精细化预报的需求.结果表明:有地面静止锋配合和无锋面的两类经向切变线,在空间结构上有显著差异.由于有静止锋配合的切变线系统具有锋面结构,锋面抬升作用显著,暴雨的第一落区位于地面倒槽顶端;其次,由于冷暖空气相互作用阶段不同,在地面中尺度气旋发展成熟阶段,由于干空气侵入暖湿输送带上空,在静止锋前暖区中,出现暴雨第二落区.在无锋面配合的经向切变线过程中,地面不存在南北风交替的锋面系统,除了低涡东南象限较强的水汽辐合造成的暴雨区,850 hPaθe高值区、高比湿舌和弱水汽辐合重合的区域,由于潜在对流不稳定造成另一个暴雨区,且不需低空急流存在.     

论江淮气旋的两类发展过程

根据天气分析经验和理论研究结果,我们认为江淮气旋有两种发展类型:A类气旋是指西南低涡沿江淮切变线东移,地面静止锋上产生的气旋波,它发生在付热带急流上的南支低槽越过青藏高原东移的形势下,其主要发展因子是暖平流输送和暴雨产生的潜热加热作用,由于高空涡度平流和冷平流都很弱,气旋一般不发展;B类气旋是指北支槽与西南涡结合,河西冷锋进入地面倒槽与暖锋相接而产生的气旋,它发生在极锋上的北支槽与南支槽合併东移的形势下,高空涡度平流、对流层下部的温度平流和潜热释放对气旋发展都有较大贡献,因此,气旋经常强烈发展。本文结合实例分析论述这两类气旋的发展过程。     

一次梅雨锋结构及锋区强度对锋面结构影响的数值模拟

利用中尺度模式MM5对1999年6月下旬发生在长江中下游地区的一次锋上西南低涡发展的梅雨锋暴雨过程进行了研究。通过敏感性试验, 探讨了低涡对锋强、 锋生的敏感性, 锋生、 锋消与低涡发展演变的时间空间上的联系等问题\.结果表明, 低涡对中层锋面强度的变化敏感, 中层锋强发生改变会导致整层涡度发生同位相的变化。中层系统对梅雨锋气旋的发展起主要作用, 中层锋面对低涡发展的影响比边界层锋更关键。中层锋面强度改变会激发出中低层的垂直次级环流, 低层的辐合上升运动发生改变, 最终影响到低涡强度的发展。敏感性试验证明, 锋面强度变化对低涡发展造成的影响有超前性, 中层锋面先发生变化, 6 h左右以后低涡强度发生改变。锋区强度和低涡强度发生变化的地理位置基本在同一经度上, 锋强变化的位置在涡强变化位置的北面。     

春季江淮气旋波的某些特征

我国江淮气旋波有它独有的特点,预报它的新生,有时也有难处。因此,它是日常天气预报工作中比较注意的一个问题。本文着重分析它的新生与发展问题。 普查1961—1963年,1968—1971年3到5月的资料。当地面图上(凡是40°N以南130°E以西的我国东部地区范围内)有一条闭合等压线的锋面气旋波出现时,就算有一次气旋新生,都在统计之列。总共有92个气旋波,锋面气旋波形成时,最低闭合等压线的气压,一般都在1000—1015毫巴之间,尤以1005—1010毫巴为最多。在锋面气旋波形成之前,等压线的形状一般成倒V形,通常称为倒槽。这点与古典锋面气旋波的初始阶段不相同。     

2014年4月22日新疆寒潮天气过程锋面结构演变特征分析

中亚是寒潮强冷空气爆发的关键区,天山陡峭高大地形阻挡了冷气团前锋面系统的东移南下的移动,呈准静止状态,在中亚强天气中扮演着重要角色,目前研究不多。本文选取2014年4月22日08时开始北疆发生大风降温,南疆发生强沙尘暴的一次寒潮天气过程,利用常规气象观测数据和分辨率为1o×1o的NCEP再分析资料,分析了这次寒潮天气锋面过程的500 hPa天气形势和地面气压场形势;计算了和锋面密切相关的冷暖平流、温度梯度和锋生函数;分析了三个物理量在水平面以及西北东南向的垂直剖面上的三维立体结构和演变特征。研究表明： 500 hPa东欧脊在暖平流作用下快速发展,西西伯利亚槽在冷平流作用下加强并东移南下。受其影响,中亚地区地面图上锋面气旋发展旺盛,地面冷锋在东移过程中遇到平均海拔高度3000m的天山高大陡峭地形,温度梯度增大,产生较强的锋生。该锋面在对流层中下层的水平面图上表现为等位温线沿天山密集分布,位温梯度很大;在垂直剖面上,在天山位置表现为锋生,等位温线变为准垂直分布,梯度增大,宽度变窄。     

天气图分析的有关问题(下)

地面天气图的锋面分析正确与否,关系到正确认识和反映大气中冷暖空气活动的状况,也是正确建立预报思路的关键之一。然而由于种种原因锋面分析也是最困难的问题。要处理好这个问题,就要结合地方性特点将各气象要素在时间和空间上进行综合分析。锋面是性质不同的两种气团之间的狭窄过渡带。通过锋面时气象要素和天气现象变化都很剧烈,温度、湿度等的水平梯度一般比气团内部可加大一个量级。     

变性台风Winnie(9711)环流中的锋生现象

基于T106一日四次1.125°×1.125°格点资料, 采用非地转湿Ｑ矢量对登陆台风Winnie(9711)变性加强过程中环流内的锋生现象进行诊断分析。结果表明, Winnie变性加强与其环流内的中尺度锋生过程密切相关, 其低层环流中可发现包围台风中心的环状锋生现象。其中, 北侧锋带与西侧锋带在结构、性质上有所不同, 北侧锋具有暖锋特征, 而西侧锋具有冷锋特点。台风残余低压环流中心位于两条锋带的交汇处, 其变性加强过程类似于一个温带气旋在地面锋上的发展过程。Winnie变性加强过程中, 北侧暖锋锋生强, 锋面次级环流明显, 降水区主要出现在该锋带附近。西侧冷锋锋生弱, 无明显锋面次级环流, 降水不明显。强锋生区首先在台风上空高层产生, 随后增强下传, 加强了低层锋生过程。中低层锋生强度以及锋上垂直运动与凝结潜热作用有密切关系。     

2002年3月19日沙尘暴爆发条件分析

使用沙尘暴预报模式的输出资料，对2002年3月19～21日的一次特强沙尘暴过程作动力诊断分析。结果表明，该次沙尘暴由蒙古气旋后部冷锋锋生产生的偏西北大风引发。近地面风速的垂直切变和地面热通量的加大，都可使边界层湍流加强扬起地面沙尘。地面锋区附近风场的强水平切变，锋面垂直环流及锋后斜压转换的作用，将地面卷起的沙尘带到高空，引发强沙尘暴。     

气旋形成与扰动发展机理的数值试验

应用六层全隐式原始方程模式,对地面气旋形成与扰动发展的机制进行了数值试验. 首先,构造了接近实际的理想带状温压场和相应的扰动场.试验表明在带状环流上如果在低空加上一个类似锋区的扰动,便会有锋面气旋很快地发展起来,并逐渐趋于锢囚阶段,和实际大气的锋面气旋生命史很相似.但若扰动在对流层中层,则地面气旋形成过程较慢,强度也弱.如果初始扰动位于对流层高层,则地面形成的气旋在结构上和切断低压类似,不像锋面气旋.     

锋面波发展演变与气旋形成的数值研究

本文将锋面作为密度的零级不连续面，对锋面上扰动的非线性发展演变进行了数值研究，所用的锋面模型是f平面上的浅水、两层模型，差分格式具有位涡拟能守恒和动能守恒的性质。锋面波的发展与初始扰动尺度有关，天气尺度的扰动可以维持较长的发展时间，形成较大振幅的波动，其结构类似于具有锢囚锋结构的气旋，相反，较小尺度扰动不易形成锢囚锋结构。同时，锋面波的发展演变受Richardson数(Ri)的影响，Ri越小，锋面波发展的时间越长，波动振幅越大；Ri越大时，锋面波发展的时间越短，波动容易衰减。锋面波的发展类似于气旋的形成过     

锋面波发展演变与气候形成的数值研究

西文将锋面作为密度的零级不连续面，对锋面上扰动的非线性发展演变进行了数值研究，所用的锋面模型ｆ平面上的浅水、两层模型，差分格式具有位涡拟能守恒和动能守恒的性质。锋面波的发展与初始扰动尺度有关，天气尺度的扰动可以维持较长的发展时间，形成较大振幅的波动，其结构类拟于具有锢囚锋结构的气旋，相反，较小尺度扰动不易形成锢囚锋结构。     

爆发性蒙古气旋若干统计特征

本文对1979－1998年10个冬半年爆发性蒙古气旋的时间分布、强度以及爆发性发展的天气学条件等进行统计分析。指出，爆发性蒙古气旋主要发生在季节交替之际，与锋区、高空急流、冷暖中心及强度和强偏南气流等因素密切相关。由T42资料，计算典型个例等熵位涡（IPV）。分析表明，对流层顶折叠和平流层高IPV值下传是该蒙古气候强烈发展的动力强迫源之一。高空急流对IPV值平流输送具有锋生作用，加剧蒙古西部山地大气斜压性，导致锋面尺度跌落。得出结论，该蒙古气旋是极锋上扰动强烈发展的结果。     

双锋面相遇对强龙卷风环境场影响的数值模拟研究

对2009—2016年江苏北部龙卷事件的环境场进行统计与诊断,并对两次典型龙卷过程环境场进行数值模拟,重点探讨近海岸平原地区的江苏北部在春夏季节成为中国强龙卷最高频发生地的特殊性以及环境双锋面系统相遇对龙卷环境场的增强机制。分析结果显示：苏北龙卷发生率占全省58.6%。其中盐城和徐州又是苏北龙卷最高发地区。春夏季节,冷暖干湿气团势力相近,中尺度锋面系统多,易发生双锋面汇集造成局地龙卷强对流。对徐州（2009年）和盐城（2016年）的两次典型龙卷强对流环境场分析显示,徐州龙卷为变形场锋生和海风锋汇合,盐城龙卷为气旋锋面和岸滨锋相遇。WRF模拟结果显示,双锋面系统汇聚以及锋面二级环流相遇,可造成局地水平风速垂直扭转及垂直速度的水平切变,有利于驱动和增强区域正涡度;双锋面二级环流垂直上升支的叠加,可在平坦地区产生强烈的系统性抬升。这将形成有利龙卷类强对流天气发生发展的环境场。而各种常用的强对流指标均具有较强局地性,需要依据局地统计特征进行参考使用。     

冬季1月昆明准静止锋进退及维持的结构特征

利用地面气象观测资料、ERA-Interim再分析数据以及DEM地形数据,使用合成分析方法,从大气环流场、锋面附近要素场及锋生函数诊断场探讨了昆明准静止锋在西进、东退及维持时的结构特征。结果表明,当锋后低层到地面等温线呈"V"型分布,锋后正的次级环流相对深厚,锋面易西进;当锋后低层呈较深厚的逆温层且锋后正次级环流较浅薄,锋面易东退;当逆温层仅限于低层而近地面为冷中心,锋面易维持。东西风风速零线西端在锋面左侧,锋面易西进,反之锋面易东退;零线的位置与锋面基本重合,锋面易维持。垂直运动倾斜项在锋面西进时105°E附近迎风坡出现强烈的锋消现象,锋面东退和维持时出现弱锋生现象。水平辐散项产生的强锋生区在锋面左侧时,指示锋面西进;强锋生区在锋面右侧,且锋生现象很弱时,指示锋面东退;锋面维持时,强锋生区与锋区基本重合。水平变形项中切变变形起主要的锋生作用,而由于冷气团受迎风坡影响,导致伸缩变形在104°E以东的锋后区域产生较强的锋生现象。     

影响降水分布机制的新观点

一九一九年娜威人雅·皮叶克尼斯提出了锋面气旋学说,轰动了气象界,为近代天气学的发展奠定了理论基础。娜威学派的锋面波动学说正确地提出锋的概念,指出这里有最大的要素不连续,有强烈的辐合。实际上是能量的释放、转化最集中的区域。他们提出的锋面气旋天气分布的典型模式,在一定程度上反映了客观实际。所以六十年后的今天仍是我们预报天气的依据之一。但在实际工作中也发现:     

辽宁省特大暴风雪(雨)极端天气个例诊断分析

利用常规观测资料、T213物理量产品,结合分析FY-2C水汽图像,对2007年3月3～5日辽宁省特大暴风雪（雨）极端天气事件的环流背景、影响系统及成因进行了诊断分析。结果表明：①这次极端天气事件发生在前期北半球环流呈现高指数特征,全国大部分地区异常偏暖的背景下,暴雪（雨）伴随大风和剧烈降温天气;②江淮气旋是主要影响系统;高层正涡度平流及低层暖平流的共同作用是江淮气旋生成和发展的主要原因;③低层辐合和高层辐散配置导致的强垂直上升运动是暴雪（雨）形成的动力机制;④江淮气旋生成在高层副热带西风急流和极锋急流之间,在从副热带急流出口区北侧移向极锋急流入口区南侧,低空西南风急流左侧移向左前方过程中强烈发展;⑤干侵入是气旋进一步发展的重要特征;⑥低空西南风和东南风急流向暴雪（雨）区提供了丰沛的水汽,暴雪（雨）发生在850hPaθsc暖湿舌里,降水性质与850hPa温度有直接关系;⑦剧烈降温发生在长波槽发展东移引导极地冷空气南下,地面形成强冷高压形势下,强烈发展的气旋以及与强冷高压之间的强气压梯度造成强风天气。