西北太平洋热带气旋快速增强阶段的风速分布特征

利用联合台风预警中心的最优路径（best-track）资料,筛选出西北太平洋地区快速增强和非快速增强两类热带气旋样本。利用美国国家海洋与大气管理局（NOAA）的多平台热带气旋表面风分析资料,对比分析了两类样本的风速和涡度的分布特征。结果显示,快速增强的热带气旋样本通常结构更紧凑,最大风速较大,最大风速半径较小,台风内区的风速较大。在涡度上表现为快速增强热带气旋样本内区的涡度和涡度梯度较大。对两类样本进行t检验,结果显示两类样本内区的切向风差异明显,说明热带气旋的内区风速分布与其发展之间存在密切联系。其物理机制可能是:当存在较大的内区涡度梯度时,涡度隔离机制有利于对流单体向涡旋中心汇聚,此外较大的涡度意味着较大的惯性稳定度,有利于非绝热加热向热带气旋动能的转换,二者共同作用有利于热带气旋的快速发展。      

多台风的相互作用和水平涡度与垂直涡度的关系

利用WRF模式较成功地模拟出2009年发生在西太平洋上的三个台风("天鹅"、"莫拉克"和"艾涛"),并在此基础上,对三个台风中的水平涡度、垂直涡度及它们的相互作用进行分析和诊断。结果发现,在这三个台风演变过程中,水平涡度与垂直涡度的合矢量有较固定的模式,在900 h Pa以下低层有水平涡度的辐合,900~800 h Pa左右有水平涡管的流出,800~700 h Pa有水平涡管的流入,当有多个风速中心存在时,在风速中心之下有水平涡管向台风中心辐合、之上有自中心向外的辐散。特别是在低层通过涡管形成的垂直环流相互作用,这种环流主要由自西向东、或自东向西的水平涡度矢量构成,其上升支有云和降水产生,多从左台风的东北部流向右台风的西南部。由完全涡度方程分析可见,在850 h Pa以下的最大风速中心附近有水平涡度向垂直涡度转化,其转化最剧烈的时期与台风的风速增长期一致,涡度平流的作用与之相反,起到减弱台风的作用。800~600 h Pa有垂直涡度向水平涡度转化,低层最大风速之上风速减小。     

斜压性与非线性Ekman抽吸的动力特征

本文利用Ekman动量近似研究了斜压性对Ekman层动力学的影响,得到了一些新的结果。大气斜压性对Ekman层的水平风速分布及近地面的风速矢的水平分量夹角有重要的改变作用。斜压边界层顶部的非线性Ekman抽吸(垂直运动)由三个不同的物理因子决定,第一、正压性的地面地转涡度,第二、斜压性作用产生的热成风涡度,第三、正压性的地面地转涡度与斜压性的热成风涡度的非线性相互作用。这些理论结果为边界层的参数化及数值模拟结果的解释提供物理基础。     

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。     

计算任意多边形平均涡度、散度的一种方案

一、引言 计算任意三角形平均涡度、散度的方法,可以推广到对任意多边形平均涡度、散度的计算上。这样可以较方便地讨论某些区域性天气过程或分析那些难以用三角形拟合的天气系统的发生发展问题。 本文给出计算任意多边形平均涡度、散度的计算公式,并以进入南海近海发展起来的8113号台风为实例作了计算。计算结果表明,这种方案是可行的。在天气过程影响之前,若能对进入上游区域的天气系统,用这种方法计算其运动学量,无疑将得到一些比较有牧师意义的信息。     

用三点法计算散度和涡度所出现的计算误差试验

本文用我国74个高空观测站联结成三角形网,并用不同波长和位相的理想风场,准确地检验了三点法汁算散度和涡度所可能出现的计算误差。结果证明了三点法所计算的散度值,其误差可达到或超过天气系统散度的数量级,所得到的天气尺度和中尺度特征完全有可能是虚假的。涡度场值也可能存在很大的误差。     

变化涡动沾性系数的Ekman动量近似模式风场结构

在边界层动力学中，涡动粘性系数是影响边界层风场结构的一个重要参数。本文利用边界层动力学中的Ekman动量近似理论，给出了涡动粘性系数随高度缓变条件下的Ekman动量近似边界层模式解，着重讨论了边界层的风场结构、水平散度、垂直涡度以及边界层顶部的垂直速度。结果分析表明：与常值涡动粘性系数情况相比，在边界层低层随高度增加的涡动粘性系数可以导致低层边界层风速随高度迅速增加，即风速垂直切变增加，同时风速矢与地转风之间的夹角减小。惯性项作用可以导致上述作用在气旋性区域减小、而在反气旋性区域增大。随高度增加的涡动粘性系数导致水平散度绝对值、垂直涡度绝对值以及边界层顶部的垂直速度绝对值在气旋性区域减小，而在反气性旋区域增大。涡动粘性系数与惯性之间的非线性相互作用是边界层动力学中重要过程。     

双流机场盛夏雷雨的中尺度分析

多个雷雨过程的位涡诊断分析表明：位势涡度的变化比涡度倾向更明显地表征了成都地区夏季雷雨的变化。即雷雨发展时，对流层中你 出现负的变位涡，而在其减弱时为正的变位涡，高层则正好相反。影响位涡变化最主要的物理因子是位涡通量的水平散度作用，水平风速的辐合作用和加热率的垂直差异效应。     

2009年初冬河套地区暴雪天气过程诊断分析

本文利用MICAPS常规资料、新一代天气雷达和自动站资料,对2009年初冬发生在河套地区的暴雪天气过程进行分析,结果表明：（1）稳定深厚的极地冷涡不断分裂冷空气南下,促使高空槽强烈发展,为暴雪的发生提供了动力条件。（2）高中层槽前西南气流与低层东南、偏东气流为暴雪的发生提供重要的水汽条件。（3）中低层负散度,正涡度,高层正散度,负涡度的分布特征非常有利于暴雪的发生和发展。（4）逆温层和高能舌的存在为暴雪的发生储备了潜在能量。（5）垂直风廓线显示图上,风向随高度顺转,风速随高度增加的垂直切变非常有利于暴雪的发生和发展。     

一个计算球面不规则多边形内平均涡度、散度的方案

到目前为止,气象上已出现许多种计算涡度、散度的方案。如三点法(三角形法)、有限差分法(网格法、又称u、v分量法)、有限元插值法、面积膨胀率法、球面上的三角形法、以及在三角形法上通过地球投影发展而成的计算大范围散度、涡度的方案。纵观这些方案,有两个问题没有很好地解决。一是球面上任意多边形内涡度、散度的计算,二是测站间风矢的连续性假设。除文献[4]外,上述方案都是在平面上计算涡、散度,有的方案计算周界长度或网格距时,虽然计算的也是地表弧长,但最终结果都是在球面拓展为平面的情况下得到的,这样做会给计算精度带来影响。文献[4]虽在球面上计     

诊断量无信度时的资料误差限和诊断场无信度区的鉴别

本文用误差传递公式讨论了涡度攻度计算过程中的误差放大现象，指出放大因子的构造形式由差分方案决定，而放大因子的数值大小由流场的风向结构和风速结构决定。放大率随流场结构的变化而在很大范围内变化，致命部分区域诊断结果无信度，本文提出了散度涡度诊断结果无信度时的风场误差限概念，并相应建立了对诊断场作信度鉴别的方法。     

蒙古温带气旋发展的位涡诊断研究

蒙古温带气旋发展的位涡诊断研究张培忠，丁一汇（内蒙古气象科研所）（中国气象科学研究院）张树芬，万举才（内蒙古自治区科委电子计算中心）１引言人们对温带气旋已有比较成熟的理论，丁一汇在《高等天气学》一书中介绍了气旋发生发展的三种类型，从温度平流、涡度平流...     

豫北一次飑线天气过程分析

利用红外云图及对流层上层（300hPa）常规资料，对2001年6月18日发生在河南省鹤壁、安阳地区的飑线天气过程进行诊断分析。结果表明：由于纬向型内蒙古低涡在东移、南压过程中转为经向型，致使高空强冷平流南下豫北，增强了豫北气层的不稳定性；低层舌状高假相当位温的流入，使低层增温、增湿，形成位势不稳定层结；高空低涡西南侧的正涡度平流和郑州、刑台之间的风速切变，为强对流天气的发生提供了动力条件。     

标准层流场和涡、散度场的客观分析程序

本文介绍用面积加权平均法客观分析各标准层流场以及涡、散度场的程序,内容包括网格经纬度、水平风速在网格座标中的分量以及涡、散度场和铅直速度场的计算。举例说明在有台风情形时的实际分析结果。     

关于“计算任意三角形平均涡度和散度的一种新方案”一文若干问题的答复

《气象》1984年11期刊登“计算任意三角形平均涡度和散度的一种新方案”一文以来,陆续地收到询问有关细节的来信,现简复如下: 1.该方案的BASIC语言程序有两套。一是对同一时次某个区域范围内若干个三角形同时进行计算的,结果输出除各三角形的平均涡度、散度、垂     

运用地理参数计算平均涡度、散度

用“三站法”——三站实测风简便计算涡度、散度时，会遇到数据量大．不便于自动化处理，计算精度受人为因素制约等问题．为配合地级预报自动化系统建设，特引入测站地理经度、纬度参数，使计算的涡度、散度更趋于客观，数据量减少，便于计算机自动化处理。     

季风涡旋对热带气旋生成影响的理想试验研究

利用新一代非静力平衡中尺度数值模式WRF_ARW（3.3.1版本）模拟季风涡旋中热带气旋生成的过程,从动力和热力作用两方面分析大尺度季风涡旋对热带气旋生成的影响。结果表明:从动力学角度来看,能提供较大环境场涡度的季风涡旋不利于扰动涡旋快速发展成热带气旋。初始阶段,由于季风涡旋尺度大,垂直涡度径向梯度弱。而垂直涡度径向梯度的强弱可以通过“涡度隔离”效应影响对流单体向涡旋中心的聚集合并过程。随着扰动的组织化,径向入流对涡度的平流作用越来越重要。对流单体相对最大风速半径的位置对热带气旋生成作用明显,当其集中在最大风速半径附近时涡旋容易快速发展。此外,环境场相对涡度与热带气旋的尺度存在显著正相关。初始尺度大的涡旋最终具有较大的外围尺度,其涡度的分布范围也更广。从热力学角度来说,较大的环境场相对湿度有利于热带气旋的生成。虽然较大的环境场湿度能够诱发较强的外围对流,但同时也会使最大风速半径以内存在丰富的对流,后者能够提供充分的内区非绝热加热,降低中心气压,促进涡旋发展。      

与夏季北太平洋副热带中尺度海洋涡旋相联系的海气关系

采用高分辨率卫星和再分析资料,利用涡旋探测技术、滤波和合成分析等方法,对夏季北太平洋副热带地区中尺度海洋涡旋与大气的耦合关系进行了分析。结果表明:在日时间尺度上,海洋涡旋的海表温度（Sea SurfaceTemperature,简称SST）与海表风速之间不仅存在同位相的正相关关系,还存在反位相的负相关关系,即在涡旋这种中尺度上既存在海洋对大气的强迫,也存在大气对海洋的强迫。海表风速与SST同位相时,对暖（冷）涡来说,向上（下）的净热通量增强,云和降水增多（减少）;其海水温度异常和海流旋度较强,暖（冷）涡较为深厚,一定程度上表明了海洋对大气的强迫。海表风速与SST反位相时,对暖（冷）涡而言,当其处在正（负）位势高度异常、中低层相对湿度较小（大）、气温较高（低）的大气配置下,海表风速较小（大）;同时向下（上）净热通量增强,云和降水减少（增多）;涡旋海水温度异常和海流旋度较弱,这种暖（冷）涡较为浅薄;表明晴空（阴雨）条件下有利于暖（冷）涡的维持,一定程度上反映了大气对海洋的强迫作用。     

双流机场盛夏雷雨的中尺度分析

多个雷雨过程的位涡诊断分析表明:位势涡度的变化比涡度倾向更明显地表征了成都地区夏季雷雨的变化.即雷雨发展时,对流层中低层出现负的变位涡,而在其减弱时为正的变位涡,高层则正好相反.影响位涡变化最主要的物理因子是位涡通量的水平散度作用、水平风速的辐合作用和加热率的垂直差异效应.     

“91.7”梅雨锋暴雨的螺旋度分析

螺旋度（Ｈｅｌｉｃｉｔｙ）是近年来引入天气分析预报中的一个非常重要的物理量，其严格的定义式为风速和涡度点积的体积分［１，２］：其中是相对涡度（以下简称涡度）。可以看出，螺旋度的大小反映了旋转与沿旋转轴方向运动的强弱程度。虽然有关该量应用的研究目前在国内外刚刚起步，但是已展现了广阔的前景。伍荣生［１］曾经给出了螺旋度的平衡方程式，并指出：在准地转运动中大气的螺旋度是守恒的，许多研究还表明［２－４］，螺旋度对雷暴、龙卷等天气现象的预报具有一定的指示意义。１９９１年７月（集中在６月３０日至７月１２日）的梅雨锋暴雨给长江中下游地区带来了严重的洪涝灾害，图卫给出该时段的平均２４ｈ降水量。本文对这一时段暴雨的螺旋度进行了分析，得出了一些有意义的结果，发现螺旋度作为一个新的诊断量，在暴雨研究中是有一定应用价值的。