(→Q)矢量分析法在福建两次飑线天气过程分析中的应用

简要介绍了准地转(→Q)矢量分析方法,并用NCEP 1°×1°格点资料计算了(→Q)矢量、(→Q)矢量散度场及(→Q)矢量锋生函数等物理量.从(→Q)矢量流场、(→Q)矢量散度场水平和垂直分布,及(→Q)矢量锋生函数场分布等方面,对2005年5月5日福建前后两次飑线天气过程进行了分析.其结果表明(→Q)矢量分析方法对强对流天气的预报具有指示作用.     

鲁西北持续性暴雨非地转湿Q矢量分析

利用常规观测资料、NECP/NCAR提供的1°×1°FNL全球再分析资料,对2012年鲁西北一次持续性暴雨进行了湿Q矢量方法诊断分析。结果表明:此次持续暴雨出现在有利的环流背景下,降水区域集中并有明显的中尺度特征,湿Q矢量方法是分析强降水落区很好的工具;925~850 h Pa湿Q矢量散度与强降水落区有较好的对应关系,但暴雨并不总是出现在湿Q矢量散度负值区中心,有时出现在湿Q矢量散度梯度大的负值区一侧;700 h Pa湿Q矢量涡度正值中心与散度负值重叠的区域是中尺度低值系统发展有利的区域,与未来6~12 h暴雨落区有很好的对应;湿Q矢量锋生函数差值预报强降水落区明显优于锋生函数。     

温州“9．4”台风倒槽特大暴雨分析

运用T106数值预报产品、MM5模式结合Q矢量计算NCEP资料、天气实况及卫星云图等非常规资料，对1999年9月4日凌晨在远离9909号热带风暴中心的浙江省温州市引发的特大暴雨进行了探讨。发现秋季在厦门以南至广东东部登陆的台风，在浙中南沿海形成台风倒槽，该倒槽内的暖湿切变线的中尺度对流复合体（Mesoscale Convective Complex，MCC）是引起特大暴雨的重要条件。从计算得出的Q矢量散度分布看，本次特大暴雨降水发生时间和量级与该时段内温州经历的强Q矢量散度梯度发展有密切联系。同时，温州呈东北-西南走向的海岸线及境内雁荡山脉有利地形的抬升作用，对本次热带风暴倒槽降水中局地特大暴雨的形成有重要贡献。     

“莫兰蒂”台风暴雨的湿Q矢量和垂直螺旋度分析

利用NCEP FNL再分析资料和中国自动站与CMORPH融合降水资料对1614号台风"莫兰蒂"进行了非地转湿Q矢量和垂直螺旋度诊断分析。对比非地转湿Q矢量散度和垂直螺旋度的三维结构可见,低层正垂直螺旋度与台风移动和强度变化相对应,可作为台风演变的动力因子。而综合考虑了动力和热力作用的非地转湿Q矢量在台风暴雨预报中作用更突出,其中低层700 hPa上的非地转湿Q矢量散度辐合值大于20×10^-16/(hPa·s^3)可作为台风暴雨落区和强度预报的重要参考量,其所对应的辐合区变化与台风暴雨落区变化有较好的对应关系,此外,湿Q矢量散度的三维结构反映了台风内部存在明显的中尺度对流系统,中尺度对流云团不断生消使得台风暴雨维持。     

对一个西北太平洋上冷锋结构和锋生过程的分析

为做好海上危险天气系统的预报,利用GMS(Geostationary Meteorology Satellite)-5红外卫星云图和美国国家环境预报中心NCEP(National Centers for Environmental Prediction)的航空FNL(Final Analysis)资料对2003年1月3日至4日发生在西北太平洋上的1个典型冷锋结构和相伴随的锋生过程进行了研究。卫星云图显示,该冷锋于2003年1月3日00UTC形成于西北太平洋上空,与锋面相伴随的云带呈东北-西南走向,东起日本岛西南部,西至台湾岛以西。该冷锋于1月4日04UTC在西北太平洋上空消亡。FNL资料分析表明,在锋区内存在1个较大的水平温度梯度带,水平风切变明显。该冷锋在垂直方向上具有明显的“鼻状”结构,“鼻尖”约在900hPa高度上。分析发现锋生函数呈水平带状分布,其后缘基本上与海洋冷锋相重合。900hPa以下的低空锋区内剪切项起主要的锋生作用,850hPa以上的高空锋区内拉伸项起主要的锋生作用,而扭转项与锋生函数的特征一致——锋生作用在锋前最为显著。     

对马海流温盐锋的时空变化特征及其附近声场的初步分析

通过对WOA13数据库季节平均数据的分析依次得到锋区内0~1 000 m各层锋轴线的位置,对马海流锋轴线位置由表层的40°N附近随深度增加逐渐南移到39°N附近且位置的季节摆动幅度增大.利用绝对梯度方法对温度锋强度与盐度锋强度的水平分布及垂直变化进行了分析;对比了四季锋强度的差异以及差异比率,得到了不同深度不同季节锋强度强弱分布的规律.对比声速穿过锋线时的差异认为表面声速从南到北逐渐减小,锋轴线南北两侧声速差异主要集中在150 m以内,且随深度增加声速差异减小.此外,还运用BELLHOP模型对锋区内700 m以浅的声道特点以及声传播损失进行了简单分析.     

山东半岛一次中β尺度暴雨的数值模拟分析

利用NCAR/PSU的中尺度大气非静力模式MM5,对2004年8月5日发生在山东半岛的1次中β尺度暴雨过程进行了数值模拟和分析.将模拟的位势高度场、风场、降水与实况进行对比分析,在模拟结果比较合理的情况下,着重对发生暴雨的动力学机制进行了分析.结果表明：黄海中部高能区和副高边缘的高比湿带的维持造成对流不稳定,类似“干线”的特征有利于储存对流不稳定能量.在850hPa散度场上,山东半岛存在辐合辐散交替出现的链式分布,这揭示了重力波的存在;沿辐合辐散交替出现中心连线,作涡度、散度的垂直剖面,显示出重力波的垂直结构特征;重力波过程对暴雨天气的发生、发展有触发、组织和加强作用,天气尺度切变线辐合加强对重力波有激发作用.     

台风“莫拉菲”移动路径和降水诊断分析

利用1°×1°NCEP再分析资料、卫星云图和中尺度自动站等气象资料,分析了环流背景对台风莫拉菲的路径和降水变化的影响,并对莫拉菲的降水过程的物理量特征进行诊断分析.结果表明,500 hPa副热带高压带状分布,副高南缘偏东气流加强,台风北侧最大东风风速与南侧最大西风风速之差增大是造成台风路径变化并稳定向西北偏西方向移动的主要原因;莫拉菲在向西北偏西方向移动过程中,其水汽通量相对散度、垂直速度、涡度等各物理量场均表现出有利于强降水出现的特征,也揭示了此次台风造成的强降水出现地区性差异的主要原因.     

非地转湿Q矢量对0505号“海棠”台风特大暴雨过程的诊断研究

利用NCEP和地面雨量资料,应用非地转湿Q矢量三维结构对2005年"海棠"台风在浙江造成的特大暴雨过程进行诊断研究,结果表明:大暴雨和特大暴雨发生地区上空非地转湿Q矢量在低层存在强烈辐合,辐合区的垂直伸展深度和随高度的变化倾向能预示未来降水的强度和移动趋势;多数大暴雨和特大暴雨发生地850hPa高度的非地转湿Q矢量辐合极大值与降水极大值存在12h的滞后相关,大暴雨和特大暴雨发生地的辐合值往往在50×10-17hPa-1s-3和150×10-17hPa-1s-3以上,平均辐合极大值分别达到了121.89×10-17hPa-1s-3和237.65×10-17hPa-1s-3:850hPa的非地转湿Q矢量散度水平分布对未来12h台风强降水的落区有较好指示意义,大暴雨和特大暴雨的落区常位于强辐合区附近;850hPa非地转湿Q矢量流场的中尺度辐合线的活动与强雨区的移动相对应,两者走向也基本一致,能预示出后期台风大暴雨和特大暴雨落区演变的一些细致特征.     

海岸锋生的数值试验

本文利用二维中尺度模式研究了寒潮爆发时,背景风场和下垫面特性对大陆东海岸海岸锋生的影响.数值试验结果表明,海岸锋生主要发生在夜间和地面附近.背景风场为东风时,它有利于海岸低层锋生,背景风场为西风时,它不利于海岸低层锋生,背景风的垂直切变对海岸锋生有着重要的影响.海气温差增加,夜间海岸低层锋生加强.海岸陆地斜坡角较小时,海岸斜坡地形对海岸锋生影响较小.锋生机制分析表明,影响海岸锋生的主要因子是速度水平变形场.     

东亚季风区风场异常主要经验模态及其与ENSO的联系

应用矢量经验正交函数方法、利用1958年1月至2001年12月850 hPa月平均风场(5°～40°N,100°～160°E)范围网格点资料对东亚季风区异常季风场进行分析.结果表明,异常季风典型流场第一模态(VEOF-1)属于ENSO相关模态,其时间模态与ENSO之间具有高的正相关关系,但以季风异常滞后ENSO进程7～8个月为最显著.这表明,东亚热带和副热带季风风场变异规律与ENSO活动有紧密联系.提出了一个VEOF-1与ENSO之间相互作用的概念模型.     

丹麦海峡海洋锋时空变化特征研究

丹麦海峡海洋锋可为局地气候变化、海峡鱼类分布以及海峡中尺度涡等方面研究提供参考,在军事领域也具有较高应用价值。然而目前国内外缺乏对于丹麦海峡锋的系统研究。本文利用WOA13数据,对丹麦海峡锋位置、强度空间分布以及相应的季节变化进行了分析。结果显示,锋轴线位置在34°W以西150 m以浅相对稳定,34°W以东锋轴线随深度和季节均有摆动。锋强度在水平和垂直方向分布不均匀,水平方向上锋轴线最大值与最小值差值一般在3倍以上。垂直方向盐度锋主要集中在100 m以浅,且强度随深度不断减小;温度锋强度最大值在表层以下且在300 m以深随深度增加锋强度减小,但有一些区域如27°W和28°W附近,受到海底地形的影响温度锋强度随着深度的变化有大幅度增加的特点。     

阿拉伯上升流温度锋面时空分布特征分析

阿拉伯上升流区域水文环境复杂,地理位置重要,研究该海区的水文特征具有重要的意义。基于WOA13数据,利用绝对梯度最大值法提取了锋面的锋轴线,简要分析阿拉伯上升流海区的温度锋的时空分布特征和强度分布特征。结果表明,阿拉伯上升流锋主要存在于春夏两季,沿阿拉伯半岛东海岸线分布,存在于13°N~19°N之间,随深增加锋轴线逐渐远离海岸。水平上锋强度较大地区位于夏季的13°N~16°N和19°N附近,垂直方向上锋强度较大地区位于40~100 m之间。     

海洋遥感数据缺值对EOF和REOF时空分布分析的影响

本文分别采用经验正交函数EOF和旋转经验正交函数REOF两种方法,对中国海(14°～40°N、105°～132°E)1998年1月～1999年8月之间SeaWiFS归一化离水辐射率Lwn(490nm)数据,进行时空分布分析研究.结果表明:在不同时间区段、不同空间范围,利用EOF和REOF分解得到的典型要素场时空分布存在较小差异,在时间、空间分布上较稳定.同时也说明,被云遮掩的部分遥感数据对EOF和REOF分析结果影响是很小的.     

赤道太平洋近表层上升流的估计

利用1979-2006年间的卫星跟踪漂流浮标资料计算得到多年平均的赤道太平洋近表层流场,并估计赤道中东太平洋上混合层水平流场的散度和上升流流量.主要结论包括:1)赤道中东太平洋上升流区域主要集中在日界线以东以赤道为中心的±2°纬度带内,并且赤道南北约4°处各有一下沉流区域;2)赤道中东太平洋附近(165°E-85°W,2°S-2°N)散度平均约为2.0×10-7s-1,对应30m深处上升流区域整体体积输送约为43Sv,其中大约一半的上升流水体随热带流圈在赤道外4°N/S附近下沉,其余部分向两极输送;3)赤道中东太平洋辐散在春季达到最大值2.1×10-7s-1,而在秋季最弱;4)在El Ni(n)o期间辐散减弱,而在La Ni(n)a期间辐散增强,其中纬向流所致的辐合辐散也起到一定作用.     

长时间维持和迅速减弱的华南登陆热带气旋对比分析

将登陆华南影响广西的热带气旋分为长时间维持(LTC)和维持时间短(STC)两类,并应用NCEP再分析资料,对这两类热带气旋的影响系统和物理量场进行对比分析,结果表明,两类热带气旋的影响系统和物理量场存在明显的差异.影响两类热带气旋的天气系统差异显著:影响LTC的200 hPa南亚高压强度一般在1252 hPa以上,而影响STC的南亚高压强度较弱;200 hPa高空槽距离LTC有一定的距离,高空槽前的辐散气流有利于热带气旋的维持,而STC距离高空槽很近,由于垂直切变增大,热带气旋将迅速减弱;副高和LTC的位置配置使得LTC东侧的急流将海上的水汽输送到热带气旋内部,有利于其维持,而当副高太强时,STC垂直环流会受到抑制,不利于其维持;LTC期间强的西南季风槽带来热带云团输送减缓了其环流的衰减,而影响STC西南季风较弱.物理量场方面,LTC高空辐散较STC明显偏强;登陆后LTC的两个水汽通道的水汽输送较STC均明显偏强;另外,Q矢量分析表明,Q矢量辐合辐散中心的强度变化在一定程度上反映出热带气旋衰减的过程.     

基于距平分析的Argo海表温度场重构

提出基于距平分析的Argo海表温度场(SST)重构方法,即在Argo浮标观测点提取温度距平值序列进行Kriging插值生成距平场,并叠加气候态SST的方法重构Argo海温场。以Argo数据相对稀少的2003年8月份和Argo数据相对较多的2012年8月份印度洋海域(60°S—30°N,25°—125oE)为例,重构水平分辨率为1°×1°的海表温度场。分析表明:(1)这种基于距平分析方法重构的海温场与对Argo数据直接Kriging插值获得的结果相比在精度上有大幅提高;(2)重构的温度场与最优插值海表温度场(OISSTV 2.0)的等温线具有高度的一致性,并且在Argo浮标附近海域有更好的细节表现;(3)即使在Argo数据相对稀少的海域,基于距平分析方法重构的海温场也能保持较高的精度要求,包括边缘海域和南大洋极锋附近均有较好表现。     

西北非上升流锋时空变化特征研究

西北非上升流锋研究具有较高的海洋学研究价值和军事应用价值,本文主要通过WOA13数据对西北非上升流锋区锋面分布、锋强度水平和垂直变化特点以及相应的季节变化特点等时空变化特征进行研究,旨在弥补国内外对于西北非上升流锋区研究的不足。分析认为,西北非上升流锋轴线大致沿海岸分布,且随着深度增加逐渐远离海岸;锋轴线上锋强度在水平和垂直分布不均匀,水平方向上强度大的区域集中在23°N~25°N之间,垂直方向上在水深50~150m范围内锋轴线强度较大;锋的季节变化主要表现在温度锋强度季节差异上。     

“凤凰”暴雨物理量场诊断分析

利用NCEP再分析资料,对0808号强台风凤凰暴雨过程进行了物理量诊断分析。主要通过研究与降水有关的大气物理量场的变化及分布,从台风暴雨的发生发展机制与涡度、散度、相对湿度及水汽通量等之间的关系入手,分析了凤凰暴雨产生的时期、区域及强度与大气物理量场之间的内在联系。     

渤、黄海风生流场季节循环时空模态与变异

根据1978—2015年渤、黄海沿岸观测风应力场与二维非线性垂直平均风生流模式，以及旋转经验正交函数（REOF）、调和分析等方法，研究了渤、黄海月平均风生流速度势、流函数场季节循环时空模态与年际变异.渤、黄海月平均风生流速度势、流函数场主要有两种时空模态，季节周期分量是时空模态的主要分量.由于风应力场季节循环变异，渤海流函数场季节时空循环变异程度大于速度势场，速度势、流函数场第二模态是季节变异的主要分量，黄海速度势场季节时空循环变异程度大于流函数场，速度势场第二模态是季节变异的主要分量.由于月平均风应力场强度年际变化显著线性减弱，渤、黄海季节平均风生流场强度年际变化也显著减弱.渤、黄海暖流与冷水团季节生消是风生流水平环流与垂直对流对冷 暖水体输送与汇集共同作用的结果，渤、黄海春、夏季辐合上升环流延缓及减弱了浅层暖水向深层传播，是春、夏季冷水团与温跃层形成的重要动力因素，因此，速度势是研究渤、黄海风生流场十分重要的因素.冬季渤海中部、黄海东部反气旋型及辐散下沉环流与黄海中部气旋型环流、辐合上升环流是黄海暖流季节转换与强度的主要动力控制因素，夏季黄海东部气旋型环流、辐合上升环流与黄海中部反气旋型环流、辐散下沉环流是黄海冷水团季节转换与强度的主要动力控制因素.