2002年20号热带风暴风场非对称研究

用实测资料分析了2002年20号热带风暴(下面简称TCTropicalcyclone)风场分布,结果表明:TC从扰动到成熟期,风速分布均不对称,强风区位于台风东北部。但当TC进入北部湾后,受地形影响,强风区位于台风东南部。随着TC的加强,强上升运动有向TC中心靠近趋势,上升最大值高度有上升趋势,TC进入北部湾后,上升及下沉运动均是加强,上升最大值仍出现在350hPa层附近,TC中心以北有强下沉运动。TC登陆后内区仍有强上升运动,上升最大值出现在500hPa层附近,TC北侧有深厚的下沉运动。TC有暖心结构,350hPa附近增暖最明显,最强水汽辐合出现在850hPa附近的南半圆内。     

夏季低压控制下黄海西北部海域海雾发生气象条件合成分析

利用瞬变扰动分析的原理,提供了一个可以客观判定海雾发生时天气类型的方法。在分类结果的基础上,对环流形势、散度和垂直速度以及温度湿度的垂直廓线等进行合成分析,得到低空(1 000 h Pa)为低压扰动下发生海雾(L型海雾)的环流和物理量场基本特征,并与高压控制下海雾(H型海雾)进行对比,结果表明:1)L型海雾位势高度负异常扰动主要表现在低层,其平均值为-65.66 gpm,向上逐渐减弱;2)L型海雾在发生时其逆温强度小于H型海雾,雾层较厚,雾层上空湿度仍然比较大,而H型海雾雾层上空有比较明显的干层;3)L型海雾在垂直方向上的分布具有三层结构,第一层1 000~950 h Pa为辐合伴有弱上升和下沉运动,第二层950~850 h Pa为辐散伴有弱下沉运动,第三层850~500 h Pa为逐渐加强的上升运动;H型海雾为两层结构,1 000 h Pa为辐散伴有弱的上升和下沉运动,950~500 h Pa为一致的下沉运动;4)概率密度统计分析进一步定量表明了L型和H型海雾发生时垂直运动以及相对湿度在各层中的分布情况。这些结论对黄海西北部夏季低压环流形势下海雾的预报提供了重要参考。     

ElNio夏季太平洋上空垂直环流特征及我国汛期降水

本文利用NCAR(美国国家大气研究中心)1976年太平洋各层风场资料,计算了0°—50°N,105°E—110°W范围内,7月850hPa,700hPa,500hPa,300hPa,250hPa和200hPa各层上的垂直运动,并与叶笃正等所作的太平洋上空夏季平均环流特征作比较得出:(1)常年Walker环流明显,而E1 Ni(?)o发生年热带西太平洋上升运动减弱,东太平洋空气下沉区变成了强上升区,Walker环流下沉区东移至110°W以东;(2)常年热带西太平洋Hadley环流不明显,沿160°E以东Hadley环流越来越清楚,呈向东递增的趋势,而E1 Ni(?)o年Hadley环流东西变化甚为复杂,Hadley环流的上升支并不在赤道附近,而移至10°N左右,明显较常年偏北,Hadley环流也变成自热带向副热带倾斜的环流圈;(3)E1 Ni(?)o发生年,夏季以淮河为中心的空气上升区变成下沉区,而37°N以北的华北地区仍是上升区,华北多雨,所以出现Ⅰ型降水。     

北太平洋热带辐合带区上升运动的季节和年际变化特征

本文利用NCEP/NCAR再分析资料研究北太平洋热带辐合带区上升运动(ITCZω)强度和位置的垂直结构及其季节和年际变化。结果表明,气候平均态下西(东)ITCZω在高(低)层最强,低(高)层最弱,其位置随高度不变(偏北)。西ITCZω在8月最强,9月位置最北,2月最弱,位置最南;东ITCZω在8、9月最强,9月最北,2、3月最弱,位置最南,但中、高层的ω在11月也很弱。ITCZω强度最强(弱)的时间一般与位置的快速北跳(快速南撤)的时间相对应,并且有位置变化超前强度变化的表现。通过对ω气候值和异常值的经验正交函数分解,发现气候值EOF第一模态能很好的反映ITCZω的基本气候状态,具有准半年周期,第二模态反映了ITCZω的季节变化特征;异常值EOF第一模态空间场呈现东西反位相的特征,时间序列的功率谱分析最明显的周期为4.8 a。西ITCZω强度在厄尔尼诺年偏弱,拉尼娜年偏强;东ITCZω位置在厄尔尼诺年偏南,拉尼娜年位置则偏北。总体上ENSO事件对东ITCZω位置影响较大,而对西ITCZω强度影响较大。     

一次天气尺度扰动过程对东海北部大气边界层垂直结构的影响

利用2013年6月船载GPS探空、云高仪资料,结合ERA-Interim再分析资料、卫星资料,分析一次天气尺度扰动(锋面过境)过程对东海北部海洋大气边界层(MABL)垂直结构的影响。结果表明:受梅雨锋影响,航测区域上空在整个过程中都有低云覆盖,MABL没有呈现日变化特征;当MABL为稳定边界层时,锋面与站位距离越近,站位上空增强的上升运动导致MABL高度越高。梅雨锋过境前后云层之上都覆盖有较为稳定的逆温层,受锋面抬升作用,云底高度和云顶逆温层高度在锋面过境后高度变高;锋面过境导致航测区域上空700hPa以下大气的上升运动增强,水汽上升到更高位置,云底从MBAL中脱离。锋面过境后,3 000m以下整层大气相对湿度较大,大气层结退耦的产生导致云分层形成高度不同的多层云。     

一次猛烈低压大风的诊断分析

对舟山海域一次猛烈的低压大风过程进行了诊断分析。结果表明:地面气旋的强烈发展是由于其与高空疏散槽前的正涡度平流中心、辐散中心和暖平流中心在垂直方向紧密耦合的结果,高空急流的活动和加强进一步促进了地面气旋的发展,地面气旋发生发展在青藏高原上空西北急流出口区的左侧和日本海上空西南急流入口区的右侧。地面气旋的发展和冷空气共同作用造成的强气压梯度是引起海上强风的主要原因;高空西南急流轴附近激发出的次级环流下沉支中往南的非地转风,加大了地面风速;对流层中下层垂直环流由上升运动转为一致的下沉运动,引起动量下传进一步加大了地面风速。     

一次春季黄海海雾和东海层云关系的研究

结合多种观测数据和数值模拟结果对2011年3月12—13日的一次黄海海雾过程进行分析。观测数据分析表明:此次黄海海雾过程与东海层云之间存在密切的联系。地面高低压位置为水汽从层云区向北输送提供了有利的环流条件;黄海上空天气尺度下沉运动,加强了海洋大气边界层(MABL)层结的稳定性,MABL顶自南向北高度降低,有利于水汽在向北输送过程中不断向海面聚集;下沉导致的干层以及逆温层对海雾的发生发展起重要作用。模式结果进一步证明天气尺度下沉运动与MABL内的下沉在29°—30°N附近同位相叠加,使得该海区上空的下沉运动明显增强,边界层高度迅速下降。下沉可能会导致气块温度升高,云滴蒸发,来自层云区的水汽随流场向北向下输送逐渐接近冷海面凝结成雾,近海面水汽的平流输送使海雾进一步向北发展。本研究为海雾预报提供新的参考思路。     

1975年7号台风结构的进一步分析——Ⅰ.运动学场分析

利用冲绳和日本列岛等地区较稠密的探空资料对1975年8月17—23日在这地区形成的7号台风进行了结构分析。第一部分主要是台风的切向风、径向风、散度场、涡度场和垂直运动场的分析。分析表明,这个台风的气旋性最大切向风位于台风的东半部,离台风中心约150公里处。最强的流入位于台风南半部300百帕以下深厚层中。在边界层和中层分别有一个最大值。高层最强的反气旋流出在150hPa,主要位于台风东北象限。在台风内区,300百帕以下是对称分布的正涡度最大值区,以上是负涡度区,辐合层主要位于台风南半部。北半部在中低层是辐散层。垂直运动分布有类似的不对称分布特征,上升区主要在南半部,下沉区主要在北半部,并且上升运动最大值及其所在高度与台风发展有十分密切的关系。上述台风运动学场的不对称分布反映了大尺度环流系统(主要是副热带高压和赤道辐合带)对台风结构的影响。     

利用纬度—时间剖面卫星云图分析西太平洋热带辐合带云系的结构和变化

一、引言热带辐合带(ITCZ)是南北半球两个副热带高压之间的气压最低气流汇合的带区,过去都是根据风场和气压场来定义的,自从卫星云图使用以来,已开始较多地根据卫星观测到的云带来定义。云是影响热带大气热源的重要因素,又可间接表示垂直运动情况,从而能够估计经向和纬向环流。但是,多云带和低压带在位置上是多少有些差异的,本文采用以热带地区东西向的多云带作为ITCZ,把南北纬30°附近的晴空和少云区作为副热带高压的位置。     

南海冷涌期大气动力学与能量学特征

本文利用FGGEⅡb探空资料,通过三角形法计算分析了南海冷涌期中低纬度有关动力学和能量学特征量的时空分布,结果表明,在冷涌爆发期,南海南、北海区无论在动力学或能量学的特征上均存在着显著差异。表现在北部下沉气流的加强,“干燥层”降低,大气迅速趋于稳定。南部却相反,上升运动加强,“干燥层”抬升,整层大气湿度增大。与此同时,Hadley环流也得到明显加强;能量学特征主要表现在对中低纬度、高低空水平的和垂直的能量输送,并通过辐散辐合将中低纬度环流连接起来,进而维持南海上空大气能量的平衡。     

太平洋上空“射线状”云的观测分析

本文研究太平洋上“射线状”云——一种尚未纳入现行云分类体系的云的基本特征及分布规律。利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)可见光卫星云图、NOAA-20和Suomi NPP可见光和红外卫星云图,对2017—2021年发生在太平洋上空257个“射线状”云个例进行了统计分析。结果表明,“射线状”云呈近似圆形或椭圆形,有明显的云系中心和清晰的带状径向云臂由中心向四周延伸,多数个例发生在中低纬度的东南太平洋和东北太平洋上空,全年除4月份外各月份均有“射线状”云发生,高频月份为6、7和8月,中频月份为5、9、10和11月,低频月份为1、2、3、4和12月。部分“射线状”云个例的云系有旋转态势,北半球呈逆时针旋转,南半球呈顺时针旋转。“射线状”云云顶之上有逆温层存在,“射线状”云内部的运动特征为：云系低层以水平运动为主,低层辐合;云系中层以上升运动为主,水平方向辐合辐散较弱;云系顶层受稳定逆温层的阻碍无法继续向上发展,垂直气压速度(p-速度)近乎消失,转化为水平方向上的强辐散。本文的研究结果可为进一步研究“射线状”云形成的物理机制打下基础。     

南海西南季风撤退前后大气热源的演变及其结构特征

本文用热力学方程和水汽连续方程反算了南海附近地区1983年10月大气热源和水汽汇的分布,分析了大气热源的结构及其演变过程与西南季风的关系。分析表明:大气热源的分布与ITCZ的活动有密切的关系,最大热源中心出现在ITCZ南侧。随着西南季风的撤退,ITCZ的南移,大气热源中心亦由南海北部逐渐向南海西部及中南半岛南端移动。西南季风与ITCZ的活动,对大气热源的形成和维持具有重要的作用。     

海洋加热场对副高西伸影响的分析

本文着重讨论梅雨期间大一暴雨前期,西太平洋海洋加热场增强,对副高西伸活动影响的若干物理过程.对该地区上空垂直环流圈三维结构的计算、分析表明,在非平均情况下,该区上空存在准瓦克环流型,在160°E附近有一支上升气流,临近雨日前夕明显地增强,这有利于西太平洋热带海洋加热场的能量向高空输送。与此同时,西太平洋西部反气旋下沉气流亦明显加强。这些均对副高的西伸有一定的影响。     

两次大风过程的对比分析

文章对两次冷空气结合低气压大风过程进行了对比分析,揭示了海上低压轴向的突然向西北转变而引起的地面气压梯度的迅速加大是造成浙北沿海大风的重要原因之一。同时,揭示了两次过程由于高低层辐合辐散差异而引起的大风区上空两类不同的高低空垂直下沉速度分布特征,指出动量下传作用在地面造成风速的加大主要决定于对流层低层下沉速度(而非中层),这可能是两次大风过程地面气压梯度接近,而实际风力却差一级的原因。     

强对流过程对大尺度模式洋面通量加强的参数化研究与进展

由于地球表面热通量直接决定着大气环流运动,在大气数值模式中如何准确描述地球表面热通量就变处得十分重要.洋面是地球表面最广泛分布的下垫面,它的表面热通量描述尤为被重视.尤其是西赤道太平洋暖池、东赤道太平洋冷舌、ITCZ及信风带等关键区域的洋面热通量的准确估计更是非常重要,这些区域的地表通量变化通常被认为是全球气候变化即ENSO现象的最重要的信号[1].众所周知,中尺度降水对流在以上关键海域频繁发生.中尺度降水对流系统往往有较强的下沉气流(downdraft)[2],这种下沉气流在中尺度降水对流系统与大尺度过程的相互作用中伴演着重要角色.     

山东半岛黄海沿岸强壮箭虫丰度的季节变化和分布特征

于2006年8月~2007年11月对山东半岛黄海沿岸海域进行的春、夏、秋、冬4个航次的调查,根据强壮箭虫的个体丰度分析其季节变化、水平分布、垂直分布特征,并运用聚集度指标法分析其聚集特征。结果表明,山东半岛黄海沿岸海域4个季节强壮箭虫的平均丰度为63.2ind·m3,呈现秋季冬季夏季春季的变化规律。水平分布上,春夏两季形成的丰度密集中心多于秋冬两季,但高丰度区分布范围小于秋冬两季;春夏两季丰度密集中心主要分布于近岸海域,而秋冬两季则以远岸海域为主。垂直分布上,春夏季强壮箭虫表层平均丰度高于底层,而秋冬季表层平均丰度则低于底层;强壮箭虫存在一昼夜内2次上升和2次下沉的垂直移动现象,其上升和下沉的时间随季节不同而有所变化。强壮箭虫在山东半岛黄海沿岸海域呈现聚集分布。强壮箭虫的分布与多种环境因子变化有关,其中温度、盐度、桡足类分布是影响强壮箭虫分布的重要因素。     

东太平洋海隆上的现代成矿作用

研究了活动的“黑色吸烟者”区大洋底层水中，悬浮和溶解诉Ｈｇ、Ｃｅ，Ｚｎ的空间分布，当液体从喷泉的管道中流出时，在周围的海水敢特殊的蘑菇状异常区，可达海底以上１０００ｍ处。该区富含溶解的锌和铈但贫溶解的汞。悬浮状态的金属异常区到达较低的层位，在该处水的上升速度接近或小于悬浮颗粒的下沉速度。随着向较高层位过渡 ，明显地观察到悬浮状态向溶解状态的转移过程。     

积云摩擦作用对热带辐合带生成和维持的影响

热带辐合带(ITCZ)是热带海洋上的重要天气系统,在天气图上表现为对流层中、低层的一低气压气流汇合带。由于有潮湿空气的辐合,ITCZ不仅是一个对流活动带,而且其中还常伴有大小不同的气旋性涡旋存在,成为产生热带降水天气的主要系统之一。同时,台风一类强烈的災害性天气系统的发生发展又常与ITCZ的活动有密切关系。因此,有关ITCZ的研究一直为热带气象工作者所重视,有过不少分析讨论。气象卫星观测出现之后,常可从卫星云图上看到赤道附近存在着一条非常长的对流云带,有时它甚至可以环绕整个地球,这就是ITCZ云带。通过卫星资料,人们更进一步认识了ITCZ中积云对流和涡旋活动的特征。     

冬季不同背景风场下边界层云对东海黑潮锋的响应个例研究

为探究冬季不同背景风场下黑潮锋影响边界层云的机理,采用高分辨率卫星数据和再分析数据,研究了冬季海面背景风为垂直(西北风)和平行(东北风)东海黑潮海表面温度锋(黑潮锋)条件下,边界层云对黑潮锋的响应。结果表明:背景风垂直黑潮锋情况下,黑潮锋强迫的边界层内次级环流明显,黑潮锋暖水侧海面冷平流强,海气温差增大,海气界面潜热感热通量增大,海气界面不稳定性增大,产生上升运动,云底高度抬升。上升运动在边界层底向南北两侧辐散,在冷水侧产生下沉运动与500 hPa高压下沉叠加,使局地云量明显减少,形成晴空少云区(云洞)。在暖水侧以南的下沉支叠加云顶上的下沉运动和边界层退耦效应共同作用,产生另一个云洞。气压调整机制为次级环流产生的主要原因。背景风平行黑潮锋情况下,海面空气温度平流作用小,暖水侧海气温差较小,虽然海洋仍然加热大气,但海气界面不稳定较弱,湍流增强使云底高度抬升,垂直混合机制为该湍流增强的主要原因。     

不同季节黑潮延伸体区域海洋锋对大气的影响

本文依据最优插值海表面温度资料、欧洲中期数值预报中心的月平均再分析资料以及TRMM降水资料分析了不同季节黑潮延伸体区域海洋锋对大气的影响。研究表明:秋、冬、春季,在海洋锋最强位置南北两侧的大气中存在南侧上升北侧下沉的次级环流,并且上升支的强度明显强于下沉支,同时该次级环流随高度不断地向北倾斜,主要集中在对流层中低层。而在夏季,海洋锋附近大气总体表现为上升运动,并且该上升运动在高空更加显著,同时夏季在海洋锋区南侧区域对流降水的贡献最大。