三维散度方程及其对暴雨系统的诊断分析

利用WRF模式对中国江淮流域一次典型的江淮梅雨锋暴雨过程进行了数值模拟。在模拟结果比较可信的前提下，利用该模式输出的高时空分辨率资料，分析了三维散度的时空分布特征与降水的关系。分析发现，此次江淮梅雨暴雨过程中，对流层中低层尤其是4.287 km（约600 hPa) 高度层的三维散度场非零区与雨带对应较好。其移动趋势也与雨带的移动趋势（相同时段基本位于相同的纬度带内，逐渐南移) 一致。暴雨大值中心与三维散度极值中心重合。降水量的增减与三维散度强度变化一致。而无降水的区域为大片的三维散度零值区。三维散度之所以能较好地诊断降水，是因为对流层低层的水汽蒸发和对流层中高层的水汽凝结形成了云，而云导致的质量强迫对三维散度的这种上负下正的分布又有正反馈的作用，而且为降水的发生发展提供了有利条件。在以上分析的基础上，推导了三维散度方程，并通过计算找出影响三维散度变化的主要因子。     

长江和淮河流域汛期洪涝大气环流特征的比较

利用1990~2010年我国756站汛期(6~7月)逐日降水资料及NCEP逐日再分析资料,选取了这21年间分别发生在我国长江及淮河流域洪涝的典型年份,进行了汛期大气环流场及物理量场的合成分析,结果表明:长江与淮河流域汛期洪涝年的大气环流及物理量场有很大差异.在长江流域汛期洪涝年,南亚高压中心偏东,乌拉尔山及鄂霍次克海区域上空维持着阻塞高压系统,梅雨锋维持在30°N附近;而在淮河流域洪涝年,南亚高压中心位置偏西,北半球中高纬大气环流呈经向型,梅雨锋维持在33°N附近.此外,长江与淮河流域汛期洪涝的水汽来源及输送也有很大不同,长江流域汛期洪涝的水汽输送气流有两支,分别是来自孟加拉湾的西南气流和我国南海季风,这两支气流在我国长江流域上空交汇;而淮河流域汛期洪涝的两支水汽输送气流分别是我国东南洋面上的东南季风及我国南海季风,这两支季风气流在我国淮河流域上空交汇.     

浙江沿海登陆台风结构特性的多普勒雷达资料分析

利用浙江省新一代多普勒雷达组网资料,选取在浙江东南沿海近乎同一地点登陆的3个台风进行研究。从登陆前6 h到登陆后7 h,对比分析3个台风在登陆前后的雷达回波和降水结构时空变化特征。利用单多普勒雷达四维变分风场反演技术,对温州多普勒雷达探测资料进行了风场反演。结合利用雷达回波强度资料,对3个台风登陆前后1 h在云岩、昌禅等地造成特大暴雨的中尺度对流系统的三维结构及其演变特征进行了详细分析。结果表明,台风强度与其螺旋云带中的对流单体密切相关。台风强度愈强,其中低层环状平均回波强度就愈强,对流活动也就愈旺盛,降水强度也愈大。台风登陆前,回波(雨带)从眼墙向外围传播。台风登陆后,随着台风外围回波(雨带)明显减弱,台风眼墙回波(雨带)则明显增强,台风眼区逐渐被强回波所取代,使台风登陆后眼墙的平均雨强比登陆前增大。台风登陆后1 h,由于低(高)层水平辐合(散)增强,强对流回波中倾斜的上升(下沉)气流明显增大,使对流运动更加活跃,造成登陆后1 h的降雨量显著增强。台风强度与登陆后1 h降雨量的增强幅度成正比。台风强度越强,垂直风切变就越大,垂直切变风速大值区与最大降雨区有较好的对应关系。台风登陆后1 h,垂直切变风速的明显增加对登陆台风螺旋雨带中的中小尺度对流的加强和维持起到了非常重要的作用。     

斜压Ertel-Rossby不变量在梅雨锋降水过程中的研究与应用

绝热无摩擦下,位涡(PV)的守恒性、不可渗透性和可反演性使之非常广泛地应用在中高纬度天气学诊断分析中,但由于其本身不包含力管项,无法描述强烈天气的快速流形等局限性,因此分析了Zdunkowski and Bott(2003)提出的斜压Ertrl-Rossby不变量(ERI),结果表明,绝热无摩擦条件下的ERI在其表达式中就已经明确地包含了螺旋度和PV的表达式,同时也涵盖了斜压大气中的力管项效应,可以描述快速流形的天气系统,具有PV所不能取代的优点,这使得它具有非常广泛的潜在应用价值。在此基础上,还利用ERI诊断了2003年7月3～6日的一次梅雨降水过程,结果表明,ERI完整地刻画了这次降水带南移及降水强度变化的特点,随着24h累积降水带的移动,ERI低值区也随之移动,二者吻合非常好。和PV相比,ERI对降水落区及强度变化的诊断能力更强。     

北半球夏季副热带西风急流变异及其对东亚夏季风气候异常的影响

探讨了东亚地区副热带西风急流(EAJS)位置的年际 变化特征、影响及其可能机制. EAJS南北变动的影响主要集中在亚澳季风区和气候平均的北 半球副热带西风急流轴的南北两侧,这与SOI或ENSO相联系的大气环流响应很不相同,后者的 影响主要表现在中、东太平洋上. 北半球副热带西风急流存在着两个显著不同的模态,其中 一个模态反映的是亚太尤其是东亚地区的西风急流的南北变异,另一个模态出现在150°E～1 20°W的中、东太平洋上. 它们分别联系着不同的太平洋海温异常分布,但都能对夏季200hPa 南亚高压的强度产生影响,尤其是南亚高压的东部,从而可以对我国东部夏季旱涝灾害的形成 产生作用.     

非均匀饱和大气中的广义位温

从热力学第一定律出发证明了广义位温的物理基础及其守恒性,完善了Gao等在2004年提出的非均匀饱和大气动力学的理论基础.探讨了广义湿位涡理论及其倾向方程在地面气旋追踪、雾区预报等方面的可应用性,为湿空气动力学的理论研究和业务应用提供了新思路.结果表明,非均匀饱和大气中的广义位温和位温、相当位温一样,具有守恒性;但由于其体现了实际大气的非均匀饱和特性,比位温、相当位温具有更广泛的应用前景.     

地形对湖南省内污染物输送的动力作用

结合湖南地形走向, 从理论分析和实验两个方面着手研究了气流遇山时产生的受阻、爬越及绕流引起的平行于山的急流、过山后的类 “水跃”以及绕山后的右偏转对于污染物输送的动力作用, 科学地分析了散布在湘西、湘西南的污染源所排放的污染物沿山的走向在山的迎风面自北向南及自西向东输送从而造成湘东南的污染。而气流过山后的类 “水跃”现象对污染物有明显的垂直输送作用, 且绕流的右偏转使污染物向山的右侧输送, 危害了山右侧的自然景观及人类的活动。     

基于螺旋度的中尺度平衡方程及非平衡流诊断方法

在回顾大尺度准地转平衡理论、各种平衡方程、平衡模式及非平衡流诊断工具的基础上,对平衡方程、非平衡方程给出了具体的定义.并在此基础上,进一步考虑中尺度强对流天气系统的特征,指出中尺度也有平衡运动的存在.但是由于中尺度对流系统中强烈的辐散风效应以及不可忽略的垂直运动的作用,以散度方程为基础的各种近似平衡方程不足以描述中尺度强对流天气系统的平衡运动,进而提出了从能够同时考虑旋转、辐散及垂直运动作用的螺旋度方程出发,寻找中尺度的平衡方程.在所得的平衡方程基础上,给出了相应的平衡模式和非平衡方程.并进一步将非平衡方程分解,用来诊断非平衡过程的平衡破坏和平衡恢复两个阶段,同时将它们与水平螺旋度和垂直螺旋度联系起来.     

A-B Hybrid Equation Method of Nonlinear Bifurcation in Wave-Flow Interaction

In this paper, A-B hybrid equation method is given. This method is different not only from high truncated spectral method, but also from amplitude evolution method. Dynamic problem in the baroclinic atmosphere may be transferred into complex Lorenz system by means of the method. Therefore, this method is an effective tool for studying nonlinear bifurcation in wave-flow interaction. Meanwhile, it is of advantage to use this method, because it can overcome a lot of difficulties existing in high truncated spectral method and amplitude evolution method.     

大气低频变异中的波流相互作用(阻塞形势)

文章通过对低频变异研究的历史回顾以及观测事实的诊断分析,结合预报实践中的经验,从天气、气候学的角度提出了对阻塞高压（以下简称阻高）流型形成及维持的分析和看法。文中强调了阻高上游的低槽加深东移、海温变化以及地形作用是促使阻高异常的重要因素。并从斜压（瞬变波）同阻塞流的配置关系的角度出发,研究了乌拉尔山阻高维持过程中的波与流相互作用,为从理论上进一步探讨阻高形成的机理初步奠定了基础。