长白山针阔混交林秋季净生态系统水气交换量

Water vapour and CO2 fluxes were measured by the eddy-covariance technique above a mixed needle and broad-leaved forest with affiliated meteorological measurements in Changbai Mountain as part of China‘s FLUX projects since late August in 2002. Net water vapour exchange and environmental control over the forest were examined from September 1 to October 31 in 2002. To quantify the seasonal dynamics, the transition period was separated into leafed, leaf falling and leafless stages according to the development of leaf area. The results showed that (a) seasonal variation of water vapour exchange was mainly controlled by net radiation (Rn) which could account for 78.5%, 63.4% and 56.6% for leafed, leaf falling and leafless stages, respectively, while other environmental factors‘ effects varied evidently; (b) magnitude of water vapour flux decreased remarkably during autumn and daily mean of water vapour exchange was 24.2 mg m^-2 s^-1 (100%), 14.8 mg m^-2 s^-1 (61.2%) and 10.3 mg m^-2 s^-1 (42.6%) for leafed, leaf falling and leafless stage, respectively; and (c) the budget of water vapour exchange during autumn was estimated to be 87.1 kg H2O m2, with a mean of 1427.2 g H2O d^-1 varying markedly from 3104.0 to 227.5 g H2O m^-2d^-1.     

1998年夏季西太副高活动与凝结潜热加热的关系

利用1998年南海季风试验逐日再分析资料,分析了1998年夏季梅雨期内凝结潜热加热对西太平洋副热带高压(下称西太副高)中短期活动的影响。结果表明,不同位置的凝结潜热加热对西太副高的作用是不同的:当西太副高西侧的降水在它的边缘发生时,释放的凝结潜热加热可能迫使西太副高东退,离它较远处的降水则可能诱使西太副高西伸;西太副高北侧降水释放的凝结潜热加热将阻止它北进;南侧降水则有推动西太副高北进的作用。当南北两侧的凝结潜热加热等强度时,它原地不动,但强度增强,达到一定强度时西伸;若某一侧加热强度减弱,西太副高则有向该侧移动的趋势。     

潜热对江淮地区一次特大暴雨过程维持机制研究

2020年7月17日20时～18日20时,在淮河至长江之间出现大范围降水,短时强降水维持时间长、雨强大。此次降水发生的环流背景是：中高层多短波槽波动,伴随低层的低涡发展以及低空急流加强。强降水主要发生在低涡、切变线南侧的暖区中,降水主要分为两个阶段：第一阶段（17日20时～18日06时）强降水发生在暖式切变线和第一个低涡的暖区中,是中层潜热释放导致中层扰动形成的急流自激过程。中层位涡发展,中层扰动加强,中层扰动导致其南部急流加强,急流的自激机制形成向南、向下的上升运动波动,当水汽、能量和上升运动区配合时,形成强降水。第二阶段（18日07时～18日20时）强降水发生在第二个低涡的暖区。中高层潜热释放形成扰动,导致深厚的中低层急流发展,形成了高、中、低层一致的上升运动区。同时配合深厚低空急流带来的水汽和能量条件,形成了强降水深对流。因此整个过程的潜热释放对强降水的发展有重要作用。     

初始外围尺度与加热对台风次眼墙形成的影响北大核心

台风次眼墙位于主眼墙外侧,由次对流环和低层切向风次极大值两个基本结构组成。本文通过一系列理想数值试验讨论了不同初始涡旋外围风场结构对次眼墙形成的影响作用以及关键动力学过程。结果表明,次眼墙形成的时间和位置与初始涡旋外围尺度显著相关:随着外围尺度递减,台风从形成完整双眼墙、伪双眼墙到没有双眼墙逐步过渡,次眼墙形成时间推迟且位置更加靠近台风中心。动力学分析发现,初始外围尺度可控制外雨带分布,雨带的非绝热加热主导了主眼墙外围边界层径向入流和绝对涡度径向输送的分布和大小。绝对涡度径向输送和摩擦耗散的相对大小及位置决定了次眼墙低层切向风次极大值出现的可能性和位置。动量强迫对低层切向风次极大值的大小仍有贡献。     

台风“摩羯”和“利奇马”经渤海强度变化特征分析

利用FY 4水汽云图、NCEP/FNL资料、自动站资料和ERA Interim海温资料，分析入海增强台风“摩羯”（1814）和入海减弱台风“利奇马”（1909）经过渤海强度变化特征。结论如下：台风“摩羯”中心入海增强过程伴随着中高层冷空气侵入，冷空气深入“摩羯”云系中心，台风强度减弱并逐渐消亡。台风“利奇马”入海前冷空气已经侵入台风中心，台风入海后强度减弱,暖心结构变得不对称，低层有清晰的斜压特征。“摩羯”入海前渤海上空为强辐散区，“利奇马”入海前渤海上空为弱辐合场，北上前进方向出现高空辐散有利于台风加强。台风登陆前垂直风切变与台风强度反位相分布，北上后台风垂直风切变与台风强度同位相分布。“摩羯”入海后水汽通道出现断裂，其入海增强更多依赖于热力条件和动力条件。“利奇马”水汽通量和水汽通量散度源于自身环流的贡献。台风“摩羯”入海后潜热加热率激增，“利奇马”低层维持弱潜热加热直至台风消亡。     

西北太平洋海气界面热通量时空分布特征研究

基于第三版本HOAPs (Hamburg Ocean Atmosphere Parameters and Fluxes from Satellite Data)海表面温度、潜热通量、感热通量、海表面空气比湿以及海表面风场5个参量的18 a(1988～2005年)逐月平均资料,利用经验正交函数和奇异值分解方法分析了异常潜热和感热通量场在西北太平洋的时空分布特征及造成这种分布的主要影响因素.EOF的分析结果表明,异常潜热通量场主要体现为第一第二两个模态的变化,第一模态显示整个海域呈同相变化且在时间上呈准年周期变化,第二模态则描述了分别位于10°N,25°N和40°N的3个极值中心并伴随多年振荡,由因子载荷分布可知热带太平洋是第二模态的行为中心,因此该模态可能与ENSO事件相关.异常感热通量场则主要表现为第一模态的变化,在时间上呈准年周期变化并伴随有多年时间尺度的振荡.奇异值分解方法的分析结果表明异常海表面风场是异常潜热和感热通量场时空变化的重要影响因素.     

2010年6月中旬浙闽赣地区暴雨特征和冰云热力效应的数值模拟分析

以2010年6月19日发生在浙闽赣地区的一次强降水过程为例,利用中尺度WRF模式进行模拟,用模拟资料对该地区降水收支特征和冰云热力作用进行分析。依据局地水汽/热量变化项、水汽/热量辐合辐散项和云凝物辐合辐散项这3个因子可将降水分为8类,其中局地水汽变干和大气变暖、水汽辐合和热量辐散以及云凝物辐合时,降水强度(雨强)最强,而局地水汽变湿和大气变冷、水汽辐合和热量辐散以及云凝物辐合时,降水覆盖率最大。冰云热力效应包括辐射和潜热两部分。基准试验与敏感性试验对比分析表明冰云辐射减弱降水,而冰云潜热增强降水。热量收支对比分析发现冰云辐射造成辐射冷却的减弱在对流层中低层随高度增加,减弱大气不稳定和降水;而冰云潜热造成潜热增强在对流层中高层随高度减小,增强大气不稳定和降水。     

暴雨数值模拟中的CISK机理分析

将卫星反演的水汽资料计入MM5中尺度大气数值模式初始场，增加了模式初始水汽场的中尺度信息。并对长江流域暴雨个例进行了模拟试验。通过分析模拟结果，具体讨论暴雨中的第二类条件不稳定(CISK)机制，即揭示了初始场改进使得中尺度系统的“spin-up”时间提前，暴雨预报效果改善的物理机制。     

改进湿位涡倾向方程的分解和应用

对改进湿位涡倾向方程做了理论分析和讨论，并通过一次台风过程做了验证，所得主要结论有：该方程可分解为干、湿分量倾向方程。在无摩擦和干绝热情况下，改进湿位涡的干分量具有保守性，该方程即为Ertel位涡倾向方程。在某些中小尺度天气系统中，湿物质梯度项对改进湿位涡的个别变化会有较明显影响，故该倾向方程更适用于该天气系统的诊断分析。利用改进湿位涡分解得到的干、湿位涡倾向方程，可得到显含湿物质梯度项的升级虚位涡方程、升级湿位涡方程，而这使得位涡诊断更加精细。本文对各类位涡倾向方程中凝结加热的作用做了分析，发现Ertel位涡倾向方程存在高估凝结加热的情况，使用改进湿位涡倾向方程对其进行部分凝结潜热扣除，应该有较好的诊断效果。改进湿位涡倾向方程减去经典湿位涡倾向方程后的结果能够合理反映凝结加热的作用，故用于梅雨锋暴雨和热带气旋等以凝结加热为主的天气系会有更佳的诊断效果。     

春夏季节转换前北亚平稳增温过程的热力学特征

本文利用1958～2019年日本气象厅逐日再分析资料（JRA-55）,基于热力学方程,详细研究了北亚地区春夏季节转换前（第19至28候）平稳增温过程的热力学特征。结果表明,气候温度平流和非绝热加热有相反的变化趋势,它们先后主导着北亚春夏季节转换前的温度变化。在第22候之前,绝热的气候温度平流主导着北亚地区的增暖过程。但随着欧亚大陆中高纬度上的非绝热加热逐步增强,气候温度平流逐渐变为冷平流,使得非绝热加热成为主导项。线性斜压模式结果表明,非绝热加热除直接加热局地大气外,它还会在北亚地区强迫出气旋式环流异常和上升运动,从而引导着原位于新地岛附近的低压系统向北亚地区移动,进而在水平和垂直方向上引起绝热的冷平流。该冷平流部分抵消了非绝热的加热作用,最终在北亚地区形成平稳的增温过程。