1991年江淮梅雨期持续暴雨过程的大气环流背景的初步分析

1991年江淮地区出现了持续性的大暴雨。它包括三次暴雨过程。亚欧地区中高纬经向环流明显,乌拉尔阻塞高压强大而持久,冷空气活动强烈而频繁。500hPa上西太平洋高压脊线比常年提前1个月越过20°N,长期停滞在20°—25°N之间。东亚季风早1个月推进到长江流域。西太平洋高压在850hPa的西脊点有3次东退过程,与500hPa上脊线的3次北进以及三个暴雨时段相吻合。降水、冷空气及低纬的θse的振荡周期为20—25天,而30—50天周期则很不明显。     

圆形涡旋中的惯性重力内波不稳定和对称不稳定

用Boussinesq近似下的轴对称径向二维柱坐标系中的线性扰动方程组，讨论了圆形大气涡旋系统中扰动的惯性重力不稳定和对称不稳定。在环境为正压情形时，惯性重力内波不稳定的条件为#A(μj/R0)2N2+n2F2<0；当环境为斜压时，具有平行型扰动特征的惯性重力波发展的条件为Ri＊<1-[(3/2)+m]2，此时表现为对称不稳定。可见，惯性重力内波不稳定和对称不稳定都可作为台风、气旋一类圆形涡旋中扰动形成和发展的机制。     

一次黑潮海洋锋强迫下的蒸发波导突变性与非均匀性的观测与模拟研究

蒸发波导是影响海上雷达系统探测性能的主导机制,海表温度（SST）锋带来的蒸发波导非均匀性和突变性具有重要的研究价值。2018年春季航次“海气相互作用观测试验”,曾两次穿越黑潮海域获取了珍贵的观测资料。在此基础上,结合欧洲中期天气预报中心（ECMWF）再分析资料（ERA-Interim）和HYSPLIT（Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectories）气块轨迹溯源,分离出两个重要的走航观测时段。S1段（持续约21 h）气流从暖海水区吹向冷海水区,以稳定层结为主,其间因黑潮海洋锋的存在,气流由黑潮主体的暖水区吹向大陆冷海区时,形成具有强逆温层的海洋边界层,并伴随海雾的生成,导致此处蒸发波导高度突降为0。此后为持续近66 h的S2段,气流由冷海水区吹向暖海水区,以近中性弱不稳定层结为主,蒸发波导高度基本维持在12 m高度。数值模拟结果表明,模拟时段内的黑潮海洋锋区,蒸发波导高度突变性和非均匀性始终存在,且伴随暖海水吹向冷海水的锋区突变性更强。黑潮海洋锋对蒸发波导的这种天气尺度强迫作用的加强与层结稳定度的突变和海雾的生成有关。      

2013年冬季长江中下游地区一次高架雷暴过程的成因分析

综合应用常规观测资料、再分析资料、多普勒雷达探测资料等多源数据,分析了2013年2月发生在长江中下游地区一次高架雷暴过程的形成机制。结果表明,此类高架雷暴过程发生在冷锋后部对流稳定的环境大气中,其主要形成过程为：首先气块在地形强迫和锋面抬升作用下产生垂直运动,由于对流稳定环境大气的抑制,气块只能到达较低的中性浮力高度并产生与环境大气之间的绝对地转动量差（ΔM）,在ΔM调整机制作用下自低层抬升的气块将产生沿等熵面的惯性加速度从而加强了倾斜运动,当暖湿气流沿锋面爬升至约700进一步加强,并在此过程中产生对称不稳定并通过反馈机制促进倾斜运动的进一步发展。在地形强迫和锋面抬升的基础上,ΔM调整与对称不稳定的共同作用使得冷锋后部锋区上空产生旺盛的倾斜运动,倾斜运动的持续发展使对流得到组织化,产生带状的对流云和降水带,最终形成了雷暴等强对流天气。总之,在对流稳定的环境大气条件下,由于地形强迫和锋面抬升、ΔM调整、辐合切变线和高低空急流耦合以及对称不稳定等机制的联合作用激发了倾斜对流运动的强烈发展,使倾斜对流有效位能大量累积并释放,最终形成了此次冬季高架雷暴天气过程。     

一次受台风影响的大气波导过程分析和数值模拟

利用NCEP再分析资料及实况探空资料,对2002年8月31日台风"鹿莎"靠近和进入韩国期间,在我国东部地区大气波导的发生情况,以及相对应物理量场进行分析发现:湿度递减以及辐散下沉运动与大气波导的发生有很好的对应关系.运用中尺度预报模式ARPS对这次大气波导过程进行了两种方案的数值模拟试验,结果表明:对大气波导进行数值模拟时,初始场非常重要.在初始时刻同化了探空资料后的初始场更接近真实大气状况,同化探空资料初始场的模拟结果比没有同化探空资料初始场的模拟结果更接近于实际探空资料.     

日本大地震福岛核污染物扩散传输区域模拟研究

2011年3月11日日本大地震引发了福岛核电站放射性污染物泄漏事故.根据日本官方公布的污染物释放量,通过核泄漏放射性物质的源项设计,采用CMAQ模式中PM2.5作为核污染物的示踪物,并考虑核污染物扩散和干湿沉降过程等,建立了基于大气模式WRF和空气质量模式Models-3/CMAQ的耦合模式系统.在此基础上,分别采用30和4km模式水平分辨率对放射性污染物中远距离和近距离(局地)扩散传输路径和强度进行了5天数值模拟.中远距离模拟结果表明:福岛核事故发生之后,受西风带影响,放射性污染物大部分时间向太平洋东部方向扩散,5天后到达美洲大陆,但浓度仅相当于福岛核电站附近的10-7左右,模拟的污染物到达美国的时间与加利福尼亚州3月18日的监测结果基本吻合,同时发现,由于高空西风风速大于低层,污染物的分布随高度形成向东倾斜的垂直结构.对近距离(局地)高分辨率模拟结果表明:伴随气旋过程的大风和降水可加快污染物的扩散传输和局地沉降,同时,气旋性环流又可使污染物改变传输路径,甚至对局地造成重复影响.污染物于3月14日18时扩散到日本本州岛东南部,模拟结果与当地观测的吸收剂量率增加时间基本一致.结果表明,福岛核事故放射性污染物主要以向东扩散传输为主,即使在气旋系统的影响下,对日本本土的影响时间较短,因此从大气条件角度看,福岛核电站的选址比较科学,对其他核设施的选址和保护具有借鉴意义.     

位涡反演理论在台风领域中的应用研究进展

位涡作为一个综合反映流体动力学和热力学性质的物理量,受到气象学者的广泛关注,位涡反演理论逐渐成为台风研究的重要方法之一。在简要回顾近几十年来位涡反演理论研究进展的基础上,综述了位涡反演理论在台风领域中的应用进展情况,讨论了位涡反演理论应用时可能存在的问题,即位涡平均态求取、近地面摩擦作用以及位涡反演平衡条件等都可能影响反演效果,并对位涡反演理论的应用前景作了展望。     

Improvement to the Evaporation Duct Model by Introducing Nonlinear Similarity Functions in Stable Conditions

Modified refractivity (M) profile is an important parameter to describe the atmospheric refraction environment, as well as a key factor in uniquely evaluating electromagnetic propagation effects. In order to improve the model-derived M profile in stable (especially very stable) conditions, three nonlinear similarity functions, namely BH91, CB05, SHEBA07, are introduced in this paper to improve the original Babin_V25 model, and the performances of these modified models are verified based on the hydrometeorological observations from tower platforms, which are finally compared with the original Babin_V25 model and Local_HYQ92 model. Results show that introducing nonlinear similarity functions can significantly improve the model-derived M profile; especially, the newly developed SHEBA07 functions manage to reduce the predicted root mean square (rms) differences of M and M slope (for both 0–5 m and 5–40 m) by 64.5%, 16.6%, and 60.4%, respectively in stable conditions. Unfortunately, this improved method reacts little on the evaporation duct height; in contrast, Local_HYQ92 model is capable of reducing the predicted rms differences of M, M slope (for both 0–5 m and 5–40 m), and evaporation duct height by 76.7%, 40.2%, 83.7%, and 58.0% respectively. Finally, a new recommendation is made to apply Local_HYQ92 and Babin_SHEBA07 in very stable conditions considering that M slope is more important than evaporation duct height and absolute M value in uniquely determining electromagnetic propagation effects.     

西北太平洋双热带气旋相互作用统计分类及其特征分析

采用中国气象局与上海台风研究所提供的1949-2007年西北太平洋热带气旋最佳路径资料,统计分析了西北太平洋上的双(多)热带气旋相互作用现象.针对统计出的双热带气旋样本,根据相互作用两气旋的单独移动路径和它们相互作用的路径特征,归纳得到7种相互作用类型( A～G),并用聚类分析方法拟合得到每种类型的平均回归路径.分析讨...     

西北太平洋环境风垂直切变和热带气旋移动对涡旋内对流非对称分布影响的特征分析

热带气旋（TC）预报特别是强度预报是当今大气科学研究和业务预报的重点、难点问题,TC环流内部的对流系统对气旋的结构和强度变化有着十分重要的影响。利用FY-2C/2E黑体亮温（TBB）资料和NCEP分析资料,研究了2005-2012年西北太平洋热带气旋外雨带区的对流非对称分布特征,及其与环境风垂直切变和TC移动的关系。分析发现,整层风垂直切变的方向与TBB一波非对称大值区关于方位角的分布有很好的对应关系。在弱整层风垂直切变条件下（<5 m/s）,TC移动引起的非对称摩擦效应会使对流易出现在移动方向的右前象限。在中强整层风垂直切变条件下（>5 m/s）,风切变成为影响对流非对称分布的主要因子,TC外螺旋雨带区的对流集中于顺风切方向及其左侧,对流偏离顺切变左侧的程度一方面受到TC内逆时针环流的影响,另一方面与风垂直切变的强度有关：对于发展阶段的TC,当风垂直切变增强时,一波非对称分布更加显著,切变越强,TC强度越大,外雨带区的对流越偏离顺风切左侧;对于消亡阶段的TC,风垂直切变的影响作用并不明显。