台风Chanchu(0601)变性过程中的强度变化及环境场分析

利用非静力中尺度WRF模式模拟的台风Chanchu(0601)的输出资料,探讨了Chanchu减弱变性过程的强度及结构变化。分析结果表明:在台风Chanchu北移过程中,高层的暖心被破坏,强度快速减弱,眼壁对流发展高度降低,眼壁对流由对称结构演变为非对称,内核对流减弱。此减弱变性过程与惯性稳定度减小、垂直风切变增强、低层锋生等环境要素有关。惯性稳定度与台风强度变化一致,随着惯性稳定度降低,最大切向风减弱并不断外扩,Rossby变形半径增大从而潜热释放不集中难以维持台风强度,台风减弱;同时,内核区的高层暖心更易径向频散,从而高层暖心难以维持;环境的垂直风切变增强使台风的斜压性增强,台风垂直结构的倾斜度增大,对流发展高度降低;低层冷空气侵入台风中心趋于填塞,也利于台风强度减弱;台风登陆以后冷暖空气对比导致的锋生使得不稳定能量释放从而重新加强了Chanchu环流内的中低层对流活动,但较台风最强时刻而言对流强度减弱。总体减少的对流和降低的对流高度,导致潜热能释放减小,其向心输送也减少,不足以维持强暖心结构,最终使得台风减弱并变性。      

东南印度洋各锋位置和走向的季节变化及其与风场变化的关系

利用剖面浮标的温盐观测资料和上层温度观测资料以及ECCO风应力数据研究了东南印度洋各主要海洋锋的位置、走向和风场的季节变化,并初步分析了亚热带锋(STF)和亚南极锋(SAF)的成锋机制.季节平均的夏季和冬季厄加勒斯锋(AF)分别可以延伸到80°E和82°E,AF在多数情况下可能与SAF和南亚热带锋(SSTF)汇合共同通过Kerguelen-Amsterdam Passage.在克尔盖伦海台以东海盆区,冬季SAF和PF的路径均比夏季偏南,在其他海域二者路径的季节差别不大.克尔盖伦海台以东的深海盆由北向南正负风应力旋度高值中心交替出现,且位置季节变化很小.85°~105°E之间零风应力旋度线位置冬季比夏季偏北.STF位于辐聚区,埃克曼抽吸导致的表层水辐聚可能是STF产生和维持的原因.SAF位置的季节南北摆动幅度小于风应力零旋度线的季节摆动幅度,夏季SAF位置略偏于风应力正旋度区,而冬季大多位于负旋度区,因此风应力旋度不是SAF形成的直接原因.     

海南岛秋汛期特大暴雨局地锋生的特征及其对对流系统发展的影响

基于WRF模式的模拟结果,结合地面观测资料、雷达回波资料以及ECMWF ERA5再分析资料,对2010年10月1—8日发生在海南岛的一次持续性秋汛期特大暴雨过程中局地锋生与对流发展的相互作用机制进行了深入分析,发现:在海南岛秋汛期特大暴雨的锋生过程中,环境场起到主要作用。非绝热加热项F₁和水平运动项F₃在局地锋生的过程中贡献最大,且两者的正极大值区在强降水地区多时次重叠出现,表明非绝热加热和水平形变辐散是导致强降水区强烈锋生的主要原因。此外,模拟结果和实况观测对比分析发现,较低的凝结高度导致最强降水时段对流低层出现强潜热释放,对流区低层气团内部增暖,形成强烈锋生效应,低层强的锋生导致上升气流加速,深对流发展加强,暴雨增幅。与垂直运动有关的倾斜项F₂相比,非绝热加热项F₁和水平运动项F₃贡献虽小,但在夜间有增大的现象,分析表明夜间暴雨区垂直速度ω水平分布的差异性对深对流的加强有重要作用。     

The impact of deformation on vortex development in a baroclinic moist atmosphere

A mathematical relation between deformation and vertical vorticity tendency is built by introducing the frontogenesis function and the complete vertical vorticity equation, which is derived by virtue of moist potential vorticity. From the mathematical relation, it is shown that properly configured atmospheric conditions can make deformation exert a positive contribution to vortex development at rates comparable to other favorable factors. The effect of deformation on vortex development is not only related to the deformation itself, but also depends on the current thermodynamic and dynamic structures of the atmosphere, such as the convective stability, moist baroclinicity and vertical wind shear(or horizontal vorticity). A diagnostic study of a heavy-rainfall case that occurred during 20–22 July 2012 shows that deformation has the most remarkable effect on the increase in vertical vorticity during the rapid development stage of the low vortex during its whole life cycle. This feature is mainly due to the existence of an approximate neutral layer(about 700 h Pa) in the atmosphere where the convective stability tends to be zero. The neutral layer makes the effect of deformation on the vertical vorticity increase significantly during the vortex development stage, and thus drives the vertical vorticity to increase.     

豫西突发性暴雨成因

利用常规观测、FY-2C气象卫星资料及NCEP/NCAR再分析资料,对2007年7月28～30日豫西卢氏县引发历史罕见山洪暴雨的进行了天气动力学和中尺度分析。结果表明:西太平洋副热带高压增强与贝加尔湖高压叠加形成阻塞形势,其西侧低空急流携带大量水汽与较强的锋生场交汇在豫西,导致了这次极端暴雨事件的发生;大尺度强斜升运动区中,低层存在一个条件性对称不稳定机制,引发中β云团生成、合并、发展,从而造成暴雨。     

变性台风Winnie(9711)环流中的锋生现象

基于T106一日四次1.125°×1.125°格点资料, 采用非地转湿Ｑ矢量对登陆台风Winnie(9711)变性加强过程中环流内的锋生现象进行诊断分析。结果表明, Winnie变性加强与其环流内的中尺度锋生过程密切相关, 其低层环流中可发现包围台风中心的环状锋生现象。其中, 北侧锋带与西侧锋带在结构、性质上有所不同, 北侧锋具有暖锋特征, 而西侧锋具有冷锋特点。台风残余低压环流中心位于两条锋带的交汇处, 其变性加强过程类似于一个温带气旋在地面锋上的发展过程。Winnie变性加强过程中, 北侧暖锋锋生强, 锋面次级环流明显, 降水区主要出现在该锋带附近。西侧冷锋锋生弱, 无明显锋面次级环流, 降水不明显。强锋生区首先在台风上空高层产生, 随后增强下传, 加强了低层锋生过程。中低层锋生强度以及锋上垂直运动与凝结潜热作用有密切关系。     

反扩散格式在二维锋生数值模拟中的应用

把无粘流中能成功捕捉接触间断的反扩散差分格式，用在了准地转二维理想锋生的数值模拟中，并将计算结果与Cullen的计算结果和半地转方程的精确解进行了比较。用反扩散格式模拟的锋面较Cullen的结果更加显，而且更接近半地转方程的精确解。     

澳大利亚东南部持续性降水的成因

利用热带天气图，日本ＧＭＳ卫星云图，ＥＣＭＷＦ格点风场资料，对澳大利亚东南部持续性降水的两类主要天气过程，热带云涌－冷锋尾流气旋锋生过程和阻塞反气旋北侧回流降水过程进行了分析，从云型演变，环流形热，热带流场等方面揭示了澳大利亚东南部持续性降水天气过程的基本特征、为业务预报提供参考。     

EFFECTS OF TROPOPAUSE AND POTENTIAL VORTICITY ANOMALY ON FRONTOGENESIS*

A two-dimensional,semi-geostrophic numerical model incorporating the tropopause and stratosphere is used to investigate the effects of a positive potential vorticity anomaly and latent heat release on the frontogenetic process and the structure of the resulting frontal zone.It is demonstrated that(1) the inclusion of tropopause and stratosphere significantly changes the frontal structure only in the upper levels;(2) a clearly defined quasi-equivalent barotropic structure and a region of upward motion of finite width appear when a positive potential vorticity anomaly exists on the warm side of the maximum baroclinity in the lower troposphere,especially when it is located on the south edge of the baroclinic zone;(3) the above mentioned structure deteriorates as the frontogenesis proceeds in a dry atmosphere but can be maintained in a moist frontogenetic process with condensational heating;(4) the combination of a positive potential vorticity anomaly and the latent heat release is able to accelerate the frontogenesis significantly with the time needed to form an intense frontal zone reduced to less than 15 h.The results have significant theoretical importance in understanding the complex nature of frontal structure and frontogenesis,especially in understanding the dynamic structure of the subtropical frontal zone observed during early summer over East Asia.     

完全Q矢量的引入及其诊断分析

参照准地转Q矢量推导，考虑天气系统发展的主要热力强迫因子－非绝热加热作用，引出考虑非绝热效应的完全Q矢量的概念，并应用于实例分析。结果表明，完全Q矢量能较清楚地揭示暴雨天气系统的演变；考虑了湿过程的完全Q矢量在暴雨的诊断过程中显示了更大的优越性；定性而言，完全Q矢量散度的辐合中心或辐合线、散度场和锋生函数场有助于确定暴雨的落区，暴雨区正好落在低层完全Q矢量散度场辐合中心和锋生函数场正值中心之间；定量而言，低层完全Q矢量散度场辐合中心和锋生函数场正值中心大小对暴雨强度有显著的指示作用。因而在暴雨的诊断和预报过程中完全Q矢量散度和锋生函数是两个重要的参数。