热带辐合带上台风生消的物理场分析讨论

本文以南半球7619热带风暴(以下简称7619)和北半球8111南海台风(以下简称为8111)为例从层结的温湿场,边界层的涡度场和对流层上下层平均风的垂直切变场,分析了台风生消时段的特征,虽然7619和8111为南北半球不同地区的热带风暴,但所得结论基本一致。最后通过对几个重要物理场的综合分析,指出今后预报台风的生消,可用一个台风生消指数来表达,它等于几个影响台风生消主要物理因子的代数和。     

9403号强热带风暴水汽通量非对称研究

用实测资料对9403号南海强热带风暴(简称TC,以下同)登陆前后的物理结构变化作了分析,对其水汽通量、动力学等特征量进行了计算。研究结果表明：TC的水汽通量分布不对称,辐合主要在边界层中,辐合最大值出现在TC登陆前南半圆边界层附近：风速分布不对称,气旋性切向风大值区位于TC东半圆;风速垂直切变随TC加强而减弱。强流入位于TC南半圆400hPa以下,流入大值区在850hPa附近;高层反气旋流出在150-100hPa层附近,流出主要位于TC北半圆。TC垂直运动分布不对称,上升最大值出现在南半网。TC整个生命期均具有暖心结构,300hPa附近增暖最明显。     

低纬西太平洋热带气旋路径中短期预报

本文以动力学原理为依据,结合低纬西太平洋南海地区热带气旋历史资料建立了一个预报南海海区热带气旋未来72小时路径的预报模式。模式只要求输入预报时刻和前期的热带气旋中心位置,最低气压和中心附近最大风速资料便可在IBM或类似的微机上作出未来72小时的路径预报。用统计样本外的6年历史资料作预报检验,6年的平均预报误差表明其预报精度已达一般客观预报水平。     

赤道太平洋纬向风和流异常与西太平洋暖池纬向运移

基于SODA再分析资料和TAO资料,利用EOF和统计分析等方法,分别研究了赤道太平洋海面纬向风应力异常和赤道太平洋上层纬向流异常的时空特征及其对西太平洋暖池纬向运移的影响。结果显示,赤道太平洋海面纬向风应力距平场第一模态具有2—5年的年际变化特征,其时空分布呈东、西向的反位相变化;而赤道太平洋上层纬向流距平场的第一模态则为1—2年的年和年际变化,且整个研究区域位相统一。纬向风应力和纬向流异常变化最显著的区域都在赤道中太平洋。相关分析显示,赤道中太平洋海面纬向风应力异常和赤道西太平洋上层纬向流异常分别对西太平洋暖池纬向运移有约2个月和4—6个月的超前影响,是暖池纬向运移的两个重要动力因素。回归分析表明,赤道中太平洋海面纬向风应力异常和赤道西太平洋上层纬向流异常对西太平洋暖池纬向运移有很好的预报意义。     

The temporal and spatial variations in the Pacific wind and wave fields for the period 2002–2011

本文利用第三代海浪模式（WAVEWATCH III）分析了2002-2011年太平洋风速和海浪场的时空变化特征。首先,使用浮标观测数据对模式模拟的有效波高结果进行验证。结果表明模式可以有效地后报太平洋的有效波高。模式偏差较大的区域为中低纬度地区。随后将太平洋分为多个子区域,分别讨论了其风速和有效波高的时空变化特征。多年平均太平洋风速和有效波高存在类似的纬向分布特征,各子区域之间风速和有效波高的季节变化存在差别。模式刻画的太平洋有效波高年际变化最大的区域为南半球中高纬区域。进一步,我们研究了波浪能量的输入与耗散。相应的源函数项的各区域平均值显示了量化的表面波的变化。最后,对日平均的风速与有效波高值进行功率谱分析寻找序列的显著周期。结果表明有效波高时间变化对应的频谱和风速谱具有一定的差异。     

风速变化对竹湖流场结构影响的数值试验

利用EcoTaihu生态模型中的压缩坐标系下三维水动力学子模型,对4种吞吐流量（换水周期分别为36d、7．2d、3．6d、35h）,东、西、南、北风向,不同风速的风场作用下的浅水湖泊进行了数值模拟,分析比较了不同风速作用下湖泊分层流场及垂向平均流场结构的差异。结果表明,随着风速的增大,湖泊垂向平均流场逐渐由受吞吐流控制转变成受风生流场控制;在此转变过程中存在着临界风速值,当风速大小超过该值时,流场结构发生明显的改变;风向和吞吐流量是影响临界风速值大小的主要因素。风速变化对稳定状态的湖泊表层、次表层流场有较大影响,而对底层和次底层影响不大。在水深水平变化较大的区域,垂直平均流场结构对风速变化的响应较为敏感,易形成环流,浅水区垂向平均流向和风向一致,深水区则和风向相反;水深变化较小的水域,流场结构对风速变化的响应则较为迟钝。     

1307号台风“苏力”期间T639风场预报产品的有效性检验及应用

文章利用T639风场预报产品,对发生在2013年7月中旬的201307号台风"苏力"的海表风场进行预报,分析台风的结构特征,并探索性地利用来自我国台湾、韩国的观测资料,检验T639风场预报产品在台风期间的精度,以期可为台风风场预报、防灾减灾等提供科学依据。结果表明:(1)从定性的角度来看,预报风速与观测风速在曲线走势上保持了很好的一致性,预报风速具有较高可信度;综合考虑相关系数、偏差、均方根误差、平均绝对误差,定量地分析发现,预报风速具有较高精度,预报值在数值上稍大于观测值。(2)T639风场预报产品在中国海范围整体上具有较高精度,但在部分小区域没有充分考虑到地形效应。(3)T639风场预报产品很好地刻画了台风"苏力"的结构特征,对台风眼、台风尾迹、大风区等台风的显著特征刻画的较为形象,预报的台风走向与观测路径也大体上保持一致。     

2018年6月上合组织青岛峰会期间海雾大气边界层特征及能见度分析

利用常规观测、地面加密自动站及NCEP再分析资料,对2018年6月9-10日上合组织青岛峰会期间海雾发展和消散过程进行了分析,总结了大气能见度预报的着眼点.结果 表明:低纬暖湿气流在向岸风的作用下,在青岛沿海附近形成风速辐合和水汽辐合生成海雾,水汽辐合散度增大,海雾处于发展阶段;当切断来自低纬暖湿的水汽输送,水汽辐合减...     

基于Argo轨迹资料反演热带太平洋中层流场条带状结构特征

利用Argo浮标的轨迹资料估算热带太平洋中层纬向流场的条带状结构以及其变化特征。相较于传统温盐地转流算法,基于Argo轨迹资料的反演算法的优势在于不受零参考面的选取以及赤道地转平衡失效的局限。结果表明:在赤道太平洋海域,中层(1000dbar)纬向流场在南北半球都具有条带状分布,强流分布在赤道附近海域;在远离赤道海域,北半球(9°N、13°N、18°N)有相对赤道较弱的东向流动,而南半球东向流动相对更弱,没有同北半球一样明显的东向急流。此外,热带太平洋中层流场的时间变化特征较为复杂:近赤道流的变化以季节尺度为主,而远离赤道的流则逐渐演变为多时间尺度下的变化,海洋Rossby波的调整起到主导作用。     

盛夏低纬海平面环流形势的个例分析

本文以1975-1978年间,低纬观测记录较多的7-8月份海平面天气图为基础,采用分析流场和温-湿场(或称能量场、θ_e场,θ_se场)的方法,研究了盛夏季节多台风生成期及台风间歇期的流场,温-湿场的主要特征,进而指出,在热带扰动不活跃、少台风或无台风生成期内,西北太平洋副热带高压脊线与赤道缓冲带轴线趋于连接,低纬东风气流强大,分析区内高值温-湿区发展,控制了大部分洋面.在热带扰动活跃、ITCZ明显加强、多台风或台风成“群”出现的时期,低纬西风东进,研究区内低值温-湿区发展,且高值区断裂,多个中心交错出现.最后指出,台风生成地点及其移动路径和海平面低值温-湿区及其走向基本一致,从而为台风路径预报提供一个值得参考的信息.     

Experimental study of the fine structure of the wind field near a rough surface

The air-flow velocity field near the water surface is studied in the zone of wind-wave intensification. Caused by a periodic separation of eddies, a nonzero time-averaged value of the wind velocity in the near-water streamline is detected at the leading slope of the wave. The distribution of pressure along the wave with allowance for the vertical velocity shear and disturbances produced by eddies and a periodic deceleration of the viscous layer was calculated with the aid of the Cauchy-Lagrange integral. This procedure made it possible to calculate the growth rate of the wave amplitude, whose value was found to be close to its experimental value at the initial stage of acceleration.     

江苏近海潮流湍流切应力研究

潮流的流速分布和湍流切应力的分布密切相关。为了研究潮流湍流切应力的特征和变化规律,本文从潮流运动方程推导出随潮流呈周期性变化的湍流切应力随深度的分布表达式。从江苏近海现场实测流速剖面中计算得到一个潮周期内的湍流切应力的变化过程。通过将实测值与本文理论解的比较发现,计算值能很好地反映出实测值的变化特征,尤其是能正确地反映潮流在加速和减速过程中,湍流切应力偏离线性分布呈现上凹和下凹的现象,以及只有在加减速转换的时候切应力才呈现线性分布的特点。最后,通过分析湍流切应力振幅及相位沿水深的变化情况,认为反映潮流周期、涡粘性和水深之间关系的参数Ri是决定湍流切应力弯曲程度及分布形态的重要参数。对于近海潮流,水深是影响湍流切应力偏离线性程度的主要因素。     

A New Class of Edge Baroclinic Waves and the Mechanism of Their Generation

Edge baroclinic waves are generated in a geostrophic flow with a vertical shear near a solid surface. The study investigates a new class of baroclinic waves in flows with horizontal and vertical shears and a linear distribution of potential vorticity. It is shown that taking account of the horizontal shear leads to the appearance of new features of wave dynamics. These include the nonmodal growth of energy in the initial stage of development, the time dependence of the vertical wave scale, and the possibility of generation of stationary or blocked waves. The horizontal shear makes the mechanism of generation of baroclinic waves by initial vortex perturbations more efficient. One important feature is associated with vortex paths, which are formed by the superposition of a baroclinic wave on the flow with horizontal shear.     

西太平洋暖池区低层大气气象学特征的观测分析

根据TOGA—COARE强化观测资料分析西太平洋暖地区低层大气的气象学特征。讨论北半球冬季(11月-2月)该区域海面风和温度的特征,ITCZ及其有中尺度动力学特征的赤道大气涡(Eddy)的演变特征,对流混合边界层大气和低层正压大气层特征,以及云形态及降水特征等。指出,对于赤道大气,把正压大气层顶取为700hPa是合适的。     

横穿黑潮锋断面的流场结构

基于一组简化了的运动方程组，在充分考虑底Ekman层作用的情况下，提出一种横穿锋面的断面上流场结构的计算方法。应用该方法对东海横穿黑潮锋的不同断面上的流场（1989－1990年资料）进行计算。结果表明，黑潮锋左侧（向岸侧）存在较强的上升流，而锋区右侧（离岸侧）表现为海水的下降运动。垂直流速为（1－20）×10－3cm／s的量级，而横穿锋面方向的水平流速为1－3cm／s，其中以夏、秋季跃层附近最强。在陆架坡折处，上升流转向陆架。同时，还分析了正压场和斜压场对这种流场的不同贡献，认为在黑潮区，正压场起主要作用;而在内陆架区，斜压场则变得重要。将计算的流场与硝酸盐的分布比较表明，两者有较好的对应关系。     

地形和风速影响下的海气相互作用大涡模拟研究

当水流经过海洋地形时,水流的不稳定性会引起垂向混合并伴随大量湍流过程。针对传统海气耦合模式缺少在湍流尺度上讨论海洋地形与风速对海气相互作用影响的问题,使用并行大涡模拟海气耦合模式(the parallelized large eddy simulation model, PALM)在5 m/s的背景风场下,引入理想立方体地形,对比有无地形的影响;设置地形边长为L,高为3L (其中大气部分高L), L与水深H之比为L/H=1/2;然后保持地形条件不变。设置5、10和15 m/s三种风速,讨论风速对小尺度海气相互作用的影响。研究表明:地形在大气部分减弱顺风向速度,增强侧风向速度,影响0～5L的高度区域,而对垂向作用较小;无地形条件下湍流垂向涡黏系数K_m在-0.3L时,水深达到最大值0.024 m²/s,有地形条件下K_m在-0.8L时,达到最大值为0.16 m²/s,地形的存在使得上层海洋混合加强, K_m最大值增加1个数量级。随风速增大海洋和大气中的净热通量、淡水通量和浮力通量都相应...     

黄河三角洲一次非中气旋龙卷观测分析

利用区域气象观测站、欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF）第五代大气再分析数据集（ECMWF Reanalysis v5,ERA5）、风廓线组网产品、S波段新一代天气雷达（S-band Doppler weather radar in China New Generation Weather Radar Network,CINRAD/SA）和X波段相控阵天气雷达（X-band phased array weather radar,XPAR）等资料,对2021年8月10日发生在黄河三角洲的3个EF0—EF1级非中气旋龙卷过程进行了详细分析。结果表明：（1）此次龙卷天气发生在高空干冷西北气流、低层横槽前暖脊和地面倒槽涡旋背景下,强烈的对流不稳定、0~6.0 km深厚层垂直风切变、大的低层湿度和接近1 000 m的抬升凝结高度,是此次弱非中气旋龙卷生成的有利环境条件;不利的条件是0~1.0 km低层垂直风切变非常弱。（2）海风锋、阵风锋触发对流,横槽分裂南下使上升运动加强;龙卷风暴影响时,临近区域气象观测站要素表现出明显变化,但风场的辐散特征表明观测站附近的大风还与风暴下沉气流有关。（3）龙卷母风暴为多单体合并、后向传播型风暴,双龙卷的形成与单体合并发展有关;雷暴下沉气流形成的阵风锋（出流边界）与海风锋合并使气旋性小尺度涡旋加强,当该小尺度气旋遇到经单体合并后发展加强的上升运动时,旋转运动进一步增强,从而激发了第3个龙卷。（4）CINRAD/SA只观测到气旋性涡旋和风暴顶辐散;XPAR在双龙卷期间观测到强切变和龙卷碎片特征,相关系数低值区明显。     

Circulation and teleconnection mechanisms of Northeast Brazil droughts

The Northern Nordeste of Brazil has its short rainy season narrowly concentrated around March–April, when the interhemispheric southward gradient of sea surface temperature (SST) is weakest and the Intertropical Convergence Zone (ITCZ), which is the main rainbearing system for the Nordeste, reaches its southernmost position in the course of the year. The recurrent Secas (droughts) have a severe socio-economic impact in this semi-arid region. In drought years, the pre-season (October–January) rainfall is scarce, the interhemispheric SST gradient weakened and the basin-wide southerly (northerly) wind component enhanced (reduced), all manifestations of an anomalously far northward ITCZ position. Apart from this ensemble of Atlantic indicators, the Secas also tend to be preceded by anomalously warm equatorial Pacific waters in January. During El Niño years, an upper-tropospheric wave train extends from the equatorial eastern Pacific to the northern tropical Atlantic, affecting the patterns of upper-tropospheric topography and divergence, and hence of vertical motion over the Atlantic. The altered vertical motion leads to a weaker meridional pressure gradient on the equatorward flank of the North Atlantic subtropical high, and thus weaker North Atlantic tradewinds. The concomitant reduction of evaporation and wind stirring allows for warmer surface waters in the tropical North Atlantic and thus steeper interhemispheric meridional thermal gradient. Consequently, the ITCZ stays anomalously far North and the Nordeste rainy season becomes deficient.     

西太平洋暖池区气象学特征分析

本文根据ＴＯＧＡ－ＣＯＡＲＥ强化观测资料及卫星资料分析讨论了西太平洋暖池区１１－２月间海面气象要素的平均特征。分析发现海面气压平均日变化似乎同中纬度区明显不同。文中还分析讨论了在西太暖池区西风爆发、赤道浅涡、信风逆温及ＩＴＣＥ和南太平洋辐合带ＳＰＣＺ的变化特征。     

THE DIAGNOSTIC CALCULATION OF EQUATORIAL FLOWS IN THE EASTERN PART OF THE WESTERN PACIFIC OCEAN

On the basis of observational data of the eastern part of the West Pacific Ocean, a diagnostic calculation of equatorial flow for this region is performed by using the authors' model equations and computing scheme and methods. For the first cruise (January 3-March 4, 1979), the results show: (i) The primary driving force of the equatorial surface flows comes from the prevailing northeasterly wind field, with an average uniform wind speed Vw = 6.3 m/s. The steady westward wind produces divergent westward flows in the surface layers, causing an upwelling near the equator. The importance of the steady wind stress in the upper layer (120 m) decreases with depth and becomes insignificant at the level of z = 75 m or z = 100 m, (ii) The equatorial undercurrent is a strong eastward and equator-ward flow, with its eastward component of undercurrent larger than its meridional component. The core of the undercurrent is at the thermocline, and its maximum velocity is 88-90 cm/s at the level of z=200 m. The deeper f