干侵入在黄河气旋爆发性发展中的作用

中亚气旋是造成新疆暴雨、暴雪、大风和沙尘等灾害性天气的一种主要天气系统。为深入了解中亚气旋的结构特征和形成原因,以2017年8月11—12日一次典型北上路径中亚气旋活动过程为例,利用常规气象观测资料、卫星水汽图像与NCEP再分析资料,分析了该中亚气旋的活动特征及环流形势,揭示了其垂直热力和动力结构特征,重点根据准地转理论和位涡守恒原理讨论了其发生发展机制。结果表明: (1) 中亚气旋形成于500 hPa高空槽前、伴有850 hPa低涡和切变线影响以及高空辐散等有利环流背景之下。(2) 水汽图像显示中亚气旋从初生、发展到减弱阶段,对应云系经历了由斜压叶状转变为逗点状、再由逗点状演变为螺旋状的过程。(3) 地面气旋中心物理量垂直剖面显示,地面气旋初生时,其中心西侧有明显锋区并伴有正相对涡度柱,上升运动仅位于锋区以上;地面气旋发展时,锋区增强且变陡,锋区上下均存在强上升运动,气旋中心上空对流层低层正相对涡度值增大,其西侧对流层高层有正相对涡度高值区东移接近地面气旋中心;气旋减弱时,气旋西侧锋区减弱,其上空垂直上升运动也变弱,低层正相对涡度减小、整层正涡度区变陡。(4) 气旋活动过程中,700 hPa暖平流明显增强、高低空涡度平流差值增大以及高空辐散增强有利于气旋发生发展;另外,高空干空气的高值位涡区下沉及位涡梯度正值中心东移伴随地面气旋发展。

     

一次短时强降水过程中的干侵入作用

以2012年7月15日凌晨榆林地区一次短时强降水过程为研究对象,利用NCEP 1°×1°再分析资料、FY-2E卫星资料及常规气象观测资料,通过卫星水汽图像和大气动力场相结合的方法揭示冷涡影响下降水过程中干侵入的特征及其对短时强降水发生、发展的作用机制。结果表明:此次短时强降水过程中干侵入特征明显,卫星水汽图像上的黑体亮温高值区与干冷区相对应,干冷区的伸入使得对流云团边缘亮温梯度增大,同时对流云团发展;干侵入与对流层高层的下沉运动、高值位涡以及干冷区相对应,因干冷空气叠加在暖湿气流之上,在强降水区上空出现了对流不稳定层结,为短时强降水的发生创造了有利的环境条件。另外,此次降水过程水汽条件主要集中在对流层低层,风场辐合带来的短时间水汽辐合为短时强降水集聚了一定的水汽条件。在地面中尺度辐合线的触发作用下,将不稳定层结中包含水汽的气块抬升,从而形成降水。     

"强降水和黄海气旋"中的干侵入分析

利用GOES-9卫星6.7μm的水汽图像资料、等熵气流、位涡(IPV,MPV1)、sθe等物理量,对2003年梅雨期的一次强降水过程进行了分析,以揭示干侵入在强降水和黄海气旋中的作用。分析结果表明:(1)水汽图像暗区动态对强降水、温带气旋发展有很好的预报指示意义。(2)叠加了相对湿度场的垂直气流的发展、变化特征能清楚地反映干侵入与强降水的关系,对短时预报有一定指示意义,干侵入对强降水起激发作用。中层以上的干区与水汽图像暗区十分吻合。(3)sθe=340K等熵面上的气流能较好地反映对流层中上部的干侵入特征,sθe=330K等熵面上的气流能较好地反映黄海气旋发展特征。沿等熵面高脊区的下滑急流与水汽图像暗区相当一致。IPV大值区的发展变化与气旋快速生成、发展关系较好,IPV分布能较好地反映干侵入特征。(4)等压面上的MPV1空间、时空剖面均能很好地描述干侵入的演变特征。当MPV1≥0.4 PVU的区域向下伸展时,在其以南约2个纬距处出现强降水。(5)对气旋附近的强降水,干侵入起逐渐加强作用;对远离气旋区域,MPV1大值区域与强降水突然出现几乎是同步的,说明MPV1所反映的干侵入特征对强降水的作用在气旋附近与远离气旋区有所不同。强降水出现在sθe陡峭和密集区中。     

梅雨期一次黄淮气旋发展的干侵入特征分析

利用水汽图像、等熵气流、θse等物理量,对2003年梅雨期的一次黄淮气旋发展过程进行了分析,试图揭示干侵入在黄淮气旋发展中的作用。分析结果表明：与干侵入相联系的水汽图像暗区的移动、发展变化与黄淮气旋的发展、加强、减弱对应关系较好。水汽图像暗区前部依气旋的发展加强、维持、减弱而主要出现在黄淮气旋西侧、南侧和东侧。分析垂直环流表明,干侵入来自对流层中上层,与水汽图像暗区有较好的对应关系,在气旋发展强盛期下沉气流区自西向东、自南向北推进。高空动量下传促使地面气旋发展,从而使中、低层大气变得非常干燥。335K等熵面上的流场特征、等熵面陡峭处与水汽图像暗区的对应关系较好。θse的垂直剖面能反映干侵入特征。等熵面在垂直方向的折叠可使对流层中下层出现潜在对流不稳定区。θse=335K位温舌能较好地反映天气系统的三维结构和干侵入特征。自高层向下传递、加强的位涡变化能反映干侵入的动力特征。     

一次山东特大暴雨干侵入的作用

以2009年7月17—18日一次山东特大暴雨为研究对象,利用NCEP/NCAR再分析资料、FY-2C卫星水汽资料及常规气象观测资料,通过数字化卫星水汽图像与大气动力场相结合的方式,揭示干侵入在本次暴雨过程中的特征及其对暴雨发生、发展的作用机制。结果表明,此次强降水过程是在高空槽和低层低涡切变的有利形势下产生的。暴雨过程与干侵入密切相关,干侵入在对流层中高层随高度向东倾斜,强降水出现在干侵入前沿湿度梯度最大值处的湿区一侧。卫星水汽图像干侵入暗区与对应着350hPa位涡高值区、干冷区。与干侵入相伴随的高位涡下传,使低层气旋性涡度加强,气旋发展。高层干冷空气下传有利于干层的形成和维持,干层的存在加强了暴雨过程的对流不稳定,对暴雨的加强和发展起重要作用。     

干侵入对一次东北冷涡过程的作用分析

以2006年7月20~24日一次东北冷涡过程为研究对象,利用NCEP/NCAR再分析资料、FY-2C卫星资料及常规气象观测资料,通过卫星水汽图像和大气动力场相结合的方法揭示东北冷涡过程中干侵入的特征及其对冷涡发生、发展的作用机制。结果表明,此次东北冷涡过程中干侵入特征明显,卫星水汽图像上的干侵入暗区与对流层高层的下沉运动、高值位涡、高空急流以及干冷区相对应;因干冷空气叠加在暖湿气流之上,在低层冷涡中心上空出现了对流不稳定层结,为冷涡的增强创造了有利的条件;同时,沿冷涡中心的经向垂直剖面中,高空急流入口区北侧产生的下沉运动对对流层高层低湿、高位涡的干冷空气起动力下传的作用;500 hPa绝对涡度的演变与同时刻水汽图像上干侵入区的走向、范围、强度变化相一致,由于干侵入使得冷涡中心绝对涡度增大,冷涡加强发展,因此干侵入是激发冷涡发生、发展的动力条件之一;而等熵面上各要素场的演变也能够反映出干侵入的活动特征及其对冷涡的作用。     

诱发渤海风暴潮的黄河气旋动力学诊断和机制分析

利用数字化6.7μm卫星水汽图像、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,以及干侵入和位涡理论,对2007年3月3～5日诱发渤海罕见风暴潮过程的黄河气旋进行了天气动力学诊断和机制分析。结果表明,这次风暴潮是在欧亚中高纬度环流调整、高纬不稳定低槽东移发展及东亚大槽重建的过程中发生的,强烈发展的黄河气旋产生强偏北大风,导...     

一次爆发性气旋的发展与湿位涡关系的研究

通过对一次陆地爆发性气旋的数值模拟与湿位涡的诊断分析发现，气旋的爆发与湿位涡的平流关系密切，气旋的发展并不是在湿位涡中心位于气旋上空时才开始，而是当湿位涡中心位于气旋的后部，并在200hPa对下有明显的倒圆锥形下伸区时，才有利于气旋的发展。当湿位涡中心位于气旋上空时，气旋发展开始减慢。湿位涡局地变化的大小与水平方向位涡梯度的大小有关。湿斜压位涡负值区的上下贯通与气旋发展也有明显的关系。     

一次爆发性气旋引发东北地区暴雨成因分析

利用2016年5月2—4日NCEP的FNL 1°×1°再分析资料和GDAS的1°×1°再分析资料、地面观测资料,运用天气学分析、等熵位涡、物理量诊断和水汽来源追踪等方法,从大尺度环流背景、水汽源地和输送、动力和热力机制、等熵位涡等方面对2016年春季一次地面气旋爆发性发展导致的东北地区暴雨天气过程进行了分析。结果表明:位于40°N附近的黄淮气旋北上加强发展,2日14时至3日14时中心气压下降24 hPa,超过爆发性气旋的定义标准。500 hPa高空槽快速加强发展为闭合低涡,低空切变线加强发展为低空低涡,其东部形成明显的低空急流,为暴雨区提供水汽和热量,为东北地区典型的暖式切变降水。等熵位涡自320 K高层向305 K低层输送下传,并逐步向南向东移动,高空正位涡的下传促使地面气旋快速发展,上升运动加强,有利于暴雨的出现。比湿在6 g·kg^(-1)以上对东北地区春末夏初暴雨预报有一定的参考意义。水汽主要来源于东海、黄海及西北太平洋。暴雨区与850 hPa水汽通量散度的负值区、700 hPa垂直速度和850 hPa绝对涡度大值区较为一致,强降水区与850 hPa相当位温密集带和暖区锋生区相对应,降水位于能量锋区以及偏暖区一侧。     

爆发性蒙古气旋若干统计特征

本文对1979－1998年10个冬半年爆发性蒙古气旋的时间分布、强度以及爆发性发展的天气学条件等进行统计分析。指出，爆发性蒙古气旋主要发生在季节交替之际，与锋区、高空急流、冷暖中心及强度和强偏南气流等因素密切相关。由T42资料，计算典型个例等熵位涡（IPV）。分析表明，对流层顶折叠和平流层高IPV值下传是该蒙古气候强烈发展的动力强迫源之一。高空急流对IPV值平流输送具有锋生作用，加剧蒙古西部山地大气斜压性，导致锋面尺度跌落。得出结论，该蒙古气旋是极锋上扰动强烈发展的结果。     

河西走廊一次强沙尘暴过程的干侵入分析

使用NCEP(1°×1°)每天4次的再分析资料对2006年4月9~10日发生在甘肃省河西走廊的一次强沙尘暴天气进行了诊断分析。结果表明:这次强沙尘暴天气有明显的干侵入特征,对流层中高层高位势涡度,干空气在西北气流引导下,沿等熵面入侵到边界层;干侵入使对流层低层产生高位涡扰动、锋面气旋环流加强、低空急流形成、边界层辐合增强,从而引发了这次强沙尘暴天气。     

引发黄渤海大风的黄河气旋诊断研究

利用NCEP/NCAR1°×1°的再分析资料、常规观测资料和风云2E卫星云图资料,分析研究2011年4月26-27日突发性黄河气旋造成黄渤海大风的物理变化过程及诊断黄河气旋发生、发展的物理机制.结果表明:这次大风是在欧亚中高纬环流发生调整,高纬不稳定小槽东移发展及东亚大槽重建的过程中发生的.突发性强烈发展的黄河气旋使黄渤海产生强偏北大风.在气旋发展初期涡度平流起了主要作用,而在气旋发展中温度平流又起了主要作用;冷锋上的斜压性对于气旋发生发展起着重要作用,斜压性有利于有效位能的释放、动能制造及气旋加强;气旋始终位于Q矢量散度梯度最大区域,有利的动力和热力条件使得能量积累,促使气旋前期发展、后期维持.高空偏西急流和低空偏南急流的相互耦合,低空暖湿气流的热力强迫,使得低层大气产生强上升运动,黄河气旋强烈发展.变压梯度、气压梯度、高空风动量下传和超低空急流的偏差风辐散的共同作用,形成黄渤海强风.     

干侵入对我国东部一次强飑线过程的作用分析

利用NCEP/NCAR再分析资料、雷达资料、FY2E卫星资料等,对2014年7月30日至31日发生在我国东部的一次强飑线天气过程进行综合分析,并着重分析了干侵入对此次飑线过程的作用。结果表明：中层阶梯槽引导高层干冷空气向下入侵后叠加在低层暖湿气流之上,增强了大气不稳定,不稳定能量累积;低空切变线促使不稳定能量释放,是此次飑线的重要触发机制。对干侵入的分析结果表明：此次飑线过程中,干侵入来源于高空槽后下沉气流,干侵入底部风场调整使得飑线在移动过程中发生了转向。在飑线发展过程中,干侵入范围扩大、强度增强;干侵入使飑线发生区域上空空气变冷、变干,增强了大气不稳定。干侵入底部的低相当位温空气与飑线内部高相当位温空气混合是飑线长时间维持的重要原因。     

Characteristics of an Explosive Cyclone over Northeast China Revealed by Satellite Water Vapor Imagery

In this paper, an explosive cyclone(EC) that occurred over Northeast China in the spring of 2016 is studied by using 6.7 μm FY satellite water vapor(WV) imagery and NCEP(1°×1°) reanalysis data. Moreover, the evolutions of the upper-level jet stream(ULJ), the vertical motions, and the potential vorticity(PV) are analyzed in detail. Results show that different shapes of the WV image dark zones could reflect different stages of the EC. At the pre-explosion stage, a small dark zone and an S-shaped b...     

山东地区一次台风降水事件的干侵入特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料对2008年7月17～21日发生在山东地区的强降水事件进行了分析,发现这次强降水是在中低纬度系统相互作用下产生的.对干侵入特征的分析表明,这次强降水事件中干空气主要以纬向侵入为主,这与济南“7.18”暴雨不同.通过对假相当位温(θx)的诊断分析发现,干空气侵入一方面有利于锋区的形成和维持...