局地温度变化中各项因子的定量估算

基于安徽沿江地区高温、降水两类天气过程,利用逐时实测气温、NCAR/NCEP再分析资料提供的风、气温、垂直速度等资料,从天气学基本原理出发,由天气学原理和ω与w的换算关系式等估算局地气温的平流项、垂直项大小,并由实测气温经过计算获得非绝热项的估算值。结果表明,各项对于局地温度的升温作用为：平流项的变化相对比较复杂,就高温天气而言平流项的作用往往使得局地温度降低,但是两类天气平流项的作用非常弱;两类天气过程中的垂直项都导致局地温度升高,比例占1％～5％;可以说,安徽沿江地区局地温度的增温主要来自于非绝热项,增温比例常常超过95％,它对局地温度的升高具有举足轻重的作用。     

等熵面和湿等熵面倾斜发展的诊断分析

利用等压坐标系中的热力学方程和水汽方程推导出可以诊断分析等熵面（等位温面）和湿等熵面（等相当位温面） 倾斜变化的倾角方程。等熵面倾角的局地变化由倾角平流输送项、风速切变项和非绝热加热项共同决定,而影响湿等熵面倾角局地变化的强迫项除倾角平流输送项、风速切变项和非绝热加热项之外,还包括垂直热量通量切变项。NCEP/NCAR实时分析资料的分析结果表明,大气斜压性、相对垂直涡度与等熵面和湿等熵面的倾角密切相关,它们的正高值区互相重叠;垂直风速切变项,特别是垂直速度的经向切变项是影响等熵面倾斜发展的主要强迫项,而纬向和经向风速的垂直切变项对湿等熵面倾角演变的贡献最大。     

重庆市渝东南地区温度预报方法初探

影响温度变化主要考虑的因素是温度平流、垂直运动及一些非绝热因子如:云、雾、降水、风、低层大气稳定度等的影响。该文简要介绍如何应用天气学原理知识和实际工作经验来制作区域气温预报的方法和思路,并参考数值预报的结果来具体制作当地的气温预报。     

应用地面要素诊断影响粤西天气系统

大气运动学指出，地面形势变化主要取决于涡度平流、冷暖平流、垂直运动和非绝热变化。局地气象要素的变化率，主要由同一空气质块在运行过程中的个别变化、平流变化和对流变化所决定。因此，从理论上说，单站地面要素的连续演变特征能直观地反映出天气系统和移动。不同的影响天气系统，地面要素具有其不同的演变规律。因此，可以此来诊断天气系统，提供充分的预报判据，进而对未来天气作出较可靠的估量。本文将华南若干常见的天气系统对应地面要素的演变特征及模式作简要介绍。。l天气系统与地面要素特征卜互热带气旋移向大气运动学关于低…     

黄河宁蒙河段凌汛特征及成因分析

利用NCEP1°×1°的6小时分析资料、常规气象观测资料和水文观测资料,对黄河上游宁夏和内蒙古河段封、开河期的凌汛灾害特征和成因进行了天气动力学和热力学综合分析。结果表明:宁蒙河段凌汛灾害是特定的气象、地理和水文条件所造成的;封河主要是在经向型、开河在纬向型的有利大尺度环流形势下,与冷暖空气的侵入、气温剧烈降升、大气与水体对流失热和增热密切相关;气温的变化取决于温度平流和非绝热因子的作用,冷暖空气的强弱则取决于涡度平流的作用。     

季节转换期间副热带高压带形态变异及其机制的研究 Ⅲ:热力学诊断

利用NCEP/NCAR再分析资料从能量收支的角度探讨了气候平均状态下副热带高压形态变异和季节转换的物理机制。在考察温度场和加热场季节变化的基础上 ,发现中国江南地区春季降水所形成的非绝热加热源非常显著 ,该热源对后期亚洲季节转换有影响。副热带高压脊面附近经向温度梯度反转取决于温度脊所在纬度位置的变化。温度脊北移是由脊轴北侧的增温率大于脊轴附近的增温率而造成的。热力学方程诊断结果表明 ,亚洲各季风区 (孟加拉湾、南海和南亚 )季节转换的热力机制不同。导致孟加拉湾温度脊显著北跳的主要因素在季风爆发初期是经向暖平流 ,爆发以后是下沉运动 ;引起南海地区经向温度梯度反转的因素有经向暖平流、纬向暖平流和江南地区的非绝热加热 ,特别是经向暖平流的贡献更大 ;造成南亚季风区经向温度梯度逆转的原因是下沉增温。     

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。     

用“多线交点法”预报南宁低温阴雨天气

春播期的低温阴雨是一种灾害性天气,如何分析和预报它已受到了广泛的重视。 本文提出的“多线交点法”是制作南宁2-3月份低温阴雨天气过程的中、短期预报方法。 一、“多线交点法”的形成 运动学方程揭示:某一地区的气温变化,主要受温度平流项,垂直运动项和非绝热因子(气温日变化和气团的变性)等诸因素的共同影响。这三项在不同情况下各起着不同的作用。一般来说,近地面层的气温变化以非绝热变温和平流变温为主;在自由大气中,则以平流和垂直运动所引起的变温为主。据此,在制作低温阴雨天气预报时,应     

福建沿海区域大气稳定度分类方法对比研究

利用福建沿海某个厂址所建的100 m气象铁塔观测数据,采用2018年1月1日至2018年12月31日塔层所获取的风向、风速、温度的观测资料以及地面站太阳辐射表观测的总辐射值和净辐射值,用太阳辐射法、温度梯度法、温度梯度—风速法、理查逊数法计算大气的稳定度。从观测区域各类稳定度结果四季的分布、各类稳定度频率的日变化和不同来流情况下各类稳定度的分布三个方面,分析了这四种方法在该地区稳定度分类结果的不同。鉴于该区域日间辐射强、低层风速值较小的特点,四种分类方法中以温度梯度—风速法和理查逊数法对本区域大气稳定度的划分适用性比较好。     

影响气温直减率变化的物理过程讨论

对流层中大气温度垂直递减率是决定大气静力稳定度的主要因素。基于气温直减率(γ)倾向公式,讨论了影响γ变化的主要物理过程,包括温度平流的垂直差异和垂直运动。"上冷下暖"的温度平流垂直差异导致气温直减率增大,大气层结趋于不稳定,对与之密切相关的气温直减率平流,特别是混合层平流,进行了讨论。垂直运动对气温直减率的影响往往被忽视,且常被视为抬升条件,重点讨论了天气尺度系统强迫的缓慢垂直运动对气温直减率的影响。     

P-σ区域气候模式对东亚副热带西风急流的数值模拟

为评估P-σ九层区域气候模式模拟对流层上层东亚副热带西风急流季节变化的能力,比较模式模拟的东亚副热带西风急流季节变化与NCEP/NCAR再分析资料之间的差异及其与对流层中上层大气南北温度差异的关系。结果表明,模式模拟东亚副热带西风急流的能力在洋面上空强于大陆上空,模拟低纬度急流的能力好于高纬度。模拟的东亚副热带西风急流垂直结构、水平结构和季节变化等的主要特征与NCEP/NCAR再分析资料基本一致,但模拟的急流强度全年偏弱。分析急流与对流层中上层经向温度梯度的季节变化发现,急流出现的位置总是对应着经向温度梯度较大区域,急流中心有随气温南北差异大值中心移动的趋势,急流中心与最大温差中心相对应,表明急流中心的位置变化是对气温南北差异季节变化的响应。与再分析资料相比,模拟的经向温度梯度比再分析资料偏小约2K/10纬距,与此相对应的模拟的急流中心风速偏小约10 m.s-1。由于大气温度变化与非绝热加热有关,进一步分析发现,模式模拟的夏季副热带急流偏差与东亚地区的地面感热及潜热等非绝热加热的模拟偏差具有密切的关系。     

2016年1月低温事件的季节内振荡特征

利用NECP/DOE逐日再分析资料,分析了2016年1月发生在我国南方的持续低温事件。结果表明,此次过程存在明显的季节内振荡特征,其中准双周振荡为气温变化的主要模态。此次低温事件之所以达到寒潮级别,是由于天气尺度变化与10~20 d气温准双周振荡处于相同的降温变化过程中。准双周尺度的冷中心与天气尺度冷中心均从中高纬度向低纬地区传播,并在我国南方汇合,从而引起持续性的低温。通过诊断温度局地变化方程发现,此次天气过程中,温度平流项和绝热变化项是近地层局地温度降低的主要原因。天气尺度气温变化与10~20 d低频振荡对持续降温都有较大贡献,天气尺度降温略大于低频降温。     

边界层局地相似理论在草原下垫面的适用性检验

利用锡林浩特草原平坦下垫面塔层湍流资料,对常值通量层的高度进行了估计,检验了局地相似理论在均匀草原下垫面的适用性,对Monin-Obukhov相似理论和局地相似理论在常值通量层以上的大气边界层的适用性进行了比较。结果表明:(1)对于锡林浩特草原来说,常值通量层厚度在50m左右;(2)通过分析无量纲风速和温度梯度、无量纲风速方差、无量纲标量(温度T、水汽q、CO2浓度C)方差与稳定度z/L之间的关系,验证了局地相似理论在均匀草原下垫面70m以下大气边界层的适用性;(3)感热通量尺度与浮力长度尺度之间存在线性关系;(4)从经典Monin-Obukhov长度、局地Monin-Obukhov尺度和浮力长度尺度的对比分析来看,局地尺度更适用于50m以上的大气边界层,而浮力长度尺度不适用于50m以上的大气边界层。     

广东沿海地区大气稳定度的分类方法探讨

利用广东大亚湾沿海1个80 m气象铁塔2003年1月—2004年12月离地面10 m和80 m的逐时风向、风速、温度梯度资料和1.5 m 的相对湿度资料,用温度梯度、Ri数、风速比、温度梯度与风速4种不同判据把大气状态分成强不稳定、不稳定、弱不稳定、中性、较稳定和稳定6种不同稳定度,分析研究不同大气稳定度分类方法在沿海地区的适用性。研究表明,沿海地区以理查逊数(Ri)法对6类大气稳定度的区分能力最好,温度梯度和风速比法最差。     

秦皇岛市两次极端最低气温天气过程的对比分析

利用MICAPS资料和NCEP(1°×1°)再分析资料,对秦皇岛市2001年1月15日和2010年1月6日两次最低气温极值天气过程,从环流形势、物理量场的垂直结构、温度方程的平流项、垂直项与非绝热项等进行了综合对比分析。结果表明:两次过程环流形势基本相似,均自西北路径直接影响华北,冷平流由水平方向移动并在垂直方向下传;通过对局地温度变化中各项因子的定量估算,发现当空气干燥且从低到高空均为下沉气流时,下沉增温的影响不容忽视;2010年1月6日出现的最低气温极值主要是非绝热因子影响。2010年1月3—4日秦皇岛降暴雪,积雪深度在10 cm以上,2010年1月6日非绝热项为-0.907℃.h-1,2001年1月15日非绝热项为-0.301℃.h-1,下垫面性质的改变对局地气温的影响可为最低气温预报提供参考。     

东风带扰动影响西太平洋副热带高压短期东西向移动的热力强迫分析

利用NCEP/NCAR 1 000～10 hPa 2.5 °×2.5 °日平均再分析资料,分析2003年6月22—25日热带对流层上空东风带扰动影响西太平洋副热带高压（简称西太副高,下同）短期东西进退的热力强迫过程,并探讨了相应机制。结果表明:东风带扰动附近非绝热效应分布和强度的变化影响着西太副高东西向的运动;西太副高短期东西向移动有趋“冷”的趋势,即西太副高向非绝热加热减弱或者非绝热冷却增强方向移动;在西太副高突然东退前后,东风带扰动东、西侧的非绝热加热效应出现明显的变化,主要体现为东风带扰动东侧非绝热冷却效应增强和东风带扰动西侧非绝热冷却效应减弱东退的特征,而且在对流层300 hPa高度附近表现最为明显;在非绝热加热效应影响因子中,垂直输送项最为重要,其次为局地变化项,水平平流效应最不显著,因此,垂直输送作用和局地变化作用引起的非绝热效应的变化是影响西太副高突然东退的主要原因。      

华东区域夏季行星边界层大气稳定度的气候特征及其与气溶胶的联系

利用1979-2008年夏季（6—8月）逐日NCEP／NACR再分析资料、MODIS卫星的气溶胶资料等,研究了华东区域夏季行星边界层大气稳定度的气候特征与年际变化,分析了大气稳定度和相应的加热场与气溶胶光学厚度（aerosol optical depth,AOD）的联系。结果表明：华东区域夏季行星边界层大气稳定度在空间上分布不均匀,时间上具有明显的年际变化。边界层中的非绝热加热率、大气稳定度及气溶胶光学厚度三者之间可能存在密切联系。利用经验正交函数分析了华东区域总体理查森数Rib的距平场,得到了边界层稳定度分布的3个主要模态,这3个模态所代表的边界层大气稳定度异常与夏季风环流异常密切相关,特别是P-J型遥相关波列和西太平洋副热带高压在中国东部大气边界层稳定度变化中可能起着非常重要的作用。     

哈尔滨市冬末逆温、大气稳定度与大气污染概率关系

利用2006～2008年2月逐日地面常规观测资料和高空探测资料以及逐日的污染监测资料,统计分析了哈尔滨市2月风速、逆温和大气稳定度与大气污染的概率关系。分析结果表明：哈尔滨市2月的大气污染主要发生在风速〈3 m/s,污染物浓度随着风速的增大而减小,在一定程度上反映了哈尔滨市2月的污染主要是局地污染物的累积;发生大气污染时一定有逆温出现,但有逆温时不一定就发生大气污染;大气稳定度增加,大气污染概率增大。     

呼和浩特一氧化碳中毒气象条件主成分分析

对呼和浩特2000年11月至2001年2月一氧化碳中毒事件发生期间的大气稳定度、温度、风速、气压、湿度等气象条件进行了主成分分析，前3个主成分的累计贡献率达83.48%。经分析知，与一氧化碳中毒事件发生相关的重要气象因子为：近地层大气稳定度和相对湿度（即第一主成分，其贡献率为44.74%)、日最高与最低温差和地面风速（即第二主成分，其贡献率为25.69%)、24小时变压(即第三主成分，其贡献率13.3%)。     

登陆台风等熵面位涡演变的数值模拟研究

选取1997年第11号台风温妮为研究个例,通过中尺度模式MM5模拟再现了该台风登陆后经历初期减弱、变性及变性后再次发展的演变过程.引入Ertel等熵面位涡收支方程,深入分析了登陆台风结构演变的过程中绝热与非绝热作用对对流层低层位涡局地变化的影响.研究表明:台风温妮深入内陆的过程中,对流层低层台风中心西北侧位涡增长,且大值中心不再与台风中心重合;由于摩擦和非绝热加热的存在,对流层低层位涡不守恒,其局地变化主要决定于位涡的水平平流(守恒项)、位涡的垂直平流、加热的垂直微分(非守恒项)的分布;台风温妮变性前后,对流层低层位涡的守恒性逐渐减弱,非守恒项尤其是加热的垂直微分对位涡的局地增长的正贡献不断增强直至占有主导地位.