大气的运动

空气沿水平方向的流动称谓风,沿垂直方向的流动称谓气流。水平方向的风速在近地面可超过50米/秒。至于垂直方向的气流,积雨云内强烈的垂直气流平均可达数米/秒的程度,而大范围上升运动则很少超过0.1米/秒。也就是说,大气的运动,垂直方向上与水平方向相比,其大小可以忽略。     

大范围垂直运动的分析计算

谁也知道大气运动中的最根本的动力在於日射不均匀造成位能和内能释放,而这种位能和内能的释放是必然要道过垂直运动来完成的.没有垂直运动,大气环流就无法由这个过程取得动能,因而也无法维持.并且大气中的重要天气现象:即云和降水,主要是空气上升,绝热冷却(或所谓动力冷却)发生凝结的结果.     

垂直运动对雾-霾及空气污染过程的影响分析

应用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料,分析2013年山东分别出现雾和霾的两次严重污染过程,结果表明:(1)大气静稳状态时,500 h Pa为脊前西-西北气流,850 h Pa为暖脊,有弱暖平流,地面气压场较弱,易出现逆温、混合层高度低、风速小,导致大气水平和垂直扩散能力差。850 h Pa弱上升和700 h Pa弱下沉,造成高空干洁大气和地面"脏"空气对峙的局面,垂直交换停滞是雾-霾和污染持续的根本原因。(2)强冷空气驱散雾-霾的过程,正是打破了空气垂直交换停滞的状态,使得高空清洁大气能够下沉到地面。空气质量的根本改善由垂直交换完成。(3)弱冷空气伴随的弱下沉运动和锋面附近整层上升运动能够减轻污染。(4)冷锋过后剧烈下降的地面露点温度即是高空干洁大气到达地面的标志。     

气流的垂直分布对地形雨落区的影响

从大气运动的基本方程出发,讨论了华北地区太行山东侧低空东风气流背景下不同垂直分布气流对降水落区的影响。认为：当垂直于山体的气流随高度减小时,地形的作用表现为迎风坡上水平辐合,造成气旋式涡度增加,产生风场切变,因此对迎风坡降水产生明显的增幅作用。当气流的垂直分布随高度增加时,迎风坡方向表现为反气旋涡度增强,而在背风坡方向产生辐合作用,造成气旋式涡度增加,发生风场切变。     

低空风切变的分析与预报

低空风切变是飞机起飞和着陆阶段威胁飞行安全的主要危险天气，分为水平风的垂直切变、水平风的水平切变、垂直气流切变三种类型。低空风切变主要是由大气运动的变化所造成，强对流天气、锋面天气、低空急流天气都可能引起低空风切变；另外，特别的地理环境也是不容忽视的因素。     

垂直切变气流中热带波动的结构

认识热带波动的垂直结构对于揭露热带大气运动在上、下层间联系的本质以及天气预报实践都有重要意义。由于低纬地区风、压场的地转风关系不再适用,同时,水平温度场比较均匀,因而,大气上、下层间的联系不再象中、高纬度地区那样可以简单地用热成风关系来描述;又由于大气上、下层的基本气流往往有不同的方向,基本气流垂直切变的作用不容忽视.可以预料,热带大气波动的垂直结构是有其独特性的。本文利用伽辽金方法.导出一个求解切变气流中热带波动的一般性解法,并通过数值计算结果的分析,讨论垂直切变气流中热带波动的垂直结构特征.在本文中,我们将集中讨论热带对流层的Rossby波.      

低空风切变的分析与预报

低空风切变是飞机起飞和着陆阶段威胁飞行安全的主要危险天气,分为水平风的垂直切变、水平风的水平切变、垂直气流切变三种类型.低空风切变主要是由大气运动的变化所造成,强对流天气、锋面天气、低空急流天气都可能引起低空风切变;另外,特别的地理环境也是不容忽视的因素.     

热带大气运动的长波和超长波(二)

本文对热带湿大气运动的长波、纬向超长波(纬向扰动尺度L1～104公里,经向扰动尺度L2～106公里)和经向超长波(L1～103公里,L2～104公里)进行了尺度分析,得到了适合这些运动的近似方程。对于纬向超长波,与干大气一样为正压无辐散运动;但对于长波和经向超长波,它们的运动特征与干大气有着巨大的差别,在这类运动中,位势部分、辐散辐合和垂直气流相当重要,而且重力内波波速大大变慢,因而可以认定混合的Rossby-重力波是热带长波和经向超长波的一个重要特性。我们所得的结果与Charney对干大气的分析不一致,也与Murakami对湿大气的分析不一致。从而证实了谢义炳教授最近提出的空气温度对大气运动有重要影响的观点。同时,在假定基本气流U=0的情况下,对线性化扰动方程进行了频率分析,证实了上述尺度分析的结果是正确的。     

第四讲 大气静力稳定度

空气的垂直运动对天气的变化和发展起着重要的作用,对于云雨等重要天气现象的生消有着直接的影响。大气中的垂直运动,按其产生的原因、影响范围的不同,可以分为两大类。一类是系统性的垂直运动,另一类是对流性垂直运动。本讲讨论的是与对流     

2003年10月至11月初南宁市空气轻微污染成因分析

2003年10月下旬至11月初，南宁市出现了持续数日的间歇性空气轻微污染过程，本文从大气环流形势、天气条件、贴地层逆温等方面对南宁市这次间歇性空气轻微污染过程的成因进行了分析，得出了造成这次南宁市空气轻微污染过程的一些初步结果。造成南宁市这次空气间歇性轻微污染的主要原因，是南宁市的高空为西北或偏西气流影响，地面受冷高压或高压脊控制，天气以晴天为主，地面风速小，湿度低，     

北半球夏季中低纬地区的平均垂直环流与大气中冷热源分布的关系

本文应用中央气象局出版的“北半球高空气候图集”中的风场资料,计算了45°N以南、北半球范围、7月份850 mb—100 mb各标准等压面层上的平均垂直运动。分析了不同区域经向和纬向垂直环流的特点,并将它与大气中冷热源进行对照。指出:夏季北半球低纬度平均是个Hadley环流,其北是个道环流。形成这种环流形势的主要贡献地区在两个大洋上,这主要与低纬度大气是个热源、共北是个冷源的分布有关。另外,由纬向环流看到,夏季北半球中低纬主要上升运动区和下沉运动区各有两个,这两对上升气流区和下沉气流区构成了夏季北半球中低纬地区垂直环流的大形势。此外,本文还指出夏季青藏高原上空的上升气流向四周流出后所影响的地理区域。     

复杂地形强降雪过程中垂直运动诊断分析

利用WRF模式对2018年11月30日伊犁河谷和天山北坡强降雪过程进行数值模拟,并分析复杂地形强降雪过程垂直速度和垂直动能变化机制。研究表明,冷锋过境造成地表气压升高,干空气气柱质量增大,从而导致垂直气压梯度力和干空气气柱浮力发生变化,进而引起垂直运动发生发展。垂直速度局地时间变化主要取决于扰动垂直气压梯度力、水物质拖曳力和扰动干空气浮力。在天山北坡,气流过山时,迎风坡的扰动垂直气压梯度力较大,扰动干空气浮力较小,二者合力促进上升运动;在背风坡,扰动垂直气压梯度力和扰动空气浮力形成向下的合力,产生下沉加速度,导致背风坡下沉大风。扰动垂直气压梯度力做功和扰动干空气浮力做功情况基本相反,背风坡扰动垂直气压梯度力和综合强迫做功项抑制垂直动能,扰动干空气浮力和水物质拖曳力做功项增强垂直动能。此外,扰动垂直气压梯度力和扰动干空气浮力做功项主要出现在中低层,水物质拖曳力做功项主要位于低层,平缓地形处的综合强迫做功明显小于地形复杂处。     

2003年10月至11月初南宁市空气轻微污染成因分析

2003年10月下旬至11月初,南宁市出现了持续数日的间歇性空气轻微污染过程,本文从大气环流形势、天气条件、贴地层逆温等方面对南宁市这次间歇性空气轻微污染过程的成因进行了分析,得出了造成这次南宁市空气轻微污染过程的一些初步结果。造成南宁市这次空气间歇性轻微污染的主要原因,是南宁市的高空为西北或偏西气流影响,地面受冷高压或高压脊控制,天气以晴天为主,地面风速小,湿度低,且持续出现贴地层逆温、轻雾和霾,大气层结非常稳定,不利于污染物的扩散,使空气中的可吸入颗粒物浓度不断增加,导致南宁市的空气间歇性轻微污染,其中大气环流和贴地层逆温的影响最为重要。     

谈热成风规则在天气分析中的应用

在斜压大气中,温度场的不均匀分布是大气运动能量的来源。大气的波动运动带动冷暖空气进行垂直和径向交换,使温度场得到调整。而温度场在调整中通过热成风作用也改变着大气的运动。天气系统的生消、强弱和移动均受大气流场和温度场配置的影响。在天气预报业务中分析热成风对天气系统的作用是天气形势分析的重要因素之一。为此,就这个问题谈几点体会。     

大气中的波状云

大气中的波状云张冬梅（民航河南省局气象台,郑州·４５０００７）大气中的波状云与波动气流密切相关;而波动气流又与逆温层有关。大量的观测事实表明,波状云总是和逆温层相伴出现。逆温层有抑制垂直运动的功能。根据阿基米德定理、牛顿第二定律和状态方程,可导出仅受...     

西北干旱区感热异常对中国夏季降水影响的模拟

利用最新版的RegCM3模式通过增加西北干旱区地面向大气的感热输送,模拟了西北干旱区春、夏季感热异常对中国夏季降水的影响。结果表明:西北地区地面向大气的感热输送增加后,西北干旱区低层空气温度升高,空气密度减小使得空气有上升运动距平,减弱了空气的下沉运动,从而在新疆地区降水增加。西北地区下沉气流减弱使得高空气压更强,形成反气旋气流距平,导致高原地区上升气流减弱,在青藏高原降水减少。高原地区上升气流减弱导致在长江中下游和东北北部分别有负的气压距平中心,使得这里有气旋式距平环流,降水增加;而在华南、西南、华北南部和东北南部降水减少。     

成都地区2012年PM10污染过程气象条件分析

利用PM10日平均值统计资料、NCEP 2.5°×2.5°分析资料以及温江站探空资料,针对2012年发生在成都的13次PM10典型污染过程进行了环流背景、动力条件、稳定度条件以及水汽条件的分析.结果表明：（1）PM10典型污染过程多发生在南支波动较弱的环流型下,我省受偏西气流或西北气流控制.（2）大气中低层垂直运动较弱,低层为弱辐合,辐合层次较低,不利于污染物的水平和垂直扩散.（3）对流层中下层中常有逆温层或等温层存在,大气热力状态较稳定.（4）大气多为上干下湿的状态,湿层较浅薄.     

2008年1月末九江雨凇转大雪天气过程成因分析

对2008年1月25—29日九江市一次雨凇转大到暴雪天气过程的大气垂直结构进行了分析。结果表明,在雨凇和降雪区域中层有暖层,低层有冷层,且存在对称不稳定层结。垂直风切变明显,有利于对称不稳定能量积累和上升气流的形成。高、低空急流辐散、辐合相互垂直,引发的较强上升运动是雨雪天气得以维持的重要条件。东西风向切变使冷、暖气流在雨雪区域上空交汇,形成水平气旋性辐合,产生垂直运动,且与垂直风切变相互作用,促动上、下层动量传递,使高、低空急流维持。雨凇转大到暴雪时,暖层气温降低,垂直风切变向上增强,对称不稳定能量增大,风向切变辐合加大,上升气流和水汽输送加大。     

相对垂直加速度和中尺度大气运动方程组

对具有强对流性质的中尺度系统运动的描写，直接采用包含准静力假设的p坐标系或σ坐标系大气运动方程组是不精确又不合理的。因此，必须发展更精确的非静力中尺度大气运动方程组。本文通过引入相对垂直加速度δ和通用(x，y，ζ，t)坐标系(简称ζ坐标系).导出了ζ坐标系中的非静力大气运动方程组。该方程组的垂直运动方程是非静力的，相对垂直加速度δ是可预报的；垂直加速度可由δ直接求得；而δ既直接影响速度场、位势场、质量场和地面气压场，还间接影响温度场。通过对通用ζ坐标系中非静力大气运动方程组的应用，可以很容易地获得p坐标系或σ坐标系及其它垂直坐标系中的非静力大气运动方程组；当δ为零时，则简化为一般包含准静力假设的p坐标系或σ坐标系及其它垂直坐标系中的大气运动方程组。在一般广泛使用的p坐标系或σ坐标系大气运动方程组中，因未考虑δ的贡献，对一些场的预报就会产生误差，较长时间的数值积分会使这种误差积累愈来愈大。显然，新发展的非静力大气运动方程组考虑了δ的贡献，从而消除了这种误差，所以就更为精确，也更适用于对中尺度系统运动的描写和预报。     

哈密南部一次罕见暴雪天气诊断分析

对2005年11月19～20日哈密暴雪天气分析表明,暴雪是萨彦岭低涡直接南压进哈密南部造成的.深厚的低值系统为暴雪产生提供强的辐合上升运动,低层风场辐合及中高层强西南气流为暴雪提供充足的水汽,而冷暖、干湿空气的水平、垂直交换,使大量不稳定能量得以释放.