中国Q矢量分析方法的应用与研究

对自20世纪80年代以来国内关于Q矢量分析方法的应用及研究工作进行了较系统的总结,也具体给出了每一种Q矢量的计算表达式及以其散度场作为强迫项的ω方程的计算表达式,对每一种Q矢量分析方法的特点给予了简单介绍和说明,最后也提出了对未来Q矢量分析方法应用与研究的设想。     

准地转Q矢量分析方法在宁夏夏季降水天气预报中的应用

本文概要地介绍了准地转Ｑ矢量、Ｑ矢量散度及Ｑ矢量锋生函数的物理意义，并用Ｑ矢量分析方法诊断了宁夏夏季的降水过程。结果表明，这种方法能揭示降水天气的变化，可为业务预报提供一些预报信息。     

湿Q矢量释用技术及其在定量降水预报中的应用

新发展了一种湿Q矢量释用技术:利用松弛法迭代求解以非地转干Q矢量散度为强迫项的方程得到垂直运动场ω ₁, 然后由ω ₁计算湿Q矢量散度场, 接着再利用松弛法迭代求解以湿Q矢量散度场为强迫项的ω方程得到垂直运动ω ₂, 最后由ω ₂结合水汽条件进行降水量计算, 得到湿Q矢量释用降水场。结合一次典型的江淮梅雨锋暴雨过程研究表明, 湿Q矢量释用降水场对同期观测降水场水平分布特征、极端降水强度都具有一定的反映能力, 反映出湿Q矢量释用技术具备实际应用的可行性和一定合理性。将此释用技术应用于华东区域数值预报模式 (基于MM5 V3.6而建立, 以下简称MM5) 产品, 得到湿Q矢量释用定量降水预报 (QPF) 场, 其独立于模式本身输出的QPF场, 但与模式QPF场具有相同的时空分辨率。针对2004年6—8月汛期华东地区一次梅雨锋降水过程和一次登陆台风降水过程, 结合实况雨量资料, 比较分析了湿Q矢量释用QPF场和MM5模式QPF场对实际观测降水场的反映能力, 结果表明, 前者对有无降水、10.0 mm/24 h以上明显降水的反映能力明显优于后者。进一步进行预报统计检验表明, 湿Q矢量释用预报有无降水、小雨及10.0 mm/24 h以上降水的TS评分、正确率都明显高于MM5模式, 而漏报率、空报率则是前者明显低于后者。这也充分反映出湿Q矢量释用技术应用于QPF研究的有效性。最后, 探讨了数值预报产品释用技术对数值预报模式性能的依赖性, 并指出未来对湿Q矢量释用技术进一步改进的方向及其广泛应用前景。     

几种Q矢量的比较

利用 1 991 - 0 7- 0 5T2 0— 0 6T2 0一次江淮梅雨锋暴雨过程实况资料 ,结合地面降水分布 ,从定性 (矢量场 ,即 Q)、定量 (散度场 ,即 2 · Q)的角度细致、具体地比较分析了准地转 Q矢量、半地转 Q矢量、非地转 Q矢量及湿 Q矢量的诊断特性。结果表明 :半地转 Q矢量诊断能力优越于准地转 Q矢量。非地转 Q矢量、湿 Q矢量诊断能力明显优越于准地转 Q矢量、半地转 Q矢量。准地转 Q矢量诊断能力最差 ;从定性的角度分析 ,非地转 Q矢量与湿 Q矢量诊断能力相差不大。但进一步定量分析发现 ,在整个梅雨锋暴雨过程中 ,湿 Q矢量的诊断能力大于其他 Q矢量 ;70 0 h Pa高度上各 Q矢量的矢量、散度辐合区较其在 850 h Pa和 50 0 h Pa上对降水反映更好 ,尤其是70 0 h Pa湿 Q矢量散度辐合区与降水区有非常好的对应关系。     

Q矢量理论在暴雨分析中的应用介绍

介绍Q矢量理论的产生、应用发展和Q矢量的几种常用形式以及Q矢量理论在暴雨中尺度诊断分析中的应用和Q矢量分解在天气分析中的应用；分析不同类型暴雨过程Q矢量研究结果，表明Q矢量可以很好地揭示暴雨天气过程中次级环流及一些中小尺度天气系统的分布演变，为内陆地区暴雨中尺度分析提供更多的诊断方法。     

21世纪Q矢量在中国多种灾害性天气中应用研究的进展

伴随着Q矢量理论的完善与发展,人们也对Q矢量的分析方法开展了广泛的应用研究,不仅用于诊断分析研究暴雨、台风、暴雪、强对流及沙尘暴等多种灾害性天气的成因,同时在天气预报工作中也扮演着越来越重要的角色.对进入21世纪以来中国对Q矢量的应用研究工作进行全面、系统地回顾与总结,并对未来关于Q矢量的应用研究工作进行了讨论与展望.     

广西“98.6”暴雨过程的Q矢量分析及落区预报

应用Ｑ矢量理论对１９９８年广西６月１６￣２６日连续性暴雨过程进行诊断分析,共分析了１１个时次的８５０ｈＰａＱ矢量散度、锋生函数等诊断场,揭示了广西“９８．６”连续性暴雨期间Ｑ矢量散度场和锋生函数场的分布特征,以及与中低空主要天气系统和暴雨带之间的时空配置关系,指出Ｑ矢量散度场对广西“９８．６”暴雨落区有较好的对应关系。     

非地转湿Q矢量分析及其在暴雨过程中的应用

从包含非绝热效应的“P”坐标出发，直接通过方程各项的量级比较，对方程尺度分离后进行简化，引入非绝热加热作用的非地转湿Q矢量概念，并推导出其表达式以及以非地转湿Q矢量散度为唯一强迫项的非地转w方程。并将其在实际暴雨过程中应用，分析非地转湿Q矢量在降水过程中的可应用性。发现非地转湿Q矢量散度的辐合区与上升运动有较好的对应关系，而且与非地转w方程的垂直速度相比较能分离出较小的尺度，对暴雨的预报起更好的指示作用。     

Q矢量的改进与完善

在完全考虑非绝热加热项潜热作用的前提下，从原始方程出发，推导出改进后的湿Q矢量(以下记为Q^M)的表达式以及用其散度作强迫项的ω方程，并结合一次梅雨锋暴雨天气过程将改进前、后的湿Q矢量诊断能力进行比较，结果发现：(1)改进后的湿Q矢量对同时刻的地面降水的反映能力较原湿Q矢量(Q^*)有显著的提高。(2)在整个梅雨锋暴雨过程中，600hPa高度上的改进后的湿Q矢量散度辐合场的辐合强度及其辐合中心的位置对同时刻的地面实际降水的强度及雨区位置都有非常好的指示作用。     

中α尺度Q矢量方法在贵州大暴雨天气诊断中的应用

针对１９９６年７月１￣４日贵州连续大暴雨天气过程,运用Ｑ矢量等物理量进行中α尺度诊断,分析了暴雨过程的次级环流变化。指出此次暴雨可分为生成、发展、强盛、维持（再爆发）及消亡４个阶段。其触发机制是在低涡切变线上,弱冷空气造成斜压扰动以及急流增强后左侧辐合加强,引发气团的整层抬升,形成暴雨天气,由于低空暖湿气流对水汽和能量的强劲输送和副高增强北抬的阻挡,系统得以维持少变,形成连续性大暴雨天气。     

Q矢量理论在青藏高原东侧大暴雨过程中的诊断应用

利用常规探空和地面观测资料．对2002年6月8～9日发生在青藏高原东侧川陕地区的一次罕见大暴雨过程的环流特征及成因作了诊断分析。再利用MM4模式所提供的高时空分辨率资料．应用湿Q矢晕理论对暴雨过程进一步进行了中尺度诊断研究。结果表明，湿Q矢量散度场的分布反映了次级环流的方向和强弱，暴雨出现在中尺度环流明显增强时。湿Q矢量分解揭示了该次暴雨过程的中尺度特性。     

Q矢量、螺旋度、位涡及位涡反演在台风暴雨研究中的应用进展

Q矢量、螺旋度、位涡及位涡反演是近代天气学中的先进动力诊断工具。Q矢量被视为估算垂直运动的有效方法。螺旋度是表征流体边旋转边沿旋转方向运动的动力性质的物理量。位涡是一个综合反映大气热力和动力性质的物理量并具有守恒性和可反演性。位涡反演是指在给定位涡分布和边界条件且假定运动是平衡的情况下,可以反演出同一时刻的风、温度、位势高度等物理量的分布。台风暴雨形成机理及其预报研究一直是大气科学研究领域的重点和业务天气预报工作的难点。文章将着重总结分析国内外有关将Q矢量、螺旋度、位涡及位涡反演方法应用于台风暴雨研究的进展状况,并对未来如何综合应用上述诊断工具进行了展望。     

Q矢量系统的开发及业务应用

运用Q矢量分析理论，采用Delphi语言与Micaps数据连接开发Q矢量暴雨预报系统。通过分析Q矢量指向，Q矢量散度的正负区和Q矢量湿锋生函数梯度区等，为江门的暴雨落区预报提供参考。该系统在预报业务的试运行中性能正常，预报效果良好。     

梅雨锋暴雨的Q矢量定性分析

本文利用1991年7月5日20时－6日20时一次江淮梅雨锋暴雨过程实部资料，结合地面降水分析，定性地比较分析了准地转Q矢量、半地转Q矢量及湿Q矢量的诊断特性。结果表明，半地转Q矢量比准地转Q矢量优越。非地转Q矢量与湿Q矢量相差不大，都明显比半地转Q矢量及准地转Q矢量优越。准地转Q矢量表现最差；700hPa各Q矢量的辐合场较各自在850hPa及500hPa的相应场对降水的反映更好，尤其是700hPa非地转Q矢量及湿Q矢量辐合场与同时刻地面降水的发生有很好的对应关系；与降水对应的Q矢量的辐合场基本位于槽前及气旋的中、前方，这对台站实际业务预报工作有参考价值。     

Q矢量诊断在肇庆前汛期强降水预报中的释用

利用Micaps提供的MM5数值预报产品计算Q矢量,并通过两个前汛期强降水过程的个例分析,诊断其在强降水落区的预报中的释用。结果显示,计算所得的Q矢量预报场在500 hPa上的Q矢量散度分布与强降水落区有较好的对应关系,对肇庆前汛期强降水落区有一定的预报能力。     

应用Q矢量分析方法结合数值预报产品诊断区域暴雨

简要介绍了准地转Ｑ矢量分析方法。直接利用Ｔ６３、Ｌ１６模式数值预报有限区域格点资料，计算了Ｑ矢量、Ｑ矢量散度及Ｑ矢量湿锋生函数等物理量场。诊断分析了１９９７年５月６日—７日山东区域暴雨过程，对数值预报产品动力学释用作了探索性试验，效果理想。得出了预报区域暴雨有参考价值的结论     

应用湿Q矢量分解理论诊断分析“05．7”梅雨锋暴雨

利用Q矢量分解理论对发生于2005年7月的一次江淮梅雨锋暴雨过程进行诊断分析,并对比分析了原非地转湿Q矢量（Q^＊）和改进后的非地转湿Q矢量（Q^M）的诊断能力。结果显示：对流凝结潜热的释放对此次梅雨暴雨中尺度系统的形成和维持起到非常重要的作用;将Q^M分解为平行和垂直于等位温线两个方向后,发现在暴雨强盛阶段,低层大气是以大尺度辐合为主,中高层相反,且南北方向有次级环流出现,表明次天气尺度的持续性水汽汇集和正反馈机制是此次梅雨锋暴雨的关键因子．