对一个西北太平洋上冷锋结构和锋生过程的分析

为做好海上危险天气系统的预报,利用GMS(Geostationary Meteorology Satellite)-5红外卫星云图和美国国家环境预报中心NCEP(National Centers for Environmental Prediction)的航空FNL(Final Analysis)资料对2003年1月3日至4日发生在西北太平洋上的1个典型冷锋结构和相伴随的锋生过程进行了研究。卫星云图显示,该冷锋于2003年1月3日00UTC形成于西北太平洋上空,与锋面相伴随的云带呈东北-西南走向,东起日本岛西南部,西至台湾岛以西。该冷锋于1月4日04UTC在西北太平洋上空消亡。FNL资料分析表明,在锋区内存在1个较大的水平温度梯度带,水平风切变明显。该冷锋在垂直方向上具有明显的“鼻状”结构,“鼻尖”约在900hPa高度上。分析发现锋生函数呈水平带状分布,其后缘基本上与海洋冷锋相重合。900hPa以下的低空锋区内剪切项起主要的锋生作用,850hPa以上的高空锋区内拉伸项起主要的锋生作用,而扭转项与锋生函数的特征一致——锋生作用在锋前最为显著。     

阵风锋、海风锋和冷锋等触发局地强对流风暴实例分析

利用CINRAD/SA雷达探测资料,结合地面实况和探空资料,对7次典型中尺度辐合线触发强对流风暴的特征进行了分析。结果表明:阵风锋、海风锋和冷锋等边界层辐合线在一定条件下雷达低层反射率因子产品上表现为清晰的窄带回波,某些辐合线在反射率因子产品上不能得到任何有用信息,但在低层径向速度上可识别出线性径向速度辐合;识别出窄带回波或清晰的径向辐合线约1 h后,是雷暴首次触发的主要时间段;对于干型强对流风暴产生的阵风锋,其右侧往往是雷暴触发的主要区域,导致风暴右向传播;湿型强对流风暴产生的阵风锋,激发雷暴的方向与雷暴平均移动方向基本相反,导致风暴呈后向传播特征;海风锋向内陆推进速度快的区域是雷暴触发的主要区域,后继雷暴具有两侧传播特征;单纯的线性低层径向速度辐合在合适的环境条件下触发强对流,主要特征是对流风暴移动缓慢,可造成局地灾害性强降雨天气。     

海岸锋生的数值试验

本文利用二维中尺度模式研究了寒潮爆发时,背景风场和下垫面特性对大陆东海岸海岸锋生的影响.数值试验结果表明,海岸锋生主要发生在夜间和地面附近.背景风场为东风时,它有利于海岸低层锋生,背景风场为西风时,它不利于海岸低层锋生,背景风的垂直切变对海岸锋生有着重要的影响.海气温差增加,夜间海岸低层锋生加强.海岸陆地斜坡角较小时,海岸斜坡地形对海岸锋生影响较小.锋生机制分析表明,影响海岸锋生的主要因子是速度水平变形场.     

杰氏风暴潮剖面预报方法在我国的应用

近年来，在美国风暴潮数值预报中，Jelesnianski提出了一个剖面预报模式(以下简称杰氏模式)，在作业上是很独特的。这一模式在某种合理规定的限度内，充分显示出预报基本风暴潮的技巧，并已成功地对美国东海岸及墨西哥湾沿岸的风暴潮进行了预报。因此，目前已被美国国家天气服务局确定为风暴潮的业务预报工具。 杰氏模式源于风暴潮的流体动力学方程组的数值解。与其他研究者不同的是：它在业务预报实践中，只要利用事先算好的一个在“标准海域”中、由“标准风暴”引起的内边界增水剖面，然后，通过预报海域的风场订正因子和深度订正因子进行修正，使其与实际海域和实际风暴相一致，就可作出预报。由于用这种方法所给出的结果是一条沿海域内边界的风暴潮剖面图，故称为风暴潮剖面预报方法。应用这种方法所需的基本资料是：风暴移行速度、风暴相对于海岸线的移动方向、最大风速半径、风暴中心气压及风暴登陆点附近的海域水深。因此，只要深度剖面订正值为已知，台风强度及登陆点预报得准确，利用杰氏模式就可以很快作出离风暴登陆点不同距离的沿岸增水高度及最大增水出现位置的预报。为此，我们进行了杰氏风暴潮剖面预报方法在我国的应用试验和研究。应该指出，这种方法不仅对台风暴潮的预报有用，而且对确定港工建筑，防潮工程等极值水位的设计也有其重要的应用价值。 杰氏模式能否应用到我国台风暴潮预报业务中的问题，关键在于如何确定最大风速半径以及我国沿岸的深度订正因子。实践表明：当我们确定了这两个参数后，应用杰氏方法对我国东南沿海登陆型台风进行后报，获得满意的结果。本文中，我们将着重讨论如何确定最大风速半径和给出深度订正因子问题。并简单介绍其他参数的选取方法及怎样预报台风暴潮剖面，对杰氏模式则不拟过多涉及。     

第17章 NOWAMO模式:挪威气象研究所波浪模式

17.1引言 Odd Haug在1966—1967年,研究了挪威波浪模式。从那时起,该模式被用于进行后报和预报的运算。挪威波浪模式是一个参数化的风浪展开与一个自由传播的涌浪系统相结合的混合模式。 17.2 风浪与涌浪的定义 风浪被定义为受到风连续不断地影响而产生的波浪系统, 涌浪被定义为已脱离了风对它的作用的波浪系统。涌浪是风浪生成后遗留下来的,孤立而自由传播的波浪。但它在特定条件下与局部风浪相互配合。     

山东一次春季冷空气10级大风的天气成因

2020年3月18日中午至夜间,山西、河北、北京、天津和山东等地先后出现阵风10级及以上强风天气。利用风廓线雷达、国家级地面气象观测站和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(ECMWF Reanalysis v5,ERA5)等资料,对强风过程的天气学成因进行了分析。结果表明：强风发生在低空暖脊异常发展的热力环境条件下,冷锋自黄土高原下到华北平原,中层锋消,垂直方向上发生“断裂”,低层冷锋先行侵入热低压,在锋生过程中发生。强风具有显著的非地转瞬变特征,低层强冷平流是强变压梯度产生的主要因素,变压风叠加在快速移动的冷锋系统中诱发大风,变压风是重要组成部分;低空动量下传效应引起低层风速波动,但不足以直接诱发强风。     

0716号超强台风“罗莎”登陆前后的特殊路径分析

0716号超强台风“罗莎”是建国以来登陆浙闽交界最晚的一个台风．它经我国台湾岛东北侧打一个圈后登岛,然后在台湾海峡北上,于浙闽交界处登陆,沿温州海岸线缓慢北上后再次入海．“罗莎”的特殊路径一方面与台风附近物理量场分布有关,另一方面可能与全球气候变暖趋势的背景有关．本文分析发现0716号超强台风“罗莎”登陆大陆前后,其附近中低层的物理量场分布对移动路径有密切关系;美国NCEP再分析资料提供的很多物理量如温度、湿度、垂直速度等热力和动力要素对台风未来移动的路径有指示作用;多普勒雷达径向速度演变趋势对台风的短时移动路径预报也有很好的指导意义．     

海南岛地形对局地海风环流结构影响的数值模拟

本文利用WRF模式对2014年5月25日发生在海南的一次海风过程进行了数值模拟,通过地形敏感性试验,探讨了海南岛地形对局地海风环流结构的影响。结果表明:控制试验（CNTL）海风于15时左右达到强盛。无地形试验（FLAT）中,水平方向上,海风持续时间缩短,南、北、西向海风向内陆传播距离变短1~5 km,海风强度减弱1 m/s左右,海风动能及辐合强度在沿海地区及西南山区存在大值衰减区;垂直方向上,海风碰撞位置向西、北方向移动,高空回流高度降低,海风厚度减小,垂直环流强度减弱2~6 m2/s2,海风锋附近的垂直速度减小10 cm/s以上。谷风对海风同相叠加作用的消失也使得海风强度减弱。其主要影响机制为:在动力方面,由山脉屏障作用引起的海风强迫抬升、绕流等增强作用消失;在热力方面,地表吸收净辐射减少,导致其向大气中释放的感热、潜热通量等各项均减少约9%,这种改变造成了海陆之间温度、气压差的减小,最终造成了海风的减弱。此外,通过两组削山试验,发现海拔高度降低区辐合范围、强度及动能均减小,同时海风垂直环流结构也相应发生改变,其中移去黎母山脉（RMLM）对海风环流结构的影响大于移去五指山脉（RMWZ）。     

日本气象厅业务模式的改进

一、引言 1985年12月16日日本气象厅预报—分析循环过程的业务半球谱模式和全球谱模式已转换为新的版本。在新的版本中作了如下的修改: (1)在p—σ转换中引入了余差方法, (2)引进虚温订正, (3)利用每天分析的海表温度代替气候月平均值, (4)更换山地资料。 这些改进导致了客观预报技巧评分的显著改善。主观的估计也指出了在半球预报中一些系统误差的减少。我们检验了每种修改对半球谱模式的8天预报的效果。检验发现,使用分析的海表温度和新的山脉资料的效果是比较小的。因此,我们注意到余差的p—σ转换和虚温订正的作用。     

第20章 HYPA模式:西德汉堡海洋研究所混合参数波浪预报模式

20.1 引言 混合参数表面波浪预报模式（HYPA）可用于深水海浪预报。这个模式是早期NORSWAM模式（Gunther等,1979a,b及Ewing等,1979）的一个引伸。除了一维风浪谱的参数预报外,它还包括了另一个预报参数——平均风浪浪向（Gunther等,1981）。相对于不同的频率和方位,涌浪沿着预先给定的特征线传播,此方法与NORSWAM模式相同。在下一节中,我们将分三个部分（风浪、涌浪及风浪与涌浪的交换）介绍这一模式。 20.2 风浪 参数预报方程可由动量方程导出其中m是动量密度谱,v是群速,τ是谱动量密度的源函数。这一项一般可划分为大气输入项τ_(in),消耗项τ_(dis)和非线性相互作用项τ_(nl)。     

采掘坑位置对珊瑚礁海岸波浪传播变形影响试验

为研究珊瑚礁坪上采掘坑位置变化对珊瑚礁海岸波浪传播变形的影响, 本文通过物理模型试验测试了采掘坑在不同位置和无坑情况下一系列不规则波工况的波浪特征。结果表明, 随着采掘坑位置朝岸线附近移动直至无坑时, 岸线附近的短波波高逐渐减小; 采掘坑的存在减弱了岸线附近的低频长波波高, 当采掘坑位于岸线附近时, 长波波高还受到局部水深增加的影响而进一步减弱。采掘坑从礁缘移动至岸线附近直到无坑时, 岸线附近的增水逐渐增大, 这种趋势在礁坪水深较大时更为明显。通过相干函数分析, 证明了礁坪上低频长波是由于短波群破碎点的移动而产生, 采掘坑位置的变化对低频长波的产生无明显影响; 通过传递函数分析, 验证了礁坪上的低频长波存在一阶共振放大效应, 采掘坑的存在减弱了这种放大效应, 当坑位于礁坪中间和岸线附近时, 这种减弱效应更为显著。     

低空急流、湿舌和与冷锋有关的强雨带的中尺度系统的个例研究

一、前言 一般来说,强风暴经常出现在低空急流(LLJ)的前部附近。因此为了改进强风暴的短期预报,研究调查低空急流和强风暴的结构和机制是重要的。 低空急流已被许多调查者所研究。Means(1952),Wexler(1961)和其它人研究了西南大平原上的低空急流与落山矶山脉地形影响的关系。由Matsumoto、Ninomiya、Akiyama和Yoshizumi的小组(例如Matsumoto、Ninomiya和Yoshizumi 1971)透彻地分析了日本的梅雨锋同低空急流的关系。Browning和Pardoe(1973)研究了在低空急流中的穿越锋面的环流。     

山东半岛冷流暴雪过程的个例分析

2008年12月4~5日,山东半岛出现了1次冷流暴雪过程,渤海上的辐合带对这次暴雪过程起到了重要的作用。本文利用观测资料和数值模式对这次过程进行了研究,探讨渤海辐合带的发展演变机制及对山东半岛冷流暴雪的影响,并分析了太行山脉对渤海辐合带的影响。结果表明,渤海上空生成的西北东南向的中尺度辐合带造成了以烟台-牟平-文登为中心的西北东南向的降雪带。太行山脉的阻挡作用使绕太行山的西北气流在太行山背风侧形成辐合,同时在低层大气存在1个暖脊,所以在渤海形成了1个西北东南向的辐合带。在西北风的水平平流和非地转风的作用下,渤海辐合带向东北移动,当渤海西北岸出现北风后,渤海辐合带西北部在北风的水平平流作用下向南移动,而渤海辐合带东南部在西北风水平平流和非地转风的作用下,继续向东北移动并与山东半岛北部的海岸锋辐合带合并增强,渤海辐合带西北和东南两部分移动方向的不同造成了辐合带的波动。渤海辐合带增强后登陆山东半岛,造成山东半岛西北东南向降雪带。对这次冷流暴雪个例的分析发现,太行山脉通过形成背风低压中尺度系统直接影响渤海上的中尺度辐合带的发展,而渤海辐合带与山东半岛北岸附近海岸锋的耦合使辐合加强,增强了降雪强度。     

台风“烟花”的主要特点和路径预报难点分析

对2021年第6号台风“烟花”的主要特点与路径预报重大调整过程中出现的难点问题进行分析和研究,得出主要结论如下。(1)“烟花”移动缓慢,是首个两次登陆浙江的台风,在浙北和杭州湾附近地区长时间滞留。(2)降雨影响范围广、累计降雨量大、大风持续时间长。(3)反映出来的重要难点问题有:当多数模式预报出现一致的偏差时,预报员难以做出订正,有必要开展对模式中台风重要影响系统(高空冷涡、热带对流层上层槽等)的预报检验工作;台风移速缓慢的定量程度难以把握,需要通过总结历史个例和敏感性试验等方法开展东侧台风对西侧台风移动缓慢影响的定量研究;西风带槽/脊对副热带高压退/进快慢的定量影响把握困难,影响北上台风转向点的预报,特别是当不同模式有分歧的时候预报难度更大。     

青岛地区夏季冷锋暴雨的预报方法

用天气动力学和统计学相结合的方法。以地面影响系统为主要依据。对1983-2000年6-8月青岛地区的40次暴雨进行分型，分为气旋，台风和冷锋三种类型，根据预报经验，选取相应的预报因子，建立0-1权重回归方程，预报青岛地区未来24h的暴雨，对于冷锋类暴雨，本文认为来自低纬度西南低空急流是水汽，涡度的输送通道，它向暴雨区提供了暴雨所需的水汽和能量，因此把它列为起始场条件，因子选取了代表水汽，位势不稳定，能量的物理因子。统计得出；冷锋类暴雨方程的准确率为13/14（92.9%)。用此方法对1980年6-8月进行试报。没有出现空漏报现象，效果较好。     

锋与地形的相互作用

一、引 言 锋的地形效应的重要性,早已被天气学界所承认,但是至今尚未对这些效应作出动力学的研究。Bannon(1983)对于一些在表面地形上移动的处在伸展变形场中的准地转锋,求得了分析解。1984年,他得到了更普遍的半地转解,但这个解需要时变地形和低边界层条件部分初值化。Bannon(1983,1984)的研究结果表明,当一条锋在山坡上爬坡运动时,这个锋将减弱,而当它向下坡运动时,则加强。在文中我们将发展一个数值模式,这个模式将会消除Bannon(1984)所用到的近似值。这一模式是Williams(1972)对一个锋生研究的扩展模式的变形。将一个随地形起伏的垂直坐标引入到简化的地形内含中去。还要使用周期性边界条件,变形场的风分量变为正弦的形式,这些边界条件从数值方法的角度来说是比较好的处理办法,而变形场则给出了一个运动着的天气扰动更合情合理的描述。     

丹麦海峡海洋锋时空变化特征研究

丹麦海峡海洋锋可为局地气候变化、海峡鱼类分布以及海峡中尺度涡等方面研究提供参考,在军事领域也具有较高应用价值。然而目前国内外缺乏对于丹麦海峡锋的系统研究。本文利用WOA13数据,对丹麦海峡锋位置、强度空间分布以及相应的季节变化进行了分析。结果显示,锋轴线位置在34°W以西150 m以浅相对稳定,34°W以东锋轴线随深度和季节均有摆动。锋强度在水平和垂直方向分布不均匀,水平方向上锋轴线最大值与最小值差值一般在3倍以上。垂直方向盐度锋主要集中在100 m以浅,且强度随深度不断减小;温度锋强度最大值在表层以下且在300 m以深随深度增加锋强度减小,但有一些区域如27°W和28°W附近,受到海底地形的影响温度锋强度随着深度的变化有大幅度增加的特点。     

第22章 SAIL模式:用于相互比较试验的波浪模式

22.1 引言 在这一章中,提出一个新的、称为离散/混合波浪预报模式,它结合了Pierson-Tick-Bear型模式和参量化模式中的某些部分。它不同于混合参量化模式,在这种模式中,整个方向谱分为各个方向传播。它也不同于PTB对源函数的处理,即在频带空间里应用一个参量的成长来模拟非线性波与波间的相互作用。在新的模式中,利用与Abaco观测一致的风-浪不稳定机制,使每一个频带都有较大的增长率,并由ε-ξ定律给出参量的参数增长（ε是无量纲总能量,ξ是无量纲风区）。 与PTB成长模式不同,此模式是以ε_1（顺风频带无量纲能量）的参量成长和平衡区为基     

有限区域海面风场数值模式的建立

目前,国内外大尺度天气预报数值模式已经取得很大成就,如在预报地面气旋系统的移动和发展等方面。然而,这些模式的铅直分辨率一般不高,通常不包括边界层的动力过程,因而,在预报海面风场上,数值天气预报模式还没有令人满意的效果。目前所用的边界层预报模式尽管具有较高的水平分辨率和垂直分辨率,但要求大量的计算和资料,很难用于日常业务预报;另一种边界层诊断模式,用到的风场数据是气象工作者从天气形势(大尺度)分析中,通过差值等方法获得的,缺乏针对性,而且精度较低(WMO,1988;WMO,1990)。 作者认为,适于海洋要素预报的风场模式应是定位于有限区域,或称中尺度模式,并根据台站的具体资料来源和工作状况力争建立一套适于海洋要素预报的中尺度风场数值模式。鉴于以上,作者建立了一个适于海洋要素预报的有限区域海面风场数值模式。模式采用符合动力及热力学条件的简化方程组对大尺度风场进行加密,通过数值模拟得到适于海洋要素预报的有限区域海面风场。并将该模式运用于渤海这一有限区域,获得了良好的效果,说明该模式对海洋要素预报具有很好的应用前景。     

胜利油田近海及沿岸地区东北大风及风暴潮分析预报

对产生影响胜利油田近海及沿岸地区东北大风及风暴潮灾害的两大类天气系统进行了具体分析，分别给出了冷锋配合江淮气旋产生东北大风及风暴潮的三种环流形势和两类影响胜利油田热带气旋移动路径及其预报着眼点。