付高西侧低空急流地转偏差场和湿度场的个例分析

低空急流，特别是西南低空急流往往与暴雨相联系，因而引起很多气象工作者的注意。近十几年来在研究上取得了一些有意义的结果。松本诚一等人曾对伴随梅雨暴雨的西南低空急流作了较详细的研究。     

付高西侧低空急流地转偏差场和湿度场的个例分析

一、引言 低空急流,特别是西南低空急流往往与暴雨相联系,因而引起很多气象工作者的注意。近十几年来在研究上取得了一些有意义的结果。松本诚一等人曾对伴随梅雨暴雨的西南低空急流作了较详细的研究。我国一些气象工作者,在这方面也作了很多工     

东部非洲低空急流的数值研究

一个三维的有限区域、原始方程的数值模式用来研究东部非洲急流和夏季西南季风。这个模式适用于24°S—48°N和30°E—110°E的范围,在E—W和S—N方向上水平分解分别为1°和2°。Arakawa C方案中、模式的格点是交错的。垂直方向上有5个σ层。有限差分为二阶。显示分离方法是利用时间积分。在一度分解表面高度的基础上、波包和5点平滑的地带包括在这个模式中。横向的边界条件是自由滑动和对正常风分量的展开。但是、总的质量守恒。在模式中,对于驱动季风所规定的对流加热率为7月份平均观测值的五倍。纬向平均温度通过用2天时间尺度的瑞利恢复而保持。七月份平均纬向流通过张驰逼近而初值化。根据莫宁-奥布霍夫的平稳相关总方程式把边界层参数化了。在6天时间内的各种条件下,模式积分处于准稳定状态。同时发现,东非急流的强度和季风环流的结构对于地形,对流加热和加热强度是非常敏感的。但对感热和非线性平流的敏感性却是很小的     

大尺度低空急流动力学的初步研究

低空急流和暴雨的关系很密切,孙淑清在“低空急流及其与暴雨的关系”[1]一文中,把低空急流分成三类,第一类为大尺度准定常的低空急流,多在大地形的东侧发生;而且多在夏季发生,是夏季暴雨的重要影响系统。我国东部这支强风轴的位置是与我国夏季雨带的位置相一致的,随着这支低空急流的北移,夏季雨带也跟着北移。     

基于多普勒测风激光雷达的低空急流观测研究

基于相干多普勒测风激光雷达于2018年8月在山东德州获取的为期一个月的风廓线观测数据,进行了低空急流的判定、识别与统计分析。参考BONNER对低空急流的判定标准,对1 500 m高度以下的每10 min平均风廓线数据进行低空急流识别与统计,急流发生频率仅为3. 6%。参考张世丰对低空急流的判定标准,统计了350 m高度以下10 min平均风廓线的低空急流风速、高度、风向及风切变等结构特征。急流发生频率为24. 9%,急流速度主要介于6～10 m·s-1之间,急流高度出现3个峰值,分别位于110 m、160 m和220 m左右,急流风向主要为偏东风和偏南风。结果表明,多普勒激光雷达可以获取高时空分辨率的风廓线数据,进而可以有效检测低空急流结构的存在及其特征。     

南海中尺度涡旋对热带气旋的响应：个例研究

利用TOPEX／POsEIDON和Jason—1卫星高度计,SeaWiFS水色传感器和TMI微波成像仪等卫星遥感资料研究了南海中尺度涡旋对热带气旋“玲玲”（Lingling,0123）、“灿都”（Chanthu,0405）和“榴莲”（Durian,0621）的响应,得到以下研究结果：（1）位于热带气旋“玲玲”和“榴莲”移动路径右侧的冷涡在热带气旋经过后增强,表现在海面高度距平和海表温度的较大幅度下降,以及叶绿素a的爆发性升高;（2）位于“玲玲”移动路径左侧以及“灿都”路径上的暖涡在热带气旋经过后减弱,表现在海面高度距平和海表温度的下降,而叶绿素a变化不太明显;（3）当热带气旋“玲玲”和“灿都”经过暖涡时,热带气旋的强度迅速增大,这表明暖涡可能有助于热带气旋的加强．     

南海中尺度涡对深层流调控作用的个例研究

南海深层环流作为印太海域热盐环流的重要组成部分,研究其时间变异特征对于深入认识印太海域大洋环流具有重要意义。中尺度涡作为南海极为活跃的动力过程,有观测显示其影响深度可超过2000m。结合海表面高度计资料与潜标观测资料,识别南海区域中尺度涡,并分析了中尺度涡对深层流场以及温度场的影响。针对三个中尺度涡的潜标实测结果表明:在涡旋经过时,海洋深层流动有明显的变异,表现在速度、温度方面,速度增加量能达到5.5cm/s,温度变异可达到0.02℃。涡旋经过时,海洋上层、深层流向呈相反态势,第一斜压模动能显著增强。     

基于卫星和浮标数据的副热带西北太平洋反气旋型中尺度涡旋的个例观测研究

The comprehensive three-dimensional structures of an anti-cyclonic mesoscale eddy(AE) in the subtropical northwestern Pacific Ocean were investigated by combining the Argo floats profiles with enhanced vertical and temporal sampling and satellite altimetry data. The AE originated near the Kuroshio Extension and then propagated westward with mean velocity of 8.9 cm/s. Significant changes and evolutions during the AE's growing stage(T1) and further growing stage(T2) were revealed through composite analysis. In the composite eddy core,maximum temperature(T) and salinity(S) anomalies were of 1.7(1.9)°C and 0.04(0.07) psu in T1(T2) period,respectively. The composite T anomalies showed positive in almost whole depth, but the S anomalies exhibited a sandwich-like pattern. The eddy's intensification and its influence on the intermediate ocean became more significant during its growth. The trapping depth increased from 400×10~4 Pa to 580×10~4 Pa while it was growing up, which means more water volume, heat and salt content in deeper layers can be transported. The AE was strongly nonlinear in upper oceans and can yield a typical mean volume transport of 0.17×10~6 m~3/s and a mean heat and salt transport anomaly of 3.6×10~(11) W and –2.1×10~3 kg/s during the observation period. The Energy analysis showed that eddy potential and kinetic energy increased notably as it propagated westward and the baroclinic instability is the major energy source of the eddy growth. The variation of the remained Argo float trapped within the eddy indicated significant water advection during the eddy's propagation.     

低空急流对0212号台风"北冕"后部暴雨影响的分析和数值试验

本文首先用实测资料分析了0212号台风"北冕"造成福建大暴雨过程的环流形势和物理量场特征,指出低空偏南风急流的北抬和加强为远离风暴中心的福建东南沿海大暴雨提供了有利的水汽和动力条件.然后用中尺度模式(MM5)模拟分析了低空偏南风急流强度变化对本次暴雨过程的影响,结果表明低空急流强度变化对福建东南部的暴雨落区及强度有很大影响.     

南海中尺度涡的形转、内转及平移运动研究

中尺度涡旋的运动整体可分为两部分：平移及转动。平移指涡旋在整个生命周期内的水平移动,而转动除了包括内转 （海表地转流引起的涡旋自身水体转动） 外,还包括形转 （涡旋实际边界最佳拟合椭圆的转动）。本文基于 1993—2018 年共计 26 年间的卫星高度计涡旋识别与追踪数据,首次对南海中尺度涡旋的完整运动形式,即形转、内转、平移展开了系统的研究。其中,对内转及平移的分析,可通过涡旋的识别追踪数据集直接进行;为研究涡旋形转,提出了一种基于涡旋识别追踪数据自动提取涡旋形转信息的算法,以此得到涡旋形转方向、每天形转的角度以及形转圈数等信息,获得涡旋形转数据集。通过对涡旋识别追踪数据以及形转数据集的统计分析发现：南海涡旋的平移方向多为西向,且其速率呈偏态分布,主要以南海南部偏高。同样,涡旋的内转速率也呈偏态分布,高速率内转的涡旋主要分布在吕宋海峡附近。涡旋的形转主要以南海南部速率偏高,且与涡旋的寿命及长轴有一定的关系,倾向于随着涡旋寿命的增长、涡旋长轴的增大而变慢。同时南海涡旋的这三种不同运动形式之间也存在一定的相关性。     

大气斜压性与入海江淮气旋发展的个例研究

在详细分析 1 990年、1 993年 6月两个东海气旋入海发展的大尺度环境条件的基础上 ,利用倾斜涡度发展理论 (SVD)建立了风垂直切变与垂直涡度的联系 ,并进行了分析和验证 .结果表明 :在气旋入东海发展初期 ,其所在区域风垂直切变的增强有利于气旋发展 .另外 ,对高空急流与气旋发展的关系进行了探讨 ,伴随气旋发展高空西风急流强度有所增强 ,在气旋整个生命期中气旋位置有从高空急流入口区的南侧向出口区的北侧移动的趋势 .这些研究加深了对大气斜压重要性的认识     

一个考虑潮汐、中尺度涡和地形影响的南海底部环流诊断模型

本文构造了一个考虑潮汐、中尺度涡和地形影响下的南海底部环流诊断模型。在该模型中,潮汐混合和涡致混合引起的垂直速率用一个类似的改进参数化方案来表示。该模型结果显示在南海深层吕宋海峡"深水瀑布"和斜压影响最大,潮汐作用和中尺度涡影响次之,风场的影响最小。斜压影响的整体效应与其他因素相反。潮汐混合与涡致混合具有明显的地形依赖性。潮汐混合主要集中在南海北部海盆地形较为陡峭的陆坡区和南海中部海山区,而涡致混合主要集中在海盆西边界区以及中部海山区。在不考虑吕宋海峡"深水瀑布"、潮汐和中尺度涡的情况下(对应吕宋海峡关闭),南海底部环流为反气旋式环流。考虑吕宋海峡"深水瀑布"后,南海底层环流为气旋式环流,而潮汐混合和涡致混合起到加强整个气旋式环流强度的作用。此外,该模型还给出了南海底部环流量级大小与地形坡度之间的密切关系,即地形坡度较大的地方,其流速也大。这对于现场观测有着一定的参考意义。最后,本文用尺度分析的方法从理论上分析了该模型的适用性,证实了该模型具有一定的可靠性。     

山东省线状中尺度对流系统与多单体风暴的合并特征

利用济南多普勒天气雷达产品和华北区域雷达拼图等资料,普查了2012—2016年影响山东的线状中尺度对流系统(linear mesoscale convective system,LMCS),分析了LMCS与多单体风暴的合并方式以及合并后的演变趋势等特征,得到如下几条结论:1) LMCS(A)与多单体风暴(B)有A追B,A扩展,A、B相向和B追A四种合并方式; 2) LMCS与多单体风暴合并的临界距离为30 km;3) LMCS与多单体风暴合并后,强度增强或维持,尺度增大,生命史延长,长轴将可能转向; 4) LMCS与多单体风暴合并时,其本身合并部分将减弱,多单体风暴合并进入LMCS,成为LMCS的一部分;5)合并是雷暴的传播运动造成的; 6) 63. 3%的合并案例会产生雷暴大风、冰雹或强降水灾害,雷暴大风灾害出现的概率最大。     

青岛沿海复杂地形低空风场、湍流特征与大气污染的关系

本文根据青岛台东区低空气象探测资料和主要大气污染物浓度资料,首次探讨青岛沿海复杂地形的低空风场、湍流特征与大气污染的关系.结果发现,冬季盛行风在低空复杂地形下易产生与上空完全相反的回流,使得部分污染物在回流区内往返积累;夏季存在海陆风环流,海风入侵高度约300m,且易与低空风向的回流相混合,加剧大气污染.该区的湍流较强,能较好地扩散大气污染物,各种扩散参数比国标高.最后提出治理建议.     

高压舱空调冷、热、湿负荷计算方法的研究

高压舱舱内的空气,在使用过程中,有升压──稳压──减压的多变状态。根据理想气体状态方程:PV=GRT,当舱内气体容积不变,改变舱内气压时,舱内气温随气压变化成正比。所以当高压舱没有空调设备的条件,进行空气升压时,舱内气温可高达80℃左右。当舱内空气快速减压时,舱内气温可降到零下20℃左右。过去,当没有空调设备的高压舱,夏季给潜水减压病人治病时,在空气升压前,令舱内人员全身浸泡在水中,用此来防暑。还有在舱体内外堆放冰块降温。在舱内空气减     

冬季台湾西南海域一对冷、暖中尺度涡的同化模拟研究

基于改进的1/30°分辨率的南海业务化预报系统,利用集合最优插值(En OI)同化方法对南海北部中尺度涡进行了同化模拟研究。模拟结果准确再现了2013年冬季发生在台湾岛西南海域的一对冷、暖中尺度涡的生成及传播过程。分析暖涡和冷涡成熟时期的垂向结构发现:暖涡中心温跃层深度超过200 m,而冷涡中心温跃层深度小于150 m;暖涡和冷涡经向和纬向流速均存在不对称性,相邻一侧流场强度明显偏强,对应较强的水平流速切变。上述特征与同时期南海中尺度涡观测实验结果基本一致。对暖涡和冷涡生成机制的分析印证了暖涡是由黑潮流套脱离生成的观点,同时指出冷涡是暖涡北侧较强的气旋式流速切变及西南向海流产生的离岸输运共同作用产生的。     

海底有缆在线观测系统研究与应用综述

获取高质量海洋观测数据是维护国家安全和权益、保障人类生存与可持续发展、应对全球气候变化、开发利用海洋资源、防灾减灾等的重要基础。随着海底观测技术的发展,海底有缆观测已成为地球观测的第三个平台。通过借鉴国内外海底观测网的成熟技术,设计研发单节点海底有缆在线观测系统,主要包含海底观测、电力信息传输和陆上人机交互信息管理等三个子系统,具有高度可扩展性,可根据监测需求集成安装常用的各类海洋观测仪器和水下高清摄像头,从而实现海洋环境和水下生物资源的原位、长期、连续、稳定的在线观测。研发的海底有缆在线观测系统构造简单、扩展性强、经济成本低,已广泛应用于山东省海洋牧场观测网的海洋生态环境和渔业资源、辽东湾的冬季海冰、海洋牧场与海上风电的融合效应、河流入海口水质、海上溢油等不同领域的业务化监测中,为我国海洋生态环境保护与修复、海洋资源开发利用、海洋防灾减灾等提供了高质量的科学数据支撑。海底有缆在线观测系统是业务化海洋在线观测技术领域里的创新研究,具有重要科学意义和广泛应用前景。     

沿海市区近地面大气层风、温、湿湍流特征的观测和分析

用三向风速仪和高灵敏温湿度脉动观测装置,测量沿海城市上空大气表面层风速、温度和湿度脉动。并用涡动相关法计算了大气表面层动量、热量和水汽湍流通量,给出了复杂地形上各物理量的谱特征,讨论了各湍流通量的特性。结果指出,风速、温度和湿度谱密度分布基本上都服从—5/3律。由于建筑物的影响,在f≥0.2Hz频段内拢动能量明显偏大。动量和热量输送主要由f<0.2Hz的扰动完成的,高频扰动的贡献可以忽略不计。     

中国东部海域1999年5月和6月风、温、湿和能量收支月平均状态数值模拟研究

应用美国宇航局 (NASA)Goddard空间飞行中心 (GSFC)的地球观测系统(GEOS)资料四维同化系统 (DAS)模拟了 1 999年 5月和 6月中国东部海域月平均风速、温度和湿度场以及能量收支各项 .根据模拟计算结果分析了我国东部海域温度、湿度以及风矢量的月平均分布状态 .分析结果表明 ,黄海、东海海域近海面大气层于5月和 6月无论白天和夜间都有来自南方海域的暖湿空气的平流输送 .6月的平流输送比 5月更强 .能量收支的计算结果显示 ,5月和 6月白天海面净通量是从海面向海洋深处输送 ,夜间海面净通量是从海洋向大气输送     

基于生成对抗网络模型的热带和亚热带海洋中尺度涡预报研究

中尺度涡蕴含海洋超过90%的动能,显著影响海洋物质能量循环。对中尺度涡的预报是目前物理海洋学研究的热点和难点。文章基于卫星高度计观测的近30年海表面高度异常数据(sea level anomaly, SLA),采用基于博弈思想的生成对抗网络方法(generative adversarial networks, GAN),构建了中尺度涡预报模型,进行了28天预报,并采用独立样本分析了预报涡旋的空间分布、时间分布、能量强度等特征参数,探讨影响预报结果准确性和时效性的主要因素。结果表明,半径为100～200km的涡旋在15天左右的预报时长仍能保持较好的准确性及时效性,误差在20%以内。该区域的平均涡动能约为0.875m²·s^–2,其预报的均方根误差(root mean square error, RMSE)普遍介于0.02～0.04m²·s^–2。且涡旋预报结果受异常天气影响较小,在正常天气条件和台风娜基莉条件下具有相似的预报能力。这些结果对进一步理解并应用生成对抗网络这一新方法预报海洋中尺度涡提供了参考。