寒潮冷堆增强的动力原因

本文利用动力学诊断方法分析了1979年11月一次东亚寒潮过程,证明500毫巴冷中心在南移过程中不断增强是由于寒潮冷空气堆中存在上升运动使空气绝热膨胀冷却所致。文中还从动力学观点解释了寒潮过程中垂直反环流的成因。指出对流层高层(300毫巴)急流核上游(入口区)和下游(出口区)存在相反的铅直环流,上游为正环流,下游为反环流。急流核两侧存在强大的正负切变涡度平流是使急流核上,下游存在性质相反的铅直环流的原因。文中近似计算了这次寒潮过程中槽后偏北急流核两侧空气的12小时二维轨迹,证明槽后偏北急流核左侧强大的正切变涡度中心及其相应的下游正涡度平流引起了寒潮冷空气堆上空质量辐散。因此在寒潮分析和预报时应注意围绕西风槽的急流分布的不均匀性,特别是300毫巴槽后偏北急流中急流核的存在及其活动对预报寒潮冷空气堆的增强是十分重要的。     

东亚副热带西风急流位置变化与亚洲夏季风爆发的关系

利用1961～2000年的NCEP/NCAR候平均再分析资料,初步探讨了季节转换期间东亚副热带西风急流南北和东西向位置变化与亚洲季风爆发之间的联系。结果表明,亚洲夏季风爆发伴随着东亚副热带西风急流轴线的北跳和急流中心西移,急流轴北跳至35°N以北的青藏高原上空,南支西风急流消失,亚洲季风环流形势建立。南海季风爆发早年,低纬的东风向北推进的时间早,到达的纬度偏北,中纬的西风急流强度偏弱,季风爆发晚年则相反。同时,南海夏季风爆发早年,青藏高原上空急流核出现较早,西太平洋上空急流核减弱较快,急流中心“西移”较早。而在南海夏季风爆发晚年,西太平洋上空的急流核减弱较迟,青藏高原上空急流核形成偏晚,急流中心“西移”较迟。此外,急流中心东西向位置和强度变化与江淮流域梅雨的开始和结束也有密切关系。     

一次寒潮天气综合诊断

对 1999年 4月 2 1～ 2 6日出现在我国西北地区的一次区域性强寒潮过程 ,从天气事实、天气成因及动力诊断等方面进行了分析探讨。结果表明 ,环流经纬向型的调整是寒潮酝酿和爆发的直接原因。上游美洲大槽加深造成的下传波能为寒潮酝酿提供了能量基础 ,西风急流的南北大幅摆动使高度槽加深和高空锋区增强 ,这二者是寒潮生成的间接原因。冷气团中存在的上升运动 ,使冷空气影响的范围和强度增大。另外 ,伴随寒潮出现的强降温、大风、沙尘暴等其他天气现象与前期西北区上空大气普遍增温密切相关     

冬季风爆发前西伯利亚高压的演变

本文是一次个例的诊断分析,应用FGGE-Ⅲ_b资料分析了1979年11月12—17日的东亚寒潮过程,着重讨论冷空气爆发前,位于两伯利亚的冷堆的增强过程,运用准拉格朗日坐标系的热量方程和涡度方程诊断了500hPa冷中心的温度变化和地面冷高压上空涡度演变的物理过程,分析结果说明,冷堆的增强与高空槽后急流中心前方出口附近的侧向环流有密切关系,开始时500hPa冷中心就位于此侧向环流的上升支附近,绝热冷却是冷堆加强的主要因子,即动力因子是主要的,冷高压上空的涡度变化与相对的涡度平流关系密切,它也与高空急流的相对位置有关,在地面高压加强的后期,散度项和平流项对于温度变化的贡献相反,但它们的垂直分布都有利于下沉运动加剧.因此,在分析预报中要密切注意忽流的动态. 本文的分析结果将有助于进一步理解冷空气增强的物理机制,也为寒潮过程的分析预报提供一定的参考.     

东亚寒潮活动对下游爆发性气旋生成的影响

本文研究了东亚寒潮过程与下游爆发性气旋之间的关系。通过对一个强寒潮过程及随后在西北太平洋上爆发性气旋生成的个例分析发现,寒潮过程相伴随的大环流调整给下游气旋猛烈发展提供了极好的背景条件。当超长波槽与长波槽耦合加深时,槽前气旋迅速发展。大槽的加深使高空急流不断加速,大风区向低层扩展。出口区的次级环流也随着急流的加强而加强,它促使北侧低层气旋发展。对93次爆发性气旋作统计分析进一步证实了上述结论。绝大多数过程皆伴有上游的强冷高压活动。高压中心越强相应的爆发气旋也越强,甚至可以发生连续的爆发。绝大多数爆发性气旋发生在超长波槽前,强高空急流出口区的向极侧。     

巴彦淖尔市一次寒潮天气动力机制分析

使用常规气象观测资料,采用天气学原理和天气动力学诊断分析方法,从寒潮环流背景和动力机制,对2012年11月2-4日发生在内蒙古巴彦淖尔市一次寒潮天气过程进行了分析.结果表明:①乌拉尔山高压脊强烈发展东移,脊前偏北急流带南移、南下低涡与转竖低槽合并,冷空气向南爆发,造成了此次寒潮天气过程.②850 hPa冷平流区向南扩展的速度比地面气温24h负变温区向南扩展速度超前12 h左右,强盛的冷平流是造成气温骤降的主要原因.③300 hPa偏北急流轴左侧风速有气旋性切变,右侧有反气旋性切变,加大地面气压场的气压梯度,产生“梯度风”.高空槽前暖平流、槽后冷平流,暖区上升、冷区下沉,形成对流运动.低层由冷区指向暖区的水平运动和暖区上升运动构成垂直方向上次级环流,次级环流的下沉支处于高空急流轴入口区左侧下方,使高空急流动量传递到地面,低层水平运动(冷区指向暖区)加大了地面风速.     

甘肃河西地区一次强寒潮天气个例诊断分析

2008年4月19~20日,受西伯利亚东移南下的强冷空气影响,河西地区出现了自2001年以来最强的1次寒潮天气.利用MICAPS资料分析了这次强寒潮爆发时的环流形势演变特征.同时采用NCEP/NCAR 2.5°×2.5°每天4次再分析资料,计算了60~105°E、35~60°N区域内,4月15日08时~20日08时300 hPa高空急流,500 hPa涡度、温度平流、垂直速度,700 hPa水汽通量散度等物理量.结果表明:此次强寒潮的爆发与高空急流在东移南下过程中逐渐加强有关,500 hPa正涡度区与槽前锋区配合一致,更有利于引导强冷空气东移南下.低层强冷平流对地面加压降温作用至关重要,垂直速度与大气层结稳定度有关.700 hPa水汽通量散度场分布特征对寒潮天气条件下的降水形成有明显影响,水汽通量散度极小值区域均有降水,最大值区域无降水而有沙尘天气.     

青海海东地区一次寒潮天气过程分析

利用Micaps平台提供的实况资料,从天气学角度对2010年12月13—15日青海省海东地区寒潮天气过程的环流背景,影响系统进行了分析,结果表明:阻塞高压强烈发展,脊前横槽建立是此次寒潮天气爆发的主要环流背景,横槽后偏北气流引导极地冷空气南下在蒙古西部堆积,形成强大的冷高压,横槽逐渐南压,引导冷空气南下,促成了此次青海海东地区寒潮天气。     

500毫巴欧亚地区急流带的演变和寒潮的爆发问题

500毫巴强风带实际上是急流带的反映。我们从急流带的演变着眼,来研究寒潮的酝酿和爆发过程,即从偏西急流的破坏到偏北急流的建立,再由偏北急流的破坏到寒潮的爆发。在整个演变过程中,我们把着眼点放到急流,特别是偏北急流的建立和破坏方面来。这对寒潮预报特别是对关键性、灾害性寒潮预报是有很大帮助的。其优点在于: 1.急流带的强弱可以从风速的大小、风向的转变来识别。在实践中我们把风速大于20米/秒的站的个数多少和急流的正北程度来作为急流强弱的鉴别特征。如果5个站以上风速大于20米/秒,风向接近正北或东北,我们称为偏北急流带,这种急流带越强、伸到的纬度越低,寒潮强度越强。这种急流带的强弱在天气图上容易看出,便于掌握。     

中尺度对流系统引发的致灾雷电过程分析

本文对2007年3月3日-5日华北区域爆发的强寒潮,从大尺度环流形势特征、天气过程特点及特强降温的成因进行了分析,得出了强寒潮天气爆发预报着眼点。此次寒潮天气是由于西路冷空气和极地冷空气在贝加尔湖附近地区合并加强;横槽转竖,偏北气流引导冷空气南下,并且又有补充冷空气南下造成的。欧亚500hPa中纬度大“Ω”流型为寒潮天气的产生提供了有利的环流背景。该大“Ω”流型与常见寒潮倒“Ω”流型的槽脊位置在东北亚地区接近反位相。且波长更长。     

夏季亚洲副热带急流中的长波扰动

本文分析了1955—1961年6—9月亚洲副热带对流层上部流型,分析指出,在300毫巴图上副热带急流中有大尺度的扰动,高空副热带西风急流中的长波,具有以下諸特性: 1.高空副热带西风急流中长波和我国天气有密切的关系。 2.副热带长波分布的稳定性与大范围早涝有一定联系. 3.在盛夏,亚洲上空有两个副热带长波槽,其位置在65°E,115°E.     

夏季东亚热带和副热带地区经向和纬向环流型的特征

根据1958年7月8—18日和1957年7月21—30日东亚低纬度的两个悬殊的环流型,分析了在这两个时期内东亚低纬度环流的各种特征。结果得出,在经向和纬向环流期间,无论北半球纬向风带的位置,长波系统的配置,副热带高压活动的情况以及赤道辐合区的分布都有着很大的不同。此外,台风活动的次数也表现有很大悬殊。其所以有如此悬殊,可以从该两时期低纬度流场的特点来说明原因。在中国大陆上,在这两个时期的天气过程也很不同,在经向环流期间,大陆上的主要雨带成东北—西南向的,而在纬向环流期间,雨带便成东西向分布,并集中在江淮流域之间。 另外,我们又研究了在这两个时期内南北半球间环流关系,从手头所掌握的资料分析结果看,两者关系相当密切。在东亚低纬度经向环流期间,南半球(特别在澳洲)也盛行经向环流,并且在澳洲附近从南半球向北半球的质量输送也最强烈;而在东亚低纬度纬向环流期间,南半球也盛行纬向环流,澳洲附近的冷空气活动不显著,越过赤道向北的质量输送也比较弱。     

影响华南后汛期季风持续性暴雨和热带气旋持续性暴雨的大尺度环流背景分析

利用1961—2008年NCEP逐日、逐月再分析资料和全国和华南各省台站逐日降水资料,得到华南后汛期持续性暴雨74例,其中热带气旋 (TC) 引起的持续性暴雨 (TCR) 有54例,季风引起的持续性暴雨 (MSR) 有20例。TCR主要发生在8月,占TCR总数的52%,MSR主要发生在7月,占MSR总数的70%。两类持续性暴雨的出现次数具有明显的年代际变化特征,自1980年代以来发生的次数明显增加。通过对比分析得到,MSR主要由前期和同期热带中东太平洋异常海温持续偏暖所致,其一方面加强了南海夏季风环流、水汽辐合异常增强;另一方面增强了菲律宾海的对流,使得高空西风急流位置偏北;在两者的共同作用下,大气环流激发出“-、+、-”的EAP遥相关型波列分布,为7月持续性暴雨的发生提供有利条件。相比之下,TCR主要由于8月局地海温-黑潮区海温异常偏冷致使高空西风急流位置偏北所致。此外,叠加在这种尺度背景下,导致MSR和TCR发生的关键是10~20天季节内振荡导致系统由东南向西北传播。      

东亚的梅雨期与亚洲上空大气环流季节变化的关系

本文根据气候的资料以及1951—1957年的高空资料,对东亚的梅雨期气候特点,以及梅雨期跟亚洲上空大气环流季节变化的关系,作了分析.作者发现,东亚梅雨期的开始和结束是很有规律性的,梅雨期与亚洲上空大气环流的季节变化有着很密切的关系.这个时期是发生在亚洲上空行星风带向北突然推进的时期.东亚梅雨期开始的日期跟印度季风在印度加尔各答建立的日期是相一致的.梅雨期的结束跟日本馆野高空西风急流消失并且东风出现的日期很接近.这种在亚洲上空出现的大气环流季节变化,在年与年之间,虽然在时间上有一些出入,但变化的型式却是一致的.这种现象的揭露,对于东亚梅雨的了解及预报问题是有帮助的.     

大气环流的一个数值试验

考虑地形及加热作用,建立了一个大气环流数值试验准地转二层模式。在辐射加热中考虑了云对长短波辐射的影响,而假定云的出现与否仅依赖于垂直速度。在模式中放置了北半球实际的地形及海陆分布,而下垫面的温度由求解下垫面热传导方程得出。把方程组化成非线性常微分方程组,用Runge-Kutta方法在电子计算机上求解。 在不计扰动的情况下,在具有年周期的太阳短波辐射的作用下,逐渐建立起下垫面纬圈平均温度梯度及基本气流。下垫面温度具有很清楚的季节变化,位相落后于太阳短波辐射一个月,求得的冬夏季的下垫面温度值与实际的气候值相当。基本气流也有明显的季节变化,夏季风速减弱,急流向北移,冬季风速增强,急流向南移,位相落后于太阳短波辐射一个多月。 北半球实际的海陆分市的热力特性,在冬季能使亚洲及太平洋上空变冷,并能使大西洋及欧洲上空变暖。在非绝热加热和地形的共同作用下,在冬季出现了随时间变化着的东亚大槽和北美大槽,以及冷空气活动过程。这种冷空气活动有其偏爱地区:起源于苏联新地岛上空,并向东南方向移动。     

2011年长江中下游旱涝急转及汛期暴雨的对流条件研究

利用ERA-Interim及雨量和土壤水分观测资料,对比诊断了2011年5—6月长江中下游梅汛前极旱期急转为梅汛期洪涝的极端天气事件的对流条件（水汽、不稳定、抬升作用）差异及特征,并研究条件性湿位涡垂直通量（CMF）指数与暴雨之间的定量关系。结果表明:在极旱期,干冷的东北气流控制,西太平洋副热带高压偏东,低层水汽通量弱且以偏北风输送为主,中低层为下沉气流,无低空急流,等θ_se线稀疏,边界层抬升机制缺乏,是干旱加剧的主要因子;在梅汛期,西南气流增强,西太平洋副热带高压西伸,低层气流在长江地区辐合,低层水汽通量增加且转为西南和东南风输送为主,伴随高低空急流耦合和深厚的上升运动,等θ_se线密集形成梅雨锋,增强不稳定暖湿空气强迫抬升和垂直输送,造成暴雨频发,引起区域性洪涝。暴雨中心600 hPa以下为负湿位涡的不稳定层,对流不稳定与条件性对称不稳定共同作用是强降水发生的不稳定机制。CMF指数与旱涝变化、暴雨过程演变非常一致,在极旱（梅汛）期,CMF指数低（高）,变化平缓（剧烈）,CMF指数在暴雨开始时逐步剧增,结束时迅速减小。      

1991 年梅雨锋云系的中尺度分析

根据数字展宽云图和常规资料分析得到，1991年梅雨期江淮地区大—暴雨大多是由中尺度云团产生的。它主要是:低涡暖切云团和冷切（冷锋）云团。它们的大多数是中—β尺度云团，平均维持时间为5—6小时，平均最低云顶温度为–69℃左右。低涡暖切云团产生于低涡中心东侧，低空急流轴的左前方。而冷切云团产生于梅雨锋云系的尾部与西南季风交汇处。另外，分析了云团云顶温度与降水的关系，发现产生≥5 mm/h降水的云团，其中75%的云团云顶温度小于或等于–64℃。     

1958年初夏北半球对流层上部大气环流演变的分析

本文利用1958年5月下旬至7月初北半球的对流层顶图,分析这段时期内大气的结构,以及副热带急流和副热带高压的变化,得到以下一些事实:(1)在初夏大气的三折结构也是很清楚的。对流层顶图在夏季仍可以作为分析对流层上部环流情况的一个工具。(2)在这段时期内,副热带急流在全球范围一般有6—7个波,波动振幅和波数呈有规律的循环变化,一循环约15天左右。(3)副热带急流的平均纬度在这段时期内有了显著的季节性北移,北移不是逐渐的而是集中在6月初和6月底副热带急流波动振幅加大的时候。(4)200毫巴上副热带高压轴线的北移与副热带急流的北移是一致的。     

云南一次持续性风雹过程中低空急流的若干特征

本文分析了１９９７年３月１５～１９日滇南一次持续性风雹天气过程中低空急流的动力、热力特征及其与昆明准静止锋的关系。结果表明,大风冰雹出现在急流轴左侧具有较强正涡度及风场气旋式切变的区域内,当低空急流区伴随强的辐合上升运动且低层有冷气活动时,有利于风雹天气的发生,风雹地区具有较强的斜压不稳定层结。     

冬季东亚-西太平洋西风急流基本结构及其异常的诊断分析

利用ECMWF再分析资料ERA40中的逐月风场和温度场资料,对冬季位于东亚-西太平洋上空的西风急流(WJS)基本结构和异常特征进行了分析.结果表明,一年当中最为强盛的冬季200 hPa WJS主体稳定地分布于东亚至西太平洋上空,向上向下均迅速减小.在对流层中高层,从东亚沿海到太平洋上空的西风系统较为深厚,低层对应着显著的大气斜压区.通过对东亚-西太平洋地区冬季200 hPa纬向风异常的EOF分解得到三种异常空间分布型,第一模态的中纬度西风异常主要发生于日界线以东的中东太平洋上空,第二、三模态则分别对应WJS主体发生增强/减弱和位置的北/南移动.WJS的这三种空间异常形态与中纬度低层大气斜压性的三种异常分布型相对应.通过对冬季WJS长期趋势的初步分析发现,近二十年来,洋面上空西风急流有增强趋势,这是由于急流轴南侧洋面上空大气存在显著增暖趋势、而急流轴北侧洋面上空却有变冷的趋势所造成的.