J.皮叶克尼斯及海气相互作用研究

<正>J.皮叶克尼斯(Jacob Aall Bonnevie Bjerknes,1897—1975年)是著名挪威气象学家V.皮叶克尼斯之子,是气象学的挪威学派的重要代表人物之一。挪威学派由V.皮叶克尼斯创立,在20世纪大气科学发展中贡献卓著。J.皮叶克尼斯子承父业,很早就踏入学术领域,不仅引领了挪威学派的学术繁荣时期,更在平均大气环流、海气相互作用等领域做出突出贡献。J.皮叶克尼斯出生在瑞典斯德哥尔摩,1907年迁居到挪威,1924年获得奥斯陆大学博士学位。1914年他曾暂时放弃学业,到莱比锡协助父亲工     

Ⅴ.皮叶克尼斯及其门生

V.Bjerknes(皮叶克尼斯,1862—1951),是挪威地球物理学家;以他命名的大气环流定理,是现代动力气象学基础理论之一.他先后在瑞典斯德哥尔摩大学、美国卡内基研究所,德国莱比锡大学从事教学和科研工作.1912年回国,任挪威卑尔根大学教授,和他的门生、助手Bergeron,Rossby,J.Bjerknes等人,一起创立气象学卑尔根学派(Bergen School).J.Bjerknes1897年生于斯德哥尔摩,毕业于奥斯陆大学后,在贝卑尔根气象台他父亲指导下从事科研工作.1919年发表"移动性低气压的机制"一文,这篇仅8页的论文,在锋面理论上具有划时代的见解.1937年因希特勒入侵挪威而亡命于美国,从此在美国     

锋面气旋概念的缘起、发展和社会实践的关系

回顾了19世纪气象学处于萌芽阶段时人们是如何逐渐认识中纬度气旋和锋面概念的,并对20世纪初V.皮叶克尼斯提出的极锋理论、当时的时代背景,以及之后的不断改进进行了介绍和讨论,最后指出极锋理论的出现和不断完善是人们在实践中不断创造和不断检验的结果,是现代气象学最终成为一门科学的重要基石。     

温带气旋概念模式的最新进展

一、引言回顾温带气旋概念模式发展的历史,常引证挪威锋面气旋模式(Bjerknes 和 Sol-berg,1922)作为随后概念发展的起点。然而,Kutzbach(1979)的独特历史见解提醒我们,那些重要的结构上及动力上的概念化过程,是在前一世纪由欧洲及美国气象学家发展的。我们先介绍这些先驱探索者提出的模式个例,认识一下他们敏锐的洞察力和对我们气象学遗产宝库所作的贡献。接着,有选择地讨论了从挪威“Bergen”气象学派时代到现在为止几个气旋锋面模式的发展,其中包括从外场研究和数值模拟中得到的最新进展。     

影响降水分布机制的新观点

一九一九年娜威人雅·皮叶克尼斯提出了锋面气旋学说,轰动了气象界,为近代天气学的发展奠定了理论基础。娜威学派的锋面波动学说正确地提出锋的概念,指出这里有最大的要素不连续,有强烈的辐合。实际上是能量的释放、转化最集中的区域。他们提出的锋面气旋天气分布的典型模式,在一定程度上反映了客观实际。所以六十年后的今天仍是我们预报天气的依据之一。但在实际工作中也发现:     

极地气流内部生成的气旋

关于温带气旋的生成问题,一般都采用挪威学派的气旋模式,即认为气旋是由热带和极地气团之间极锋上的波状扰动发展而成的。但是近年来通过许多实例分析表明;气旋也能够在极锋后极地气流后部或极地气团内部形成。这种气旋,相对的比较小,在卫星云图上都伴随一个逗点云系,类似于一般锋面气旋,并有强锋区(强斜压区)与之相配合,但在地面除了活跃的个例能够分析出锋面外,往往地面的温度不连续表现不     

近十年来中纬度锋和气旋理论研究综合评述

近十年来,对于中纬度的锋和气旋的产生机制、它们之间的相互联系、以及它们的发展和内部结构已有了大量的理论研究工作,取得了很多有意义的结果.出现这种情况的原因有二:第一是因为要想改进数值天气预报方法,就必须对气旋生成和锋生过程、云系和雨区的演变进行理论描述.第二是因为随着试验研究方法的发展,已取得了有关锋和气旋内部结构的一些新的资料,需要对这些新资料进行理论解释.此外,计算能力的提高以及微分方程组数值求解方法的发展也起了很大的作用,现将近十年来主要研究结果分成六个方面综述如下. 一、变形场中的锋生作用自J.皮叶克尼斯的研究工作开始,大尺度高空锋生理论已经发展成变形场中的锋生理论.在六十年代,锋生理论已不仅使用准地转近似,而且还考虑非地     

伯杰龙及其在天气学分析和高空气象学的贡献

<正>瑞典气象学家伯杰龙(Tor Harold Percival Bergeron,1891.8.15—1977.6.13)是挪威学派的重要成员之一,在大气科学诸多分支领域均有开创性贡献。他的研究工作同时涉及气团分类、锋面理论和降水物理学等方面,他总结的气团分析方法是天气预报的重要分析手段之一。     

美国中部的非常规气旋锋面结构和雨带

美国中部的非常规气旋锋面结构和雨带王鹏云（中国气象科学研究院，北京，１０００８１）１引言本世纪初，挪威气象学家Ｂｊｅｒｋｎｅｓ等［‘一‘ｊ从对酉北欧登陆的海洋性气旋观测的分析，总结出代表气旋锋面系统结构的物理模式，即包含地面冷锋、地面暖锋和暖区的气旋...     

天气学的发展概要——关于锋面气旋学说的四个阶段

参照流体力学发展的4个阶段,以锋面气旋模型为例将天气学也分为:"古代"、经典、近代和现代4个发展阶段。"古代"天气学的代表是1863年航海家Fitz-Roy绘制的第一个风暴概念模型,它是对实践经验的总结,但不失其科学性;100年前挪威气象学派锋面气旋模型是基于牛顿力学的经典天气学代表,确立了斜压性是天气变化机理的核心,但将锋面视为物质面是其有悖流体连续性原则的重大缺陷;50年前芝加哥学派的锋面气旋三维模型是基于对准地转动力学理论深刻物理洞察力的近代天气学代表;20世纪末暖锋后弯卷入爆发性气旋模型是高科技时代基于大规模数值计算的现代天气学代表。在大数据时代,现代天气学需要学习和继承近代天气学用深刻的物理洞察力来分析天气学问题。     

锋面分析是否该重新估价

1.引言大约70年前,卑尔根学派的气象学家在一系列的著名论文中(如 Bjerkness,1919;Bjerkness 和 Solberg,1922)提出了中纬度天气尺度气旋结构和演变的概念模式。直到现在这个概念模式及其相应的分析技术在天气学和业务预报中仍占支配地位。在过去的半个多世纪中,中纬度气旋结构和动力学的知识得到迅速扩充。这些新获得的知识表明,尽管挪威学派的模式抓住了气旋演变的许多重要方面,但仍需要作些重大修改。     

一次引发华北和北京沙尘暴天气的快速发展气旋的诊断研究

对造成2000年4月5～7日华北大范围严重沙尘天气、产生大风的蒙古气旋快速发展过程进行了研究.气旋发展初期和发展成熟期温度平流均为气旋发展的主要因子,涡度平流也起了作用,但较温度平流作用弱且随气旋的发展而减弱.斜压作用开始出现在低层且位于气旋的后部,气旋发展开始时气旋区高低空并没有很强的锋生,但到气旋发展到最强时,对流层高空锋生区叠加在低层锋区上气旋周围的斜压作用增强,这对于有效位能的释放、动能的制造及气旋的加深有很大作用.此外,斜压强迫诱发出强烈的非地转风;对流层顶出现较深的"下陷",显示出冷空气的快速下沉及高低空系统之间存在明显的相互作用;水汽和潜热释放的作用不明显;揭示出该气旋发生发展机制不但与挪威学派的温带气旋模型有较大差别,而且与Petterssen的A、B类气旋发展、我国夏半年降水的江淮气旋和西南涡等低压系统亦不相同.     

锋面波发展演变与气旋形成的数值研究

本文将锋面作为密度的零级不连续面，对锋面上扰动的非线性发展演变进行了数值研究，所用的锋面模型是f平面上的浅水、两层模型，差分格式具有位涡拟能守恒和动能守恒的性质。锋面波的发展与初始扰动尺度有关，天气尺度的扰动可以维持较长的发展时间，形成较大振幅的波动，其结构类似于具有锢囚锋结构的气旋，相反，较小尺度扰动不易形成锢囚锋结构。同时，锋面波的发展演变受Richardson数(Ri)的影响，Ri越小，锋面波发展的时间越长，波动振幅越大；Ri越大时，锋面波发展的时间越短，波动容易衰减。锋面波的发展类似于气旋的形成过     

运用近代气象理论对内蒙古强降雪过程的预报试验（上）——对称不稳定性分析

1　前言大气演变是多尺度运动相互作用的结果 ,大气运动的多尺度性质 ,早为大气探测和天气分析的实践所证实。近二三十年来 ,中尺度气象学得到了迅速的发展 ,无论在观测事实、理论研究、数值试验和实际预报等方面都比二十多年前有了突飞猛进的进展。许多国家相继开展耗费巨资的中尺度观测试验 ,揭示了许多有意义的事实 ,推动了理论研究工作的发展 ,其中对称不稳定理论就是一个引人注目的例证 ,许多学者认为它是现有中尺度理论中一个有希望的起点。自从 1919年 Bjerknes提出锋面概念以来 ,关于锋面的研究经历了 3个阶段。第一阶段是地面锋研…     

二战后美国三个大气模式中心的美日组合

<正>著名计算机科学家高德纳(Donald E.Knuth)曾经这样定义科学与艺术的边界:"科学是那些我们理解得足够清楚,以至于可以描述成计算机语言的知识;而艺术则是其他还未达到这种程度的认知。(Science is what we understand well enough to explain to a computer;Art is everything else we do.)"从这个意义上讲,现代气象学的发端似乎不是20世纪初以V.Bjerknes为首的挪威学派,而应是二战后的1950年。     

气旋波动研究进程及研究方法

较全面地回顾与阐述了气旋波动研究进程及研究方法, 其中包括Bjerknes气旋模式, 以及Bjerknes and Solherg (1922) 提出的温带气旋生命循环和Petterssen (1956) 对气旋温度结构的描述, 并指出凝结潜热及地形对气旋发展的作用。还较详细地介绍了Petterssen (1956) 气旋发展理论、倾斜涡度发展理论、来自准地转 方程及位涡思考的气旋生成理论, 以及高空超长波系统发展与高空急流加强有利于低层爆发性气旋发展的学术观点, 为气旋的研究提供了历史研究背景、研究思想及方法。     

一次引发强沙尘天气的快速发展蒙古气旋的诊断分析

利用NCEP分析资料和常规气象观测资料对造成2006年3月9-10日华北大范围强沙尘天气,产生大风的蒙古气旋快速发展过程进行了分析。结果表明：气旋发展前期,高层反气旋性流场对波能量发展有正的贡献,有利于气旋的爆发性发展。在气旋发展过程中,温度平流和涡度平流均为气旋发展的主要因子,但涡度平流在气旋发展初期相对温度平流较弱。斜压作用出现在低层,并随着气旋后部的锋消作用以及前部的锋生而显著增强,这对于有效位能的释放、动能的产生以及气旋的发展有重要作用,同时,斜压强迫能够诱发出强烈的非地转风。此外,位涡分析表明,气旋的发展与冷空气活动的关系比较密切,并且存在明显的高低空系统之间的相互作用,而水汽和潜热释放产生的作用不明显。同时揭示出该气旋发生发展机制不但与挪威学派的温带气旋模型有较大差别,而且与Petterssen总结的A、B类气旋、引起我国夏半年降水的江淮气旋和西南涡等低压系统亦不相同。     

锋面假相当位温图和它对中国寒潮冷锋上界变化分析的应用

本文提出了锋面假相当位温(θ_(se))图作为分析锋面的一种工具.根据个案例子的锋面上界 θ_(se)图分析,发现锋上 θ_(se)还不是均一的,并且它的极值随时间有着相当可观的变化.本文讨论了这结果,指出这表明锋面不是一个简单地总是由同一物质总组成的物质面,而是在锋前锋后连续不断的经历着锋生锋消过程,有着它自己的新陈代谢的一种构造.最后讨论了这些事实在锋面分析和数值预报上的意义.     

亲潮延伸体海区一次海雾过程的观测研究

西北太平洋是全球海雾最多的海域,但由于观测资料匮乏,对开阔大洋上海雾形成机理的个例研究很少。2019年9月12—14日,中国北极科考船“向阳红01号”在亲潮延伸体水域捕捉到一次海雾事件。主要利用船载观测数据,分析了海雾形成的物理过程。结果表明,这是一次温带气旋的暖锋和局地海洋锋(海面温度锋)共同影响下的海雾过程。伴随暖锋的偏南气流将暖湿空气向北输送,在亲潮延伸体区,海面空气增湿效应大于增温效应,导致相对湿度不断增加接近饱和。北上暖空气遇到较冷水域上空的冷空气团,向上爬升形成大范围锋面逆温;局地海洋锋强迫出大气边界层内的次级环流,其下沉支使该锋面逆温层底的高度进一步降低,有利于雾滴局限在近海面成雾,雾区出现于暖锋锋面过后局地海洋锋的冷水侧。这项研究明确了海雾形成过程中作为背景环流的大气暖锋与作为局地强迫项的海洋锋的贡献,可为海雾预报提供新的理论支撑。     

山西2006年雨季天气气候特征分析

2005年6月17～24日,华南地区发生了连续多日的暴雨天气过程,其显著特征是存在着南北两条雨带,北支雨带(福建中北部)由准静止的梅雨锋造成,南支雨带(广东中东部)发生在锋前暖区之中,这种连续多日共存的双雨带现象引起了气象学家的广泛关注.为了探究锋面和锋前暖区暴雨的成因,加深这两类不同性质暴雨的认识,利用NCEP每6 h一次的1°×1°经纬度再分析资料以及华南地区加密观测的逐小时地面降水等资料,以此次连续多日维持的双雨带降水过程为例,详细分析了锋面附近与锋前暖湿区内暴雨系统的主要物理差异.结果发现:梅雨锋暴雨和锋前暖区暴雨不仅在中尺度雨团活动、系统动力结构、大气不稳定机制和大气加热结构等存在明显的差异,而且在水汽输送、中尺度环境以及与暴雨有关的垂直环流之间也存在着不同点,这些差异可能是造成锋前暖区暴雨难以模拟和预报的主要原因.