扰动位涡倾向方程在两类中尺度低压演变分析中的应用

为研究暴雨过程中尺度低压系统的演变, 推导出非守恒条件下的位涡方程并简化得出中尺度扰动位涡倾向方程, 以广西一次特大暴雨过程为例, 验证方程在分析中尺度系统发展演变中的有效性和可操作性, 并分析了暴雨过程中两类中低压的不同演变因子。结果表明: (1) 中尺度扰动位涡大值中心的演变对中尺度低压系统的发展演变具有较好的指示意义; (2) 推导出的包含非绝热加热作用项的中尺度扰动位涡倾向方程, 可用来揭示凝结加热潜热对中尺度低压系统发展演变的作用; (3) 利用中尺度扰动位涡倾向方程定量分析凝结加热的贡献, 是区分引发降水的中尺度系统和降水过程中凝结加热强迫出的中尺度系统的方法, 对研究凝结加热和不同类型中尺度系统之间的相互作用具有重要意义。     

湿位涡方程及其应用

本文在湿绝热、无摩擦条件下，推导了湿位涡方程及其近似表达式。然后通过尺度分析得到了大尺度条件下湿位涡守恒的性质，其形式与干位涡一样。由于考虑了水汽的作用，使用它较干位涡更为方便。最后，我们把湿位涡用于江南岭北3 月有无连阴雨的分析，其结果与预报员经验是一致的。     

西北涡暴雨的湿位涡诊断分析

利用常规的探空和地面观测资料、NCEP格点资料以及中尺度MM5模式,对2000年7月4～5日发生在华北南部的一次西北涡大暴雨过程的湿位涡场特征进行了诊断和分析.结果表明,中尺度低涡暴雨的发生发展与湿位涡的时空演变有很好的对应关系,湿位涡＂正负区叠加＂的配置是低涡暴雨发展的有利形势.强降雨区发生在对流层低层正压项的正值区南侧零线附近,斜压项的最大负值区对暴雨的落区和移动有指示作用.     

一次西南涡暴雨的湿位涡诊断分析

利用NCEP1°×1°再分析资料对2013年5月25~26日发生在我国中东部大范围的暴雨过程进行了湿位涡诊断分析,结果表明:(1)暴雨发生时低层湿位涡明显增加,湿位涡正压项自底层至高层呈现出“负-正”的分布特征,湿斜压项负值中心的演变反应出斜压性在强降水发生时所起的重要作用;(2)本次暴雨过程分两个阶段,第一阶段主要是因为强垂直风切变作用,使得降水具有强对流特征;第二阶段则是由于斜压性作用,降水分布广、持续时间长;(3)干冷空气沿着等熵面向下入侵到低层负位涡之上会导致对流不稳定度进一步加大,垂直运动发展使得低层水汽抬升,凝结潜热释放有利于中低层低涡的维持和发展。      

滇中暴雨的湿位涡诊断分析

应用湿位涡理论,对１９９８年６月滇中地区罕见的６场暴雨过程进行了诊断分析。结果表明：θｅ面陡立且南侧暖湿气流活跃,易导致湿斜压涡度发展,形成θｅ陡峭密集区,密集区内暴雨容易发生;湿空气对流活动层仅能达到５００ｈＰａ至６００ｈＰａ之间,若对流层低层ＭＰＶ１〈０,同时ＭＰＶ２〉０,易产生暴雨。     

湿位涡分析在河北东北部暴雨预报中的应用

应用湿位涡理论,对2008年6月25日发生在河北省东北部的1次局地暴雨天气进行了诊断分析。结果表明,暴雨产生在θse线陡立密集区附近,θse线陡立密集区附近对流稳定度较小,有利于湿斜压涡度发展,MPVI“高层正值区低层负值区垂直迭加”的配置是暴雨发生、发展的有利形势,暴雨区位于850hPa上MPVI零线附近,湿位涡在850hPa上具有MPV1〈0,MPV2〉0的特征,在夏季可以作为河北省北部预报暴雨的一个有效辅助工具。     

湿位涡和倾斜涡度发展

从完整的原始方程出发，在导出精确形式的湿位涡方程的基础上，证得绝热无摩擦的饱和湿空气具有湿位涡守恒的特性。并由此去研究湿斜压过程中涡旋垂直涡度的发展。结果表明，在湿等熵坐标中，涡旋的发展与对流稳定度的减少，等熵面上的辐合和潜热的释放有关。由于等熵位涡分析的应用受等熵面倾斜的限制，又进而发展了Ｚ坐标及Ｐ坐标中的倾斜涡度发展理论。指出无论是湿对称不稳定或对流不稳定大气，还是湿对称稳定或对流稳定大气，除对流稳定度的影响外，风的垂直切变的增加或水平湿斜压的增加均能因湿等熵面的倾斜而引起垂直涡度的增长。湿等熵面的倾斜越大，这种由干湿斜压性加强所引起的涡旋发展更激烈。在梅雨锋附近及其南侧暖湿区的北端，湿等熵面十分陡立，是涡旋发展及暴雨发生的重要地区。对１９９１年６月１２—１５日江淮流域暴雨过程的湿位涡分析表明，湿位涡分析，尤其是等压面上湿位涡量ＭＰＶ１和ＭＰＶ２的分析不仅在中高纬有效，在低纬度及低对流层也十分有效，是暴雨诊断和预报的有力工具。     

贵州省一次连续性暴雨的湿位涡诊断分析

该文利用绝热、无摩擦大气湿位涡守恒理论和常规的地面观测资料、NCEP再分析资料（水平分辨率2.5°×2.5°）,对贵州省2011年6月3—6日连续性暴雨过程的湿位涡场进行了诊断和分析。结果表明此次暴雨过程发生在对流层中低层MPV1负值区和MPV2的正值区以及θse的高能区内。湿位涡的正压项与斜压项综合反映了暴雨区对流不稳定和斜压不稳定状况。这一判据将大气中的对流不稳定和斜压不稳定很好地联系在一起,为暴雨天气的诊断和实际预报提供了一种思路。     

呼和浩特市一次大暴雨天气的湿位涡诊断分析

对1998年7月12日发生在呼和浩特地区的大暴雨天气过程进行了湿位涡初步诊断分析。结果表明:湿位涡在暴雨预报中具有较好的指示性,当对流层低层MPVl<0,同时MPV2>0时,暴雨易发生。从500hPa到对流层中高层,在切变线的附近有一个大的湿位涡正值中心,各层中心的位置基本相对应,从中层到高层略向北倾,越到高层中心值越大。强降水位于低层湿位涡高值区东北侧正位涡较小的地区,并与位涡斜压部分的负值中心相对应,随着斜压负值中心强度的增强,暴雨加强。     

内蒙古一次区域性暴雨的湿位涡诊断分析

应用自动气象站观测资料及NCEP再分析资料,对2012年7月27日发生在内蒙古中西部地区一次暴雨天气过程的湿位涡场进行了诊断分析。结果表明:MPV1"正负值区垂直叠加"的配置对暴雨的发生、发展非常有利,且MPV1负值中心区对暴雨落区有一定的指示作用;MPV2的分布表明,随着大气斜压性增强,强降水总是发生在对流层低层斜压性较强的区域;低层斜压项的负值区与暴雨的落区存在着良好的对应关系。     

“碧丽斯”台风暴雨影响广西的湿位涡诊断分析

应用湿位涡理论，对发生在广西境内由台风减弱的低压引发的大暴雨过程进行诊断。结果表明：暴雨产生在θe面陡峭密集区附近，θe陡立密集区附近易导致湿斜压涡度发展；当对流层低层MPV1〈0，同时MPV2〉0时，暴雨易发生，暴雨产生在高低空正负湿位涡柱的下方；对流层高层高值湿位涡下传，使得对流层低层稳定度降低，导致对流不稳定能量释放，有利于暴雨产生。低层西南暖湿气流加强，不稳定能量在释放的同时不断得到补充，使得暴雨增幅。     

承德地区罕见暴雪天气过程的湿位涡分析

文章应用湿位涡理论及NCEP再分析资料(1°×1°),对2003年3月19—21日发生在承德地区罕见暴雪过程进行了诊断分析。结果表明:暴雪产生在θse陡立密集区附近;当700h Pa,MPV10,同时MPV2O时,暴雪易发生;密集的极值带状分布与降水带吻合。     

位涡理论及其应用

位涡是近代天气动力学的重要概念之一。本文主要对位涡理论的某些要点,包括位涡的概念、位涡的守恒性、位涡的分析、位涡思想、位涡反演、湿位涡及位涡理论的发展和应用等作一简要介绍。     

位涡倾向分布与台风Megi(2010)移动的关系及其影响因子

结合数值试验结果对台风Megi(2010)不同半径内的位涡倾向(potential vorticity tendency,PVT)质心位置变化与台风移动的关系进行了探讨,并对PVT方程中不同因子影响PVT质心位置的作用范围进行了研究。结果表明,较小台风半径内的正PVT质心位置变化与台风移动具有较好对应关系,可指示"Megi"转向,较大台风半径内的PVT分布变化虽不直接指示"Megi"转向,但可反映对应区域内大气动力、热力状况发生了有利于"Megi"转向的调整。PVT质心移动受位涡水平平流项的影响较大,受垂直平流项和非绝热加热项的影响相对较小,PVT方程中与台风内部对流活动有关的垂直平流项和非绝热加热项可对"Megi"中心附近PVT分布产生影响,而与台风水平环流有关的水平平流项除可对较小台风半径内PVT分布造成影响外,还可将台风位涡向外输送,是导致不同半径内PVT质心位置差异的主要原因。     

一次爆发性气旋的发展与湿位涡关系的研究

通过对一次陆地爆发性气旋的数值模拟与湿位涡的诊断分析发现，气旋的爆发与湿位涡的平流关系密切，气旋的发展并不是在湿位涡中心位于气旋上空时才开始，而是当湿位涡中心位于气旋的后部，并在200hPa对下有明显的倒圆锥形下伸区时，才有利于气旋的发展。当湿位涡中心位于气旋上空时，气旋发展开始减慢。湿位涡局地变化的大小与水平方向位涡梯度的大小有关。湿斜压位涡负值区的上下贯通与气旋发展也有明显的关系。     

西南低涡暴雨的湿位涡诊断分析

文章分析了１９８１年７月１１－１５日的一次与西南低涡有关的四川特大暴雨过程中的湿位涡变化,发现湿位涡由负变正预示着暴雨的威弱和消失;同时利用湿位涡方程进行了诊断计算,结果表明：暴雨的发展趋势与位涡变率的变化趋势基本一致,位涡变率的正负转换对预报大暴雨的形成和减弱有一定的指示意义。     

相当湿位涡异常与梅雨锋暴雨分析

基于位涡异常与中尺度对流系统发展密切相关的分析事实,以及中尺度天气的发生发展的过程中水汽的重要作用,在引入水汽变化方程的基础上,导出了非均匀饱和大气中的相当湿位涡方程,进而分析了引起相当湿位涡异常的主要因子。依据相当湿位涡包含动力因子、热力因子和水汽因子的特点,利用相当湿位涡及增量对一次梅雨锋暴雨进行诊断和模拟分析,初步揭示了相当湿位涡及其增量对梅雨锋强降水的指示意义,相当湿位涡及其增量大值区对未来1～3小时的强降水具有较好的指示作用。针对梅雨锋暴雨,可以将梅雨湿度锋与相当湿位涡相结合作为强降水短时临近预报的一个指标。      

一次局地特大暴雨湿位涡的中尺度分析

利用一个考虑陡峭地形的１６层η坐标模式对１９９０年８月１４－１５日发生在湖北省远安县的一次局地特大暴雨过程进行数值模拟。在较成功的控制试验基础上,利用该模式输出结果研究了本次暴雨过程湿相对位涡的演变特征。结果显示,在暴雨发生发展阶段,有强的湿相对位涡负值中心相伴随。对湿绝对位涡方程的诊断分析表明,关暴雨发展阶段,湿位涡变率为正,说明此时对流不稳定已有较强释放,这时起主要作用的是网格尺度铅直通量辐合     

湿位涡在广西冰雹大风天气过程诊断分析中的应用

应用湿位涡理论,对2006年4月发生在广西的3次冰雹大风强对流天气过程进行了详细地诊断分析.结果表明:θsc线陡立密集区附近对流稳定度很小,冷空气从高层沿等熵面下滑的过程中绝对涡度增加,导致气旋性涡度的发展加强,为冰雹、大风天气的易发地;强对流天气发生前对流层高层有湿位涡高值中心向下传播,强对流易在正压湿位涡等值线相对密集零线附近和925 hPa上斜压湿位涡负中心附近出现.