急流加速产生的高空锋生和低空锋生

本文用数值模拟方法证实了曾庆存提出的一种锋生机制,即高空急流加速或高空动量输入通过地转适应过程造成高空锋生.我们采用二维非弹性数值模式模拟了五种急流加速分布产生的锋生过程:三个低空锋生,分别由中尺度地面、中尺度低空和次天气尺度低空急流加速产生;二个高空锋生,分别由高空次天气尺度和天气尺度急流加速产生.模拟的结果表明:(1)通过地转适应产生的位温梯度的大小依赖于急流的空间结构以及Rossby变形半径和急流扰动尺度的比值,比值越大,适应锋生越强.(2)在相同的尺度条件下急流加速产生的高空锋生比低空锋生更强.(3)地转适应过程将加速的高空急流动量向下层传输,使锋区变陡并向对流层中、下层延伸,这种对流层高低层的非地转耦合可能是低空急流形成的另一种机制.(4)在模拟的五个过程中急流振荡的主频率约是惯性频率的1.7倍.     

锋面结构的MM5数值模拟

利用美国PSU/NCAR具有嵌套功能的非静力中尺度大气模式MM5,对发生在2000年4月8～9日的一次强冷锋进行数值模拟.分析模拟结果发现,锋面结构的演变与适应锋生理论相一致,并且具有一种不连续结构.     

西风槽影响下豫西北两类强对流天气流型和物理量特征分析

西风槽是诱发豫西北雷雨大风和暴雨等强对流天气的一种重要的天气系统。利用常规高空、地面观测和探空资料,对2001-2015年6-9月受西风槽影响在豫西北发生的区域性强对流天气过程的分析发现,由于近地面暖湿空气势力和侵入冷空气的强弱不同,致使天气系统配置差异显著。根据不同天气系统配置,将由西风槽入侵引起的强对流天气过程分为斜压锋生类和低层暖平流强迫抬升类两种。斜压锋生类的显著特征是配合高空槽的移近,影响系统在700 h Pa上有明显的冷槽,在近地面层有明显的锋生和锋面移近,锋面逼近使抬升运动增强是强对流天气启动的重要因素;低层暖平流强迫类的影响系统在700 h Pa上有位势高度槽而无冷槽,槽的南段紧贴或者落后于500 h Pa槽线,呈前倾结构,强的热力不稳定和深层垂直风切变所形成的动力不稳定是引发这类强对流天气的主要因素,地面辐合线、干线触发了强对流天气。二者在物理量场分布上也有着显著的异同:相同之处在于两类强对流天气均有较强的位势不稳定且积累了大量的不稳定能量,两类强对流过程的0℃层均接近或超过5km。不同之处主要有以下几点:1)斜压锋生类中低层湿度更大,湿层更厚。2)低层暖平流强迫类850-500 h Pa的温差均值为27. 7℃,大于斜压锋生类的温差。3)斜压锋生类K指数均值达39. 6℃,低层暖平流强迫类K指数均值为28. 7℃,二者差值高达10. 9℃,而其抬升凝结高度却明显偏低。4)斜压锋生类中低层的垂直风切变较大,而低层暖平流强迫类的对流层高层与近地面间的垂直风切变较大。     

连云港水稻产量的气象影响因子分析

经验正交函数分析方法(EOF)是正交函数分解方法的一种,其优点是可将某要素场分解为不随时间变化的空间函数部分的特征向量及与空间无关的时间函数部分.该方法同样可用于某空间点的多要素特征分析,得到的空间函数每个特征向量都反映了所有要素某种共性.本文则是利用EOF这一特性,选取连云港地区历年(1961-2007年)水稻各个生...     

锋生作用对2011年梅汛期湖北暴雨的影响

利用常规气象资料、湖北人工气象站和自动气象监测站雨量资料、NCEP再分析0.5°×0.5°等资料,对锋生函数在2011年6月中上旬梅雨期三次暴雨过程中的作用进行了诊断分析。结果表明:(1)2011年湖北梅雨在单阻型环流场形成和维持的过程中,先后出现了三种不同特征的暴雨过程。三次过程均在中层出现锋生。(2)中层锋生主要由垂直锋生造成,有利于对流不稳定的发生。低层锋生主要由水平锋生造成,有利于水汽输送和辐合抬升。当中层和低层均有锋生,且中层为垂直锋生、低层为水平锋生时,有利于降雨强度的加强。(3)先出现中层锋生后出现低层锋生可能为短时降雨,先出现低层锋生后出现中层锋生可能为长历时降雨。(4)低层的垂直锋消与水平锋生完全抵消说明低层水平辐合不够强,且对流稳定,不利于强降雨的发生。     

锋生作用对2011年梅汛期湖北暴雨的影响

利用常规气象资料、湖北人工气象站和自动气象监测站雨量资料、NCEP再分析0.5°×0.5°等资料,对锋生函数在2011年6月中上旬梅雨期三次暴雨过程中的作用进行了诊断分析。结果表明:(1)2011年湖北梅雨在单阻型环流场形成和维持的过程中,先后出现了三种不同特征的暴雨过程。三次过程均在中层出现锋生。(2)中层锋生主要由垂直锋生造成,有利于对流不稳定的发生。低层锋生主要由水平锋生造成,有利于水汽输送和辐合抬升。当中层和低层均有锋生,且中层为垂直锋生、低层为水平锋生时,有利于降雨强度的加强。(3)先出现中层锋生后出现低层锋生可能为短时降雨,先出现低层锋生后出现中层锋生可能为长历时降雨。(4)低层的垂直锋消与水平锋生完全抵消说明低层水平辐合不够强,且对流稳定,不利于强降雨的发生。     

湘西南地区5-6月份锋生暴雨分析

锋生暴雨是湘西南地区5-6月份极为常见的灾害性天气之一.锋生暴雨来势猛烈,短时间内降水强度大,常造成局地山洪爆发.该种天气一般多发生在夜间的下半夜.为更好地掌握此种天气发生的原因,通过对近10年的气象资料分析得出了产生锋生暴雨的基本天气模式及与其它能量机制相匹配的关系和预报着眼点.     

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.     

Petterssen锋生函数的推广及其与垂直运动强迫项的关系

Petterssen 的锋生方程,建立了水平位温梯度大小的拉格朗日变率(称为锋生函数)与水平速度场中运动学不变属性间的关系式。根据标量锋生函数的空间分布推断锋区中垂直环流的存在,在天气业务中是不罕见的。另一方面,Hoskins 及其同事引入了一种准地转ω方程,其中动力强迫项与 Q 矢量的水平散度成正比。所谓 Q 矢量,定义为矢量水平位温梯度沿地转气流的拉格朗日变率。Q 矢量的形式,启发我们把 Petterssen 锋生函数推广成适用于矢量水平位温梯度的情况。这种推广后的锋生函数称为矢量锋生函数,包括新引入的水平位温梯度方向的拉格朗日变率表达式。     

"03.7"江淮梅雨锋暴雨中尺度系统的数值模拟研究

应用非静力中尺度数值预报模式MM5,对2003年7月4～5日的江淮梅雨锋暴雨过程进行了24h模拟,结果较好地再现了中β尺度暴雨系统的发展过程.进而利用时空分辨率较高的模式输出资料,对与这次暴雨过程相伴随的中β尺度系统的结构、生消变化状况及其可能的形成机制进行了研究.研究结果表明,梅雨带上强烈发展并东移的多个中β尺度对流系统,是造成这次江淮暴雨最直接的影响系统.在对流系统发展初期,锋生强迫下的次级环流加强了锋生区附近大气低层的风向风速辐合,它与对流活动有正反馈作用.对称不稳定可能是中β尺度系统发生发展的一种重要机制,在中β尺度系统发生的弱对流不稳定区,湿位涡的斜压项mpv2起了主导作用.     

2008年冬季准静止锋与1998年夏季梅雨锋的异同

通过对比2008年1月出现在华南的冬季准静止锋和1998年6-7月出现在江淮流域的夏季梅雨锋得出如下结论:(1)2008年冬季静止锋和1998年夏季梅雨锋的阻塞形势和暖湿气流来源基本一致.(2)锋生作用均在低层较为明显,但锋生结构不同.2008年冬季静止锋锋生较强,坡度较小,高度到达对流层中上层;1998年夏季梅雨锋锋生较弱,锋区主要集中在800 hPa以下.2008年降水主要发生在静止锋北侧,1998年夏季降水则主要发生在锋区附近.(3)影响锋生的要素不同.2008年静止锋锋生为温度、湿度、风场的共同作用;而1998年静止锋锋生主要为湿度和风场的影响,温度场几乎没有对其产生影响.(4)降水机制不同,2008年1月的冰雪天气为静止锋锋面抬升和高低空急流的耦合抬升共同作用所致,而1998年夏季的梅雨是由低层不稳定的触发、高低空急流的耦合抬升共同作用造成的.     

湿润大气中锋生的非流体静力模拟

1.引言在过去二十年间,大量观测已揭示出伴随锋面系统的带状降水结构.这些研究强调指出,千差万别的天气现象是发生在锋面系统内包含的不同时空尺度上.因此对降水带的理解和预报,是一项困难的工作.半地转理论(Hoskins和Bretherton,1972)是当今全面阐述锋生过程的最合适的基本构想.为改进对锋面的描述,通过显式模拟对流和大尺度气流,用非流体静力云模式(Redelsperger和Sommeria,1986)对由切变引起的锋生,进行二维高分辨率(5km)模拟.模式的     

东营市短期气候预测系统设计及应用

东营市短期气候预测系统使用逐步回归、最优子集回归、BP人工神经元网络和多因子EOF迭代4种因子预报模型,以及3个以均生函数为基函数的多步预测模型,并通过集成得出预报结论.因子普查时,采用滚动式相关分析方法,保证了入选因子的稳定性.     

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     

一次强雷暴阵风锋和下击暴流的多普勒雷达特征

利用江苏盐城多普勒天气雷达资料结合自动气象站和常规观测资料对2007年7月25日苏北兴化等地的一次雷雨大风过程进行了分析.结果表明:风灾是由两种不同类型的雷暴大风产生的.一种是阵风锋,产生于风暴前沿,影响时地面产生7～9级大风.另一种是下击暴流,产生于多单体风暴中,其反射率因子核初始高度高于-20℃等温线高度,有中层径向辐合和反射率因子核下降的特征.影响时风暴内部下沉气流在地面强烈辐散,产生10级以上的大风.阵风锋上空有新生单体合并进原风暴,风暴发展加强;当下击暴流产生、风暴减弱后,阵风锋上又有新生单体补充进原风暴,导致下击暴流连续产生,阵风锋持续影响.     

华东地区一次辐射雾的数值模拟分析

利用非静力中尺度模式WRF3.2对2010年11月17日出现在华东的一次辐射雾生消过程进行了数值模拟分析.结果表明:此次大雾是一次典型的辐射雾,稳定的环流形势、近地面层充足的水汽和辐射降温是造成此次大雾的根本原因.WRF模式对此次雾具有很好的模拟能力,模拟雾生消的时间、强度和范围都与实况比较接近,特别是雾中心的模拟,与...     

均生函数模型在广西1998年春播低温阴雨结束期预报中的应用

均生函数模型是由时间序列按不同的时间间隔计算均值,生成一组周期函数,然后用原序列与这组函数建立预报方程.本文应用均生函数对广西春播期低温阴雨结束期建立了预报模型,并进行试报与预报检验.根据广西低温阴雨结束期气候分布特点,以桂林站代表桂北地区,柳州、河池、梧州站代表桂中地区,南宁、玉林、钦州站代表桂南地区,百色站代表右江河谷及沿海地区.结果表明,以各代表站低温阴雨结束期为原序列,建立均生函数模型,其趋势预报效果较好.(1)均生函数模型对广西低温阴雨结束期有较强的预报能力,尤其对低温阴雨结束期极值年有较好的拟合和预报能力.(2)预报误差小,结果稳定、客观定量.     

基于太阳能无人艇的海洋气象观测系统及其初步试验

中国沿海地区以及濒临海域经常发生多种灾害性天气,包括大风、暴雨、大雾和海上强对流天气等,原位探测资料的缺乏极大影响了这些天气生消演变规律的深入研究以及预报准确性的提高.为了实现海上自动部署、机动安全和实时的多要素原位探测,研发了一种基于太阳能无人艇的海洋气象水文探测系统,工程样机命名为MWO-Ⅰ(Marine Weat...     

2011年福建省雨季首场暴雨过程分析

利用常规资料和NCEP每6h一次的全球再分析资料(水平分辨率为1°×1°),对2011年福建省雨季首场暴雨过程进行分析.结果表明:福建处于中层的南支槽前西南气流和西风槽后西北气流的交汇区、高空急流入口区的南侧辐散区、低层切变及地面锋面附近辐合区,有利于强降雨过程产生.强降水期间,福建省处在高能区,且大气不稳定和水汽输送条件充沛.本次过程,福建省水平运动锋生较强,强锋生带有利于低层辐合.强降水区和水平运动锋生场相对应.湿位涡的子项即经向涡度和相当位温经向梯度的相互作用项负值中心及强负值区与锋面降水也有较好的对应关系.     

关于“在一种寒潮情况下的水平温度场及冷锋构造”一文的意见

关于气象学报第28卷第1期内仇永炎著:“在一种寒潮情况下的水平温度场及冷锋构造”一文中所列之锋生公式,本人有如下的疑问：根据附录,由公式