簡单斜压大气中热成风的建立和破坏(二)

本文第一部分的分析只是近似地反映大气运动的一个方面——起始非热成风怎样达到热成风平衡的,在实际大气中,还存在另外一些因子,不断促使热成风破坏,并在热成风不断破坏和不断适应的基础上,形成了天气系统的变化和发展,自由大气中,造成热成风破坏的因子是多种多样的,例如非绝热加热,非线性平流作用,垂直方向的输送(例如     

四层模式热成风适应

本文用四层模式分析了热成风适应。在适应过程中将发生四种波速不同的惯性波来调节流场和温度场的关系。它们的前阵面的速度分别为306米/秒,114米/秒,36.2米/秒,19.2米/秒。层次愈高,快速惯性波的作用愈大;惯性外波在750毫巴以下才有它的重要性。 计算指出:大气中辐合辐散以及垂直运动在垂直方向上互相迭置的现象,是一定条件下热成风适应的结果。本文计算了各种情况的初始条件下温度场和气压场的相互调整。例如375毫巴上单纯非地转风的流场的反气旋涡旋,适应后可建立起对流层暖性、平流层是冷性的高压系统。将初始非热成风的暖温度中心,放在对流层下层和放在对流层中层适应后的结果将不一样。前者只能在对流层下层形成一浅薄的热低压,而后者可在对流层上层建立起一个强大的反气旋,甚至一直影响到平流层。最后,结合气旋发展时所产生的非热成风的特点,讨论了它们的适应。     

惯性波的对流不稳定和台风形成初期阶段的物理分析

本文主要讨论在低纬度,当大气中水汽供给充分,并满足γ>γm的条件不稳定状态时所发生的热成风适应过程。这时适应过程的特点和文献[11]中所讨论的完全不同。在起始时,如果流场上的热成风涡度大于温度场的热成风涡度,当扰动的水平尺度小于适应的特征尺度L_0时,可引起惯性波的对流不稳定。这种不稳定的作用,可在较短的时间内(约24小时)造成上层是反气旋、下层是气旋和中心为暖中心的猛烈的涡旋形成。此外,本文还讨论了台风形成启动机制的动力学本质。指出:在热成风破坏方面,假如存在着造成流场上热成风涡度大于温度场热成风涡度的非热成风产生的机制,即可构成台风形成的启动机制。     

低空急流形成发展的一种可能机制——重力波的惯性不稳定

当斜压大气在高空急流轴附近满足条件f(f-/y)＜0时,非地转运动激发出的重力惯性波将得到进一步的发展.此时,斜压大气的地转适应过程无法实现,非热成风和垂直环流之间将发生正反馈作用, 负的非热成风将激发并加强南部上升北部下沉的垂直环流,垂直上升流的加强将导致低层低压系统的发展和低层流场的辐合,使得低层低压系统南侧的气压梯度力增大,结果在辐合区南侧形成低空急流.此外,非热成风的分布对垂直环流和低空急流的形成发展也具有非常重要的作用.     

低纬斜压两层模式大气半地转适应过程

利用斜压两层模式研究了赤道平面近似下的低纬热带大气适应过程。指出低纬斜压大气适应过程主要受重力惯性内波控制。通过重力惯性内波对初始非地转能量的频散，使纬向运动达到地转平衡，而经向维持非地转运动，正压模式下称为半地转平衡，斜压模式下称为半热成风平衡。通过对垂直运动方程的求解，可知，垂直运动只与重力惯性内波相联系，其产生与初始斜压位涡度无关，而只与初始时刻的垂直运动和垂直运动倾向有关，半地转适应使运动趋向水平运动。讨论了半热成风平衡的建立及其物理机制，指出由于重力惯性内波激发出垂直运动，与垂直运动相联系的水平辐合辐散调整流场和温度场之间的关系，使温压场最终达到半热成风平衡。通过对适应过程终态的分析，指出平均温度场和切变流场之间的适应方向决定于初始非半地转扰动的尺度与斜压Ｒｏｓｓｂｙ变形半径有关的特征尺度的比值，当比值大于１时，切变流场向平均温度场适应；当比值小于１时，平均温度场向切变流场适应     

中亚低压东移的动力学分析

本文根据热成风适应原理,分析了中亚低压的东移问题。结果表明,温度场扰动的斜压发展与流场扰动的正压发展的两种热成风平流过程,对于东移低压和不东移低压的作用是完全不同的。     

中纬度大尺度系统的发展

从物理上认识天气系统的发生、发展和衰亡,并且得到一些指导实际天气预报的规律,这对于作好天气预报是有意义的。本文主要从物理上具体易懂地介绍热成风适应、中纬度大尺度天气系统发生发展的物理过程和长波不稳定发展向下游传播等方面的内容,并且通过一些实例初步讨论这些工作如何在实际中运用。 在中纬度大尺度天气系统中最常见的现象是地转风平衡(或热成风平衡)的现象。当我们仔细考察这一平衡时,就会发现气压场、流场和温度场都是不断变化的。地转风平衡处于平衡不断破坏而又不断建立之中,这种过程造成了大尺度天气形势的不断变化和发展。这种变化和发展可以分为两个过程:由地转平衡到不平衡的地转平衡破坏过程和由不平衡到新的地转平衡     

1977年出梅时期副高北跳过程的动力学分析

本文根据热成风适应原理分析了1977年7月西太平洋副热带高压北跳的物理过程。根据这种原理,大气长波的斜压不稳定发展及其向下游的传播是由增长的温度场(或垂直切变风场)扰动和增长的垂直平均风场扰动之间的相互作用所引起的,我们仔细讨论了这种机制。 分析发现,长波不稳定发展向下游的传播在副高北跳过程中起着重要的作用,并且亚洲东岸建立的加热中心可以通过热成风适应过程对副高的北跳起促进作用。还发现,在副高北跳之前,平均经圈环流失发生显著的变化。     

中纬度平均经圈和纬圈环流维持的物理过程(一)

本文主要从分解计算的角度,讨论中纬度平均经圈环流和纬圈环流的维持,并把动量和感热的涡动输送联系起来,说明它们之间的内在联系和统一的物理机理. 大尺度涡动输送、加强和摩擦等强迫作用不断造成纬向平均环流的热成风不平衡,而热成风调整过程又不断使不平衡向平衡调整.平均经圈环流就是在这种强迫变化和调整过程的相互作用中产生的.我们引进了一个由强迫变化决定的温度场、流场的时间变率向量M.时间变率向量M的旋度在x方向的投影等于强迫作用所造成的非热成风产生率,它也等于平均经圈环流向量的旋度在x方向的投影. 当连续方程采用B     

垂直切变气流中热带波动的结构

认识热带波动的垂直结构对于揭露热带大气运动在上、下层间联系的本质以及天气预报实践都有重要意义。由于低纬地区风、压场的地转风关系不再适用,同时,水平温度场比较均匀,因而,大气上、下层间的联系不再象中、高纬度地区那样可以简单地用热成风关系来描述;又由于大气上、下层的基本气流往往有不同的方向,基本气流垂直切变的作用不容忽视.可以预料,热带大气波动的垂直结构是有其独特性的。本文利用伽辽金方法.导出一个求解切变气流中热带波动的一般性解法,并通过数值计算结果的分析,讨论垂直切变气流中热带波动的垂直结构特征.在本文中,我们将集中讨论热带对流层的Rossby波.      

非热成风涡度平流和层结稳定度对梅雨暴雨发生发展的作用分析

暴雨发生发展直接的判断是看雨区上空的抽气式垂直环流是否发展和维持。理论分析和数值模拟的结果表明暴雨的发生发展与地转调整过程中产生的热成风不平衡加剧现象关系密切。加剧现象是在怎样的天气尺度背景条件下发生,对此,本文试从已存在降水的情况下(此时空气近饱和)分析实况存在的热成风不平衡的分布和层结不稳定水平分布入手,     

回答(三)

下文简称朱抱真同志的“评‘湿斜压大气的天气动力学问题’的研究”文为“朱评三”,谢文沿用“朱评三”中的代号H_4。本文可称为“谢答三”。 1.湿热成风 “朱评三”对王两铭文的建议,应由王两铭同志回答。 热成风方程出自静力与地转平衡关系,实际工作者并没有把它看成是什么高深理论,而只是在从事高低层分析时的调整订正工具。在实际工作中,早已察觉在大降水时,尤其是夏季大降水时,这种工具     

高原上热力和动力不稳定与“6．15”洪灾成因探讨

对１９８６年６月１４～１５日发生在氓江上游地区的一次连续性区域暴雨天气过程，进行了热力和动力不稳定分析以及低空急流附近的热成风调整适应机制分析。在这次洪灾过程中，高分辨的热力不稳定能量分布对暴雨落区有较好的指示性；对称不稳定能量是这次持续性区域暴雨又一重要能量之一；低空急流附近的强地转偏差所引起的扰动与非热成风调整之间产生互相增长的正反馈过程，是这次暴雨持续的重要原因。     

簡单斜压大气中热成风的建立和破坏(一)

本文第一部分利用两层模式討論了热成风的适应問題.如果起始非热成风流場的热成风涡度大于溫度場的热成风涡度时,促使上升运动加强,反之,促使下沉运动加强。对于250—750毫巴之間的斜压系統,适应的特征尺度L_0,是决定流場向溫度場調整,还是溫度場向流場調整的临界水平尺度。 第二部分根据溫度場和流場的平流作用,分析了非热成风产生的机制.并由热成风适应速率和破坏速率的对比,討論了准地轉运动和非地轉运动的形成。 最后,用热成风不断破坏和建立的观点和方法,分析了长波斜压不稳定发展的过程,并进一步揭示了它的物理本貭。     

中期天气过程预报

中期天气预报不仅要预报大型环流形势场,更重要的是预报具体天气的变化趋势,例如寒潮、台风、降水等。一般来说,大尺度环流系统的演变和调整,是形成这些天气过程的主要环流背景。大气运动中热量、动量和水汽的交换,经纬向环流的循环变化是不停息的进行着,然而大气运动状态变化的差异却又是十分明显的,在一些情况下大气运动出现剧烈的变     

局地分析和预报系统(LAPS)及其应用

通过2006年7月1～31日逐日08:00探空资料计算1000～100 hPa各层的热成风螺旋度,分析热成风螺旋度在各层等压面以及垂直剖面图上的分布与强对流灾害天气的关系.结果表明:强对流灾害性天气出现前,当地到邻近上游地区有正热成风螺旋度高值区(中心)存在,当高值中心数值很大、正值区垂直方向层次较厚时,出现的对流性灾害天气强度较大,出现站点数较多.热成风螺旋度正值中心出现在强对流灾害天气产生以前,且有6 h以上的提前量,因此可以用热成风螺旋度诊断强对流灾害天气,作为预报指标,建立预报概念模型,为强对流灾害天气预报提供依据.     

利用热成风适应原理对暖性西南低涡生成机制的再分析

本文采用σ-p混合坐标系,根据非绝热和地形影响下的热成风适应原理,探讨了暖性西南低涡生成的机制。分析表明:正的非热成风涡度是低涡生成的一个重要指标;对流层中低层的暖平流中心,地面的可感加热,低层的暖空气与场面气压p~*的负变压中心配合,或与它的负平流中心相配合,将产生正的非热成风涡度;场面气压的梯度(?)p~*,高低压中心的空间分布(?)~2p~*,场面气压的变压(?)p~*/(?)t和平流(-(?)_h·(?)p_*)等都与垂直运动直接有关。地形还影响热成风适应特征尺度(或变形半径)L~o。在一般条件下,地形和潜热的作用使L_o比不考虑两者作用时的L_o变小,易使L>L_o条件满足,更有利于流场向温度场适应。     

第三讲:滤波

大气中存在各种不同规模的运动和运动系统,水平尺度从几十米至几千公里,时间尺度从数十分钟至数月。根据运动的水平尺度一般将大气运动分成三类:水平尺度在千公里及其以上的运动系统称大尺度天气系统,如大气长波、超长波、气旋、反气旋、高空急流及副热带高压等天气系统;水平尺度在数十公里以内的为小尺度天气系统,如龙卷、局地     

湿C矢量及其应用

C矢量(C)是Q矢量(Q)在三维空间中的延伸,表征了三维非地转运动。然而,C是基于地转风近似和绝热条件得到的,不包含大气运动的非绝热加热信息。大气中的降水及其影响天气系统往往与大气凝结潜热释放所产生的非绝热效应有关。从β平面下的p坐标系大气原始方程组出发,考虑大气非绝热效应,推导湿C矢量(C^*),揭示C^*的物理意义。利用ERA5再分析资料和高原低涡数据集,通过C^*诊断青藏高原低涡(简称“高原涡”)个例形成、发展和移动过程,并与C的诊断结果进行对比以证实C^*的应用价值。结果表明,相较于Q和C, C^*包含更全面的非地转运动信息,在诊断中具有优势。C^*的水平分量(C_hor^*)表征了热成风非平衡和非绝热加热作用产生的次级环流,能更好地解释高原涡移动方向改变的原因;C^*的垂直分量(C_p^*)恢复了被Q丢失的非地转运动信息,描述了地转非平衡产生的水平非地转运动,...     

一次暴雨过程与环境流场关系的数值模拟

本文用一个中尺度10层湿模式,对美国中西部一次暴雨过程进行了数值模拟. 通过分析每三小时的预报结果,对暴雨过程中非热成风的变化、高低空急流强度的演变以及它们与降水的关系作了初步探讨,并以湿地转调整观点初步解释了这些现象.最后计算了环境流场气流的三维轨迹. 分析结果表明: 1.垂直环流强度的变化是决定降水大小的关键.而影响垂直环流变化的物理过程是雨区上空的非热成风调整过程.正是这个调整过程维持和加强了雨区上空的上升运动,从而使暴雨维持和加强.高空急流、偏北风低空急流、垂直侧向环流及降水量的变化等,都是调整过程的表现或结果. 2.在整个暴雨过程中,调整变化未能达到热成风平衡,致使雨区及其北侧上空的正侧向环流始终存在.此外,在预报的第12小时后,调整的结果曾一度使垂直环流、降水和偏北风低空急流大大加强,这情况可用湿地转调整观点加以解释. 3.质点的三维轨迹表明,在天气尺度背景下,暴雨区上空迭加了一个中尺度流场,低空是辐合上升区,高空为辐散区.这从另一角度证实了暴雨过程中垂直环流的存在,与过去许多诊断分析的推断一致.