计算任意多边形平均涡度、散度的一种方案

一、引言 计算任意三角形平均涡度、散度的方法,可以推广到对任意多边形平均涡度、散度的计算上。这样可以较方便地讨论某些区域性天气过程或分析那些难以用三角形拟合的天气系统的发生发展问题。 本文给出计算任意多边形平均涡度、散度的计算公式,并以进入南海近海发展起来的8113号台风为实例作了计算。计算结果表明,这种方案是可行的。在天气过程影响之前,若能对进入上游区域的天气系统,用这种方法计算其运动学量,无疑将得到一些比较有牧师意义的信息。     

三角形法计算涡度和散度的一种改进方案

从涡度和散度的定义出发,导出了一种三角形法计算涡度和散度的改进方案,与以往的方法相比,更方便且计算精度更高。     

计算任意三角形平均涡度和散度的一种新方案

一、引言 目前,计算任意三角形平均涡度、散度大多沿用Bellamy提出的方案。这种方案计算比较麻烦,而且还存在漏算、重算单位时间后部分三角形面积的问题,因而影响计算结果的精确度。我们继承这种方法的思路,通过矢量代数运算,设计出一种新方案,提高了计算精确度,而且计算步骤简单,不易出错。     

一个计算球面不规则多边形内平均涡度、散度的方案

到目前为止,气象上已出现许多种计算涡度、散度的方案。如三点法(三角形法)、有限差分法(网格法、又称u、v分量法)、有限元插值法、面积膨胀率法、球面上的三角形法、以及在三角形法上通过地球投影发展而成的计算大范围散度、涡度的方案。纵观这些方案,有两个问题没有很好地解决。一是球面上任意多边形内涡度、散度的计算,二是测站间风矢的连续性假设。除文献[4]外,上述方案都是在平面上计算涡、散度,有的方案计算周界长度或网格距时,虽然计算的也是地表弧长,但最终结果都是在球面拓展为平面的情况下得到的,这样做会给计算精度带来影响。文献[4]虽在球面上计     

用三点法计算散度和涡度所出现的计算误差试验

本文用我国74个高空观测站联结成三角形网,并用不同波长和位相的理想风场,准确地检验了三点法汁算散度和涡度所可能出现的计算误差。结果证明了三点法所计算的散度值,其误差可达到或超过天气系统散度的数量级,所得到的天气尺度和中尺度特征完全有可能是虚假的。涡度场值也可能存在很大的误差。     

积云对流对涡度场和散度场的反馈作用

在涡度和散度方程简要讨论的基础上,计算得出长江中下游地区暴雨过程中涡度和散度收支各项的水平和垂直分布。结果表明,雨带附近对流层高层是源、低层是汇,尤其以散度场的不平衡更为显著,可见积云对流垂直输送涡度和散度是重要过程。     

大气边界层中散度、涡度、铅直速度的计算

前几讲介绍的散度、涡度、铅直速度、水汽通量散度的计算,都没有考虑地形起伏和摩擦作用。很显然,这与实际情况有出入。本文介绍作上述物理量时,怎样考虑地形和摩擦等。 一、地面附近散度、涡度、水汽通量散度的计算 当地面各测站拔海高度差别较大时,则不能用第一讲中介绍的公式求散度,而应加上地形坡度的影响。这是因为辐散、辐合现象是对同一个水平面上的风场     

北半球冬季副热带高压带维持的涡度机制

本文利用涡度平衡方程讨论北半球冬季副热带高压的维持,计算发现,30°N副热带高压带地区,大型扰动所造成的涡度输送的辐散是维持这地区反气旋涡度的主要因子,这种辐散作用所造成的反气旋涡度主要发生在对流层上层,平均经圈环流对地转祸度的输送可以把它引导到对流层下层来。此外,我们还根据涡度输送的计算,讨论了西风急流的维持。向北的扰动涡度输送在45°N上空达极大值,因此它对中纬度西风和纬向平均急流的维持起着重要作用。但30°N上空,扰动的涡度输送为零,而平均经圈环流对地转涡度和相对涡度的输送都比较大,因此,可以认为副热带急流是在平均经圈环流作用下维持的。     

单部多普勒雷达反演三维风场涡度—散度方法的初步研究

涡度－散度反演三维风场的方法是在反演二维风场的涡度－散度方法基础上发展得到的。其基本做法是将垂直方向的涡度方程适当简化，结合涡度和散度的定义，再以连续方程为约束，计算出风场三个方向的分量以及涡度，散度，从而反演到三维风矢量场。初步的试验资料检验结果表明，它是一种具有实用前景的三维风场反演方法。2000年，作者考虑了降水粒子的下落速度对垂直速度的影响，将该方法进一步完善。     

物理量计算(一)

为了帮助基层台站在日常业务中计算和应用一些物理量,下面对散度,涡度、垂直速变,水汽通量和水汽通量散度及其计算方法作些简单的介绍,並给出用TQ—16电子计算机汁算这些物理量的BCY语言程序,供同志们参考试用。一、散度和涡度的计算这里讲的度水是征散平风场的散度,涡度是指相对涡度的铅直分量。这是两个描写大气流场特的重物指表理量。散度场可以导致气压的局地变化,决定大气的铅直运动,又是绝对     

运用地理参数计算平均涡度、散度

用“三站法”——三站实测风简便计算涡度、散度时，会遇到数据量大．不便于自动化处理，计算精度受人为因素制约等问题．为配合地级预报自动化系统建设，特引入测站地理经度、纬度参数，使计算的涡度、散度更趋于客观，数据量减少，便于计算机自动化处理。     

巴湖低压稳定、东移的涡度、散度收支分析

本文对1982年7月15日—18日一次巴湖低压活动过程进行了涡度、散度收支分析。在巴湖低压活动的过程中,辐散项对低压区内涡度收支贡献较大;非地转涡度作用与地转涡度平流作用对散度收支贡献较大。巴湖低压的稳定和东移与新地岛低槽槽前的正涡度与辐合区变化有关。     

正压大气非线性波的二级近似(一)——涡度方程和散度方程的求解

本文是用摄动法求取正压原始方程一类非线性大尺度慢波解的二级近似的第一部分,通过求解二级问题中的涡度方程和散度方程,给出了速度势和非地转位势的二级修正的解析表达式,并计算了准地转性参数ε=0.3时散度和非地转涡度的分布.     

一个直接使用观测资料计算大范围散度、涡度和垂直速度的方案

本文介绍了在Lambert投影图上,直接使用气象观测资料,用逐步订正客观分析方法计算各等压面散度、涡度和钻直速度的方案。内容包括网格经纬度、水平风速在网格坐标中的分量以及上述物理量的计算。实例计算证实了这个方案具有简易、准确的优点,其结果与天气分析的经验比较一致。     

冬季一次引发华北暴雪的低涡涡度分析

利用NCEP FNL 1°×1°再分析资料和WRF模式,模拟了2010年1月2～3日我国华北地区的一次由涡旋造成的冬季降雪过程,并采用位涡和涡度方程对引发暴雪的涡旋发展机制进行了诊断分析。结果表明,这次降雪过程中,对流层中层高空浅槽东移、加深及发展,并引导低空和地面系统自西向东移动,高空位涡的下传强迫加强了对流层中低层涡旋的发展。平均通量和涡旋区域的辐合、辐散作用对涡旋涡度的增长贡献最大,扰动通量和类倾斜项的作用较小。在中层涡旋成熟期,环境场的风速小于中层涡旋的移动速度时,环境场相对于涡旋区域为辐散,涡旋涡度减小;当环境场风速大于涡旋的移动速度时,环境场相对于涡旋区域为辐合,涡旋涡度增加。在涡旋衰减期,向涡旋外输送的绝对涡度通量使得涡旋涡度逐渐减弱。这次过程中,高空位涡强迫、低空辐合和涡旋边界平均气流对扰动涡度的输送是涡旋发展的主要机制。     

不同方案下散度误差的讨论

本文用误差传递公式讨论了三种方案下散度的诊断误差和误差放大率。指出由于格距和方位角量得误差的存在，即使在赤道附近和气流点式源汇中心处，正方形网格的散度误差也总大于经纬度网格；而在三角形网格中误差的影响因子最多，散度计算值最不稳定。     

不同方案下散度误差的讨论

本文用误差传递公式讨论了三种方案下散度的诊断误差和误差放大率。指出由于格距和方位角量得误差的存在，即使在赤道附近和气流点式源汇中心处，正方形网格的散度误差也总大于经纬度网格；而在三角形网格中误差的影响因子最多，散度计算值最不稳定。     

登陆台风莫拉克(2009)的涡度拟能收支分析

利用涡度拟能、散度平方项(简记为散度能量)和总变形平方项(简记为变形能量)来表征涡度、散度和变形的强度,并推导这3个物理量的倾向方程。这些方程中既包含代表这些物理量相互转化的符号相反项,也含有代表共同强迫的符号相同项,其中,涡度拟能局地变化主要由涡度拟能与变形能量的共同强迫项、涡度拟能与变形能量的转化项以及涡度拟能与散度能量的转化项组成。针对2009年第8号台风莫拉克,利用美国全球预报系统分析场资料计算这些方程中的强迫项,分析涡度拟能及其收支特征,以此来探讨影响台风莫拉克涡度拟能局地变化的主要物理因素。结果表明,在莫拉克发展和衰减阶段,涡度拟能与变形能量的共同强迫项(涡-形相同项)和涡度拟能与散度能量的转化项(涡-散转化项)是影响涡度拟能局地变化的重要强迫项。涡度拟能与变形能量转化项(涡-形转化项)的贡献相对来说弱一些。影响位涡拟能局地变化的重要物理因素是涡-形相同项和涡-形转化项中的平流输送项和散度耦合项,以及涡-散转化项中散度耦合项。变形能量一方面通过涡-形转化项向涡度拟能转化,直接促进涡度拟能增长;另一方面通过散-形转化项向散度能量转化,再通过涡-散转化项散度能量向涡度拟能转化,间接促进涡度拟能增长。     

"96.1"暴雪期中尺度切变线发生发展的动力诊断Ⅰ: 涡度和涡度变率诊断

利用引入三相云显式降水方案后改进和发展的中尺度模式(MM4)模拟输出资料, 对"96.1"高原暴雪切变线发生、发展的结构进行了运动学和动力学诊断.涡度场演变指出, 高原上局地涡度中心和涡度带的生成和发展不仅与暴雪切变线的形成和发展密切相关, 而且有预测切变线生成的先兆意义; 涡度场、散度场、垂直速度场与相当位温场的剖面结构诊断表明, 运动场和热力场的相互配置与耦合关系极有利于暴雪切变线发展及暴雪形成与维持; 涡度变率诊断结果指出, 涡度正变率中心带初生于暴雪切变线附近, 其时空演变与切变线生成和发展相伴的正涡度中心带垂直结构及演变基本一致.在对涡度变率贡献的诸因子中, 非线性相互作用涡度变率的相对数值最大; 时间平均涡度变率的贡献次之; 与强波扰气流有关的扰动涡度变率贡献最小.在总涡度变率的诸强迫项中, 散度项贡献最大; 水平涡度平流项次之; 垂直涡度输送项和扭转项的贡献相反, 基本上互相抵消.     

赤道反气旋的合成结构和涡度收支

本文通过普查1979—1983年7—9月在10°S—15°N、90°E—140°E范围内的赤道反气旋活动情况,从中选出15个强度和范围较接近的赤道反气旋进行综合分析,得到它们的平均三维结构特征。结果表明,赤道反气旋是一个暖性的中低层系统。反气旋环流与涡度、散度及垂直运动有较好的配合。在赤道反气旋的低层,环流中心为负涡度区和辐散区,并与下沉运动区相对应,四周为正涡度和辐合区,以及上升运动区。高层正好相反。加热场与垂直运动场有较好的对应关系,中心区是干绝热下沉增温区。对涡度收支的计算表明,中低层有负涡度积累,上层有正涡度积累,局地涡度变化主要决定于散度项、平流项和垂直输送项。