纯斜压基流上斜压波的发展和锋生过程

利用地转动量近似和水平坐标变换建立的三维半地转方程,讨论了具有均匀位涡的基态流上非线性斜压扰动的发展和锋面的形成过程。计算结果表明,对于纯斜压流,斜压波的发展既取决于初始扰动,也与基流的垂直切变有关,垂直切变越大,斜压波增长越快。不同的基流.扰动有不同的增长率。对于某个确定的基流,斜压波在各个时刻的特性仅取决于初始扰动。斜压扰动发展到一定程度,形成大的风速和等温线密集区,即产生锋。     

陇东南汛前期2次斜压锋生类短时强降水过程动力特征对比

2019年4月19—20日(简称"4·19")和4月26—27日(简称"4·26")陇东南出现2次区域短时强降水天气过程,利用常规气象观测资料和ERA5再分析资料,通过诊断锋生函数、温度平流、垂直风切变等物理量对2次过程的动力特征进行对比分析。结果表明:(1)2次过程均存在高空冷平流、低层冷暖气流交汇,地面分别有明显的冷锋和冷式切变辐合线,属于斜压锋生类强对流。(2)在同样显著的斜压大气环境条件下,2次过程动力特征存在明显差异,"4·19"过程冷空气较为深厚,中、低层强冷平流驱动低层锋生,对流发生在锋面强迫抬升的动力不稳定条件下,呈现出锋面降水特征;"4·26"过程低层及近地层有冷空气扩散,对流发生在近地层锋生与低空急流共同作用下,由热力不稳定主导,对流性降水特征显著。(3)700 hPa和850 hPa锋生函数可分别定量描述低层和近地层影响系统的时空分布和演变特征,由于近地层触发系统受地形影响难以界定,尤其"4·26"过程低层及近地层冷空气路径复杂,锋生函数可作为近地层触发系统判定的物理量指标。     

梅雨锋锋生过程的诊断分析

本文分析了一次梅雨锋的锋生过程,并利用锋生函数和温度平衡方程,讨论了影响梅雨锋形成和维持的因子。结果表明:感热加热是使江淮流域低层锋区消失的主要原因,潜热加热以及水平运动造成的变形是维持梅雨锋存在的重要因素。     

锋生过程对扰动发展的影响

本文用WKBJ方法讨论了叠加在Hoskins-Bretherton［1］]锋生模型背景上的小扰动发展问题。考虑了大尺度变形场、锋区斜压气流及锋生环流对扰动发展的作用，发现锋生过程有利于与锋平行的中小尺度扰动发展，而锋消则有利于沿锋传播的横波型扰动发展。     

对流层中高层的锋生过程

1.引言在本文中,我们仔细研究了高空锋生的基本问题:i)模式中几何因素(例如β-平面和球面)对模拟锋生有多大程度影响,ii)高空锋生是否基本上是一个二维过程,iii)在高空锋区的发展中,是否有正反馈机制起作用.我们的研究方案采用三维原始方程模式,对不稳定斜压波生命史进行模拟,然后详细分析其结果.     

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.     

地形与双冷锋的锋生过程

本文利用半地转模式，讨论了双冷锋的锋生过程及其越过山脉的演变。结果显示，在变形场作用下，双冷锋在移行过程中会发生上层锋合并的现象。在锋生过程中，下层前一条冷锋加强远大于后一条，在上层则是后一条冷锋的加强远大于前一条。地形对双冷锋有重大影响，山的迎风坡对冷锋移行有阻挡作用，并削弱锋的强度，背风坡则加速锋的移行，并加强锋的强度。山对双冷锋的上层锋的合并有促进作用，并造成近地面锋区呈现鼻状突出；地形促使锋区垂直速度大大增大，并导致其产生跳跃式变化；地形对锋的影响限于下层锋区。     

南亚高压季节变化中的正斜压环流转换特征

利用１９５８～１９９７ 年的 Ｎ Ｃ Ｅ Ｐ／ Ｎ Ｃ Ａ Ｒ 再分析资料,采用将大气环流在垂直方向分解为正压和斜压环流两个分量的方法,讨论了南亚高压季节演变中的正斜压环流的转换特征。指出（１）夏季,南亚高压以斜压性为主,其斜压分量约占 ７０ ％ 的比重,冬季以正压性为主,其正压分量约占 ７０ ％ 的比重;（２）由冬季的正压性高压向夏季的斜压性高压的季节演变中,南亚高压是在其斜压分量环流的引导下移动的,即其斜压分量环流的变化超前于其自身的变化;（３）由夏季的斜压性高压向冬季的正压性高压的季节演变则相反,南亚高压是在其正压分量环流的引导下移动的。     

冷锋边界层锋生和锋生环流的诊断研究

本文依据华东中尺度天气试验加密的边界层资料，分析研究了1983年４月２８日江淮地区冷锋锋生过程。发现锋生具有短时性、不均匀性及主要表现在边界层中等特点。文中还用Ekman动量近似导出的边界层锋生环流方程对边界层中的锋生环流做了诊断分析。     

斜压气流中波包的演变及其对外压不稳定波的激发

把斜压气流中的短波槽看成波包，并把波包作为准地转模式的初值进行研究，发现波包的结构对其演变有重要影响，初始阶段急流轴下面向西倾斜的波包能够获得较快的发展，而向东倾斜的波包则是衰减的，这与ＷＫＢＪ方法得出的结论［１］是一致的，但是无论西倾还是东倾的波包，除了其自身随时间的演变外，还会激发出斜压不稳定波动，而且随着扰动的发展，不稳定斜压波会逐步在扰动中占主导地位。由此可以解释某些中纬度气旋的发生发展问题。     

斜压大气波动准共振与中高纬低频振荡

从准地转两层模式出发,可能产生两种情况准共振：(1)纯正压波;(2)两个斜压波和一个正压波。本文对(2)求得准共振三波振幅的解析解和波能量变化周期的近似式。此近似式和数值计算结果两者都表明,斜压情况能量变化周期比正压情况更容易趋于准共振频率偏离Δω自身周期2πε/Δω,从物理上指出,波的位相与波振幅之间存在着一个反馈机制,由正压波与斜压波之间的慢变相差引起的动能与有效位能的互相转换,形成了正压波和斜压波交替增强和减弱2的低频振荡,其振荡周期与上述近似式一致。当Δω～(0.1-0.02).(ωj)时,平均能量周期为12-43d,而当Δω=0时,平均周期为366d.因此,频率偏离Δω出现仍可能是产生料压大气中高纬低频振荡的一种新的重要机制。     

变形场锋生条件下斜压锋区上对称波包的发展

文中用 WKBJ方法讨论了叠加在 Hoskins- Bretherton( 1 972 )变形场锋生模型背景上对称斜压波包的发展问题。在锋区斜压气流对称稳定的条件下 ( F2 N2 - M2 =q>0 ) ,大尺度变形场强迫、锋生环流的作用及锋生过程引起的稳定度参数 ( F2 ,N2 ,M2 )的个别变化也会对对称扰动的发展产生作用 ,变形场锋生和锋区环流的上升支下方有利于对称扰动发展 ,而锋区附近非地转垂直切变和稳定度参数的变化对扰动的影响则与对称扰动的结构有关。     

斜压切变基流中横波型扰动的特征波动 Ⅱ:谱函数

“斜压切变基流中横波型扰动的特征波动Ⅰ谱点分布”一文中分析了斜压切变基流中横波型扰动的谱点分布，这里又对其谱函数进行了分析讨论。结果表明当基流在垂直方向存在切变时，重力惯性波与涡旋波的谱函数在垂直方向上均可出现临界层，临界层的高度随频率σ而变化，即重力惯性波与涡旋波都存在连续谱，但涡旋波与重力惯性波连续谱的结构却不同；对天气尺度扰动，两支重力惯性波和1支涡旋波的连续谱不重叠，此时每支波动仅有1个临界层；而对次天气尺度的扰动，重力惯性波与涡旋波的连续谱区会发生重叠，在连续谱的重叠区，重力惯性波仍只有1个临界层，但涡旋波则可以有2个或3个临界层。无论是涡旋波还是重力惯性波其连续谱的波包随时间都是衰减的，但涡旋波波包比重力惯性波波包衰减得慢。     

地面锋附近重力流的产生及其锋生作用

本文用旋转大气的两维非静力模型,用Simpson和Linden[1]的级数展开方法和数值积分方法讨论了地面锋附近由于非地转平衡所产生的重力流及锋生作用。     

凝结潜热对锋生的影响

本文在二维半地转峰生模式中，考虑了水汽凝结加热和边界层抽吸作用对锋生及越锋环流的影响。水汽凝结加热考虑了大尺度凝结加热和对流凝结加热两种方式。计算结果表明：水汽凝结加热和边界层抽吸对峰区环流具有显著的作用，凝结加热使锋生加快，使锋区上升运动倍增，并使其水平尺度明显减少。边界层抽吸作用也使垂直环流加强。现在     

亚洲夏季风结构和变动与大气运动的斜压和正压特征:斜压模分析

通过定义流场的斜压性度量参量，利用观测资料，对大气运动的斜压特征量与夏季风变动的联系进行了探讨。结果表明：夏季风流场具有较强的斜压性；纬向气流的斜压强弱的时间变动与夏季风进退相吻合；强斜压区的范围可反映夏季风活动的基本范围。经向斜压运动强弱的水平分布及时间－经度剖面上斜压运动动能的纬向传播都与亚洲季风体系中季风子系统有关     

基本流场切变对赤道长Rossby波的影响

文中应用赤道β平面近似 ,建立一个简单的斜压大气半地转模式 ,在热力学方程中引入表征基本位温场 (θ)经向分布特征的无量纲参数 σ,对线性化的扰动方程进行了频率分析 ,研究基本位温场经向非均匀分布以及基本气流垂直切变对赤道纬向超长尺度 Rossby波动的影响 ,并指出仅考虑基本气流垂直切变或者基本位温场变化的作用是不合适的。定性分析结果表明 :基本位温场经向温差必然有基本气流垂直切变与其相匹配 ,而基本气流垂直切变将导致赤道长 Rossby波动不稳定并影响其纬向传播速度     

地形激发斜压波动的数值研究

分别用准地转和半地转两维模式研究了南北向长的山疹对过山斜压气流强迫产生扰动的过程，在扰动发展的初期，地形激发产生扰动占主要地位，扰动尺度也与地形宽度相当，在扰动发展后期，斜压不稳定起主要作用，扰动尺度为不稳定斜压波的尺度，最后把准地转模式和半地转模式的结果作了对比，并讨论了上述结果在实际天气过程中的意义。