青藏高原天气动力学研究的新进展

在主导中国青藏高原、西南地区的极端天气、气候事件,以及东移引发中国东部夏季降水的天气系统中,高原天气系统扮演着十分重要的角色,其中以高原低涡、高原切变线和西南低涡为代表的高原低值天气系统(简称低值系统)最为常见。重点回顾了近10年以来高原低值系统天气动力学研究领域的若干新进展,着力梳理了高原低涡动力学、高原切变线动力学、西南低涡的中尺度动力诊断研究、高原低涡与西南低涡耦合作用的动力分析、高原切变线与高原低涡关系的动力学解析、低频振荡对高原低涡的调制作用等高原天气动力学研究领域的前沿科学问题,并基于最新研究成果和相关理论方法、技术手段的发展趋势,展望并提出该领域有发展潜力的一些研究方向,希冀对目前处于弱势的高原天气动力学研究的促进以及新的学科生长点、新概念、新理论的形成能有参考价值和启发意义。     

青藏高原雪灾天气的数值模拟

使用中科院的LASGη模式对1991年4月16日-19日、1992年3月16日-17日、1996 年11月16日 -18日和1998年3月18日-20日四次高原牧区雪灾过程进行了降水模拟和成因分析,揭示了造成这次雪灾天气的主要因素,模拟雨量与实况吻合较好,证明了该模式对冬季高原降雪天气过程有一定的预报能力.     

青藏高原雪灾天气的数值模拟

使用中科院的ＬＡＳＧη模式对１９９１ 年４ 月１６ 日—１９ 日、１９９２ 年３ 月１６ 日—１７ 日、１９９６ 年１１ 月１６ 日—１８ 日和１９９８ 年３ 月１８ 日—２０ 日四次高原牧区雪灾过程进行了降水模拟和成因分析,揭示了造成这次雪灾天气的主要因素,模拟雨量与实况吻合较好,证明了该模式对冬季高原降雪天气过程有一定的预报能力。     

青藏高原对邻近地区天气系统影响的数值模拟研究

利用ＬＡＳＧη坐标有限区域数值预报模式,模拟了１９９８年４月２８日和８月９日四川盆地的两次暴雨过程中高原地形高度变化对５００ｈＰａ和２００ｈＰａ高度场、温度场和流场的影响。模拟结果表明：（１）高原地形高度的降低使本地的大尺度系统进一步加强,中小尺度的天气系统进一步加强,中小尺度的天气系统减弱或消失;（２）高夺地形高度降低,本地温度升高,盆地的温度下降,而且春季的影响比夏季大得多;（３）高原地形对流     

青藏高原天气尺度系统的分析研究

1979年5—8月, 在世界气象组织进行南亚夏季风实验(MONEX)期间,我国组织了第一次青藏高原气象科学实验,取得了青藏高原上十分宝贵的各种气象特殊观测资料。本刊编辑部特约几位同志将近几年关于青藏高原的研究成果,分四个专题进行综合介绍。 由于篇幅所限,略去了参考资料,并分期刊载。     

青藏高原热源与天气系统影响灾害性天气的研究进展

青藏高原热源与天气系统对我国灾害性天气的影响一直是高原气象学的重点和难点。本文从高原热源与天气系统影响灾害性天气关键区与强信号、高原涡与西南涡基本结构和演变特征及其东移机制、高原热源与天气系统关系及其对暴雨天气影响、基于高原影响的灾害性天气分析诊断预报技术等4个方面,综述了其近10年内的最新进展;并针对高原地-气过程影响、天气系统分布演变特征、高原影响灾害性天气机理和高原气象观测试验布局等研究指出了存在的主要问题;最后,围绕高原气象综合观测系统、高原天气变化理论和高原天气预报技术展望了青藏高原影响灾害性天气未来的主要发展趋势。     

青藏高原北侧大型天气过程若干天气气候特点

青藏高原是世界上地势最高、范围最大、地形最复杂的一个高原。它的热力和机械动力作用不仅影响着亚洲而且还影响到整个北半球乃至全球的大气环流。高原对东亚环流和天气系统的动力及热     

青藏高原和亚洲夏季风动力学研究的新进展

亚洲夏季风环流受海陆和伊朗高原—青藏高原大地形的热力作用调控.亚洲季风所释放的巨大潜热又对大气环流形成反馈.这种相互反馈过程十分复杂,揭示其物理过程对理解气候变化格局的形成和变化以及提高天气预报及气候预测的准确率十分重要.夏季北半球副热带对流层上层环流的主要特征是存在庞大的南亚高压(SAH)以及强大的对流层上层温度暖中心(UTTM).本文介绍了温度—加热垂直梯度(T-Q_Z)理论的发展,并用以揭示SAH和UTTM的形成机制.指出沿副热带欧亚大陆东部的季风对流潜热加热及其中西部的表面感热加热和高层长波辐射冷却是导致SAH和UTTM在南亚上空发展的原因.文中还介绍了Gill模型用于上部对流层研究的局限性及解决的办法.     

青藏高原雷暴天气层结特征分析

青藏高原那曲地区夏季雷暴活动相当频繁,这种雷暴主要是受地形的影响,在地形的热力和动力作用下形成雷暴,但强度不大,最大反射率一般不超过4 0 dBz,相对云顶高度可伸展到1 0.0~13.0 km,强弱雷暴差别不大。雷暴持续时间大约为30 min左右,主要发生在13:00~19:00(北京时,下同)之间,峰值出现在16:00左右。此外,在晚上也有弱对流,最大反射率约为20 dBz。高原雷暴天气层结具有与平原雷暴完全不同的特征,一般为整层弱不稳定,高度可以伸展到100 hPa,整层不稳定能量不大,强雷暴CAPE值平均为782 J.kg-1,弱雷暴约为406 J.kg-1,分布较均匀,不出现能量特别大的不稳定层次。近地层相对湿度有“逆湿”现象,厚度约1~2 km,平均为60%~80%(雨季后)。无论是强雷暴天气还是弱雷暴天气都具有上述相似层结。这种层结可触发对流,发展高度很高,但强度不大,能量较小。这种特殊层结揭示了高原雷暴的特殊结构。雷暴的闪电频数可以表征雷暴发展强度,通常可以建立闪电频数与雷暴单一参量(云顶高度)之间的统计关系式,从而可以利用测量闪电频数来预报雷暴的强弱,但上述关系对于高原雷暴并不适用,必须建立闪电频数与多参量之间的综合关系。     

青藏高原那曲地区冻融过程的数值模拟研究

利用中国科学院那曲高寒气候环境观测研究站冻融期(2013年3月1日至6月1日)的气象和土壤观测资料,通过陆面模式Co LM对那曲地区土壤冻融过程进行了数值模拟。模拟结果表明,Co LM模式对土壤温度、感热通量和潜热通量的模拟与观测较吻合,但对土壤湿度的模拟偏差较大,而模式冻融参数化方案的不足是造成这一较大偏差的主要原因。根据热力学平衡下土壤水势与温度之间的关系以及Clapp-Hornberger经验公式对冻融参数化方案进行了优化,优化冻融参数化方案后,模式能够更真实地模拟出土壤冻融过程特征,尤其是对土壤湿度偏低的现象改进较大。     

有关青藏高原天气和环流研究工作的回顾

1.1959年以前的研究情况关于高原天气与环流的研究,我国早在50年代初期就已经有人作了不少的工作,叶笃正依据极少的观测资料分析了青藏高原大地形对东亚大气环流的影响,并提出了很好的看法,认为它的动力作用使东亚环流的季节变化在全球中具有特点。以后,随着资料的增多,气象学家们开始研究青藏高原的热力影响和高原及其周围的天气状况。     

青藏高原对莫东北侧初夏干旱天气影响的数值研究

本文利用改进的Ｔ４２Ｌ９模式，以１９７９年６月１４日１２时的ＦＧＧＥ－Ⅲｂ资料为初始场，分别在有地形非绝热，有地形绝热以及无地形绝热情形下进行了五天数值预报试验，研究了青藏高原的热力和动力作用对高原东北侧干旱天气的影响，模拟结果指出，在初夏夏季风爆发期间，青藏高原有利于其东侧（包括甘肃南部和陕西南部一带）进入雨季，但也有利于其北侧的河西走廊地区维持干旱，高原的动力和热力作用对高原北侧的初夏干旱天气有着重要的影响。     

青藏高原天气系统与背风坡浅薄天气系统耦合相互作用的特征分析

利用１９８０年到１９９０年和１９９８年讯期共１３个暴雨个例，反演高原天气系统与背风坡浅薄天气系统耦合相互作用的具体形式。经等压面和垂直剖面上若干物理量分析，揭示了高原天气系统与背风坡浅薄天气系统耦合相互作用的一些主要特征。结果表明：大气内部压能场与流场非平衡强迫既是高原天气系统和背风坡浅薄天气系统发生、发展和东移的动力机制，又是这两类系统耦合相互作用的动力条件。涡度局地变化率的正值区对两类系统的移     

青藏高原天气系统与背风坡浅薄天气系统耦合相互作用的特征分析

利用1980年到1990年和1998年讯期共13个暴雨个例,反演高原天气系统与背风坡浅薄天气系统耦合相互作用的具体形式.经等压面和垂直剖面上若干物理量分析,揭示了高原天气系统与背风坡浅薄天气系统耦合相互作用的一些主要特征.结果表明:大气内部压能场与流场非平衡强迫既是高原天气系统和背风坡浅薄天气系统发生、发展和东移的动力机制,又是这两类系统耦合相互作用的动力条件.涡度局地变化率的正值区对两类系统的移动有动力牵引作用.经、纬向环流剖面,揭示了两类系统耦合相互作用的前期征兆、开始和结束标志、能量、水汽条件等.两类系统耦合相互作用的结果将导致耦合相互作用的区域产生暴雨等强烈系统耦合相互作用的概念模式.     

青藏高原东坡地形短波辐射效应的模拟研究

本文选择2012年8月16~17日降水个例,利用WRFV3.5天气模式模拟研究青藏高原东坡的地形坡度、坡向及覆盖短波辐射效应(Effect of Slope,Aspect and Shading,ESAS)。结果显示,ESAS产生的短波辐射强迫(强迫)空间分布与坡度大小一致,表现为坡度大时强迫大,坡度小时强迫小;朝西坡向为负强迫,坡向朝东为正强迫,正负强迫分别超过20和32W m-2。地形覆盖使得坡度和坡向在青藏高原东坡(高原东坡)上产生的地面短波辐射通量变化(辐射通量变化)整体向东南移入盆地,位移后的辐射通量增减仍然和高原东坡的坡度、坡向分布一致。地表热通量、地表温度在白天的变化和辐射通量变化分布一致,均在四川盆地内有一条高值带,且形状类似高原东坡和盆地的衔接线;EASA对地面各热通量的影响可以延续到夜间,使得夜间地表热通量变化和高值区位置与白天相似,但变化幅度减小。水汽混合比和风场的变化均具有与潜热变化相似的空间形态,在夜间尤其明显。潜热的增加(减小)可能引起风速增减加(减小),并最终导致降水的改变。      

中尺度天气动力学与灾害性天气预测的若干进展

通过对近二十年来中尺度天气动力学与灾害性天气预测方法研究成果的总结与回顾，为进一步开展这一方面的研究工作提供基础，少走弯路。     

青藏高原对大气环流的影响 三、青藏高原对天气系统的影响

大气环流是各种不同尺度环流系统的总和,它们之间是互相影响的,一般很难把各个因子严格地分开。但各种尺度的环流系统还有各自的发展规律和特点,先分别对它们进行研究,然后研究他们之间的相互影响,这既有利于我们了解具体的天气系统,也有利于我们了解大气环流的全貌。从这个观点出发,我们具体的了解青藏高原对天气系统的影响是很有意义的。     

中尺度天气动力学与灾害性天气预测的若干进展

通过对近二十年来中尺度天气动力学与灾害性天气预测方法研究成果的总结与回顾,为进一步开展这一方面的研究工作提供基础,少走弯路.     

青藏高原对1998年长江流域天气异常的影响

利用NCEP再分析资料分析了青藏高原对 1998年夏季长江流域洪涝及天气异常的影响 ,并讨论了第 2段梅雨期的暴雨与长江流域洪涝灾害的关系。研究结果表明 :由于青藏高原的热力作用 ,夏季高原东北部斜压性强 ,多短波槽活动。 1998年长江流域两段梅雨期间 ,高原东移的短波槽加强了梅雨锋 ,并引起梅雨锋上强暴雨。 1998年长江流域的 8次洪峰均与高原东侧短波槽东移有关。由于梅雨期前面几场暴雨已使得土壤水份饱和 ,沿江各支流及湖泊水位很高 ,梅雨期的最后一场暴雨的大量雨水往往作为径流流入江河或湖泊 ,与长江洪峰汇合后易造成洪涝灾害     

青藏高原那曲地区冰雹天气系统中的大气电场

利用1998年4～9月间进行的GAME-TIBET青藏高原云和降水的多普勒雷达及大气平均电场加强期观测实验资料, 对青藏高原那曲地区的冰雹天气系统中的大气电场作了定量观测和研究.结果表明: 在降雹过程中大气电场强度基本上均为负值, 其峰值也均强于-22 kVm-1; 在降雹过程中随着降雹时间的临近, 大气电场强度不断增强, 但降雹开始时大气电场强度并未达到其峰值, 峰值出现的时刻比开始降雹的时刻略有滞后; 在各降雹日中, 较强的大气电场强度基本上对应着各冰雹谱分布段较多的冰雹数目, 而这种较好的相关在各谱分布段上都表现出来; 随着降雹时间的临近, 每5 min闪电频数不断增强.在开始降雹时每5 min闪电频数平均达到43, 峰值的出现时刻略滞后于开始降雹的时刻, 这一滞后时间一般平均在3 min左右; 在降雹过程中, 单位面积中的冰雹数目与对应时段内总闪电数有着较好的对数关系, 相关系数R为0.954 0.在降雹过程的时间序列上, 冰雹云成熟期过后, 总闪电次数与冰雹降雹率成反相关.