湿斜压大气中暴雨中尺度系统发展的一种可能机制

根据暴雨中尺度系统发生时的大气运动特征,在绝热、无摩擦条件下,从湿斜压原始方程出发,考虑大气运动的涡度及散度演化不仅受动力场的制约,而且还受到热力场的约束,采用不同于传统研究涡度及散度方程的分析方法,导出了新形式的涡度及散度方程。在此基础上,分析了湿斜压大气中对流层中低层气流旋转与辐合持续增长的动力特征,初步揭示了湿斜压大气中暴雨中尺度系统发展的动力机制。     

简化中尺度动力学方程及其在预报中的应用

本文根据尺度分析理论,将大气运动方程作一级近似简化,得到了形式较为简洁、便于业务应用的涡度方程、散度方程和动能方程。根据这些方程,可计算出涡度、散度、动能等物理量的局地变化,由此可定性地估计出这些物理量场未来的演变趋势,为强对流天气预报提供一些有用的信息。     

一次暴雨过程的动力诊断

应用常规观测资料及NCEP再分析资料,对2008年5月21日福建中部地区暴雨成因进行诊断分析。结果表明:此次强降水位于水汽通量散度平流项与散度项辐合配置较好区域;高层较强涡度平流促进福建中部地区上升运动;差动假相当位温平流增强大气不稳定度,促进垂直上升运动;低层水平运动锋生中心的位置和强度与未来6h降水中心位置和强度较为一致。     

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     

变形率与能量锋锋生

在天气分析中通常都用散度(D)和涡度(ξ)来描述大气运动的基本特征,并用来诊断一些天气过程的发展。关于它们和暴雨分布的关系,已有不少工作,但大气运动除了具有辐散(辐合)和旋转的特征外,还具有变形的特征。Bergeron(1928,1930)和Pettersse n(1956)等曾强调过变形在天气系统发展中的作用。最近Bluestein(1977)讨论了天     

大气中尺度涡旋的三维螺旋结构理论

文中应用描写大气运动的方程组求得了中尺度涡旋的三维定常流场以及相应的压力场和温度场 ,其中的三维流场构成了物理空间的一个非线性自治动力系统。理论分析和计算表明 :若中尺度涡旋的下层流体呈气旋 (反气旋 ) ,且伴有水平辐合 (散 )的螺旋转动 ,则通过上升(下沉 )运动 ,其上层流体呈反气旋 (气旋 )且伴有水平辐散 (合 )的螺旋转动 ,从而形成中尺度涡旋的三维螺旋结构。这些都与实际大气中的中尺度涡旋结构相似。它充分说明 :在旋转有粘性的大气中 ,为了保证质量守恒 ,必须有这种螺旋结构。     

应用新型散度方程诊断暴雨的触发和增幅机理

分析散度及其变化是进行暴雨研究的途径之,而传统的散度方程不能显示包含热力场分布影响散度演变的问题。因此,利用陈忠明等导出的新型散度方程和NCEP/NCAR(1°×1°经纬度)再分析资料,针对贵州省2007年7月25—26日持续性大暴雨天气过程,通过计算新型散度方程中的各项,定量诊断分析大气运动的正压非平衡强迫、湿斜压非地转与风垂直切变耦合强迫在暴雨发生发展过程中的作用,并与地面1、6h降水观测资料和卫星云图资料进行对比分析。探讨正压非平衡强迫、湿Q矢量与垂直风切变的湿斜压热动力耦合强迫导致辐合增加与暴雨发生、发展的动力机制。结果表明:强降水主要发生在近中性或弱不稳定层结条件下。大气运动的正压非平衡强迫导致辐合增加是强降水过程的触发机制;在暴雨维持和增幅过程中,湿斜压热动力耦合强迫在强降水的维持方面扮演了重要角色。当强降水过程发生后,才存在湿斜压热动力耦合强迫作用,湿斜压热动力耦合强迫作用是暴雨增幅的动力机制。未来6小时强降水发生的区域、降水强度、中心位置与散度演变的强负值区变化一致。新型散度方程对强降水预报有指导意义,可以作为诊断散度场演变的一种有效的数学工具。     

龙岩地区一次夏季暴雨天气过程的地形影响模拟试验

利用中尺度WRF数值模式对2015年7月22日龙岩地区大暴雨过程进行数值试验,从地形对大气垂直运动、高低层水平散度以及水汽条件的影响三方面进行控制性试验与敏感性试验对比,研究了龙岩地区特殊地形对此次大暴雨的影响。结果表明,此次过程的降水分布对龙岩地区地形十分敏感,特殊地形作用能使当地降水产生明显增幅。高地形通过阻挡和摩擦作用使大气在近地面层形成堆积,为中低层大气的垂直上升运动积累能量,这种地形影响可以通过中小尺度的扰动上传到对流层顶高度;地形的作用还有利于中低层大气水平辐合、高层水平辐散作用的加强,并以波列的形式影响周围大气,这种地形对大气水平散度的影响对降水变化具有很好的指示意义;受地形影响,水汽在迎风坡有明显的累积,随着降水系统的移动在高地形区产生强降水。     

红河州一次大到暴雨过程分析

通过分析4月29日至30日红河州地区大-暴雨过程整个大气的环流特征,水汽条件(水汽输送、水汽辐合)和动力条件(涡度、散度、上升运动),孟加拉湾风暴移向,副热带高压位置的变化等等形势,均与此次强降水过程有相应的关系,诊断分析此次过程为今后预报提供参考信息。     

应用湿Q矢量分解方法诊断分析“圣帕”(2007)台风暴雨

利用WRF中尺度模式模拟了台风"圣帕"(2007)登陆后,减弱成热带低压造成湘赣地区大暴雨的过程,并借助非地转湿Q矢量(Q*)及其分解对这次暴雨过程做了详细的诊断分析。结果表明:800 hPa的Q*矢量散度场的辐合区范围及其辐合强度对降水落区位置及降水强度有非常好的指示作用。将"总"Q*矢量分解成平行和垂直于等位温线两部分后,揭示出了不同尺度的Q矢量散度辐合强迫的不同作用:在暴雨强盛时期,大气以中尺度运动为主,在暴雨发生前、后时期,大气以大尺度运动为主。此外,非地转湿Q矢量散度辐合强迫产生的次级环流也有助于本次暴雨发展与维持。     

新书架上

《动力气象学引论习题解》田永祥编著,科学出版社出版,1982年7月,162页。本书是对美国华盛顿大学霍尔顿(J.R.Holton)教授著的《动力气象学引论》一书中全部习题的习题解答。书中主要包含有地转风、热成风、温度平流、散度、涡度、环流等物理量的计算,大气中各种能量的产生、消耗及其相互转换所需时间的计算;平均动能、涡动动能方程和平均有效位能方程的推导,考虑摩擦作用的和由于流体深度随纬度变化而产生的罗斯贝波相速公式的推导;正压、斜压不稳定性的分析;典型龙卷和台风尺度扰动的运动方程的尺度分析,以及天气尺度运动的涡度方程和散度方程的尺度分析等内容。本书可供气象业务工作者、大专院校气象专业     

热带大尺度大气运动的多时态特征

本文采用多时间尺度方法分析热带大气的大尺度运动,得到了三个阶段的运动性质。结果表明,热带大尺度大气运动与中纬度大尺度大气运动一样,具有双适应现象,即第一阶段由于重力波频散,产生了地转适应;第二阶段由于长波频散,产生了位涡适应。 同时指出,运动的三个阶段的演变过程,可以统一为位势涡度适应过程,这是一种非线性过程,而地转适应是位涡适应的初级阶段。      

红河州一次大到暴雨过程分析

通过分析4月29日至30日红河州地区大-暴雨过程整个大气的环流特征，水汽条件（水汽输送、水汽辐合）和动力条件（涡度、散度、上升运动），盂加拉湾风暴移向，副热带高压位置的变化等等形势，均与此次强降水过程有相应的关系，诊断分析此次过程为今后预报提供参考信息。     

两种气象常用坐标系中涡度和散度物理意义的比较

气象常用的涡度、水平散度(简称散度)是天气系统、天气现象演变的重要诊断物理量。依据坐标转换的观点,分别推导出气象中常用的局地直角坐标系("z"坐标系)和等压坐标系("p"坐标系)中涡度之间、散度之间的关系表达式。讨论表明,在两种坐标系中,涡度、散度的定义式形式完全相同,但本质有所差异,"p"坐标系中涡度不仅表示空气微团绕天顶方向的旋转程度,还反映大气的斜压性强弱。同样,"p"坐标系中散度不仅表示空气微团水平面积的相对变化率大小程度,也反映大气的斜压性强弱。只有大气在正压状态的情况之下,"p"坐标系中涡度、散度才表示纯粹的旋转和辐散辐合。"p"坐标系中涡度、散度不仅具有大气动力特征,同时还具有大气热力特征。     

正压过滤模式大气中的对称运动和非对称运动

把流函数分成对赤道对称和对赤道反对称的两部分,可以把正压涡度方程分离为描写大气对称运动和反对称运动的两个方程。根据它们,讨论了在全球范围内几种基本物理量,如涡度和绝对角动量等在对称和反对称情况的守恒性。还给出了这两类运动的能量收支方程和能量转换表达式。可以看出,在大气中不仅有纬圈平均动能和扰动动能之间的转换,也有对称运动产生的和反对称运动产生的动能之间的转换。 还在涡度方程中考虑地形和水平扩散的情形下,提出了大气非对称性质产生的机制。结果表明:非对称的地形分布和水平扩散系数的分布可能是导致非对称运动的原因。 最后,还对全球预报和半球预报,从物理观点作了理论比较。     

边界层湍流输送的若干问题和大气线性热力学

总结了大气线性热力学基本理论,讨论了大气边界层的能量和物质输送交叉耦合效应,还讨论了大气系统动力过程和热力过程的交叉耦合效应。分析指出：由于动力过程和热力过程的交叉耦合效应,导致大气边界层能量和物质输送过程除了湍流输送外,还应包括大气辐散和辐合运动对能量和物质的输送。非均匀下垫面大气边界层和对流边界层辐散和辐合运动对能量和物质输送是重要的。在这个基础上,讨论了非均匀下垫面和对流边界层地表能量的平衡问题,非均匀下垫面和对流边界层陆面过程边界层参数化等问题。这些研究不仅丰富了大气边界层物理理论,而且为克服当前大气边界层物理应用中所遇到的困难提供了理论依据。     

夏季青藏高原500hPa高压活动期间大气加热状况与大气环流特征

由于青藏高原５００ｈＰａ层出现高压系统的活动，使高原大气产生＂上高下高＂的气压场结构，从而东亚大气环流也发生某些相应的变化。本文统计分析了高原５００ｈＰａ高压的散度与垂直速度分布、高原大气热源的演变和１００ｈＰａ层涡度、纬向风以及经圈环流的变化等。结果认为，由于夏季高原５００ｈＰａ高压的活动，使高原上空垂直上升运动和对流加热受到抑制，１００ｈＰａ南亚高压强度减弱、位置北抬、有向西部型过渡的特征．高原北侧西风急流减弱，东风急流南支与北支合并后位于原北文东风急流位置以南，侵入高原南麓的西南季风减弱。与此同时，孟加拉湾上空上升运动有所增强，其对流加热对维持东风急流乃至南亚季风将起重要作用。     

■矢量与湿ω方程及其应用

一、引言用准地转ω方程诊断大气的垂直运动是一种比较常见的方法。但用常规ω方程进行垂直运动的定性定量分析时,有其不可忽视的缺陷。Hoskins等指出这些缺陷,并对此作了分析。在此基础上,他们对ω方程作了重新推导,用一种新的表示方法来描写强迫项。经改写后的ω方程,不仅强迫项的形式简单,而且还有物理意义明确等优点。大气中的垂直运动仅依赖于Q的散度,通过考虑等压面上的高度场和温度场即可推断出天气图上垂直运动的分布。但准地转ω方     

亚——非季风区非绝热加热与夏季环流关系的诊断研究

基于热力适应理论,本文利用 ＮＣＥＰ／ ＮＣＡＲ再分析资料对撒哈拉沙漠、青藏高原和孟加拉湾地区的非绝热加热与夏季环流进行了诊断研究。在非洲撒哈拉沙漠地区,以感热输送为主的加热仅局限于近地面层,边界层以上的大气则以辐射冷却占优势。因而除了边界层内存在着浅薄的正涡度和微弱的上升运动以外,整个对流层几乎都维持负涡度并盛行下沉运动。对于青藏高原地区,强大的表面感热通量引起的垂直扩散是近地面大气加热的主要分量,与大尺度上升运动相关的凝结潜热对低层大气的加热也有一定的贡献。长波辐射造成的对流层中、上层大气的冷却则主要由深对流潜热释放来补偿。夏季高原地区总非绝热加热是正值,且最大加热率出现在边界层内。低空大气辐合产生正涡度,而中、高层大气辐散伴有较强的负涡度。因而高原盛行上升运动,最大上升运动位于近地面层。夏季孟加拉湾地区的深对流凝结潜热释放远大于长波辐的冷却作用,因而整个对流层几乎都保持较强的非绝热加热。４００ｈＰａ层附近的最大加热率引起３００－４００ｈＰａ最强的上升运动。对流层上层是负涡度区,而中、低层为正涡度区。结果还表明,垂直和水平辐散环流与大气的热源和热汇区密切相联：在高层,辐散气流从热源区流向热汇区;在低层则相     

中国东北地区夏季旱涝的大气环流异常特征

利用东北地区均匀分布的69个测站35年(1961～1995年)夏季月平均降水资料和NCEP/NCAR 1958～1997年月平均再分析资料,对我国东北地区夏季旱涝发生的大气环流异常特征及其差异进行了诊断分析研究.结果表明,东北地区旱涝年夏季,高纬和极区大气环流特征、东北亚异常长波槽脊的分布和活跃程度、东亚大槽和西太平洋副热带高压的位置和强度等均有十分明显的差别.不仅如此,该区域夏季降水异常还显著地受到亚洲季风诸系统的影响,包括南亚季风,也包括南海季风和副热带季风,并且高空西风急流的位置和强度也有明显变化.涡度、散度、垂直速度和水汽含量等物理量特征在旱涝年不仅有截然相反的分布,而且还表现出与低纬地区存在着不同的联系方式.位于菲律宾以东洋面上行星尺度的高层辐散和低层辐合也有一定不同,并且受热带地区大气加热强度变化的影响,东北地区所在经度上的经圈环流在旱涝年也发生了明显变化,从而对该区域降水异常产生影响.