春季西南热低压的发生发展与结构特征

通过普查1997-2006年3-5月典型西南热低压天气过程,分析其气候特征,归纳热低压的生命史,将其分为4个不同的发展阶段:初生、成熟、相持和填塞.利用台站观测资料和NCEP 1°×1°及2.5°×2.5°再分析资料,对7次典型的春季西南热低压过程进行合成分析,揭示了成熟阶段和填塞阶段热低压结构特征.分析结果表明:在春季西南热低压系统控制下,气压降幅显著,气温升高、相对湿度降低,午后偏南风加大,气象要素具有明显的日变化特征;68％的热低压会给西南地区造成35℃以上的高温,32％的热低压给贵州造成高温.热低压系统为浅薄暖性低压,干区深厚,低压区为辐合区、正涡度区,以上升运动为主,并且是对流性不稳定.热低压填塞阶段,受冷空气侵入,低压北侧偏北风加大,近地层气旋的辐合增强,低压内为高能区,在冷空气的向南推进过程中,易出现强对流天气.     

中层涡旋诱生南海热带低压形成的位涡反演分析

利用NCEP 1°×1°最终分析资料FNL和位涡反演方法,对2006年8月下旬一次中层涡旋诱发南海热带低压的形成过程进行了分析。结果表明,在中层涡旋诱发南海热带低压形成时高层暖心结构经历了由上向下逐渐发展的过程,而中层气旋性环流经历了由上向下快速发展的过程。高层暖心结构的向下发展主要与中低层凝结潜热加热作用和干空气从高层侵入有关,而高层波动的影响不明显,暖心发展到达近海面需要有底层热力异常和中低层凝结潜热加热作用的共同配合。中层气旋性环流的向下发展主要与中低层凝结潜热加热作用有关,高层波动对中低层涡度的影响不明显,而底层热力异常主要在900 h Pa以下产生负涡度。综合分析表明,中低层凝结潜热加热对南海热带低压的生成和发展起关键作用。     

源自东风波台风“灿都”发展过程的结构特征分析

对源自东风波的台风“灿都”结构变化特征进行了分析,结果表明:(1) 引发“灿都”发展的东风波振动强度主要表现在对流层中层,其触发的南海季风区低层对流发展偏于东风波的东北-西南向波轴的西南端。(2) “灿都”中心结构耦合过程经历了中心附近上升运动从不对称向准对称的发展过程;“灿都”中心附近上升运动趋于准对称时也是“灿都”结构调整趋于完成,强度获得快速加强的时段。这可能是东风波加强成热带气旋发展演变的动力特征之一。(3) “灿都”在热带低压阶段的暖心不明显,对流层高层出现东风波暖心特征;由热带低压加强到热带风暴强度阶段,东风波暖心特征趋于消失,低层暖中心区发展;热带风暴到台风阶段的暖中心区由对流层中低层发展至高层,但暖心位置偏于“灿都”中心东侧。      

青藏高原夏季大气边界层高度与地表能量输送变化特征分析

利用NCEP-FNL大气边界层高度资料和NCEP/DOE(NECP2)的地面感热、潜热通量再分析格点资料,分析了2000-2016年夏季青藏高原(下称高原)地区的大气边界层高度及感热、潜热的基本气候特征、年际变化及空间分布,地表能量输送对大气边界层高度的影响机理,并分析了影响大气边界层高度与地表能量输送的主要影响因子。结果表明:夏季高原整体呈大气边界层高度显著下降,潜热通量显著上升,感热通量先增后降的变化趋势。2009年是高原大气边界层高度的气候突变时间点,其他物理量的变化趋势也在2009年发生了转折变化。大气边界层高度和地表能量输送的线性变化趋势分布具有明显的区域差异,以91°E为界将高原分为东、西两部分,东部与西部地区的变化特征明显不同;东部、西部地区的变化特征2009年前后也有很大差异。影响西部地区大气边界层高度和地表热通量的主要因子是0～10 cm土壤含水率和10 m风速;影响东部地区大气边界层高度和地表热通量的主要因子则是云量。在2009年气候突变时间前、后,各影响因子的影响程度有很大变化。夏季高原低层热低压辐合、高层南亚高压辐散的环流形式,为地表能量输送影响高原大气边界层发展提供了动力条件,有利于上升运动。上升运动的气流能将水汽相变中释放的凝结潜热输送至对流层上层,有利于形成潜热通量和南亚高压的正反馈。     

1979年5月东南亚夏季风的建立和青藏高原的作用

东南亚夏季风开始于5月,它是大气环流向夏季环流过渡的一个重要阶段。本文用FGGE-IIIb全球网格点资料,分析1979年4月26日到5月25日,大范围（40°S～50°N,30～160°E）温度、湿度和风场变化特征,计算了垂直速度、辐散风场、热源和水汽汇收支,研究了东南亚夏季风的性质和来源,其中着重分析了青藏高原的热力和动力作用与东南亚夏季风建立的关系。东南亚夏季风建立的主要因素是中纬度的环流形势,来自热带海洋的西南气流和青藏高原的作用。东南亚夏季风开始时,高空大气环流发生调整,青藏高原上空为波脊,两侧为波槽。低空东南亚夏季风区的辐合气流有四个来源:1）同经度范围的偏南辐散风,2）高原南侧的偏西辐散风,3）高原东侧的偏北辐散风,4）西太平洋上的偏东辐散风。分析表明,东南亚夏季风降水受高原西南侧的中纬度西风带波动影响。低空西南气流来源于80～120°E的南半球热带地区,西南气流输送水汽并且加强低空辐合。主要的热源位于东南亚,主要是潜热释放形成的,它是驱动东南亚夏季风环流的主要机制。整个分析期,青藏高原是一热源,抬升的感热加热和动力作用形成和维持了高原上空的高压脊和两侧的波槽,从而有助于东南亚夏季风的建立。     

青藏高原东北部一次强暴雨过程环流特征分析

利用NCEP再分析资料,对2007年8月25日青藏高原(下称高原)东北部的强暴雨天气过程的影响系统、垂直环流特征、不稳定条件和水汽输送进行了分析和研究。结果表明:(1)强暴雨天气过程发生的主要影响系统是西伸到高原东部的副热带高压、生成于高原中部的热低压及自高原北侧移入的冷温槽。(2)高原东北侧的冷空气移上高原后,呈楔形插入高原南侧西南暖湿气流的下部,高低层之间产生的强风切变和暴雨区上空形成强盛上升气流是暴雨发生的有利环流条件。(3)热低压中的上升气流与冷锋后的下沉气流构成纬向(纬圈方向)闭合环流,经向(经圈方向)闭合环流是由高原热低压中的上升气流与副热带高压中的下沉气流构成的,垂直闭合环流的形成提供了稳定的上升气流和源源不断的暖湿气流,持续的降水造成了暴雨天气。(4)θse线的锋区进入暴雨区,配合强上升运动和高原中部热低压暖中心的加强伸展到高原东部,在暴雨中心区(36°N、102°E)附近上空的中低层之间产生了强的大气层结对流不稳定,是暴雨发生的稳定度条件。(5)由于高原中部热低压逐渐东移,在热低压东部和西伸副热带高压西部之间形成强暖湿气流带,将水汽源源不断地输送到高原东北部,同时冷空气通过祁连山进入高原东北部,在暴雨区上空形成偏南和偏西的强水汽辐合带,暖湿气流交汇造成强暴雨的发生。     

“苏拉”台风引发福建西部大暴雨成因分析

利用常规天气资料、NCEP 1°×1°再分析资料、地面降水资料以及福建新一代天气雷达资料对2012年"苏拉"台风登陆后引发福建西部大暴雨天气成因进行分析,结果表明:"苏拉"登陆后高空涡旋受大陆高压东侧偏北气流引导向偏南方向移动,同时,台风登陆后进入大的环境风垂直切变区并向切变左侧倾斜,使得台风南倾结构进一步加大。台风结构南倾为福建西部大暴雨区提供了良好的动力条件,"苏拉"自身带来的水汽及台风南侧西南气流为暴雨区提供了充足的水汽来源,高空冷空气入侵与低层的高温高湿区形成上冷下暖结构呈现出条件不稳定层结,有利于深厚湿对流产生,结合充分的水汽供应,出现大暴雨天气。大范围暖平流配合风速辐合,中高层冷空气入侵与低层西南暖湿空气结合以及低层的西南急流建立是三个强降水阶段对应的中尺度天气特征。     

引发2011年8月宁夏持续高温天气的青藏高压结构分析

利用常规气象观测资料、中尺度区域自动站逐时地面资料及NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料等,对引发2011年8月6-10日宁夏中北部连续5天出现≥35℃的高温天气的青藏高压水平和垂直结构进行了天气学分析.结果表明:青藏高压是一个深厚的暖性负涡度系统,它与西风带长波脊的同位相叠加使得高原上空的长波脊和暖高压稳定加强,受其影响,青藏高压外围586 dagpm线东移越过高原后稳定维持在85°～105°E附近,高压脊线北界伸展到40°～42°N,西北地区大范围长时间处在584 dagpm以上的青藏高压和1000 hPa以下的地面热低压控制区域内;高压上空在中纬度极锋急流的作用下,高原东部存在“高空辐合、低空辐散”的环流配置导致高原东部维持较强的下沉运动,处在下沉区的宁夏上空晴朗少云,湿度小,风力相对较大,地面增温和蒸发强烈,地面感热远远大于潜热,有利于出现以“干热”为主的持续高温天气.在此基础上,文章提出了宁夏夏季高温的概念模型.     

陕北北部一次罕见区域性暴雨天气过程分析

利用MICAPS常规气象资料、ERA-Interim 0.25°×0.25°再分析数据、地面区域气象站逐小时观测数据、FY-2G卫星云图和榆林CR/CB雷达产品,对2017年7月25日20时—26日08时陕西北部持续强降水过程进行综合分析。结果表明：（1）这次降水过程呈东西向带状分布,雨强大、范围小、移动慢、持续时间长,降水主要集中在夜间,大暴雨区具有典型的β中尺度特征;（2）西风槽的快速东移南压以及副高的稳定维持有利于槽前正涡度平流的加强及低层低值系统的发展,850 hPa新生的河套低涡和东南低空急流成为这次强降水过程的直接影响系统;（3）河套低涡是一个浅薄的热低压系统,它的发生发展可分为三个阶段,初始阶段低涡形成于弱的锋区中并具有不对称的暖心结构,成熟阶段和旺盛阶段低涡转变为对称的暖心结构,强降水产生在低涡发展成熟阶段,在低涡旺盛阶段降水达到最强;（4）河套低涡直接影响并控制着地面β中尺度低压的发生发展,β中尺度低压稳定在榆林西部,中尺度低压的西部和东部分别形成冷性辐合和暖性辐合,不断触发γ对流单体生成,不同中尺度对流云团的合并导致了降水的强烈发展。

     

青藏高原近地层低压系统移动路径及其特征

利用ECMWF 600 hPa高度场加密逐月再分析资料,分析了强、弱季风年高原近地层低压系统的移动路径及其特征。研究结果表明：低压系统于4月在青海省西南部形成,5月沿西南方向移入西藏地区,此后低压系统呈南北向波动西移,直至到达“西至点”后转向东退于10月衰减消散;强季风年低压系统中心强度总体上较弱季风年强。强季风年低压系统移动路径偏北,南北向波动振幅较小,弱季风年低压系统移动路径偏南,南北向波动振幅较大,呈“V”形分布;孕育初生阶段低压系统的形成过程在弱季风年出现“反复”现象;发展成熟阶段高原近地层低压系统南侧印度上空低压系统形成,并且强季风年较弱季风年形成时间偏迟,位置偏南;衰减消亡阶段高原近地层低压系统西北侧的高压系统减弱消散,10月东伸高压脊的脊点在弱季风年较强季风年偏东。     

Analysis of the Characteristics of the Low-level Jets in the Middle Reaches of the Yangtze River during the Mei-yu Season

Here, we analyze the characteristics and the formation mechanisms of low-level jets(LLJs) in the middle reaches of the Yangtze River during the 2010 mei-yu season using Wuhan station radiosonde data and the fifth generation of the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts(ERA5) reanalysis dataset. Our results show that the vertical structure of LLJs is characterized by a predominance of boundary layer jets(BLJs) concentrated at heights of 900–1200 m.The BLJs occur most frequently at 230...     

阴山山脉对内蒙古中部地区气象要素影响初探

文章选用阴山山脉山北乌拉特后旗、白云、达茂旗、苏尼特左旗、化德,山南杭后旗、包头、呼和浩特、察右前旗、兴和1971—2000年气温、降水量、天气现象等资料进行对比分析,得到阴山山脉对内蒙古自治区中部地区气象要素影响初步结论。     

加强业务管理提高测报质量

我局从1999～2003年,测报工作连续4年未出现错情,在此期间共有1个250个班,9个百班无错通过上级业务部门验收.在仪器保管、使用、维护上符合要求,对外报送的各种表、簿都能做好出门合格.     

准两年振荡对大气中微量气体分布的影响

NCAR的包含化学、辐射、动力相互作用的两维模式（SOCRATES）移植回国后进行了初步的模拟试验,用以研究某些对环境问题重要的微量气体的化学、辐射、动力传输过程。在不考虑极地平流层云和气溶胶表面非均相化学等情况下,模式积分多年,计算结果稳定,模拟的风场、温度场显示出正常的季节变化,模拟的微量气体分布与卫星实测资料对照,结果也比较一致。为了探讨热带平流层风场的准两年周期振荡（QBO）对平流层微量气体分布的影响,我们做了QBO强迫的数值试验,即在模式中加入QBO强迫,并与不考虑QBO强迫的模拟结果对比。结果表明,QBO与其相关的次级环流所引起动力输送的变化,使平流层微量气体分布发生变化。     

热带气旋眼墙非对称结构的研究综述

热带气旋的眼墙非对称结构与其发展过程密切相关。在热带气旋移动过程中,非对称风场伴随着边界层内非对称摩擦而引起的辐合,影响着热带气旋眼墙内的对流分布。此外,风垂直切变作为影响热带气旋强度的重要因子,将上层暖心吹离表层环流,引起眼墙垂直运动的非对称,导致云、降水在方位角方向的非均匀分布。当存在平均涡度的径向梯度时,罗斯贝类型的波动可以存在于涡旋内核区域,影响眼墙非对称结构。海洋为热带气旋提供潜热和感热形式的能量,是热带气旋发展的重要能量来源,关于海洋如何影响热带气旋眼墙非对称结构的相关研究较少。文中着重回顾了热带气旋与海洋相互作用的研究成果,并提出海洋影响热带气旋眼墙非对称结构的机制。海洋对热带气旋最显著的响应特征是冷尾效应,该效应通过降低海表温度,减少海洋向大气输送的潜热和感热,从而影响热带气旋眼墙非对称结构。此外,海浪改变海表粗糙度,通过边界层影响移动热带气旋的眼墙结构。     

土壤水分常数测定之我见

通过对土壤容重、田间持水量、凋萎湿度测定方法的研究,提出了土壤水分常数测定规范中存在和应注意的问题,以利做好当前的土壤水分常数测定工作。     

Addressing the necessity of the registration of the effects of causal mechanics in the example of a simple barotropic model of the atmosphere

Summary Considering the effects of causal mechanics on geophysical problems enables us to explain a number of phenomena, which cannot be explained from conventional positions. This paper shows that the introduction of the force of causality in a simple barotropic hydrodynamic model of weather forecasts results in the outcomes, which, on the one hand, can not be described from the positions of classical hydro-thermodynamics, whilst on the other hand, exist in nature.     

大西洋阻塞高压上层冷中心的成因

基于ERA-40再分析资料以及多尺度子空间变换和多尺度能量分析方法,探讨了大西洋阻塞高压平流层底部冷中心的形成机制,发现该冷中心形成的根本原因为16 d以下(高频尺度)和64 d以上过程(基本气流)向阻高尺度有效位能的正则传输,所获得有效位能在阻高尺度内被输运到西北和东南侧,并转换成动能,起到使阻高强度增加或者维持的作用。这种过程在西北侧表现得尤为明显,这可能是阻高形态不断向西北侧扩展的原因。在传统的认知中,大气有效位能从大尺度向小尺度传输,但本研究发现,阻高发生时,有效位能在平流层底部的传输方向表现为从高频尺度和基本气流尺度同时向阻高尺度传输。此外,前人的研究表明,阻高发展加强之后对流层中阻高动能向有效位能转化使得阻高消亡,而本文的分析表明两种能量的转换方向在平流层底部完全相反——由有效位能向动能转换,起到了使阻高加强或维持的作用。最近的研究表明对流层顶附近的动力学对于阻高的发展和维持非常重要,上述发现增进了对这些动力学深层的了解。     

Modeling the evolution of the family of Mediterranean cyclones using the regional model of the atmosphere

Due to the complex orography and the presence of the moisture-saturated air, the Mediterranean region is characterized by the increased baroclinic and convective instability, that leads to the sudden cyclogenesis and the formation of dangerous weather phenomena. The results are given of the investigation of formation mechanisms of Mediterranean cyclones, peculiarities of stages of their evolution and dynamical processes, which occur throughout the atmosphere, using the regional numerical ETA model of the atmosphere by the example of individual cases of the cyclogenesis over the Mediterranean Sea. It is revealed that the cold Arctic air outbreak (the intrusion of the cold Arctic air) to the south of the Western Europe, leading to the formation of the areas of the baroclinic instability and the increased moisture content of the air in the area of the vortex origin, favors the cyclogenesis. The use of the vertical coordinate η in the model enabled to compute more precisely the vertical wind speed, therefore, the influence of the orography on the moisture content and precipitation increase became pronounced. The transformation of the structure of meteorological fields in the course of the development of vortexes is considered. The computation of the helicity is made, and it is shown that this characteristic can be one of the earliest predictors of cyclogenesis.     

青藏高原抬升加热气候效应研究的新进展

对近4年来关于青藏高原加热影响气候的研究进行回顾.首先介绍利用位涡方程和热力适应理论,揭示;夏季高原上空低层气旋式及高层反气旋式环流结构稳定维持的动力学机理.结果表明高原加热作用造成的低层正涡源是低层气旋式环流得以稳定维持的重要原因.而边界层摩擦产生的负位涡是平衡正位涡的主要因素.高原加热还在高原上空形成负位涡,它影响着盛夏的大气环流,是青藏高原上空强大而稳定的反气旋环流得以维持的重要因素.在春夏过渡季节青藏高原非绝热加热对大气环流季节变化以及亚洲季风爆发的影响力方面,进一步确认了感热加热在过渡季节早期(5月中旬以前)环:流演变中的重要作用.青藏高原非绝热加热的时间演变引起了海陆热力差异对比的变化,使副热带高压带首先在孟加拉湾东部断裂,亚洲季风因而在孟加拉湾爆发.结果还表明,用纬向风垂直差异的时空分布能更准确地表示季节变化的区域差异.在青藏高原非绝热加热与北半球环流系统年际变化的联系方面,发现夏季青藏高原的加热强(弱)的年份,高原感热加热气泵(SHAP)高(低)效工作,使高原加热对周边地区低层暖湿空气的抽吸效应和对高层大气向周边地区的排放作用加强(减弱),高原及邻近地区的上升运动,下层辐合和上层辐散均增强(减弱),从而影响着高原和周边地区的环流以及亚洲季风区大尺度环流系统.而且高原的加热强迫还能够激发产生一支沿亚欧大陆东部海岸向东北方向传播的Rossby波列,其频散效应可影响到更远的东太平洋以至北美地区的大气环流.研究还表明,盛夏的南亚高压存在"青藏高压型"和"伊朗高压型"的双模态,它们与高原加热状态有关,且显著地与亚洲季风区的气候分布密切联系.