湿位涡在陕西一次强对流天气中的应用分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料、云顶亮温资料,对2006年6月24—25日陕西强对流天气过程分析,结果表明：高空低槽、中低层切变线是这次强对流天气的主要影响系统,中尺度对流云团是造成此次强对流天气的直接原因。强对流发生前,近地面存在逆温层。强对流发生发展与湿位涡的时空演变有很好的对应关系,对流层高低层湿位涡“正负区垂直叠加”的配置是强对流天气发展的有利形势。强对流天气发生在低层湿位涡正压项等值线密集的零线附近及湿斜压项的正值区。     

一次强对流暴雨的湿位涡特征

应用常规地面观测资料、区域加密站降水资料、NCEP再分析资料(水平分辨率1°×1°,间隔6 h),分析2009年6月8日发生在华北的一次强对流暴雨过程的湿位涡分布特征。结果表明:湿位涡(VMP)的分布对强对流暴雨的发生、落区有较强的指示作用,湿位涡正压项(VMP1)正负值区(上正下负)垂直叠加的配置有利于强对流暴雨的发生、发展。暴雨出现在850 hPa上VMP、VMP1、VMP2(湿位涡斜压项)正负值过渡带附近,是对流不稳定和斜压不稳定相结合的地区。θse的等值线接近垂直的地区非常有利于垂直涡度的增长,有利于强降水发生。     

华北一次强对流暴雨的湿位涡诊断分析

应用常规地面观测资料、区域加密站降水资料、NCEP再分析资料（水平分辨率为1°×1°,时间间隔为6 h）,对2009年6月8日发生在华北的一次强对流暴雨过程的湿位涡场进行了诊断分析。结果表明：湿位涡的分布对强对流暴雨的发生、落区有较强的指示性作用,MPV1＂正负值区垂直叠加＂的配置是强对流暴雨发生、发展的有利形势。暴雨出现在850 hPa上MPV、MPV1、MPV2正负值过渡带附近,是对流不稳定与斜压不稳定相结合的地区。θse等值线接近垂直的地区有利于垂直涡度的增长,亦有利于强降水发生。     

华北一次强对流暴雨的湿位涡诊断分析

应用常规地面观测资料、区域加密站降水资料、NCEP再分析资料（水平分辨率1°×1°,间隔为6 h）,对2009年6月8日发生在华北的一次强对流暴雨过程的湿位涡场进行了诊断分析。结果表明:湿位涡的分布对强对流暴雨的发生、落区有较强的指示性作用,MPV1“正负值区垂直叠加”的配置是强对流暴雨发生、发展的有利形势。暴雨出现在850 hPa上MPV、MPV1、MPV2正负值过渡带附近,是对流不稳定与斜压不稳定相结合的地区。θse的等值线接近垂直的地区有利于垂直涡度的增长,亦有利于强降水发生。     

青南地区两次强对流天气过程中物理量诊断分析

利用NECP的1°×1°的再分析同化全球资料,对玉树地区发生的两次强对流过程进行了动力条件及水汽条件的物理量诊断分析。结果表明,在强降水发生的时段内,中、低空垂直螺旋度有明显的增大过程,并出现正值中心,而高空垂直螺旋度则出现明显的减小且出现较强的负值中心。高、低空的负、正值闭合极值中心出现时间和强降水发生时间段具有良好的对应关系,尤其高层负值中心;中、低层均有较强的辐合区,辐合中心强度大于30×10-5·s-1,且一个明显的特征是该辐合区扩展到350 hPa以上,高层有较强的辐散区,其中心一般在250 hPa以上;青南地区出现较强的水汽辐合同时在其偏南地区出现较强的水汽辐散中心,对形成强降水过程非常有利;湿位涡的负值出现可能对临近强对流天气有一定的预报指示意义,湿位涡的正负值过渡区域可能是强对流天气的发生区域。     

山东春季一次罕见暴雨天气的湿位涡分析

应用湿位涡理论,对2003年4月发生在山东境内的一次罕见暴雨过程进行了诊断分析。结果表明:这次暴雨产生在925hPa以下θe线陡立密集区附近,θe线陡立密集区附近对流稳定度较小,有利于湿斜压涡度发展;湿位涡在这次暴雨过程前期700hPa上ξMPV1<0,ξMPV2>0的演变,综合反映了暴雨区对流不稳定及斜压不稳定的增强;对流层高层高值湿位涡下传有利于位势不稳定能量的释放,使降水增幅,也是低涡东移发展为气旋的重要机制。     

山东半岛一次持续性强降水天气的湿位涡分析

利用MICAPS系统提供的常规观测资料对2007年8月9—12日山东半岛持续性强降水进行湿位涡诊断分析。结果表明：产生此次持续性强降水的主要天气系统是高空槽、低空切变线、减弱的热带低压和低空急流。强降水期间,山东上空对流层中低层大气是湿对称不稳定的;强降水落区位于等θe线陡立密集区内,靠近暖区一侧;湿位涡斜压项得到较大增长的地区与强降水中心也有较好的对应。     

河北东北部暴雪天气过程的湿位涡分析

应用湿位涡理论,对发生在河北东北部的两场罕见暴雪过程进行了诊断分析。结果表明,暴雪产生在θse陡立密集区附近,θse面的陡立易导致湿斜压涡度的发展,有利于上升运动的显著增强,使降水加剧;降雪天气过程中的MPV1基本为正值,且纯降雪过程的MPV1值大于雨夹雪的MPV1值;MPV2全为负值,密集的极值带状分布与降水带吻合。暴雪天气过程中MPV1明显比MPV2大;对流层高层高值湿位涡下传,有利于位势不稳定能量的储存和释放,使降水增幅。     

呼和浩特市一次大暴雨天气的湿位涡诊断分析

对1998年7月12日发生在呼和浩特地区的大暴雨天气过程进行了湿位涡初步诊断分析。结果表明:湿位涡在暴雨预报中具有较好的指示性,当对流层低层MPVl<0,同时MPV2>0时,暴雨易发生。从500hPa到对流层中高层,在切变线的附近有一个大的湿位涡正值中心,各层中心的位置基本相对应,从中层到高层略向北倾,越到高层中心值越大。强降水位于低层湿位涡高值区东北侧正位涡较小的地区,并与位涡斜压部分的负值中心相对应,随着斜压负值中心强度的增强,暴雨加强。     

承德地区罕见暴雪天气过程的湿位涡分析

文章应用湿位涡理论及NCEP再分析资料(1°×1°),对2003年3月19—21日发生在承德地区罕见暴雪过程进行了诊断分析。结果表明:暴雪产生在θse陡立密集区附近;当700h Pa,MPV10,同时MPV2O时,暴雪易发生;密集的极值带状分布与降水带吻合。     

CONSERVATION OF MOIST POTENTIAL VORTICITY AND DOWN-SLIDING SLANTWISE VORTICITY DEVELOPMENT

An accurate form of the moist potential vorticity(MPV)equation was deduced from a completeset of primitive equations.It was shown that motion in a saturated atmosphere without diabatic heat-ing and friction conserves moist potential vorticity.This property was then used to investigate the de-velopment of vertical vorticity in moist baroclinic processes.Results show that in the framework ofmoist isentropic coordinate,vorticity development can result from reduction of convective stability,orconvergence,or latent heat release at isentropic surfaces.However,the application of the usual analy-sis of moist isentropic potential vorticity is limited due to the declination of moist isentropic surfaces.and a theory of development based on z-coordinate and p-coordinate was then proposed.According tothis theory,whether the atmosphere is moist-symmetrically stable or unstable,or convective stable orunstable,the reduction of convective stability,the increase of the vertical shear of horizontal wind ormoist baroclinity may result in the increase of vertical vorticity,so long as the moist isentropic surfaceis slantwise.The larger the declination of the moist isentropic surface,the more vigorous the develop-ment of vertical vorticity.In a region with a monsoon front to the north and the warm and moist airto the south,or by the north of the front,the moist isentropes are very steep.The is the region mostfavorable for development of vorticities and formation of torrential rain.For a case of persistent torrential rain occurring in the middle and lower reaches of theChangjiang and Huaihe Rivers in June 11-15,1991,moist potential vorticity analysis,especially theisobaric analysis of its vertical and horizontal components,i.e.MPV1 and MPV2,respectively,iseffective for identifying synoptic systems not only in middle and high latitudes,but also in low lati-tudes and in the lower troposphere.It can serve as a powerful tool for the diagnosis and prediction oftorrential rain.     

湿位涡守恒条件下西南涡的发展

运用高分辨率数值预报模式 (HIRLAM)模拟了一次中国西南地区在多种活跃天气系统影响下 ,西南涡的发展过程。分析了东亚季风、青藏高压、地形等多种尺度与不同高低空环流形势配合以及在湿位涡守恒条件下对流发展时 ,潜热及不稳定能量的释放 ,对中尺度涡旋和强对流发生发展的作用 ,探讨了西南涡和局地降水增强与消亡的成因与理论 ,并具有实用意义     

THE THEORY OF MOIST POTENTIAL VORTICITY AND ITS APPLICATION IN THE DIAGNOSIS OF TYPHOON RAINFALL AND INTENSITY

This paper tests the impacts of cloud-induced mass forcing on the moist potential vorticity (MPV) anomaly associated with torrential rains caused by Typhoon No.9914 (Dan) by using fine model simulation data outputted by the Fifth-Generation NCAR / Penn State Mesoscale Model (MM5). The diagnostic results show that the positive MPV anomaly region, which is obtained by integrating the MPV from 600 hPa to 300 hPa in the vertical, roughly coincides with the precipitation at their synchronous stages either in position or in the distribution pattern, and the maximum positive MPV area of Dan is located mainly between 600 hPa and 300 hPa, which is much higher than torrential rain cases. Further analyses also showed that the value of positive MPV anomaly increased or decreased with the development of Dan, and the positive MPV anomaly may also be served as a tracer to indicate the evolution of tropical cyclone intensity.     

CONSERVATION OF MOIST POTENTIAL VORTICITY AND DOWN-SLIDING SLANTWISE VORTICITY DEVELOPMENT*

An accurate form of the moist potential vorticity(MPV) equation was deduced from a complete set of primitive equations.It was shown that motion in a saturated atmosphere without diabatic heating and friction conserves moist potential vorticity.This property was then used to investigate the development of vertical vorticity in moist baroclinic processes.Results show that in the framework of moist isentropic coordinate,vorticity development can result from reduction of convective stability,or convergence,or latent heat release at isentropic surfaces.However,the application of the usual analysis of moist isentropic potential vorticity is limited due to the declination of moist isentropic surfaces.and a theory of development based on z-coordinate and p-coordinate was then proposed.According to this theory,whether the atmosphere is moist-symmetrically stable or unstable,on convective stable or unstable,the reduction of convective stability,the increase of the vertical shear of horizontal wind or moist baroclinity may result in the increase of vertical vorticity,so long as the moist isentropic surface is slantwise.The larger the declination of the moist isentropic surface,the more vigorous the development of vertical vorticity.In a region with a monsoon front to the north and the warm and moist air to the south,or by the north of the front,the moist isentropes are very steep.The is the region most favorable for development of vorticities and formation of torrential rain.For a case of persistent torrential rain occurring in the middle and lower reaches of the Changjiang and Huaihe Rivers in June 11-15,1991,moist potential vorticity analysis,especially the isobaric analysis of its vertical and horizontal components,i.e.MPV1 and MPV2,respectively,is effective for identifying synoptic systems not only in middle and high latitudes,but also in low latitudes and in the lower troposphere.It can serve as a powerful tool for the diagnosis and prediction of torrential rain.     

与天气系统发生和发展有关的非均匀饱和湿位涡理论分析

在动力气象理论方面,无论大尺度、中尺度还是小尺度大气运动,对于同一尺度之内大气运动演变机制,有着相当完美的讨论。然而,对于不同尺度天气系统之间转换演变机制讨论,即使因为它与天气系统的出现和发展密切相关而显得非常重要,却很少涉及。为了讨论这个重要的转换演变机制,在导出无粘滞非均匀饱和湿位涡（NUSMPV）方程的基础上,首先,通过对这方程进行数理分析证明：在非均匀饱和湿绝热大气运动中,干区和饱和区之间的不饱和区的NUSMPV是不守恒的,并进一步证明：只在次饱和区（0．78〈q/q1〈1）,NUSMPV不守恒才是明显的,而在其它不饱和区,NUSMPV是接近守恒的。接着,根据守恒的相对性原理,通过NUSMPV无因次形式的讨论,把大气运动分成三类,即NUSMPV守恒,准守恒和不守恒运动。然后用数理分析方法讨论了各类运动的出现条件,时空之间关系,物理机制和一些特征。最后分析了不同尺度之间天气系统的转换机制,指出：当与狭义NUSMPV（P0）有关的涡管项（A）和非绝热加热项（B）之间的动力不平衡（A＋B）／P0减少,以至NUSMPV守恒条件满足时,大气运动将主要通过非常快的频散适应过程继续失去不平衡能量,从较小尺度向较大尺度转换;而当（A＋B）／P0增加,以至NUSMPV不守恒条件满足时,大气运动将主要通过非常快的外源激发过程,而从较大尺度向较小尺度转换。无论上述两种转换过程是那一种,一旦产生都将持续进行,直至大气运动重新回到NUSMPV准守恒运动状态。     

“98·5”华南前汛期暴雨的湿位涡异常诊断:质量和热力强迫的数值分析

利用MM5输出的高分辨率资料对“98．5”华南暴雨的湿位涡进行了诊断分析，分析了质量强迫和热力强迫引起的湿位涡异常。结果揭示：降水区位于负湿位涡的下方，负湿位涡的趋势走向与降水区的一致。造成本次暴雨的成因中包括湿对称不稳定和对流不稳定两种机制，湿位涡MPV（moist potential vorticity）的分量MPV2对MPV起主要作用，其中主要是MPV2v的贡献。质量强迫和热力强迫共同作用引起湿位涡异常变化，它们的作用大小相当，在研究暴雨时，不可忽略因降水造成的质量强迫。     

湿位涡诊断分析在东南亚强降水中的应用

文章应用湿位涡理论 ,分析了发生在东南亚夏季的两个强降水个例 ,讨论了湿位涡与东南亚强降水形成的关系。东南亚夏季具有利于强降水发生的湿位涡场分布特征 ;强降水的发展与湿位涡的变化有很好的对应关系 :当对流层低层MPV1<0、同时MPV2 ≥ 0时 ,易产生强降水 ;当对流层高层MPV1正值区与低层MPV1负值区相互作用 ,即高层下滑的干冷空气与低层上升的高温高湿空气交汇 ,容易贮存和释放湿对流不稳定能量 ,有利于强降水产生。湿位涡理论在东南亚强降水诊断中有很好的应用前景。     

湿位涡和倾斜涡度发展

从完整的原始方程出发，在导出精确形式的湿位涡方程的基础上，证得绝热无摩擦的饱和湿空气具有湿位涡守恒的特性。并由此去研究湿斜压过程中涡旋垂直涡度的发展。结果表明，在湿等熵坐标中，涡旋的发展与对流稳定度的减少，等熵面上的辐合和潜热的释放有关。由于等熵位涡分析的应用受等熵面倾斜的限制，又进而发展了Ｚ坐标及Ｐ坐标中的倾斜涡度发展理论。指出无论是湿对称不稳定或对流不稳定大气，还是湿对称稳定或对流稳定大气，除对流稳定度的影响外，风的垂直切变的增加或水平湿斜压的增加均能因湿等熵面的倾斜而引起垂直涡度的增长。湿等熵面的倾斜越大，这种由干湿斜压性加强所引起的涡旋发展更激烈。在梅雨锋附近及其南侧暖湿区的北端，湿等熵面十分陡立，是涡旋发展及暴雨发生的重要地区。对１９９１年６月１２—１５日江淮流域暴雨过程的湿位涡分析表明，湿位涡分析，尤其是等压面上湿位涡量ＭＰＶ１和ＭＰＶ２的分析不仅在中高纬有效，在低纬度及低对流层也十分有效，是暴雨诊断和预报的有力工具。     

滇中暴雨的湿位涡诊断分析

应用湿位涡理论,对１９９８年６月滇中地区罕见的６场暴雨过程进行了诊断分析。结果表明：θｅ面陡立且南侧暖湿气流活跃,易导致湿斜压涡度发展,形成θｅ陡峭密集区,密集区内暴雨容易发生;湿空气对流活动层仅能达到５００ｈＰａ至６００ｈＰａ之间,若对流层低层ＭＰＶ１〈０,同时ＭＰＶ２〉０,易产生暴雨。     

珠三角一次暖区强降水过程湿位涡的演变特征

首先利用常规资料分析了2008年6月13日发生在珠江三角洲地区的一次暖区强降水的天气背景,再借助于高时空分辨率的WRF中尺度数值模拟结果,对等压面湿位涡在强降水过程中的演变进行了诊断分析,结果表明:暴雨出现在高层高值MPV1和低层低值MPV1、低层高值MPV2的配置区,本次暴雨高层高值MPV1扰动来自西北和西南方向,低...