冰雹灾害的大气重力波遥感预警系统

１９８５～１９９２年在北京，贵阳及河北满城进行了多次强对流过程大气重力波探测研究中，发现灾害性冰雹出现前３～６小时即有周期为１０～４０分，振幅超过３０Ｐａ的大气微压重力波间歇性的活动。这一发现为灾害性冰雹过程的临近预报提供了重要指标，在此基础上使用重力波动态（三维）谱分析技术并设计了相应的微机系统软件，实现了大气重力波数据的实时采集分析和连续动态显示，从而研制成将微压波探头，数据采集，微机动态谱实     

西风急流南侧中尺度重力波对降水落区影响的个例分析

利用WRF模式对2011年7月2-3日山东地区发生的一次强降水过程进行了模拟分析。影响这次降水的环流形势不同于典型的华北降水环流形势。副热带高压呈带状分布,控制着整个中国东南部区域,高压中心位于台湾海峡区域,脊线位于25°N 附近。研究发现,在这次降水过程中由于在山东附近区域上空有很强的非地转风,地转适应的过程会激发中尺度重力波。重力波沿着高空急流南侧自西向东传播,波长在150km～200km之间。由于低层满足位势不稳定条件,200hPa 上的波动对降水有激发作用,200hPa 辐散中心是造成深厚对流的主要原因,是造成降水在时间和东西向分布不连续的原因之一。     

灾害性冰雹过程的重力波演变特征

在灾害性冰雹过程的不同阶段,大气中有不同特征的重力波出现。使用重力波周期-振幅谱的动态分析方法,把冰雹过程从不同的发展阶段加以考察,发现了一些雹云发展和重力波演变特征之间的联系。它们有助于找到一种对灾害性冰雹过程作出较长时效临近预报的方法和进行深入研究的线索。     

普定的冰雹及“冰雹重力波预警系统”的运用

本文分析了普定冰雹的月和季度分布、降雹的时间和强度、冰雹的路径及多雹的原因；介绍了１９９３－１９９５年应用“冰雹重力波警系统”这一高新科技项目在防灾减灾中取得的显著效益。     

非地转平衡流激发的重力惯性波对梅雨锋暴雨影响的动力学研究

文中以 2 0 0 0年 6月 1～ 3日的一次梅雨锋暴雨过程为例 ,通过数值模拟 ,得到了降雨区和强度都与实况基本吻合的结果。进一步利用数值模拟场 ,比较详细地分析了大尺度环流调整后的地转平衡被破坏、非平衡流出现、低空急流建立、重力波发生与传播对暴雨过程的影响。研究表明 ,副高的西伸北跳可以造成局部地转平衡被破坏 ,引起环流的适应调整 ,以建立新的平衡。在这一过程中 ,会出现与之相适应、配合的低空急流和重力波的发生 ;重力波的频散有利于急流中心大风区的传播 ,引导气流和水汽集中区对传播方向有显著影响 ;低空急流的建立则是导致暴雨发生的重要条件之一。通过对高时空密度中尺度数值模拟资料的分析 ,可以较清晰地反映出上述结果。     

大气中尺度重力波的监测与应用

随着人类社会活动的现代化进程加快,中尺度气象研究引起了气象工作者的日益高度重视。90年代将是中尺度气象学取得显著发展的10年。重力波是大气中一种重要的中尺度波动,众多研究表明,低空急流、温带气旋、线、锋面、晴空湍流和暴雨系统云雨带中的中尺度结构都和重力波的活动有关。     

QBO形成过程中重力内波的活动特征

本文利用一个沿赤道的经度-高度二维原始方程模式，在下边界处采用一个东传、波数为1（波1E）和一个西传、波数为2（波2W），相速度绝对值均为31 m/s的两个波作为强迫波，对赤道平流层低层的大尺度运动进行了模拟，再现了平均纬向流的准两年周期振荡（QBO）式变化，振荡周期约为36个月，东西风带的最大风速达48 m/s，远远超过两个强迫波的相速度。波动分析表明，通过波与波的非线性相互作用，产生了许多新波，新波中波数为1的西传波（波1W）和波数为2的东传波（波2E）在QBO形成过程中起了一定的重要作用，强迫波1E和2W可分别将西风带和东风带加速到31 m/s，对于东风带，相速度约为91 m/s的波1W可进一步加速平均流到48 m/s]；而对于西风带，波2E在20 km以下对平均流有一定的加速作用，最大风速的产生则是由波1E的自加速引起的。     

一次暴雨过程的重力波特征分析

选取四川省的一次暴雨个例分析研究大气中对流活动和重力波的相互内在联系。针对这次暴雨过程,采用MICAPS探空资料和天气雷达资料,并且结合天气学分析以及重力波指数的分析方法对暴雨的形成原因和重力波的机制进行了研究。结果表明:重力波与暴雨有一定的内在联系,重力波引导了暴雨的发展;非线性平衡方程对于诊断大幅度的重力波有很好的指示作用。     

北京地区2004年7月10日局地暴雨过程中的波动分析

2004年7月10(简称04710)北京出现了局地暴雨天气.这次暴雨的落区主要集中在城区,由于降雨时间短、雨量集中,给北京城区的部分基础设施和城市交通造成了极大的负面影响.这也是近十几年来罕见的一次北京城区暴雨.针对这次局地暴雨天气过程,利用雷达、自动气象站、常规气象站资料等,结合天气学分析和重力波指数分析方法对暴雨的触发机制和落区进行了研究.分析显示:04710暴雨是一次中小尺度天气过程,其中由重力波所激发的小尺度波动对强降雨的产生及其时空分布起主导作用;重力波发生、发展条件与判据的分析显示,强垂直风切变使平均气流中的部分动能转化为扰动动能,促使重力波的产生与传播;重力波通过积雨云团时加快了积雨云的发展,加大了云内上升速度,使不稳定能量得以释放,进而触发强降水;天气学分析指出,中层冷空气入侵造成的垂直风切变是触发重力波的主要原因;雷达回波图显示出强降雨的产生、发展及其分布形态与小尺度重力波的分布和传输相吻合.     

对流云街激发的重力波和波动阻力

大气边界层中的对流活动,可以在其上部稳定层中激发出重力波,并引起垂直动量输送,影响到对流层和平流层中的动量平衡过程.从二层模式中大气波动方程的线性解出发,得出了对流云街激发的重力波波阻解析表达式,并讨论了大气条件对波阻的影响.这些分析可有助于大气环流模式(GCM)中此类重力波波阻参数化表达式的建立和改进.     

圆形涡旋中的惯性重力内波不稳定和对称不稳定

用Boussinesq近似下的轴对称径向二维柱坐标系中的线性扰动方程组，讨论了圆形大气涡旋系统中扰动的惯性重力不稳定和对称不稳定。在环境为正压情形时，惯性重力内波不稳定的条件为#A(μj/R0)2N2+n2F2<0；当环境为斜压时，具有平行型扰动特征的惯性重力波发展的条件为Ri＊<1-[(3/2)+m]2，此时表现为对称不稳定。可见，惯性重力内波不稳定和对称不稳定都可作为台风、气旋一类圆形涡旋中扰动形成和发展的机制。     

影响惯性重力波活动规律的动力学因子研究

通过探测发现大气重力波有明显的活动规律:重力波强度在冬、春季强于夏、秋季,在5月和10月发生急剧减弱和加强的转变,无天气过程时晚上比白天强,尤其短周期的重力波,周期为40~80min的重力波平均强度最强,其他较弱。在斜压大气和考虑积云对流加热条件下,运用积云对流参数化、Taylor公式展开等方法,推导出惯性重力波的非线性KdV方程,求出其孤立波解,以此解释以上得出的大气重力波的活动规律:惯性重力波强度随风速垂直切变增大而增大,急流是最重要的惯性重力波波源,是重力波强度在冬、春季强于夏、秋季的主要原因,亚洲急流在5月和10月的北跃和南落,是重力波强度发生急剧变化的原因,急流下方是激发惯性重力波最强的地方。一般情况下,惯性重力波强度随着大气背景流场绝对涡度增大而增大,正涡度对惯性重力波起激发和增强的作用。当惯性重力波向下传播时,波的强度随层结稳定度(N2)增大而增大,由于太阳辐射的作用白天大气层结稳定度比晚上小,这解释了在无天气过程时晚上重力波强度强于白天的原因。惯性重力波强度和波的频率成正比,这解释了周期为40~80 min比周期为140~160 min的重力波强的原因。重力波强度还与非线性积云对流参数常数b及科氏力参数f成正比。     

青藏高原红原站平流层下部重力波观测特征分析

利用位处青藏高原的红原探空站2008年5月垂直高分辨率的无线电探空资料分析了其上空下平流层(19～26 km)重力波的波动特性.结果表明:重力波的垂直波长主要集中在2～4 km之间,平均值约为2.9 km;水平波长主要集中在100～600 km之间,平均值约为311 km;固有频率主要集中在1.5f～3.5f(f为科氏...     

Month-Long Simulations of Gravity Waves over North America and North Atlantic in Comparison with Satellite Observations

Mesoscale simulations of gravity waves in the upper troposphere and lower stratosphere over North America and North Atlantic Ocean in January 2003 are compared with satellite radiance measurements from the Advanced Microwave Sounding Unit-A (AMSU-A). Four regions of strong gravity wave (GW) activities are found in the model simulations and the AMSU-A observations: the northwestern Atlantic, the U.S. Rockies, the Appalachians, and Greenland. GWs over the northwestern Atlantic Ocean are associated with the midlatitude baroclinic jet-front system, while the other three regions are apparently related to high topography. Model simulations are further used to analyze momentum fluxes in the zonal and meridional directions. It is found that strong westward momentum fluxes are prevalent over these regions over the whole period. Despite qualitative agreement between model simulations and satellite measurements, sensitivity experiments demonstrate that the simulated GWs are sensitive to the model spin-up time.     

台风“玲玲”对黑龙江暴雨影响分析

选取2019年9月7-8日NCEP/NCAR(1°×1°)再分析资料,分析了降水实况、卫星云图、环流形势、物理量场。结果表明:此次暴雨过程主要受台风登陆后减弱的热带风暴影响,副热带高压的维持为水汽的输送与台风的北进起到了促进作用,台风外围水汽成为此次降水的主要水汽来源,高低空急流耦合加强了动力条件,暴雨落区与高空急流的右侧、低空急流的左侧、垂直运动强上升区及水汽通量散度辐合区有较高的吻合度。     

锡林郭勒盟一次区域性暴雨天气分析

利用MICAPS3常规资料、自动气象站雨量资料,对2012年7月27—29日锡林郭勒盟出现的区域性暴雨天气过程进行分析。结果表明:此次暴雨是由冷性低槽、高低空急流和副热带高压边缘的西南暖湿气流共同影响产生的。低层强盛的偏南气流建立起水汽通道,再配合地面倒槽共同作用,产生了暴雨天气。