用诊断模式估算风能

1.引言Sherman(1978)介绍了用连续方程模拟行星边界层气流的思想。基本步骤是在研究区域使用可得到的资料进行初始风场分析,并将边界层内风调整到无辐散状态。这使得气流在较高的地形上加速或围绕障碍物流过低处通道。Sherman 应用 Sasaki(1970)的变分法计算无辐散风。Bhumralkar 等(1980)     

初夏华南两类季风槽的对比研究——1.诊断分析

本文采用多层非线性平衡模式及动能平衡和能量转换方程对华南两类季风槽进行了对比研究。研究表明,陆上类风的无辐散部分引起的垂直运动是基本的,而大尺度凝结加热和积云对流加热引起的垂直运动有很大的增幅作用,海上类垂直运动场主要靠弱积云对流维持。两类季风槽内辐散风的动能制造及次网格尺度效应都是主要的动能源,而无辐散风则引起负的动能产生。两类季风槽内都有一致的正斜压转换。      

“苏拉”台前强螺旋云带辐合特征分析

为了研究爆发式发展的台风苏拉台前强螺旋云带,采用多种实况资料,运用风场分解、Shuman-Shapiro滤波、雷达回波相关性跟踪(TREC)反演风场等方法对其辐合特征进行分析。结果表明:从中尺度滤波场、变风场以及风场分解后的辐散风可见,螺旋云带形成于大范围辐合背景下。在低层,旋转风是水平动能输入的主要贡献者,它加强了低层动量堆积,辐散风则加强了风场水平辐合;在高层,辐散风是动能输出的主要贡献者,辐散风的增强,加强了高空辐散。旋转风和辐散风的不同配置形成了强上升运动,从而促进了强螺旋云带的发展。对地面风场进行中尺度滤波后,在选取的两个关键区内可见明显的中尺度辐合或涡旋,且辐合在更高层仍有一定的反映。中小尺度辐合与螺旋云带中对流云团的发展相互对应、相互反馈。     

气溶胶对东亚冬季风影响的数值模拟

利用NCAR/UCAR CAM5.1模式研究气溶胶对东亚冬季风的影响。模式从1991—2010年运行20年,取2001—2010年冬季的结果。模式结果可以较好地再现东亚冬季风的主要特征。试验结果表明:气溶胶增加使我国东南部地区和东北亚地区（35°~55°N,115°~150°E）冬季风减弱,同时,造成我国东南部地区降水减少。其中,热源热汇的变化和无辐散风减弱为主要原因。气溶胶增加改变了大气热源的分布,造成在我国东南部地区热源减弱,热汇加强;我国东北地区热汇减弱,日本列岛热源加强;气溶胶增加使这些区域全位能的产生减弱,消耗加强。同时,凝结潜热的变化主要影响热源和热汇,其中大尺度过程产生的凝结潜热变化起主要作用。在我国东南部和东北亚地区辐散风动能向全位能的转换增加,造成辐散风减弱。故该区域辐散风向无辐散风的转换减弱,导致无辐散风减弱,最终造成东亚冬季风减弱。     

气溶胶影响亚洲夏季风机理的数值研究

利用NCEP/NCAR （National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research）2001-2010年再分析资料,检验了全球气候系统模式CESM中大气模块CAM （Community Atmosphere Model）对亚洲夏季风和大气热源的模拟能力。结果显示,模式可以再现亚洲夏季风和大气热源的主要特征。通过敏感试验探讨人为气溶胶影响亚洲夏季风的机理,分析、讨论了气溶胶引起的非均匀加热的变化对辐散风和无辐散风强度的影响,在机理上解释了亚洲夏季风减弱的原因。结果表明,人为气溶胶浓度的升高使东亚夏季风强度在中国东南地区、中南半岛北部和印度半岛北部减弱。而中国东南部季风的减弱促使中国内陆降水减少,沿海降水增多。进一步分析人为气溶胶浓度升高的作用发现,其改变了大气热源的分布,造成阿拉伯海、孟加拉湾和中国南海大气热源增强,中国东部地区和中南半岛大气热源减弱,其中气溶胶通过影响凝结潜热来改变大气热源,主要是对对流过程的影响。此外,大气热源分布的变化改变了季风区的热力结构,使中国东南地区、中南半岛北部的加热减弱,从而减少了全位能的产生,使得全位能向辐散风的转换减小,辐散风减弱;同时,中国东南部、中南半岛北部季风由于辐散风向无辐散风转换的减弱,无辐散风减弱,最终导致了夏季风强度的减弱。而且,人为气溶胶对亚洲夏季风的影响主要通过大气热力和动力过程的响应产生作用。     

9012号热带气旋登陆后维持不消的动力机制

分析了影响南海的几类台风路径所对的２００ｈＰａ辐散风场和速度热场的特征,发现２００ｈＰａ辐散风场对台风路径有一定的制约作用。主要体现在：（１）２００ｈＰａ辐散风场表征的季风环流结构的差异决定着台风路径扣期趋势;（２）西太平洋副高所对应的辐散风次级辐台线的走向和西伸程度指示着信风特征,影响台风未来的路径;（３）台风一般向辐散中心以外的次级辐散线西侧２个经距的位置移动,用辐散风环流的物理意义和台风受环     

TOGA-COARE强化期(IOP)西太平洋热带海域的热通量特征

选取夏季月 份南海局地性扰动发展与不发展的个例各一个,利用动能收支方程分别考察了辐散风和旋转风的动能制造和输送对扰动发生发展的贡献,并计算了辐散风旋转风之间的动能转换。     

有限区域流函数和速度势的计算及其在台风中应用

在Endlich提出求解旋转风和辐散风基础上,本文给出了直接利用风场迭代计算流函数和速度势的方法,该方法不但能求解流函数和速度势,还可将原始风场直接分解为旋转风和辐散风。此方法在有限区域中,能大大降低边界条件对计算结果的影响,不仅能计算准确的涡度和散度,还能很好的重建原始风场。采用此方法,对"0808"号台风"凤凰"进行了诊断分析,得到了台风不同时期的流函数和速度势、旋转风和辐散风。结果发现在台风的不同时期,流函数与高度场相似,可用其低值中心来分析台风移动路径和强度的变化,速度势存在高值区,其中心与高度场低值中心不吻合;旋转风的涡旋中心也可用来反映台风中心,台风南侧辐散风较大,故可用来反映南方水汽供应对台风发展、成熟、衰退的影响。     

辐散风作用下低频Rossby波的能量传播

文中研究了热力强迫所激发的辐散风对低频Rossby波能量传播的影响 ,推导出辐散风作用下的Rossby波的频散关系和群速度表达式。理论分析表明 :如果扰动流函数与速度势的位相差α∈ (0 ,π) ,那么辐散风将减小Ross by波的圆频率 ,增大群速度的纬向分量 ,加速Rossby波在纬向方向上的传播 ;辐散风对经向群速度的影响是比较复杂的。波射线的分析表明 ,在纬向基本气流为常数的情况下 ,辐散风作用下的低频Rossby波从初始位置到反射纬度的传播路径表现为一段光滑的大弧 ;对于周期为 30d、纬向波数k =3,4的Rossby波 ,当辐散风减弱时 ,波能量经向传播距离和纬向传播距离都增大。对于k =3的Rossby波 ,当辐散风减弱时 ,Rossby波的经向传播范围增大 ,但振幅强度减小。     

登陆热带气旋Bilis（0604）暴雨增幅与风场结构变化

利用日本气象厅区域谱模式（RSM）20 km再分析资料及改进的调和—余弦算法,对2006年4号台风Bilis登陆后暴雨增幅前后风场的结构变化特征进行了比较分析。Bilis台风登陆西行过程中,于14日18:00（协调世界 时,下同）开始,至15日12:00出现明显的暴雨增幅现象。在暴雨增幅前后时段,暴雨区的全风场及无辐散风分布变化强度小于无旋风。具体表现为:暴雨增幅前,Bilis低层西南部的无旋风速加强,辐合中心与Bilis中心逐步靠近,垂直上升运动加强;在暴雨增幅期间,Bilis西南部的低层和高层的无旋风速都一致持续加强。这种无旋风场上的变化与暴雨强度变化有很好的相关性,即:无旋风在Bilis西南部的增强及辐合增强与该区域暴雨的增强相对应,暴雨增幅的时段与高低层无旋风的风速加大和辐合增强是一致的。对暴雨增幅起主导作用的是无旋风的变化及其引起的散度变化。无旋风速及辐合增强时,暴雨增强并维持;无旋风及辐合减弱后,暴雨强度逐渐减弱。无辐散风强度变化与暴雨强度变化相反,而全风速在暴雨增幅前主要由无旋风决定,暴雨减弱阶段主要由无辐散风决定,对无旋风及无辐散风的分析能更加明显的揭示出暴雨增幅时期风场的具体变化。相对于全风场分析,无辐散风和无旋风能提供更多的风场结构变化与暴雨增幅的关系,这对于预报和分析登陆台风的风雨分布有一定的促进作用。     

用改进的光流法和卫星TBB资料进行对流临近预报

为了在缺少雷达观测的地区开展对流临近预报,利用光流法和半拉格朗日外推法进行了卫星云图外推实验,同时利用无辐散约束改进光流矢量来避免云图辐散失真。(1) 光流法反演的风场能够准确反映出台风涡旋环流结构,采用半拉格朗日方案进行外推,可以保持云系的旋转特性,具有良好的稳定性和精度,但随着外推时间的增加光流矢量中的噪声会导致云图辐散失真。(2) 无辐散约束减少了风矢量杂乱无序现象,弥补了缺失的光流,还能对风速进行平滑,使风速空间梯度更平滑。(3) 用改进后的风场进行外推,避免了云系辐散失真,在保持其形态不被破坏的同时,还能减少云团TBB虚假增长。(4) 检验表明改进后的外推预报方案,具有更小的平均绝对误差,MAE提高了4%,临界成功指数提升了9%。     

一次梅雨锋低空急流形成的分析

对1979年6月24—25日的一次梅雨锋低空急流的形成进行了分析,它的形成是由于在300mb高空急流中心附近产生的地转不平衡,使急流入口区的右侧造成高空辐散的作用。当高空急流中心东移,急流入口区右侧的高空辐散区移到江淮流域上空,由此高空辐散引起对流层下部的质量调整,致使低空造成降压区与辐合。这降压区造成的变压风迭加到低空的西南气流上,沿通过该负变压区(或负变高区)中心的西南气流作为一条轴线,轴线的右侧变压风使西南风偏向低压一侧,从而使西南风的动能增加;轴线的左侧变压风使西南风偏向高压一侧,从而使西南风的动     

有限区域旋转风与辐散风分解方案的选择

介绍一种具有“收敛”特性的有限区域旋转风与辐散风分解方案，并与目前常用后一些差分方案进行了比较，实际个例的计算和对比表明，该方案不仅考虑了区域内部强迫函数的作用，而且在迭代过程中加入边值的影响，因此具有极好的重建风场的能力，分解后的旋转风和辐散风在有关的诊断分析中使结果更为合理。     

风应力的旋转和辐散分量在ENSO循环中作用的数值试验研究

将 1 960～ 1 991年的月平均 FSU风应力资料分解为旋转部分和辐散辐合部分 ,分别用以强迫模式海洋。所用的模式为一个 2层热带太平洋区域海洋模式。结果表明 ,就季节变化而言 ,不论是用旋转分量还是散合分量强迫海洋 ,都不能产生合理的冷舌 ,哪怕将旋转或散合分量放大一倍或缩小二分之一 ,也不能使冷舌的强度和分布得到合理的改善。若采用气候平均的含有季节变化的风应力 (未对旋转和辐散分量进行分离 ) ,则可产生与实际相符的海表温度分布。在此基础上 ,分别叠加旋转和辐散分量的年际异常部分 ,通过对海洋的强迫 ,可产生海表温度异常。在年际异常旋转分量的强迫下 ,可产生较强的 SSTA振荡且具有明显的 ENSO周期 ;而在辐散辐合年际异常风应力的强迫下 ,则产生较弱的 SSTA,且振荡频率较高 ,ENSO周期不很明显。这些结果说明 ,风应力的涡旋和辐散辐合分量在海温季节变化和年际变化的形成中具有不同的作用 ,即合理的冷舌分布需要风应力旋转分量和散合分量同时作用于海洋方可产生 ,而仅有异常风应力的旋转强迫就可产生合理的 EL Nino/ La Nina现象。同时 ,风应力的辐散辐合分量在海洋平均状态的形成过程中是重要的 ,但在 EN-SO过程中就对海洋的作用而言则不如旋转分量重要。     

2006年超强台风“桑美”强度突变的动能特征分析

应用NCEP/NCAR再分析资料,对2006年超强台风“桑美”（Saomai）强度突变过程的动能特征进行分析,结果表明：“桑美”突然增强时刻其低层总动能和旋转风动能突然增加,辐散风动能也有所增加,总动能的增加主要是由旋转风动能增加所引起的;其高层总动能和旋转风动能突然减小,而辐散风动能突然增加,高层动能下传是导致“桑美”突然增强的重要原因;“桑美”突然增强时刻高层辐散风动能向旋转风动能的转换达到最大,低层辐散风与旋转风相互作用动能项达到最大;“桑美”突然减弱时刻的高低层能量变化趋势与突然增强时刻相反,并存在着低层动能的上传;“桑美”强度突变时对总动能（K）、旋转风动能（KR）、辐散风动能（KD）变化的响应时间为6～18 h。     

梅雨暴雨与高空急流的统计与动力分析

对1991、1996、1998年梅雨暴雨与高空急流进行了统计与合成分析。结果表明，大尺度环流形势稳定是1991、1998年梅雨期局部降水时间较长的主要原因，1996年环流形势多变，难以在局地长久维持。梅雨暴雨与高空急流关系密切，暴雨多出现在西北风高空急流的右前方或西南风高空急流的右后方。西南风高空急流造成梅雨暴雨的高层辐散场多由经向风辐散形成，西北风高空急流多出现纬向风辐散，当其与南亚高压东部的经向风辐散配合时往往会造成较强的暴雨，1998年这类情况出现最多。南亚高压东北象限的偏北风对雨区南侧季风反环流的形成有重要作用。     

一次中强天气的个例分析

通过对无辐散风、流函数及涡度三个物理量的分析,解释我区春季以大风、降温为主的天气过程发生、发展的机制。     

华南春季强对流天气过程的动能收支 (二)辐散风和旋转风动能的收支和转换

在第(一)部分的基础上,进一步讨论辐散风动能和旋转风动能的收支以及这两种动能之间的转换过程。结果表明,尽管辐散风动能在总动能中所占比重很小,但它的变化与强对流天气过程的发生发展有着更为密切的关系。计算结果表明,在辐散风动能与旋转风动能的转换函数{K_D,K_R)中,B项(代表垂直运动与旋转风动能的垂直变化的耦合)是最大的转换项;在强对流区,反映涡管伸缩机制的A项也是一个很重要的转换项。就区域时间平均而言,有旋转风动能向辐散风动能(K_R→K_D)转换。      

大气运动中的快速过程

文中利用时间边界层概念研究了大气运动中的快过程,发现:对的大尺度运动,在时间上可以区分为静力适应过程,地转适应过程及水平无辐散适应过程三个快过程,以静力适应过程为最快,地转适应过程次之,水平无辐散适应过程最慢。对L=L_0的大尺度运动,静力适应过程仍为最快,地转适应过程与水平无辐散适应过程在时间上已难以区分。对L相似文献   

夏季金塔地区绿洲环流的数值模拟

利用中尺度模式MM5,模拟研究了晴天时不同背景风场作用下的不同绿洲冷岛效应的三个个例。模拟结果显示,在背景风较强时,绿洲向四周辐散的风场不易形成,但是冷中心依然存在,只是中心会被环境风场吹离绿洲,而后再逐渐生成;或有时仅生成向背景风垂直方向辐散的风场。在背景风相对较弱时,可清楚地看到绿洲风场逐渐形成及衰退的演变,环境风场与同它反向的辐散绿洲风间的交界是次序进退的。对于不同个例,温度场和湿度场同风场的配合也不太一致。