气旋生成机制的位涡反演诊断

本文采用位涡反演方法,对一次西太平洋地区爆发性气旋的生成机制进行了诊断分析。结果表明：高层位涡扰动（即高空槽脊系统）所诱生的低层扰动风场特征为一支位于高空槽前下方的偏南气流,这支偏南气流是促使低层锋区扰动发展的主要动力因子：而低层位涡扰动（即低层锋区扰动）所诱生的低层扰动位势场和扰动风场是低层降压和气旋性环流生成的主要原因。     

一次台风变性过程的锋生位涡反演诊断

采用锋生位涡反演诊断方法,对一次发生在西太平洋上的台风变性过程进行了诊断分析和机制研究。主要从锋生演变的角度,定量诊断了西风带高空冷涡低槽的动力强迫作用、中纬斜压锋区扰动、台风环流本身以及非平衡风场在台风变性过程的不同阶段所起的作用和影响,并对以上各物理过程的相互作用、造成台风变性以及变性后再度增强的演变发展机制进行了分析讨论。结果表明,台风变性过程具有显著的非平衡特征,在台风变性过程的不同阶段具有明显不同的发展演变机制。     

气旋快速发展过程中潜热释放重要性的位涡反演诊断

本文分析了一次爆发性气旋过程中的位涡演变特征,揭示了凝结潜热释放对气旋人上工位涡柱形成所起的作用;通过数值求解位涡反演诊断方程定量诊断出气旋爆发性发展阶段,凝结潜热释放对低层降压和气旋式环流增强的重要影响。     

梅雨锋上气旋发展的反演诊断

本文采用位涡反演诊断模式,对梅雨锋上气旋的发生,发展机制进行分析研究,利用扰动位涡,反演出气旋发生,发展阶段的扰动位热场,扰动流函数,结果表明,梅雨锋气旋发展阶段,500hPa以上的高层槽脊系统对中低层气旋的发展没有直接贡献,850hPa以下的低层系统（低层锋区）,能够反演出气旋及其周围系统的发展,但强度较弱,气旋区,中层位涡扰动与总位涡扰动所反演的结果的基本一致,即中层系统对梅雨锋气旋的发展起到主要作用,气旋发生阶段,850hPa 以下的低层系统对中低层气旋的加强起主要作用。     

一次爆发性气旋的发展与湿位涡关系的研究

通过对一次陆地爆发性气旋的数值模拟与湿位涡的诊断分析发现，气旋的爆发与湿位涡的平流关系密切，气旋的发展并不是在湿位涡中心位于气旋上空时才开始，而是当湿位涡中心位于气旋的后部，并在200hPa对下有明显的倒圆锥形下伸区时，才有利于气旋的发展。当湿位涡中心位于气旋上空时，气旋发展开始减慢。湿位涡局地变化的大小与水平方向位涡梯度的大小有关。湿斜压位涡负值区的上下贯通与气旋发展也有明显的关系。     

位涡及位涡反演

对位涡概念发展史进行了总结并给出位涡反演原理 ,讨论了不同近似模式的位涡表达式及其拉格朗日守恒形式 ;对位涡特性研究方面的新成果作了总结 ;考察大量应用实例并指出存在的不足 ;最后对应用前景作了展望     

2018年一次气旋爆发性增长引发的暴雪过程分析

根据ERA5(0.25°×0.25°)再分析资料和常规观测资料,对2018年11月初黑龙江省一次由黄海气旋爆发性发展引发的区域性暴雪过程进行深入分析。结果表明：极涡南下,其底部短波槽东移,与高原槽合并促使黄海气旋爆发性生长,同时鄂霍次克海阻高建立并稳定维持,是造成此次暴雪的重要原因。500-850 hPa偏南急流将东海、日本海及黄海的水汽源源不断向暴雪区域传递,并且与200 hPa西南急流相互耦合,进一步加强了上升运动,提供了暴雪产生的动力和水汽条件。低层低涡和地面气旋在北上过程中,其西侧不断有冷空气呈楔形入侵,强迫暖湿空气抬升使大气斜压性增强,在对流层中低层形成次级环流,同样是暴雪发生重要的动力抬升机制。在“冷空气楔”逐步北抬时,其上空始终存在湿正压项ζMPV1<0或湿正压项ζMPV1>0、湿斜压降ζMPV2<0,有明显低层湿对称不稳定,从而有利于暴雪产生。     

准静止梅雨锋连续暴雨个例的位涡反演诊断

2006年6月5-8日,受准静止的梅雨锋系统影响,福建北部地区发生了连续4 d的暴雨天气,引发了严重的洪涝灾害.文中利用1°×1° NCEP再分析资料、位涡诊断和位涡反演的方法,详细分析了梅雨锋演变过程中主要天气系统的变化,位涡和位涡扰动(位涡异常)与梅雨锋及梅雨锋带上强降水之间的关系,并通过分离位涡扰动的方法探讨了与不同物理过程有关的位涡扰动在梅雨锋发生发展中的作用.结果发现对流层低层锋面南北两侧高压系统的稳定维持是准东西向梅雨锋形成和维持的主要原因.满足非线性平衡方程的平衡流很大程度上代表了实际气流,它的演变基本上反映了梅雨锋流场的演变.非平衡流形成了梅雨锋辐合带,它主要来自梅雨锋北侧的高压系统.与潜热释放有关的对流层中低层的正位涡扰动是梅雨锋发生发展中有主要影响的因子之一.边界层的位涡扰动一定程度上有利于梅雨锋的形成和维持.总体而言,下边界位温扰动并不利于梅雨锋的形成和维持,但它具有一定的日变化.高层位涡扰动对梅雨锋形成和维持的作用相对其他位涡扰动要弱的多,且不利于梅雨锋的形成和维持,但在梅雨锋后期南压阶段作用增强.对流层中低层与潜热释放无关的其他位涡扰动对梅雨锋的南压起到了一定作用.     

梅雨锋双雨带结构的湿位涡的诊断分析

利用１９８１年６月２７日梅雨锋暴雨过程的数值模拟结果，对梅雨锋上两条南北雨带的湿位涡及其变率进行了诊断，揭示了中β尺度雨团的发生发展与边界层湿位涡有密切的联系。在雨团发生发展期伴有负的湿位涡，而雨团发展强盛期后，它移向正的或负值很小的湿位涡区。这种梅雨锋暴雨低层具有的湿对称不稳定性，是由低层的辐合上升触发了不稳定能量的释放而产生的，南北雨带的强弱发展变化与影响梅雨锋雨带湿位涡变化的主要因子是湿位涡     

两例爆发性东北低压的对比诊断分析

该文选择了发展变化机制有一定差异的两例春季爆发性东北低压（分别是1983年4月25～26日气旋（简称A例）和1983年4月28～29日气旋（简称B例））,进行了对比诊断分析。结果表明：（1）非绝热加热和局地斜压不稳定对A例气旋发展来说是十分关键的因子,而空正IPV平流的显著增强及其与低层IPV分布中两个局地最大值的垂直耦合是B例气旋增强的一个重要原因;（2）两个风暴最大不同点在于非绝热加热效应在影响气旋增强的程度上有所不同。另外,B例事件中对流层中部产生的较强高空锋生可以在低压范围内导致深厚的上升运动并使高空锋向下游的正涡度平流得以加强,这对系统的发展是十分有利的。     

DIAGNOSIS OF THE DEVELOPMENTAL MECHANISM OF THE EXTRATROPICAL TRANSITION OF A TROPICAL CYCLONE USING POTENTIAL VORTICITY INVERSION OF FRONTOGENESIS

This paper diagnoses and analyses the developmental mechanism of a process of extratropical transition of a tropical cyclone which occurred over West Pacific Ocean based on a diagnosis method of potential vorticity inversion of frontogenesis.The study diagnoses quantitatively the role and effect of dynamic influence of westerly cold troughs,middle-latitude baroclinic frontal zones,cyclone cycles and unbalanced wind fields during the different stages of the extratropical transition of a tropical cyclone,and also discusses the interaction between them and the developmental mechanism.The results show that there are different developmental mechanisms during each stage of the extratropical transition and the processes are also unbalanced.     

一种基于位涡反演的变性台风初始化方案

针对变性台风的结构特征和Bogus 方案的局限性,提出了一种新的基于位涡反演技术的台风初始化方案。实际应用效果表明,该变性台风初始化方案既能使初始场中的台风中心位置和强度与观测相吻合,又能维持变性台风的结构特征(斜压性和不对称性),同时能保证初始场中各要素场之间的协调一致性。数值试验结果表明,采用该方案后,在数值模拟的前24 小时对台风中心强度和移动路径的模拟效果有较明显改进。      

用Zwack-Okossi方程对一次爆发性气旋的诊断分析

利用ＥＣＭＷＦ资料作初始场,ＭＭ４模式输出的结果和Ｚｗ ａｃｋ－ Ｏｋｏｓｓｉ方程作诊断工具,对１９８１年１２月２０～２１日生成在西北太平洋的一次爆发性气旋进行了数值试验和诊断分析。得到：气旋的爆发性发展主要是由正涡度平流和非地转场激发,其中涡度平流对气旋发展贡献最大,温度平流的影响则较小,两者主要是在对流层高层起作用,而非地转场则在对流层低层起主要作用。由水汽造成的非绝热加热对本次爆发性气旋的生成影响不大,积云对流潜热的反馈作用更小。另外次天气尺度系统对爆发性气旋形成贡献较小     

不同垂直加热率对爆发性气旋发展的影响

文章着眼于海洋温带气旋爆发性发展热力结构的影响效应问题。通过数值试验的结果表明，温带气旋发展状况对于垂直加热廓线分布具有突出的敏感性，若将垂直加热廓线“形变”，则可能导致海洋气旋的爆发性发展，并构成类似观测到的“气象炸弹”动力，热力结构，即“上干下湿”，“上冷下暖”的不稳定层结或“抽吸”结构，急流轴“断裂”形成的非地转偏差特征。从而揭示了垂直加热廓线特征在海洋气旋发展诸影响因子中的关键作用以及潜热释放分布与海洋气旋动力、热力结构形成的机理。     

理想热带气旋增强过程中的多尺度涡度收支特征分析

基于中尺度WRF模式,研究了无背景气流环境假设条件下理想热带气旋中低层大气多尺度涡旋运动的发展演变特征。精确的尺度分离是基于傅里叶变换实现的,且原始涡度场被划分为三个尺度范围：系统尺度(大于150 km)、中间尺度(50～150 km)、对流尺度(小于50 km)。研究结果表明：热带气旋的非轴对称本质主要是由于中间尺度和对流尺度上的运动造成的,且中间尺度涡度演变特征与热带气旋增强的阶段性有很好的对应关系,尤其是其快速增强阶段;全尺度涡度收支特征主要表现为两两抵消效应：STR/HAD和TIL/VAD,且前者的净贡献明显强于后者;系统尺度涡度收支特征与全尺度基本一致,但中间尺度涡度收支表现出明显不同特征：积分70 h之前,各收支项均表现出了与系统尺度相反的贡献,之后,各收支项的符号转变与系统尺度相同,但收支项净贡献明显大于系统尺度。总的来说,水平分辨率5 km下模拟的理想热带气旋的快速增强主要与中间尺度上STR/HAD净贡献的快速增长有关。此外,进一步研究了特定时段中间尺度涡度收支项的空间演变,结果表明：在热带气旋增强阶段,各收支项均在涡旋内核的轴对称化中有不可忽视的作用,且TIL在中心负...     

对华北一次特大台风暴雨过程的位涡诊断分析

通过对９６０８号台风低压及其外围暴雨位和等熵面上物理量场的分析,揭示了台风低压北上诱发暴雨过程的位涡场的结构及冷空气对暴雨增幅的作用,给出此次暴雨增幅过程的图像。分析表明：对流层低层中高纬度冷空气（高位涡）扩散南下在台风低压环流区附近的“侵入”作用是此次特大暴雨过程的最重要的原因之一;等熵面位涡的分析进一步说明了中高纬地区冷空气的活动状况;对流层高层或平流层低层位涡的下传有利于位势不稳定能量的释放     

台风Morakot(2009)暴雨中关键尺度位涡的诊断分析

采用二维小波变换方法对格点分析资料进行多尺度分解,诊断分析台风Morakot(2009)登陆福建省霞浦市过程中位涡的多尺度特征。在此基础上,讨论了多尺度位涡正压项通量散度对位涡正压项局地变化的贡献。研究结果表明,在此次台风登陆过程中位涡主要包含第4、5关键尺度(理论波长范围为96.4~160.67 km)动力扰动和第3、4关键尺度(理论波长范围为64.27~128.54 km)热力扰动的综合信息。由于关键尺度位涡正压项的强度大于斜压项,因而位涡主要体现了第4、5动力尺度垂直涡度与第3、4热力尺度广义位温垂直梯度的耦合作用。第4、5动力尺度西南扰动气流为台风暴雨提供充足的水汽供应,在台风环流西北侧产生低层辐合、中高层辐散,为强对流系统的发生提供有利动力条件。第3、4热力尺度的广义位温扰动一方面增加降水区大气湿斜压性,另一方面在降水区低层形成位势不稳定,为强对流的发展提供潜在不稳定能量。位涡正压项方程强迫项的分析表明,关键尺度位涡正压项通量输送对位涡正压项局地变化有一定贡献,影响位势稳定度的变化。在台风登陆后,关键尺度位涡及位涡正压项通量散度都有所减小,使得垂直涡度和位势稳定度的变化趋缓。     

非纬向基流中爆发性气旋的数值研究

利用以MM4为基础的自适应网格模式,对1981年月12月20日20时-21日20时一次太平洋西部气旋强烈爆发的过程进行了数值模拟研究得出:(1)气旋强烈爆发的过程是非常短暂的,是非地转调整的结果;(2)气旋爆发过程中基流由西南风转为准西风;(3)基流的反气旋性弯曲和非热成风空间分布不均匀性与气旋的强烈爆发有明显的联系.关键词:自适应网格,爆发性气旋,非地转调整,高空急流.     

爆发性气旋发展中斜压强迫与潜热释放作用的数值试验

本文利用一个六层原始方程模式对五例爆发性气旋的发展进行了数值试验,试验结果表明：斜压强迫是气旋爆发性发展的基本因子,而潜热释放的重要性则有较大差异。潜热释放的作用主要集中在两个方面：一是对低层的直接增暖,加强了上升运动;二是对局地斜压性的加强,促进了锋面、槽脊系统的发展,而这两者均有利于气旋的发展。