江南地面热通量对江淮气旋暴雨影响的模拟研究

通过对一次江淮气旋暴雨个例的数值模拟，研究地面热通量与大尺度流型结合作用对气旋降水系统的影响。过程前期存在南北两大片地面热通量正值区，北片位于气旋所在处及其前方，南片位于上游低空急流处。模拟比较两片地面热通量的作用发现，前期南片地面热通量，特别是强潜热通量，通过与其上空低空急流的共同作用，对后期下游江淮气旋降水系统的加强起着更为重要的作用。对其机制的初步探讨表明：由地面通量进入低层大气的水汽，通过西南气流向长江中下游输送，改变下游大气的温湿结构，并通过积云对流和层状云雨潜热释放等非绝热过程，促进后期气旋降水系统的发展     

低空急流诱发地面辐合线的一种机制

“98.7”降水是造成江西严重洪涝的连续暴雨过程 ,降水期间冷空气很少侵入江西 ,但在赣北经常有1条地面辐合线。通过研究 ,指出了地面辐合线是造成“98.7”降水在赣北集中的重要原因 ,并分析了低空急流诱发地面辐合线的具体过程。     

九华山区下垫面对局地降水的影响分析

利用安徽中尺度自动气象站的探测数据和多年统计数据,对九华山区下垫面影响降水的地理分布及强度进行讨论,分析下垫面物理过程在降水天气中的作用。结果表明:山区的湿热条件及不稳定能量均强于周边地区,非均匀下垫面的热力作用和山区地形作用形成地面中尺度风场辐合线及其所造成的上升运动对低空急流起加强作用,这些均影响强对流天气的形成和发展。山区降水地理分布受地形影响很大,山区的降水量、降水日数及降水强度均明显多于周边丘陵地区,并有迎风坡降水明显及在一定高度内山体越高降水量越大的特点。逐小时地面自动站资料分析对山区强降水的形成、发展和消散具有很好的临近预报指示作用。     

物理量场配置对豫中地区暴雨落区的影响分析

利用常规探空和地面观测资料以及NCEP 1°×1°6 h再分析资料,对2007年7月4-6日发生在河南中部的一次暴雨过程的环流背景和物理量场进行了诊断分析,重点分析了物理量场配置对豫中地区暴雨落区的影响.结果表明:稳定的西太平洋副热带高压、对流层中层低槽和低空切变线是造成这次暴雨过程的主要影响系统;低空西南急流为强降水的发生提供了充沛的水汽和不稳定能量,暴雨区位于急流出口区北侧,南风分量对降水强度的影响较大;深厚的中低层气旋性辐合、高层反气旋辐散触发了不稳定能量的快速释放;强降水落区与深厚的上升运动有着较好的对应关系.     

2012年博州夏季两次降水天气过程对比分析

利用常规气象资料、NCEP1°×1°再分析资等对2012年7月13日和2012年8月2日新疆博州地区出现的两次大降水天气过程(简称"7·13"过程、"8·2"过程,下同)从天气实况、高空环流背景、影响系统以及物理量场等方面进行了对比分析,结果表明:(1)"7·13"过程南亚高压呈双体型,"8·2"过程南亚高压由东部型调整为西部型;(2)两次过程阻塞高压位置相差15个经度左右,"7·13"过程的影响系统为西伯利亚大槽演变成的切变低涡,"8·2"过程的影响系统为乌拉尔大槽东移南下形成的低涡;(3)"7·13"过程低空急流弱,地面受横向高压带底部控制,不利于大范围降水发生,"8·2"过程的强低空急流和地面暖低压被冷高压替代的过程有利于大范围强降水的发生;(4)相比"7·13"过程,"8·2"过程上游地区散度的空间垂直结构有利于博州地区上升运动维持和发展;(5)两次过程的主要水汽源地均为中高纬地区,但"8·2"过程水汽输送带强度强且维持时间长,有利于产生大范围强降水。     

一次发生在α中尺度涡旋东部的特大暴雨过程分析

2010年9月7日苏皖北部出现了暴雨—大暴雨,局部特大暴雨,这次暴雨过程产生在热带风暴（1009号,玛瑙）在东海北上转向日本以后。利用卫星、雷达和NCEP逐日4次1°×1°资料对天气形势和中尺度对流发展的环境场特征等进行诊断分析表明：位于日本海的热带风暴北部的偏东气流与南下深厚的蒙古高压底部的偏东气流汇合,构成了一支强盛的低空偏东风气流,它向西流向太行山东麓,其分支沿太行山南下时,诱生了位于太行山脉南部切变线东部的涡旋系统。当低涡进入黄淮平原后,在越过渤海的边界层东风急流激发下迅速发展为α中尺度涡旋系统。南方的暖湿气流在涡旋系统边界层东风急流的动力强迫下抬升,不稳定能量释放,导致β中尺度系统发生发展。β中尺度系统的影响和γ中尺度系统的合并导致强降水过程的发生。     

“09．11”山西罕见大暴雪天气过程分析

2009年11月9日-12日,山西出现了有气象记录以来最强的一次大暴雪天气过程,全省大部分地区降雪量在10mm～66mm之间,其中有86个县市出现历史同期最大值,39个县超过历史极值．本文利用高空、地面和卫星云图资料,对此次过程进行了综合分析,结果表明：高空强盛的西南气流和低层东北气流以及地面回流为暴雪过程提供了有利的流场配置,500hPa同位相槽和700hPa切变线是主要影响系统,低空急流的持续及水汽的辐合为这次暴雪提供了充足的水汽,卫星云图上云顶亮温最低区与强降雪落区有着很好的对应关系。     

2009年秋末山西大暴雪天气过程分析

利用高空、地面和卫星云图资料,对2009年11月9-12日山西出现的有气象记录以来最强的一场大暴雪天气过程进行综合分析.结果表明:高空强盛的西南气流和低层东北气流以及地面回流为暴雪过程提供了有利的流场配置,500hPa阶梯槽和700hPa切变线是主要影响系统,低空急流的持续及水汽的辐合为这次暴雪提供了充足的水汽,卫星云...     

热平流影响下湿润地表的通量-廓线关系

在有热平流影响的湿润地表，对Ｂｕｓｉｎｇｅｒ－Ｄｙｅｒ创立的经典通量－廓线关系作了简单的非线性作用修正。并利用热量和水汽输送方程两种不同简化方程分别对非线性修正因子ａ＇ｖ进行了理论分析和讨论，表明在热平流影响下的湿润地表α＇ｖ＜１，且由理论方地出一个αｖ与ζ的简化关系式。最后，用经参数化后得到的α＇ｖ表达式和修正后的相似性关系式联立构成的闭合方程组，以及用ＨＥＩＦＥ的资料求解出α＇ｖ及其它特征参数     

一次暖区特大暴雨过程分析

5月3～5日珠海市出现2003年开汛第一场暴雨。利用天气学原理、参考云图以及其它物理量对这次暖区特大暴雨进行分析，发现南支小槽、西南低空急流和地面风场辐合是形成这次暖区特大暴雨的主要原因。     

青藏高原地表热源异常与四川盆地夏季降水的关联

利用所计算的1961—1995年高原热源资料、四川与重庆的降水资料以及500hPa月平均高度场资料，分析了高原地表热源异常对四川盆地降水与旱涝的影响。结果表明，高原地表热源异常与四川盆地降水和旱涝有显著的相关；高原地表热源异常通过强迫500hPa东亚大气环流异常来影响四川盆地降水。     

Stability Effects on Heat and Moisture Fluxes at Sea

During the 1996 ASGAMAGE experiment we measured windspeed, air temperature T_a, watertemperature T_s, humidity and the momentum,heat and moisture fluxes at a research platform offthe Dutch coast. For each quantity we used several(sets of) instruments simultaneously. This allowed usto make an extensive assessment of the quality of themeasurements and to find optimal values for thevarious quantities for each run. From these values wecalculated C_H and C_E, theStanton and Dalton numbers, and reduced them to 10-mheight and neutral conditions. For this reductionwe made a separate analysis for the effect ofinclusion or non-inclusion of the assumption that theroughness length for heat or moisture is the same forthe neutral and non-neutral cases. Differences inthe reduced data due to this assumption turned out tobe well within the measurement error.For C_H we distinguished three separategroups of data: stable (A), unstable with_{a s} (B) and unstablewith thetas;_a > _s (C), with indicating the potential temperature.The stable data separate into two groups, depending onwater temperature and/or the wave field. The data ofgroup B showed a relation with wave age. The data ofgroup C consistently gave negative values forC_H, a result that might indicate conversion oflatent heat into sensible heat through condensation ofwater vapour just above the water surface. An attemptto re-analyse the data in terms of density fluxes,combining the effects of heat and moisture, still gavenegative transfer coefficients for group C.For the moisture flux we found the more conventionalresult of a separation in stable and unstable values;these categories showed a clear difference, but notrends with, for example, wind speed.We conclude that standard Monin-Obukhov similaritytheory cannot explain our data.     

塔中地面加热场强度变化特征分析

利用塔克拉玛干沙漠大气环境综合观测试验站塔中西站10 m梯度自动气象站2009年1、4、7、10月观测数据,基于土壤的一维热扩散方程计算四季自然沙地下垫面的地表土壤热通量和地面加热场强度,从而分析沙漠下垫面的地面加热场强度变化特征。结果表明:(1)春季和夏季地表土壤热通量日总量为正值,热通量方向向下,沙层相对大气是热汇,秋季和冬季则相反;日较差最大值出现在秋季,最小值出现在冬季;除冬季以外土壤热通量只占净辐射通量的很小一部分;(2)1、4、7、10月地面加热场强度分别为-33.20～87.39 W/m²、-36.92～274.16 W/m²、-7.59～244.78W/m²、-24.90～170.42 W/m²,地面加热场强度日平均值均为正值,地面为热源,夏季最强,春季次之,冬季最弱;(3)与大气相较,白天地面为强热源,夜间为弱冷源,春季地面加热场强度峰值出现在12时(地方时),夏季、秋季、冬季均出现在13时(地方时)。因此,塔克拉玛干沙漠腹地地面加热场强度具有独特的日变化和季节变化特征。     

凝结潜热与地表热通量对一次西南低涡暴雨影响分析

利用PSU/NCAR的非静力中尺度MM5V3模式,对2004年9月四川省及重庆市一次特大暴雨过程进行了凝结潜热与地表热通量的敏感性试验,结果表明:凝结加热与地表热通量通过影响中尺度系统环境场的高低空急流、高低层辐合辐散等动力、热力条件,从而影响中尺度系统的发展以及中尺度暴雨的发生。     

黑河实验区非均匀地表能量通量的数值模拟

利用三维非静力RAMS模拟研究了黑河实验区非均匀地表能量通量，模拟结果表明：绿洲地表净辐射通量较沙漠戈壁大；绿洲及沙漠戈壁下垫面上的Bowen比分别为0．4和4．0；夜间绿洲上整晚维持蒸发，并有负感热通量。模拟结果与测站实测结果与卫星反演值的对比研究指出，RAMS对绿洲下垫面潜热通量的模拟和沙漠戈壁下垫面感热通量的模拟与实测值基本一致。卫星遥感反演及数值模拟方法对净辐射的估算与实测较吻合，绿洲地表感热通量的卫星反演值较数值模拟结果更接近于实际，但潜热通量的模拟值则较卫星估算值更接近于实际；沙漠戈壁地表则是感热通量的模拟值较卫星反演值更接近于实际。上述分析为今后结合卫星遥感改进RAMS陆面过程参数化，使使用于模拟研究干旱区非均匀下垫面地气相互作用提供了可靠依据。     

青藏高原4月陆面状况和地表加热异常与中国夏季降水的联系

利用1981—2002年GIMMS-NDVI资料、中国西部数据中心提供的雪深长时间序列数据集、中国753个测站降水资料及ECMWF再分析地表通量资料,通过相关和合成分析等统计方法,探讨了青藏高原(下称高原)4月植被覆盖、积雪异常与地表加热异常和与后期中国夏季降水之间的联系。结果表明,高原4月的陆面状况与同期的地表加热存在密切的联系,植被覆盖和积雪深度的变化具有较好的一致性;高原植被覆盖(积雪)主要影响地表感热(潜热)通量,从而改变高原地区的地表加热;高原地表加热和中国夏季降水存在较为密切的关系。就年际异常而言,前期高原地表加热异常与长江以南地区6月降水存在明显的负相关,与7月降水的显著负相关区域主要位于华北、东北地区,与8月降水的显著负相关区主要位于长江中上游及淮河一带。相比之下,前期高原地表加热与夏季降水的年际增幅异常之间存在更为密切的联系,即前期高原地表加热年际增幅异常与长江以南及西南部分地区6月降水年际增幅异常为负相关,而与7、8月降水年际增幅异常主要呈南正北负的分布特征。     

海表动量和热量通量的数值模拟

本文分析了用IAP两层大气环流模式模拟的海表动量和热量通量,并将其同Han等和Esbensen等的气候资料比较.模拟的热量通量与观测估计值有类似的水平分布和季节变化,但在中低纬地区有偏多的热量由海洋向大气输送,尤其1月北半球中纬大气需要从海洋获得过分多的热量;模拟的海表动量通量和气候估计值也类似,但模拟的北半球冬季中高纬西风动量通量中心位置偏东,赤道中西太平洋和大西洋的东风动量通量偏弱,南半球环绕南极的西风带模拟得过分弱(尤其在7月份).本文还检验了基本变量的日变化和日际变化对计算海表动量和湍流扩散热量通量的影响,结果表明用月平均,日平均和每小时的基本量计算的动量和湍流扩散热量通量依次增大,尤其在中高纬地区更明显.     

地面辐合线与强对流天气落区

通过对1993～2002年焦作辖区20余次强对流天气过程的统计分析发现，在天气尺度条件下，地面气压场上中尺度辐合线对强对流天气的维持时间和落区有很好的指示性。     

中国地区夏季平均加热率的时空分布特征

The latitude-altitude distributions of radiative fluxes and heating rates are investigated by utilizing CloudSat satellite data over China during summer. The Tibetan Plateau causes the downward shortwave fluxes of the lower atmosphere over central China to be smaller than the fluxes over southern and northern China by generating more clouds. The existence of a larger quantity of clouds over central China reflects a greater amount of solar radiation back into space. The vertical gradients of upward shortwave radiative fluxes in the atmosphere below 8 km are greater than those above 8 km. The latitudinal-altitude distributions of downward longwave radiative fluxes show a slantwise decreasing trend from low latitudes to high latitudes that gradually weaken in the downward direction. The upward longwave radiative fluxes also weaken in the upward direction but with larger gradients. The maximum heating rates by solar radiation and cooling rates by longwave infrared radiation are located over 28-40°N at 7-8 km mean sea level (MSL), and they are larger than the rates in the northern and southern regions. The heating and cooling rates match well both vertically and geographically.     

层云加热对热带大气季节内振荡的影响

本文研究了层云降水加热对于激发热带大气季节内振荡(Madden-Julian oscillation,简称MJO)所起到的作用.将层云加热作用引入到非线性的CISK (Conditional Instability of Second Kind)-Kelvin波方程组,并分别利用截谱方法和四阶Runge-Kutta方法...