位涡扰动与气旋的发展

通过对1991－07－05T08－07－06－T20江淮流域的一次气旋发生发展过程的分析，讨论了在气旋发展的不同阶段高低层位涡场分布及垂直结构的演变特征，并从气旋发展过程中的凝结潜热释放着手，研究了高低层位涡场之间的联系。结果表明，潜热的释放将促使高层的高位涡向下传输，导致低层气旋加深发展，并进而讨论了江淮气旋发展的一种可能机制。     

一次春季江淮气旋的云图特征分析

利用卫星云图、水汽图象和常规观测资料，分析了一次江淮气旋发展的云系演变和水汽输送情况，并用飞机观测资料分析云系的结构和降水特点。认为卫星云图和水汽图象能及时反映天气演变和水汽输送特征，对飞机增雨作业的时机选择有较好的指导作用     

春季（4—5月）江淮气旋预报专家系统

江淮气旋预报的关键是江淮气的生成和落区预报，我们以江淮气旋生成的两种模式为线索，以地面气压变化的理论为基础，建立波动类和焊接类两种江气旋生成和落区预报方案同时对江淮气旋在烟台及其预报海区所造成的大风和降水的情况进行了统计分析，确定预报条件，形成了一个比较完整的江淮气淮气旋预报专家系统。     

春季影响江淮地区的天气尺度气旋活动与同期降水的联系

本文基于1979~2013年ERA-Interim逐日4次的850 hPa位势高度场资料,利用基于最外围闭合等值线的气旋区客观识别方法得到春季影响江淮地区的二维气旋集,依据水平尺度划分了天气尺度气旋并分析该区域气旋强度的时空分布特征以及气旋活动与站点降水异常的关系,结果表明:天气尺度气旋活动与江淮地区降水异常、强降水事件发生频次均存在显著的正相关关系。气旋活动指数高-低年份差值分析发现,随着气旋活动指数增强,东北亚地区对流层中上层增温并伴随异常高压中心出现,促使其南部南北经向温度梯度以及高空西风急流偏弱。这有利于江淮区域北部异常正涡度平流输入,同时江淮地区对流层低层形成横槽型环流,江淮区域南部及其上游地区对流层中下层出现异常西南气流,有利于江淮区域涡度增大,相应的低空辐合、高空辐散垂直结构,为天气尺度气旋发展与维持提供了有利的动力抬升条件。横槽型异常环流配置有利于江淮区域南部的西南暖湿气流和北部的异常西向/西北向水汽输入和堆积,导致区域云量以及降水异常的增多。     

夏季江淮气旋结构的比较分析

通过考察两个个例的经向、纬向剖面,对夏季江淮气旋的结构做了比较分析。结果表明:(1)这两个气旋波皆位于低层锋区向北弯曲处,随锋区向北倾斜。但东西方向上倾斜不明显。(2)两个个例在南北方向的结构,分别表现为较明显的温带特征(斜压结构)和热带特征(相当正压结构),后者较有利于气旋发展。(3)这些气旋波的结构与湿大气中的对称不稳定扰动类似,其活动可能与静止锋附近的条件性对称稳定度有关。     

2003年夏季梅雨期强弱江淮气旋成因对比分析

在位涡框架下,利用位涡反演方法,对2003年夏季梅雨期间沿梅雨锋东移的一次弱江淮气旋的形成和维持过程进行了分析,并与强气旋的结果进行了对比。结果表明:对流层中高层的扰动在低层气旋中心位势高度降低或地面低压减压中起主要作用,而中低层的扰动起反作用,低层热力异常呈现一个弱的周期性作用。但在强江淮气旋的形成和发展过程中,中高层强迫对低层气旋发展期间的加深或地面低压的减压几乎没有贡献,中低层的非绝热加热是低层气旋加深或地面低压下降的主要贡献者。     

理想模拟的温带气旋中冷暖输送带特征分析

本文利用WRF理想斜压波模式模拟了理想湿大气中温带气旋的快速发展过程,采用拉格朗日轨迹筛选方法识别了气旋内部冷、暖输送带结构,分析了沿着输送带轨迹的物理量演变特征,探究了输送带气流对气旋降水结构的影响。本文在再现前人研究结论的基础上,发现了更精细的输送带结构特征,尤其是对冷输送带特征有了进一步认识。研究表明,根据相对气旋中心运动特征可将暖输送带划分为“前倾上升”和“后倾上升”两支。两支气流均起始于对流层低层冷锋前暖区内,旋转上升到对流层中高层出流区后分别向气旋中心的下游和上游运动,并在中高层产生负位涡扰动,促进高空系统发展。同时,暖输送带向上层输送水汽,影响锋面附近降水中心的形成和维持。在对冷输送带的研究中,本文证实了前人研究描述的上升类和低层运动类特征,而且发现其可以更精细地呈现出四支气流结构。“前倾上升”和“后倾上升”两支气流的初始位置靠近暖锋,上升运动到对流层中层后分别向气旋中心的下游和上游运动,利于促进暖锋附近降水形成;而“环气旋前倾”和“环气旋后倾”两支气流始终在对流层低层运动,初始远离暖锋朝向气旋中心运动,水汽含量增加,随后环绕气旋中心缓慢上升运动到气旋西侧后分别向气旋下游...     

2011—2019年影响安徽致暴江淮气旋统计分析

采用安徽国家基本站逐小时降水及欧洲ERA5再分析资料,统计分析了2011—2019年影响安徽致暴江淮气旋气候概况、雨区、路径及环流场特征。结果表明,影响安徽致暴江淮气旋多发生于湖北、湖南等地,约占同期总气旋数的18.9%,年均2.8次;降水大值中心主要位于大别山南麓至皖南山区西南一带,高海拔山区尤其明显。根据斜旋转T模态主成分客观分析法,将影响安徽致暴江淮气旋主要划分为高压脊型(SP1型)、高空槽型(SP2型)、暖式切变型(SP3型);其中,SP1型致暴天气过程最多,占40%,SP2型次之,占36%,SP3型占20%。高压脊型(SP1型)江淮气旋一般偏南东移,安徽以西有一高压脊,高压脊东侧有显著的经向环流,中高层有明显干侵入过程,低层暖湿舌伸向皖南山区,暖湿不稳定层结的配置有利于皖南山区对流性强降水的产生;高空槽型(SP2型)江淮气旋一般向偏东方向移动,安徽中北部中高层为东北—西南向高空槽,低层表现为冷锋南侵,与南方暖湿气流汇合于安徽长江流域,导致雨区分布于安徽长江一线;暖式切变型(SP3型)江淮气旋一般偏北东移,低涡位于安徽以西,西南强盛的暖湿气流经大别山区向东北方输送,整层均为大湿区,低层有较强的辐合抬升,降水效率高,雨区主要分布于大别山区,属于暖区暴雨或强降水类型。     

一次春季江淮气旋形成发展特征及暴雨诊断分析

利用NCEP/NCAR的再分析资料,对2013年5月25-27日一次江淮气旋的形成发展及其引发的暴雨过程进行了诊断分析。结果表明:高空明显的正涡度平流、低层暖平流以及与辐合辐散区相对应的垂直运动是导致气旋发展的重要物理因子。气旋发展过程和湿位涡正压项及斜压项有很好的对应关系,气旋的增强阶段伴随对流层低层mpv_1的增大及mpv_2值的减小;高层湿位涡下传;使近地面大气斜压性增强,从而在低层诱生出气旋性环流。气旋的形成发展过程与对流层正涡度柱的形成相对应,与湿位涡的空间结构及其演变有密切的联系。气旋引发的暴雨位于气旋移动路径的左前方(东北象限),该区域低层强辐合中心和正涡度中心的耦合,加剧水汽和能量的辐合,为暴雨维持提供了条件。     

气旋类山东暴雨过程天气学特征研究

利用天气观测资料、NECP/NCAR再分析资料对1999-2009年发生的24例气旋导致的山东大范围的暴雨过程进行了研究。参照教科书分类标准将气旋分为黄河气旋型、黄淮气旋型与江淮气旋型,在丰富前人气候统计特征的基础上,提炼出概念模型。针对每类气旋重点分析气旋发展的动力机制、水汽特征,确定暴雨落区与各物理量场的配置关系。结论如下：(1)黄河气旋型暴雨落区在气旋移动方向的左前方,暖锋附近,天气尺度强迫有利于暴雨产生,水汽来源于西南气流输送或气旋本身。(2)黄淮气旋型暴雨落区在气旋移动方向的左前方,属暖区降水,高低空急流的垂直耦合诱发深对流,促使暴雨产生。(3)江淮气旋型暴雨落区在气旋中心北侧,属冷区降水,其环流形势经向度较大,诱使低层低涡切变线北移,为系统性暴雨的产生提供水汽条件和动力条件。(4)三类气旋暴雨过程中,对流层高层多为辐散场或高空急流入口区的右侧,低层多有低涡配合;当有低空偏南风急流出现时,降水量大,反之,则小;暴雨中心均与850hPa水汽通量散度辐合区、高比湿区及高能舌区三者相叠置的位置相吻合。     

一次冬季江淮气旋逗点云区的雷达回波和气流结构分析

2016年2月12—13日,受冷空气和江淮气旋暖锋锋生影响,山东出现一次极端暴雨雪天气过程,全省有42个站的降水突破同期历史记录。采用多种观测以及WRF模式模拟的热力学变量,基于拉格朗日方法的气流轨迹模式(HYSPLIT v4.9),分析了气旋逗点云区云系的演变特征、降水不同阶段气旋逗点云区气流结构和轨迹特征。结果表明:(1)江淮气旋逗点云区由4条带状回波合并发展形成,气旋形成后降水回波呈气旋式旋转、拉长,形成多条中尺度强降水带。(2)降雨阶段气旋逗点头从下到上主要由来自东海、黄海、日本海或内陆的边界层气团,来自中国南海和中南半岛的暖湿气团以及来自西亚和东欧的干冷气团组成。气旋逗点头内有3个降水区:北部和南部暖湿气团浅薄、层结稳定,为层状云降水区;中部暖湿气团深厚,中高层有条件性不稳定发展,为深厚的对流云降水区。气旋逗点头中南部的干冷空气来自高层的西亚气团,而剖面北部有来自中层(即青藏高原东部气团)的干冷空气,气团明显变性,对降水贡献大。(3)降雪阶段气旋逗点头从下到上主要由西伯利亚气团、东海气团、南海气团和孟加拉湾气团叠置而成。气旋逗点头西部层状降水区分两部分:北部为降雪区,南部为降雨区。降雪与降雨阶段的明显差别是冷湿的东海气团下面是否有西伯利亚冷气团。降雪区西伯利亚气团上空东海气团深厚,南海气团浅薄;降雨区南海气团深厚,东海气团浅薄。      

APPLICATION OF AN OBJECTIVE DISCRIMINATING METHOD IN THE EVOLUTION OF TROPICAL CYCLONE "HAIMA" DURING EXTRATROPICAL TRANSITION

An objective method for discriminating the process of extratropical transition (ET) in tropical cyclones is introduced. With this method, the gridpoint output data of NWP are used to calculate three parameters: storm-relative thickness symmetry (B), low-level (-VLT) and upper-level thermal wind (-VUT). This objective method is easy to calculate and convenient for operational use. To verify the method, this paper uses the NCEP reanalysis data to identify the evolution of ET for "Haima", a tropical storm (0421) that affected the eastern part of China in 2004. The result shows that the three parameters defined with the objective method are good indicators of the ET process.     

春季中国东部海域气旋急流在气旋发展中的作用研究

对2008—2014年中国东部海域春季海上发展气旋进行了统计与诊断分析。结果表明:1)这类气旋属于较浅薄的低值系统,垂直伸展高度多在600 h Pa以下,水平尺度多在1 500 km以内。伴随的强天气为大风、大浪与强降水,落区主要位于气旋东南部。2)气旋环流各层的大风急流区构成了气旋的东南部位,称为气旋急流。从高层到低层,气旋急流轴在垂直方向上呈逆时针旋转,形成气旋上大下小的漏斗形状。3)气旋急流左侧的气旋式切变有利于气旋中心强度的维持,上层气旋急流左侧对应下层气旋急流前部流速辐合区,有利于气旋式动力抽吸及在气旋东南部形成强的垂直上升运动区。各层气旋急流配置导致气旋的非对称结构,以及气旋要素的非对称分布。气旋急流向气旋中输入螺旋度以及充足的水汽,并在东南部强烈抬升,增强了凝结潜热释放,从热力和动力两方面促进气旋发展及强天气落区。4)春季下垫面温度分布(锋区)有利于气旋急流的增强,并通过西北部非绝热冷却和东南部非绝热加热,增强气旋斜压性。高空环境西风急流位于气旋右侧,形成了整层偏差风辐合,有效增强低层气旋急流。同时高空动量下传位于气旋西侧,首先增强气旋西北部的弱流部分(即气旋螺旋结构的下沉支),进而增强整个气旋的螺旋环流,促使气旋急流也从下层开始增强。     

春夏季节黄河气旋经渤海发展时影响因子对比研究

利用2008—2012年台站资料、NCEP(National Centers for Environ mental Prediction) FNL(Final Operational Global Analysis)1°×1°再分析资料,将近5年经过渤海持续发展的黄河气旋分为夏季型和春季型,采用动态合成法对两类气旋的结构和黄渤海海域的热力、动力、水汽等影响因子进行对比分析。结果表明：经过渤海时,夏季型气旋主要伴随大范围的强降水,而春季型气旋主要形成强风区。春夏季黄河气旋均为冷暖交汇的斜压性结构,但夏季型有偏暖中心,斜压性弱于春季型。春季高空急流位于气旋南部,其左侧正涡度区维持气旋的深厚,且气旋后部高空动量下传与锋面二级环流及平坦海面配合有利于气旋低层大风迅速增强。夏季高空急流位于气旋北部,高空强辐散区和低层辐合区配置加强了气旋中的上升运动,有利于气旋强降水和凝结潜热释放。气旋发展阶段,扰动位能向动能的转化,支持气旋动能的维持与加强。湿位涡计算显示,夏季气旋中有深厚的干空气下沉,干湿梯度强,尺度大,有利于气旋的强降水,春季气旋中干湿梯度小,分布零散,对应降水强度和范围均小。黄渤海为气旋主要水汽输送通道,夏季海温相对春季高,水汽充沛,春季水汽辐合量仅为夏季三分之一。海洋下垫面作用对春季气旋影响大,在夏季作用不明显。夏季海面潜热加热影响为主,春季感热加热影响明显。     

一个新动力因子在登陆台风“凤凰”强降水过程中的应用

根据波动和风场辐合辐散与登陆台风强降水密切相关的特点,利用高分辨率的数值模拟资料,采用分别表征强降水区波动特征和辐合辐散特征的两个动力参数——位势散度波作用密度和散度垂直通量,对登陆台风"凤凰"的强降水过程做诊断分析;同时结合波扰动和辐合辐散两特征,发展了一个新的物理量——热力切变散度参数,并据此对台风"凤凰"的强降水过程做进一步诊断分析,结果表明在整个研究时段内,地面雨区被热力切变散度参数的异常值区始终覆盖,二者具有较一致的空间分布和时间演变趋势。基于GFS(Global Forecast System)预报产品的动力释用分析表明,利用数值预报场计算的热力切变散度参数的强信号出现在强降水区,而弱信号出现在非降水区,该参数对强降水落区有较好的指示作用。     

近30年影响我国东南沿海的热带气旋降水强度变化特征分析

利用中国地面台站逐日降水资料和中国气象局上海台风研究所整编的热带气旋最佳路径资料研究了1978～2007年影响我国热带气旋降水强度的变化及其对我国东南沿海盛夏降水变化的影响.近30年影响我国东南沿海盛夏的热带气旋降水增加是导致我国东南沿海盛夏降水显著增加的主要原因.仅从热带气旋降水来看,东南沿海和内陆(包括江西、湖南东部和湖北南部)热带气旋降水强度显著增加,而影响热带气旋降水频次略有增加.通过对雨量站与引起降水热带气旋的中心距离的变化分析发现:内陆地区影响热带气旋距离显著下降,近距离热带气旋引起降水的增加,是该区域热带气旋降水强度增加的主要来源;而东南沿海地区近距离热带气旋降水增加不明显,热带气旋降水强度的增加主要由于同距离热带气旋降水强度的增加.热带气旋经过频次的空间的变化结果证实,近30年经过中国沿海的TC个数变化不大,仅福建沿海一带略有增加,而内陆地区则增加明显,且经过该区域时热带气旋移动速度变慢,这均与该区域近距离热带气旋降水的增加一致.     

地面气旋影响下两次华北暴雪（雨）过程分析

利用GRAPES模式、常规观测和NCEP再分析资料对2010年1月3日和2012年11月3日两次气旋影响华北地区的暴雪（雨）天气过程的形成机理进行对比分析。结果表明：两次暴雪（雨）过程中降水落区与地面气旋的相对位置有较大差别,“0103”过程发生在气旋的东部,“1103”过程发生在气旋的北部。通过检验,GRAPE模式能较好模拟两次降水的落区。通过数值模拟结果分析造成这种落区差异的原因。从热力方面来看,气旋的热力性质不同,“0103”过程一直保持暖心结构,“1103”过程冷空气不断被气旋卷入,使气旋逐渐变为冷心结构,造成冷暖空气相互作用方式不同。另一方面,“0103”过程冷暖空气的交汇发生在气旋与高压系统之间,且在气旋中心附近形成锢囚;而“1103”过程发生在气旋内部,过程的锋面系统由北向南倾斜。另外,“1103”过程水汽是被近地层气旋不断卷入;从风场垂直分布来看,两次过程发生前均有近地面层偏东风的建立,结束时均伴随着中低层系统过境,风向由南风转为北风,但降水过程中风场的演变明显不同。     

江淮气旋发生发展中尺度系统特征数值模拟研究

本文应用中尺度模式MM5对发生在江淮流域的气旋进行了数值模拟，并用模式输出的高时空分辨率、动力协调资料、HUBEX试验期间的加密观测资料进行江淮气旋的中尺度诊断研究。结果表明：从大尺度角度看，江淮气旋的生成可分为静止锋上的波动和倒槽锋生两种类型，但从中尺度角度分析，它们具有如下共同特点：（1）它们的生成源地均在大别山西侧，大别山地形均使得气旋发展增强，移速减慢。（2）在发展阶段，700hPa层以下的温压场的斜压结构是气旋发展的重要因素，当冷平流与暖平流呈现西北－东南的偶极子型时，气旋发展；当冷暖平流偶极子呈东西型时，气旋发展进入成熟期。（3）气旋中的中尺度雨带与Wave-CISK湿条件对称不稳定区有密切关系，辐合上升区出现在气旋暖锋前部和冷锋后部50－100km范围内。