一类奇异孤波解及其在高原低涡结构分析中的应用

文中利用相平面分析法 ,由非绝热大气运动方程组导出了与非线性重力内波有关的 Kd V方程 ,然后用直接积分法得到两类有意义的孤立波解 ,重点分析了一类具有间断点的奇异孤立波解的特征 ,初步建立了此波解与一类青藏高原暖性低涡的联系 ,讨论了高原加热和层结稳定度对高原低涡生成和移动的影响 ,并且从理论上论证了高原低涡具有与热带气旋类低涡( Tropical cyclone- like vortices)类似的涡眼和暖心结构     

东风波诱生低涡发生发展的螺旋度演变特征分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料对2001年8月3~4日浙南闽北的东风波暴雨过程,根据螺旋度(Helicity)分析了过程中的暴雨演变以及雁荡山脉诱生中尺度低涡发生发展的原因。同时,利用中尺度有限区域模式MM5V2对该东风波诱生中尺度低涡进行模拟。结果表明:螺旋度大值中心强度和位置的演变较好地反映了暴雨落区和中尺度低涡的诱生、移动,螺旋度的时空演变对暴雨发生有一定的预示意义,螺旋度计算较中尺度模式得出诱生低涡初生位置、路径预报准确率高,二者集成可以提高诱生低涡的预报准确率。     

热力强迫的非线性奇异惯性重力内波与高原低涡的联系

利用相平面分析法,由非绝热大气运动方程组导出了与非线性惯性重力内波有关的KdV方程,然后用直接积分法得到两类有天气意义的孤立波解,重点分析了与青藏高原暖性低涡有联系的一类具有间断点的奇异孤立波解的特征,进而讨论了高原非绝热加热对高原低涡生成、移动及高原低涡暖心结构的作用。     

大气中低频重力波指数与西南低涡发展及其暴雨的关系

采用低频重力波指数法,对西南低涡发展演变及其暴雨强度,落区进行了诊断分析和预测。结果指出：（１）低频重力波指数Ｃｐ,Ｃｉ对西南低涡的发展及其暴雨强度,落区都有一定的预测意义,其预见期可达２４小时以上;（２）低频重力波指数随时间变化与西南低涡发有较好的对应关系;（３）低频重力波指数的大小与西南低涡暴雨强度相联系;（４）西南低涡暴雨落区通常发生在Ｃｐ,Ｃｉ指数的最大负值区内和Ｃｐ等值线梯度最大的区域。     

引发暴雨的西南低涡特征分析

利用NCEP1°×1°再分析资料、逐时卫星云图资料和自动站资料,分析了与4次暴雨过程密切相关的中尺度系统西南低涡。结果表明,引发暴雨的西南低涡相对于环境场是湿涡,南边界是主要水汽输送方向。在西南低涡形成阶段,整层均为正涡度,一般维持深厚的上升气流,具有较为深厚的暖心结构。在其发展旺盛阶段,正涡度呈上升趋势,对流层中低层...     

夏季青藏高原低涡研究进展述评

高原低涡是造成我国暴雨的重要天气系统之一。本文在简要介绍第一次青藏高原科学试验及以前研究工作的基础上,重点介绍了第二次青藏高原科学试验及近年来的一些主要研究成果,包括高原低涡的活动特征、高原低涡发展东移的机理、高原低涡发展东移的大尺度条件及高原低涡的结构特征等。并指出了目前高原低涡研究的局限性和待改进的方向。     

近十年高原低涡与中亚低涡研究进展

高原低涡是青藏高原地区特有的天气系统,作为青藏高原地区夏季的主要降水系统,其发生发展和移动对高原周边及其下游广大地区的天气气候具有重要的影响。而中亚低涡是引起青藏高原西北新疆暴雨、短时强降水、冰雹、持续低温等灾害性天气的重要系统之一,同时也显著影响其周边甚至我国东部和南部地区的天气气候。高原低涡和中亚低涡是位于不同纬度、范围,主要在500 hPa等压面活动的低涡系统,与青藏高原及其周边地区密切联系,且都位于我国西部上游,其对下游广大地区的天气气候影响深远。目前,在高原低涡和中亚低涡基本定义、活动特征和天气影响等多方面都已取得了大量成果,但对于两低涡之间的可能关系及其影响却鲜有涉及。本文在回顾已有研究成果的基础上,总结了近10年关于高原低涡与中亚低涡研究的主要进展并指出了存在的问题,强调了开展高原低涡与中亚低涡两者关系的分析研究是未来的重要方向之一。     

影响华南地区西南低涡及致洪低涡活动的统计研究

利用1996-2005年近10年的MICAPS和NCEP2．5°×2．5°再分析资料,对影响华南地区的西南低涡以及致洪低涡活动进行系统性的统计研究,给出影响低涡活动的频率、集中生成地、移动路径、生成和移动过程中的强度、影响时的生命史、平均环流场、降雨特点等气候特征,建立影响低涡致洪暴雨天气系统配置及其模式图,为华南地区低涡及其致洪暴雨预报提供依据。     

西南低涡Ekman层流场特征分析

本文利用大气边界模式,对1979年7月24－25日的一次西南低涡暴雨进行了Ekman层的流场分析。在理论计算的前提下,通过加入有限的实测风资料进行动力学调整,不仅在Ekman层中能较好地模拟出高层（850,700hPa）气旋环流特征,且发现西南低涡笔星边界层具有中尺度扰动的特征。在整个气旋环流中有局部的反气旋环流出现,这是850,700hPa 天气图上得不到的,且与边界层诊断分析相符合。     

两种类型中尺度涡旋Rossby波的相速度及其物理机制

本文使用正压浅水方程组以及纬向切变基流下二维中尺度横波型扰动的Bouss-inesq近似方程组,分析了这种沿着基本气流方向传播的中尺度扰动的波动传播物理过程。研究结果表明,中尺度涡旋Rossby波划分为两种类型。由于纬向基本气流的方向的二阶水平切变或者基本气流的垂直涡度在南北方向的变化(β*因子)所导致的涡旋Rossby波称之为第一类涡旋Rossby波(正压涡旋Rossby波),它产生的根本原因是β*因子的作用。这种第一类涡旋Rossby波相对于基本气流-U0是单向传播的,其传播方向则与β*因子的正负符号有关。基本气流在垂直方向上的风速切变对于中尺度横波型的扰动起着不稳定的作用。如果考虑基流的二次垂直切变时,可以得到第二类涡旋Rossby波(斜压涡旋Rossby波)的相速度表达式,第二类涡旋Rossby波产生的物理根源是基本流场的风速-U的二次垂直切变或者基本流场y方向的平均涡度在空间z方向上的不均匀性(亦即β**因子)。第二类涡旋Rossby波相对于基本气流-U0也是单向传播的,其相速度与纬向波数k有关,能量是频散的,在纬向x方向存在群速度。在基本流场的风速-U存在二次垂直切变时,横波型不稳定可能是混合的涡旋Rossby-重力波的不稳定;而当基本流场的风速-U仅仅存在线性切变,不存在二次垂直切变时,此时根本不存在涡旋Rossby波,横波型扰动的不稳定则仅仅是重力惯性波的不稳定。最后利用横波型扰动的总涡度守恒方程对第二类涡旋Rossby波形成的物理机制做出了解释。     

THE NONLINEAR PERIODIC SOLUTION OF INERTIAGRAVITATIONAL WAVE IN STRATIFIED ATMOSPHERE

In the stratified atmosphere in which the moment nondivergent approximation was applied,introducingthe nonlinear term because of the nonhomogcneous spatial distribution of density and assuming the solutionto be of the form of progressive wave,we obtain a two-order nonlinear system.By means of this system,allresults which were derived by Liu et al.(1984)were obtained.Moreover,it can be proved that there existedperiodic solution in the nonlinear systems when there existed periodic solution in the one-order approxima-tion system,and some mathematic problems arising from series expansion were avoided.In this paper,aseries of approximate solutions of nonlinear system is also discussed.     

一次夏季东北冷涡中积云发展过程的数值模拟

运用中国科学院大气物理所设计开发的三维冰雹云模式,对2002年7月11日至15日期间,发生在中国东北地区的一次由冷涡天气诱发的积云对流变化过程进行三维数值模拟。模拟结果表明:(1)冷涡诱发的积云自然降水呈中小尺度复合体的特征;(2)积云起源于低层暖湿区域里,并由强上升气流抬升到高层,得到充分发展;(3)冷涡中积云同样存在液态水累积区,一般出现在最大上升气流上,其中液态水含量随着积云的发展而变化,冰雹即在此液态水累积区0℃以下的区域内生长;(4)在模拟区域内,模拟出了多个积云单体的并合现象,而后发展为积云团;(5)模拟出的积云形态与雷达回波基本吻合。     

A CASE OF MESOSCALE CONVECTIVE COMPLEX EVOLVING INTO A VORTEX

A case of mesoscale convective complex(MCC)which evolved into a vortex is documented in this paper.As theMCC entered into the dissipating phase,a well-defined spirally banded structure became visible in the satellite image.The blackbody temperature(TBB)of the residual cold-cloud-shield indicates the vortex existed in the layer from 400 to250 hPa.According to the upper air analysis,the upper level vortex was an anticyclone.The MCC-generated vortex wasvisualized in the satellite images because it was located in the subtropical high where the wind field was very weak.     

一次夏季西南低涡形成机理的数值试验

本文用一个适合于高原地区的简化流体动力学模式,对一次夏季西南低涡的形成进行了多种数值试验。控制试验结果表明,西南低涡形成的位置在高原东侧地形高度3000m附近,与实况基本吻合,降水区分布比较合理。对不同物理过程进行试验表明,动力过程对西南涡的形成起了基本作用,但单纯的动力过程不能使西南涡维持下去。潜热加热对西南涡的维持发展有重要影响。感热加热作用较小。 青藏高原地形对西南涡的形成有决定性影响。模式地形高度削减一半,模拟的西南涡形成位置比实况偏西偏南;去掉地形后,700hPa为一热低压,位于青藏高原内部。     

INFLUENCES OF TOPOGRAPHY ON BAROCLINIC SOLITARY ROSSBY WAVES IN A MULTILEVEL MODEL

The KdV equation with topography included in an N-level model is derived. It is shown that if the topography ex-ists. the KdV equation may describe the solitary Rossby waves in the case of basic current without vertical shear, and itis no necessary to introduce the MKdV equation. The results of calculations show that the change of horizontal shearpattern of basic flow may cause an important change of the streamline pattern of the solitary waves with the oddmeridional wavenumber m, and has no effect for the even meridional wavenumber m. The vertical shear increases thesteepness of the barotropic solitary modes, and it has a complicated effect on the baroclinic modes. The influences oftopographic slope on the solitary waves are very great. The southern and northern slopes of topography may cause dif-ferent solitary wave patterns, with the effect of northern slope greater. The effect of Froude number on the solitarywaves is generally to steepen the solitary waves, however, the effect also depends on the meridional wavenumber m andthe modes of solitary wave.     

IMPACT OF HUMIDITY DATA ON THE PREDICTION OF ONSET VORTEX WITH A LIMITED AREA MODEL

A limited area model has been applied to study the impact of satellite-derived relative humidity data on the predic-tion of onset vortex of monsoon 1979.The results show that inclusion of satellite-derived relative humidity data im-proved the prediction of track of the cyclonic circulation and the rainfall rates in the region of the vortex.     

INTERACTION OF TOPOGRAPHY WITH SOLITARY ROSSBY WAVES IN A NEAR-RESONANT FLOW

An inhomogeneous KdV equation including topographic forcing is derived by usingperturbation expansions and stretching transforms of time and space.The generation of forcedsolitary Rossby waves by topography in a near-resonant flow and their interactions with freesolitary waves are discussed,and some interesting results are obtained.The numerical resultsshow that the topography has obvious effect on enhancing the amplitude of disturbances,and itmay explain to some degree the formation of blocking by localized topography.