感热加热和垂直风切变对温带CISK扰动的影响

第二类条件不稳定(CISK)是热带气旋发展的重要机制,Rasmussen(1979)在研究所谓极地低压时首先指出了温带CISK扰动的存在和性质。但对于温带扰动的发展,除了积云对流凝结的反馈外,下垫面的感热和对流层低层风的垂直切变有相当重要的作用。因此,感热加热和垂直风切变对温带CISK扰动的影响是一个有意义的研究课题。 将下垫面感热加热和对流层低层风的垂直切变分别引入温带CISK模式,其结果表明:下地面感热加热可以明显地加速温带CISK扰动的发展,这可能是一些温带小气旋急速发展(例如美国的炸弹气旋等)的原因之一;对流层低层的垂直风切变既可以加强也可以削弱温带CISK扰动,其影响依赖于垂直风切变的类型;下垫面感热加热和垂直风切变的共同作用则反映了复杂而有意义的性质。一般情况下,对流层低层垂直风切变对CISK扰动的发展有抑制作用。     

垂直风切变与重力波

本文探讨了重力波发展的条件与判据，对垂直风切变与重力波发展进行研讨。并对静力稳定度参数，布伦特──维赛拉频率与对流发展从数量上进行研究。为探讨重力波与黔南夏季大暴雨和特大暴雨的关系，本文对930706特大暴雨天气过程中对重力波的发展进行分析。并得出令人满意的结果。     

与水平风切变强度不均匀相联系的CISK惯性重力波

在虚拟高度坐标系中, 用一个简单的线性模式初步研究了水平风切变强度不均匀分布对长江流域梅雨锋附近贯穿整个对流层的深厚惯性重力波发生发展的影响。结果表明:水平风切变强度不均匀对CISK惯性重力波不稳定有重要作用。在一般干的层结大气中, 实际可能出现再强的水平风切变的影响也难以使惯性重力波变得不稳定; 只有在积云对流潜热参与, 原为弱稳定条件下, 水平风切变强度不均匀能促使低空急流北侧不稳定扰动的发生发展。而水平风切变强度不均匀对不稳定贡献最大的区域是梅雨锋南侧的急流轴附近。     

CISK理论中的若干问题

在本文中,对Charney与Eliassen等人所提出的CISK理论所包含的低层风速不随高度变化的假定作了分析与改进,并讨论了它对结果的影响.     

垂直风切变对风暴云影响的数值模拟

本文用一个适合中－β尺度天气系统研究的三维非静力全弹性模式通过对理想环境大气中垂直风切变的不同分布进行数值模拟试验，结果表明：环境风场在风暴的发展演变中具有很大的影响作用，特别是低层风垂直切变值的大小决定了对流风暴的类型和发展演变的主要特征。     

垂直风切变对螺旋波不稳定的影响

通过建立一系列局地准二维直角坐标系,用以研究垂直风切变对热带气旋中螺旋波不稳定的影响,并计算了螺旋波不稳定增长率在螺旋线上的分布,得到了以下结论:不稳定增长率开始随热带气旋半径增大而增大,在最大风速圈处达最大;然后随半径减小,以后再随半径增大,出现一个局地极值,再以后又减小,即在螺旋线上有两个极值中心;这与实际热带气旋的情况相一致。不稳定螺旋波的增长率与基流的垂直切变和层结参数密切有关,基流垂直切变越大,层结参数越小,则增长率越大;也即Richardson数越小,则不稳定增长率越大。     

对流凝结加热和垂直风切变对行星波垂直传播的影响

本文从理论上分析研究了对流凝结加热和垂直风切变对大气行星波垂直传播的影响。结果表明,对流凝结加热有抑制行星波垂直传播的作用;基本气流的西风(正)垂直切变对行星波的垂直传播有利,而东风(负)切变却对行星波的垂直传播有阻碍作用。 进-步分析还发现,垂直风切变对行星波垂直传播的影响以在中高纬度地区更为显著;对流凝结加热对行星波垂直传播的影响在热带地区更值得重视。并且,垂直风切变和对流凝结加热的影响可能是使得大气中板地波导更显著的重要原因之一。      

垂直风切变对热带气旋强度及结构的影响

利用一个非静力、原始方程热带气旋模式(TCM4),通过对f平面不同强度的垂直风切变下理想热带气旋的模拟后发现:29.15°C的海温下理想热带气旋最大可能强度(MPI)接近910hPa,近中心最大风力可达到76 m·s-1左右。在理想条件下,能抑制热带气旋强度甚至减弱的垂直风切变临界值在8～10m·s-1。由于切变造成涡度平流随高度变化,使得在顺切变前部以及左侧边界层附近产生辐合,伴随着空气的气旋式螺旋上升,外流层对应区域产生辐散,从而使得强对流和强降水发生在顺切变左侧。     

利用机场地面情报计算边界层下部垂直风切变的方法

在机场气象台没有天气情报的条件下,确定了利用地面情报计算边界层下部垂直风切变所需要的重要参数Ri数、μO-H和地转风速值Vg;介绍了根据这些参数计算边界层下部垂直风切变的法,并对结果进行了讨论.对保障飞行安全有一定的现实意义.     

利用机场地面情报计算边界层下部垂直风切变的方法

在机场气象台没有天气情报的条件下，确定了利用地面情报计算边界层下部垂直风切变所需要的重要参数Ri数、μO-H和地转风速值Vg；介绍了根据这些参数计算边界层下部垂直风切变的法，并对结果进行了讨论。对保障飞行安全有一定的现实意义。     

环境风垂直切变对热带气旋“碧利斯”的影响

用WRF中尺度数值模式,对0604号强热带风暴"碧利斯"进行了数值模拟.通过对模拟结果与实况的对比分析,表明WRF模式对强热带风暴"碧利斯"有较好的模拟能力.在整个模拟过程中可以分为两个阶段:第一为发展阶段,其强度不断增强,从热带风暴发展成强热带风暴,环境垂直切变方向从北北东风(NNE)转变为北北西风(NNW),对应涡旋内区的上升运动和降水有一个气旋性旋转,上升运动和降水较分散地分布在切变矢量的两侧;第二为维持阶段,该阶段的强度变化不大,上升运动和降水趋于集中并逐渐向切变矢量左侧偏移,这与早期的一些研究结果相一致,原因是当切变方向变化时,低层的相对流入发生了变化,低层相对流入流出的分布决定了700 hPa上热带气旋内区的上升运动和降水的分布.     

Effect of wind vertical shear on diffusion characteristics in the mesoscale range

Using the turbulent statistical form of the vertical vortex diffusion coefficient K, in the planetary boundary layer (PBL) and Ekman spiral wind profile, the three-dimensional diffusion equation is solved by the numeri-cal method. The influences of vertical shear of both wind direction and wind speed on pollution trajectory and horizontal diffusion parameters σy are numerically analysed. The expressions of both pollution trajectory and σy, including the factor of wind shear, are obtained. The results show that the vertical shear of wind is important among all factors affecting the mesoscale dispersion. Specifically, from neutral to stable atmospheric conditions, vertical shear of wind makes greater contribution to σy than turbulence, thus it is the most important factor. In this paper, we have compared horizontal dispersion pattern with both Pasquill's dispersion pattern considering wind direction shear, and experimental data collected at 9 different sites rang-ing from 10 to 100 km, and the results show that our dispersion pattern is closer to the experimental values than Pasquill's results, and his correction to shear of wind direction is too large under the stable conditions.     

风垂直切变对中距离扩散特征的影响

使用行星边界层(PBL)内垂直涡旋扩散系数K_z的湍流统计形式和埃克曼风廓线,对三维扩散方程作数值解,分析讨论了风速、风向的垂直切变对污染轨迹和水平扩散参数σ_y的影响,得到一包含民切变因子的污染轨迹和σ_y的表达式。计算结果表明,在影响中尺度扩散的因子中,风切变是—重要因子,尤其是中性到稳定大气一侧,风切变σ_y的影响已超过湍流本身的贡献,因此,它是一个最重要的因子。我们将本文的扩散型σ_y和考虑风向切变订正后的 Pasquill’s扩散型以及在9个不同地方收集到的野外实测资料作了比较,其结果表明,本模型比P氏模型更接近实际,在稳定大气一侧,P氏扩散型的风向切变订正过大。     

两种垂直风切变条件下飑线过程对比分析

本文应用常规天气图资料、地面加密降水观测资料、探空资料及美国NCEP/NCAR再分析资料,对2010年7月19日山东飑线过程和2011年7月26日河北飑线过程进行了分析研究。结果表明, 两次过程的相同点是：都位于500 hPa高空槽前;两次飑线过程均产生了雷雨大风和短时强降水天气;湿层均较深厚;下沉有效位能均较大。不同点为：2010年7月19日山东飑线过程属于有明显垂直风切变环境中的飑线;对流不稳定能量相对较低。而2011年7月26日河北飑线过程属于风垂直切变相对小的环境中的飑线;对流不稳定能量很大。除了雷雨大风和短时强降水天气之外还产生了冰雹。     

风切变对积云发展影响的数值模拟研究

本文采用二维暖积云模式研究了风切变对积云发展和降水大小的影响。计算结果表阴:一般有风切变情况下积云的发展和降水量都明显减弱。这是由于水平气流的作用促进了云内外水汽和热量交换,减弱了积云发展的条件。计算还表明:在多种不同风速廓线和大气层结下风切变对云和降水发展均不利。 我们发现当云移行前方有高湿区时,在中等的风切变下可能有利于积云发展和降水形成。这是由于在水汽场和风场的配置下,云中得到充沛的水汽补充,促进了云和降水的发展,总降水量可增加2—3倍。     

Richardson number,vertical wind shear and storm occurrences at Kano,Nigeria

Radiosonde data for thirteen summer months have been used to relate Richardson under Ri and vertical wind shear to storm occurrences at Kano. It is shown that thunderstorms occur most frequently in association with low-level shears, ΔU_L, below the Africal Easterly Jet (surface to 700 mb) within −20⩽ΔU_L⩽−5 ms⁻¹ and for the 700-400 layer, ΔU_m, in the range 0<ΔU_m<10 m s⁻¹. The Richardson number with which storm occurrences are most common is bi-modal in both lower and middle troposphere: −2⩽Ri⩽0 and Ri⩽ −10 in the boundary layer (surface to 900 mb); 1⩽Ri⩽4 and Ri⩾15 in the inflow region (origin) of the downdraft air between 800 and 600 mb.Storms rarely occur (one in every seven cases) if boundary layer Ri>0 and virtually no storm should be expected if the boundary layer Ri>0 and for DDR (the regional origin of down draft air) Ri satisfying 4<Ri<15 simultaneously. The lower cut-off (Ri ⩾ 1) for the inflow air is close to the value (Ri⩾2) obtained by Moncrieff and Miller (1976) for propagating tropical storms.     

风垂直切变对飓风波尼（1998）结构与强度的影响

利用大西洋飓风波尼(1998)的MM5模拟资料(格点距4 km),对在风的垂直切变影响下,波尼的结构和强度变化进行了分析.在风的垂直切变影响下,波尼的垂直速度和降水场表现出了明显的1波非对称结构,这种结构与风的垂直切变的强度呈正比;逆切变一侧9-12 km高度上通风作用强烈,在破坏波尼暖心的同时,也导致了边界层中低相当位温对波尼核心的入侵,与低层通风路径相比,中层通风对波尼的破坏作用更甚,鉴于在分析时间段内,波尼所经海域平均海温变化不大,可以认为风的垂直切变主导了波尼强度变化;对波尼强度突变现象的分析发现,强度突变源于通风破坏作用的积累,当边界层中低相当位温侵入热带气旋中心的程度超过某一阈值时,气旋强度会突然减弱;其结果显示风的垂直切变造成的动力和热力效应对热带气旋强度的影响都十分重要,而后者更为直接.