突发性强灾害天气预警系统的研制

“突发性强灾害天气预警系统”项目旨在为气象部门提供一套预测功能先进且响应迅速,同时具有业务化应用前景的突发性强灾害天气预警系统“叆飔雯”(EWSSWE:Early Warning System for Severe Weather Event)原型。本预警系统的先进性主要体现在:①按利用数字工程理念确定的工作主线展开研制;②采用实     

三次强对流天气过程的湿位涡分析

本文对发生于江苏苏北地区不同季节的三次强对天气过程,应用湿位涡这样一个表征大气动力、热力、水汽诸因素特征的综合物理量进行了分析,揭示了倾斜性涡度的发展是强对流天气发生发展的一种重要机制,表明该物理量在强对流天气分析中能很好地反映热力学和动力学成因,尤其是湿位涡的垂直通量、湿位涡通量的水平散度、位涡变化率对强对流天气有较大的作用。     

远距离台风影响陕北突发性暴雨成因分析

该文对2002年7月4～5日发生在陕西子长县受远距离台风影响而产生的突发性暴雨进行了诊断分析。结果表明:子长特大暴雨是由于β-中尺度强对流云团在子长重复出现而产生的。中低纬度系统的相互作用形成了有利于中尺度强对流云团在子长生成、发展和重复出现的水汽条件、不稳定条件、动力条件和天气尺度环流背景。湿位涡诊断分析表明:当台风向西北方向行进时, (1)暴雨区对流层低层MPV1负值发展的同时伴随对流高层MPV1正值的发展, 为对流层低层不稳定能量的充分积累创造了条件;(2)暴雨区形成有利于中尺度强对流云团生成发展的湿位涡正压项、斜压项垂直结构配置;(3)850 hPa等压面上MP V2等值线密集区和MPV1=-2 PVU中尺度强对流不稳定核心区形成耦合, 耦合区对下游中尺度强对流云团发生发展指示意义明显。当台风向北偏东方向行进时, 暴雨区对流层低层和高层形成双层不稳定;850 hPaMPV2等值线密集区东移, 暴雨区MPV2正值发展, 积累的对流不稳定能量在子长形成集中猛烈释放。     

中纬度突发性暴雨的可能先兆特征

通过对湿位涡（MPV）不守恒过程出现条件的讨论,理论上证明了：在中纬度突发性暴雨产生前,①必定存在着深对流高度范围内δθ^＊/δz迅速趋向于零的过程。②斜压向量沿广义位温梯度有一分量。③接近饱和的不饱和层足够厚。达到深对流高度。④处于含有大量水汽和液态水的云团和云块附近。1999年合肥2次突发性暴雨确实都有体现上述4个必要条件的2种共同特征现象。⑤在暴雨生成之前,在合肥上空存在着深厚的双层干区（在多普勒雷达VWP图上表现为深对流高度范围内的两层连续无资料区）,首先,随着上层干区顶部的湿冷空气开始下滑,上层千区开始从上到下消失,接着,当下滑空气停止下滑而开始上升时,下层的干区开始消失,最后在两层干区完全消失时,带来突发性暴雨的中尺度对流系统就突然出现。⑥同时在云图上,南下冷锋云带在逼近合肥市分裂成两部分,以至在断裂处几乎没有云和雾,而在周围则存在着含有大量液态水和水汽的两块云团。而在冷锋云带通过合肥后,带来突发性暴雨的中尺度对流系统就在几乎没有云和雾的断裂处爆发。     

青藏高原东侧突发性暴雨的湿位涡诊断分析

利用MICAPS系统提供的常规观测资料对2004年6月29日、2004年8月10日发生在关中和陕北的突发性大暴雨进行湿位涡诊断分析。分析表明,700hPa等压面上,MPV1≤-0．3PVU中尺度对流不稳定区的生成、伴随对流不稳定区临近上游MPV1≥0．3PVU中尺度对流稳定区的生成,是形成突发性暴雨的湿正压场特征。伴随高原槽东移入河套（或关中）,槽后有MPV2〈0湿斜压中心生成,槽前有MPV2〉0湿斜压中心生成,正负湿斜压中心在暴雨区及其临近上游生成MPV2等值线密集区,形成了突发性暴雨的700hPa湿斜压场特征。暴雨区上空有深厚湿位涡负值层的形成,伴随暴雨区上游对流层中低层有正湿位涡柱东移在暴雨区形成陡直的湿位涡等值线密集区,对突发性暴雨的发生有指示意义。扰动湿位涡的三维空间结构及其演变也是青藏高原东侧突发性暴雨预报当中可利用的重要信息。     

陕南一次突发性暴雨天气过程分析

根据突发性暴雨的定义，选择了陕西1980-06-15的一次突发性暴雨过程，通过对涡度、散度、位势稳定度、水汽通量等物理量分析，试图揭示突发性暴雨发生的内在机理、机制，以便对突发性暴雨有进一步认识。     

一次东移高原低涡的天气动力学诊断分析

利用地面和高空常规观测资料、NCEP 1°× 1°再分析资料以及时空分辨率较高的 TBB 资料,对造成我国长江流域强降水的一次高原低涡东移过程进行了天气学和动力学诊断分析.主要分析了低涡移动、降水分布及水汽输送、假相当位温和湿位涡等物理量.分析表明此次高原低涡随其东部低槽移出高原,降水主要发生在低涡的东半侧并在低涡移出高原后增强.当低涡与热带气旋合并时,产生强降水,造成了长江流域的汛情.卫星 TBB 图与降水时段和落区对应较好.水汽通量散度场的分布较好地反映了水汽的集散情况,其辐合区与降水区相对应,强辐合中心与强降水中心一致,且强降水中心位于 850 hPa θse 等值线密集区和 500 hPa 的高能区.低涡降水的发生发展与湿位涡的时空演变有很好的对应关系,湿位涡正负区的叠置是低涡暴雨发展的有利形势,强降雨区发生在对流层低层湿位涡正压项的正值区东北和东南侧零线附近,而湿位涡斜压项的负值区对暴雨的落区和移动有一定指示意义.     

青藏高原天气动力学研究的新进展

在主导中国青藏高原、西南地区的极端天气、气候事件,以及东移引发中国东部夏季降水的天气系统中,高原天气系统扮演着十分重要的角色,其中以高原低涡、高原切变线和西南低涡为代表的高原低值天气系统(简称低值系统)最为常见。重点回顾了近10年以来高原低值系统天气动力学研究领域的若干新进展,着力梳理了高原低涡动力学、高原切变线动力学、西南低涡的中尺度动力诊断研究、高原低涡与西南低涡耦合作用的动力分析、高原切变线与高原低涡关系的动力学解析、低频振荡对高原低涡的调制作用等高原天气动力学研究领域的前沿科学问题,并基于最新研究成果和相关理论方法、技术手段的发展趋势,展望并提出该领域有发展潜力的一些研究方向,希冀对目前处于弱势的高原天气动力学研究的促进以及新的学科生长点、新概念、新理论的形成能有参考价值和启发意义。     

一次诱发山地灾害突发性暴雨数值模拟及诊断分析

应用MM5V3.5中尺度非静力数值模式对2003年7月14～15日发生在陕西省一次区域性暴雨过程进行数值模拟和诊断分析,结果发现,西太平洋副热带高压西侧的暖湿气流和新疆冷空气是这次暴雨的主要影响系统,充沛的水汽输送、能量的积聚和强烈的上升运动为暴雨的发生提供了充分的条件,700hPa低涡、切变线是暴雨形成的触发机制.模拟结果表明：涡度场和散度场及垂直上升运动互耦;特强辐合辐散柱的出现早于强涡度柱,而深厚的强气旋性涡柱则几乎与暴雨最强盛时期同时出现.     

关于大气运动湿位涡不守恒性问题

本文建立湿位涡方程、提出不守恒基本判据、分析不守恒运动的动力特征,尤其指出在湿中性层结区域非绝热加热和外作用力场对运动的激发作用。     

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.     

中期数值天气预报业务的回顾与展望

本文回顾了近年来国内外中期数值天气预报业务的新进展,简略地介绍了当今国外（以欧洲中期天气预报中心为主）和我国中期数值天气预报业务系统。最后对未来中期数值天气预报的发展作一展望,指出其未来发展的主要方向。     

珠三角地区前汛期强对流潜势预报方法研究

利用2004—2006年前汛期探空资料计算的物理量,选取与强对流天气相关性好的大气温湿类(整层比湿积分IntegralQ)、层结稳定度类(K指数)、动力类(潜在下冲气流指数MDPI)、热力动力综合类(瑞士第一雷暴指数SWISS00)作为预报因子,通过对各指数的空间分布特征和数值进行二值Logistic回归分析,得到各指数的参数估算值,建立强对流诊断预报方程,得到前汛期强对流潜势预报因子P,从而制作珠江三角洲(以下简称珠三角)地区未来12小时出现强对流天气的潜势预报。并用此法回报2003—2006年3—6月前汛期的强对流天气。结果表明,P值大于0.9的准确率可达77.5%,P值小于0.5出现强天气的概率仅为3.8%。由于资料有限,对2007年3—4月发生的7次强对流的经验检验效果不明显,但P值小于0.5时不发生强对流的经验检验效果明显。此法对珠三角地区的短时强降水和雷雨大风等强对流天气的临近监测预警有较好的指示意义。     

与天气系统发生和发展有关的非均匀饱和湿位涡理论分析

在动力气象理论方面,无论大尺度、中尺度还是小尺度大气运动,对于同一尺度之内大气运动演变机制,有着相当完美的讨论。然而,对于不同尺度天气系统之间转换演变机制讨论,即使因为它与天气系统的出现和发展密切相关而显得非常重要,却很少涉及。为了讨论这个重要的转换演变机制,在导出无粘滞非均匀饱和湿位涡（NUSMPV）方程的基础上,首先,通过对这方程进行数理分析证明：在非均匀饱和湿绝热大气运动中,干区和饱和区之间的不饱和区的NUSMPV是不守恒的,并进一步证明：只在次饱和区（0．78〈q/q1〈1）,NUSMPV不守恒才是明显的,而在其它不饱和区,NUSMPV是接近守恒的。接着,根据守恒的相对性原理,通过NUSMPV无因次形式的讨论,把大气运动分成三类,即NUSMPV守恒,准守恒和不守恒运动。然后用数理分析方法讨论了各类运动的出现条件,时空之间关系,物理机制和一些特征。最后分析了不同尺度之间天气系统的转换机制,指出：当与狭义NUSMPV（P0）有关的涡管项（A）和非绝热加热项（B）之间的动力不平衡（A＋B）／P0减少,以至NUSMPV守恒条件满足时,大气运动将主要通过非常快的频散适应过程继续失去不平衡能量,从较小尺度向较大尺度转换;而当（A＋B）／P0增加,以至NUSMPV不守恒条件满足时,大气运动将主要通过非常快的外源激发过程,而从较大尺度向较小尺度转换。无论上述两种转换过程是那一种,一旦产生都将持续进行,直至大气运动重新回到NUSMPV准守恒运动状态。     

2004年春季中国沙尘天气特征分析

利用全国681个站的沙尘天气观测资料分析得出,2004年春季中国北方的沙尘天气明显偏少、偏弱,主要表现在：（1）2004年春季681个站累计的沙尘天气日数2 080 d,相当于历史平均值的46.9%,是近四十余年中第三个偏少年份。沙尘暴的总面积约190万km2,仅为历史平均值的37.3%。（2）危害性较大的沙尘暴和强沙尘暴过程6次,不足2001年的一半。（3）4月和5月沙尘天气明显偏少导致整个春季显著偏少。沙尘天气出现时,PM10浓度相对增加,空气质量恶化,但与历史上较典型的强沙尘暴个例相比,PM10浓度增加的幅度不大。进一步分析表明,2004年春季沙尘天气偏少、偏弱的主要原因是大气动力条件不足,是比较特殊的一个年份。