2015年12月29日北极地面爆发性增温的成因分析

利用2015年NCEP/NCAR再分析一日四时次资料和日资料,应用区域平均、热流量方程估算等方法对2015年12月29日北极爆发性增温的原因进行研究。结果表明,2015年12月29日北极出现爆发性增温,日增温幅度最高达到25℃以上。增温期间,受到强盛温带气旋系统和反气旋系统的共同作用,增温区域出现强盛的南风,风速最大值达到20 m s-1以上,位置不断北进达到北极点。强盛的南风为北极地区带来强盛的暖平流,同时暖湿空气进入北极后,增温区上空云量明显增加。12月28日至12月29日温度平流由冷平流转变为暖平流,暖平流的中心区域与温度爆发性增长的区域有很好的对应关系,暖平流是北极爆发性增温的重要原因。对于一直处于极夜的北极地区,由于云量的增加,大气顶向上长波辐射减少,加剧了温度的上升。温度平流增温贡献率为20.4%,垂直项的贡献率为－9.9%,非绝热作用贡献率为89.5%,温度平流和非绝热作用共同导致了本次北极地区的爆发性增温,非绝热作用是本次爆发性增温最重要的增温因素。     

利用局地经向环流对河南一次连阴雨过程的定量诊断

利用2.5°×2.5°NCEP/NCAR再分析资料和改进的局地经向环流线性模式,定量诊断了2011年9月5—19日河南省秋季连阴雨天气的形成机理,并利用局地经向环流的垂直分量与降水量滞后相关的分析,研究了这次连阴雨过程主要物理因子的演变特征。结果表明:(1)潜热加热、平均经向温度平流、平均西风动量的纬向平流和平均纬向温度平流是导致2011年9月河南省秋季连阴雨天气形成的主要物理因子。(2)潜热加热和平均纬向温度平流是造成此次连阴雨发生的主要物理因子;平均纬向温度平流、平均经向温度平流和平均西风动量的纬向平流是造成此次连阴雨发展或持续的主要物理因子;潜热加热、平均西风动量的纬向平流和平均纬向温度平流是造成此次连阴雨结束的主要物理因子。     

2010年4月27日莱州湾大风过程诊断分析

利用NCEP资料对2010年4月27日莱州湾大风过程进行了诊断分析。结果表明,气旋的爆发性发展导致气旋冷锋后部的锋生加强引发的变压梯度加大是造成此次莱州湾地区大风过程的直接原因。通过大尺度环境场分析,以及温度平流、涡度平流、高空急流、高层位涡异常的诊断分析,认为强的大气斜压性和其所伴随的冷、暖平流使高空槽发展;高低层涡度平流差异是地面气旋发展初期的主要因子;高空槽前急流轴向极一侧的非地转分量所引起的辐散有助于气旋发展;高层高值位涡下传激发了气旋性环流,造成地面气旋爆发性发展。     

对温度平流计算公式的探讨

近些年来,随着测风雷达的广泛使用,测风精度的提高,应用风随高度变化计算温度平流的方法,在分析副热带高压强度变化、西风槽的发展趋势以及在暴雨和强对流天气预报工作中都有使用,并取得一定效果。这种方法与在等压面图上计算温度平流方法不同,它所给出的计算结果,反映了测站上空一定厚度的气层中温度平流的乎均情况,与不稳定能量变化关系密切。应用这种方法,有时还可以根据一日两次高空图之间的单站高空风记录,分析温度的平流变化。因此,在作局地暴雨、强对流天气的0—12小时的甚短期预报时,使用这种计算温度平流的方法还有一定方便之处。     

局地温度变化中各项因子的定量估算

基于安徽沿江地区高温、降水两类天气过程,利用逐时实测气温、NCAR/NCEP再分析资料提供的风、气温、垂直速度等资料,从天气学基本原理出发,由天气学原理和ω与w的换算关系式等估算局地气温的平流项、垂直项大小,并由实测气温经过计算获得非绝热项的估算值。结果表明,各项对于局地温度的升温作用为：平流项的变化相对比较复杂,就高温天气而言平流项的作用往往使得局地温度降低,但是两类天气平流项的作用非常弱;两类天气过程中的垂直项都导致局地温度升高,比例占1％～5％;可以说,安徽沿江地区局地温度的增温主要来自于非绝热项,增温比例常常超过95％,它对局地温度的升高具有举足轻重的作用。     

1998年夏季热带内外大气低频振荡特征分析

利用纬向平均的局地经向环流模式，对1984年南海地区4月28日～5月31日每日两个时次的局地平均经向环流进行模拟。模拟结果与观测结果吻合，反映出1984年南海夏季风形势的建立是一个经历反复的过程。此外，用诊断分析的方法通过计算各动力和热力强迫因子对季风经向环流的贡献，发现驱动1984年南海夏季风经向环流的首要因子是潜热加热项，主要由北部凝结加热，南部蒸发冷却的经向不均匀加热场分布使得潜热加热对环流的作用为正。温度垂直对流输送项的作用次之，该项的分布在南海北部的值为正、南部值近似为零，这种分布形势也使该因子能单独引起一个正季风环流。第三大因子是纬向温度平流输送项，在南海地区北部有暖平流，南部冷平流的温度平流分布形势对季风环流也起正的作用。而对季风中断期的因子分析表明：潜热加热及纬向温度平流的作用与正季风环流建立期完全相反，温度垂直对流的正作用也大大减弱。     

风廓线雷达反演温度平流的应用

利用北京延庆站风廓线雷达水平风廓线资料进行大气温度平流的反演,详细分析2014年11月15日夜间冷空气入侵过程,并统计分析2015年9—11月6次冷空气入侵过程,同T639L60模式的预报风场及温度平流预报产品进行对比。结果表明:在一定预报时效内 (约6~12 h),风廓线雷达获取的水平风廓线与模式给出的预报风场有较好的一致性;由风廓线雷达反演的温度平流与模式给出的温度平流量级相同,温度平流属性一致;风廓线雷达6 min完成1次垂直高度分辨率为120 m的探测,高时空分辨率使风廓线雷达获取的温度平流较T639L60模式更能反映大气温度平流的细节。     

2015年11月中国南方降水异常定量诊断

利用NCEP/FNL再分析资料和地面月降水量资料,应用局地经向环流诊断方程对2015年11月中国南方地区降水异常进行定量诊断,并结合对应天气形势分析了其形成原因。结果表明： 1) 潜热加热、平均纬向温度平流、平均西风动量经向输送是导致2015年11月中国南方地区持续性降水天气形成的主要物理因子;2) 2015年11月来自热带海洋的水汽输送明显偏强,水汽在中国南方地区辐合抬升,其凝结潜热加热对经向环流上升支的正贡献较大;3) 中国南方地区受孟加拉湾槽前的西南风和西太平洋副热带高压西北侧的西南风控制,以暖平流为主,是平均纬向温度平流对南方地区经向环流上升支起正贡献的主要原因;4) 中国南方地区位于高空西风急流入口区反气旋切变一侧,受高层辐散抽吸影响,激发的上升运动是西风动量纬向平流对南方地区降水异常起正贡献的主要原因。     

一次暴雨过程的动力诊断

应用常规观测资料及NCEP再分析资料,对2008年5月21日福建中部地区暴雨成因进行诊断分析。结果表明:此次强降水位于水汽通量散度平流项与散度项辐合配置较好区域;高层较强涡度平流促进福建中部地区上升运动;差动假相当位温平流增强大气不稳定度,促进垂直上升运动;低层水平运动锋生中心的位置和强度与未来6h降水中心位置和强度较为一致。     

春夏季节转换前北亚平稳增温过程的热力学特征

本文利用1958～2019年日本气象厅逐日再分析资料（JRA-55）,基于热力学方程,详细研究了北亚地区春夏季节转换前（第19至28候）平稳增温过程的热力学特征。结果表明,气候温度平流和非绝热加热有相反的变化趋势,它们先后主导着北亚春夏季节转换前的温度变化。在第22候之前,绝热的气候温度平流主导着北亚地区的增暖过程。但随着欧亚大陆中高纬度上的非绝热加热逐步增强,气候温度平流逐渐变为冷平流,使得非绝热加热成为主导项。线性斜压模式结果表明,非绝热加热除直接加热局地大气外,它还会在北亚地区强迫出气旋式环流异常和上升运动,从而引导着原位于新地岛附近的低压系统向北亚地区移动,进而在水平和垂直方向上引起绝热的冷平流。该冷平流部分抵消了非绝热的加热作用,最终在北亚地区形成平稳的增温过程。     

一次超级单体风暴的天气学成因及多普勒雷达回波特征研究

对2002年5月27日发生在安徽蚌埠地区的一次超级单体风暴过程的天气形势、卫星云图、雷达回波进行了分析,此次过程为该地区近50 a来发生的最强烈的一次超级单体风暴过程。本文尝试从常规的高空、地面环流形势中寻找特殊的异常信息,结合卫星云图、多普勒雷达资料对超级单体的结构及其演变过程进行分析。发现这次强对流性超级单体风暴过程是在较为有利的大尺度环流形势下,多尺度天气系统相互作用,由中尺度对流云体激发产生的超级单体风暴;文章揭示了该地区超级单体风暴的多普勒雷达回波典型特征,旨在对这类强天气的监测、识别和临近预报提供天气学及雷达回波分析的参考依据。     

冷空气引发江苏近海强风形成和发展的物理过程探讨

对一次强冷空气伴随的近海大风天气进行了分析,研究了强冷空气影响过程中地面变压场和高空各层温度平流场的演变特征及其与地面风场之间的关系,在此基础上对强冷空气引发江苏近海强风形成与发展的物理过程进行了探讨,研究表明：温度平流与地面风场之间是通过变压场相互关联和促进的,强冷空气所伴随的冷平流增强了地面变压场及变压梯度,是导致江苏近海大风出现的重要原因。     

ANALYSIS OF EXTRATROPICAL TRANSITION OF TROPICAL CYCLONE OVER MAINLAND CHINA

~~ANALYSIS OF EXTRATROPICAL TRANSITION OF TROPICAL CYCLONE OVER MAINLAND CHINA@朱佩君$Key Laboratory of Severe Storm Research, Department of Atmospheric Sciences, Physics School, Peking University, Beijing 100871 China @郑永光$Key Laboratory of Severe Storm Research, Department of Atmospheric Sciences, Physics School, Peking University, Beijing 100871 China @陶祖钰$Key Laboratory of Severe Storm Research, Department of Atmospheric Sciences, Physi…     

江面平流雾的数值研究

本文利用二维平流雾模式研究了海上暖湿空气平流到长江冷水面上形成平流雾的过程,对影响平流雾形成的两个主要因子(水面温度水平梯度和平流风速)与平流雾区的关系进行了数值研究,为江面平流雾的预报提供了思路.     

A QUANTITATIVE STUDY FOR ABNORMAL FREEZING RAINS AND SNOWSTORMS IN SOUTHERN CHINA IN EARLY 2008

A quantitative diagnosis is carried out for the upward branch of a local meridional circulation over southern China(SC) during the abnormal snowstorms with severe freezing rain from 10 January to 3 February 2008.The diagnostic study shows that the upward branch is mainly associated with the zonal advection of westerly momentum and meridional temperature advection instead of the latent heating(which is commonly the dominant factor in many other storm cases).The corresponding weather analyses indicate that(1) the zonal advection of westerly momentum represents the effect of the upper-level divergence on the anticyclone-shear side in the entrance of a 200 hPa westerly jet with a westward deviation from its climatological location over southwestern Japan;(2) the meridional temperature advection represents the interaction between the mid-lower layer(850 to 400 hPa) warm advection over SC(ahead of temperature and pressure troughs with the latter trough deeper than the former in the Bay of Bengal) and cold advection over north China(steered by an underlying flow at 500 hPa);(3) the relatively weak vapor transport(compared to that of spring,summer and autumn) from the Bay of Bengal and the South China Sea to SC and the existence of a temperature inversion layer in the lower troposphere over SC diminish the effect of latent heating.With the significant increase of vapor transport after 24 January,the role of latent heating is upgraded to become the third positive contributor to the upward branch over SC.     

季节转换期间副热带高压带形态变异及其机制的研究 Ⅲ:热力学诊断

利用NCEP/NCAR再分析资料从能量收支的角度探讨了气候平均状态下副热带高压形态变异和季节转换的物理机制。在考察温度场和加热场季节变化的基础上 ,发现中国江南地区春季降水所形成的非绝热加热源非常显著 ,该热源对后期亚洲季节转换有影响。副热带高压脊面附近经向温度梯度反转取决于温度脊所在纬度位置的变化。温度脊北移是由脊轴北侧的增温率大于脊轴附近的增温率而造成的。热力学方程诊断结果表明 ,亚洲各季风区 (孟加拉湾、南海和南亚 )季节转换的热力机制不同。导致孟加拉湾温度脊显著北跳的主要因素在季风爆发初期是经向暖平流 ,爆发以后是下沉运动 ;引起南海地区经向温度梯度反转的因素有经向暖平流、纬向暖平流和江南地区的非绝热加热 ,特别是经向暖平流的贡献更大 ;造成南亚季风区经向温度梯度逆转的原因是下沉增温。     

闽西南地区一次高架雷暴中尺度特征分析

利用常规观测资料、ERA5再分析资料、闪电定位仪资料、福建龙岩双偏振多普勒天气雷达资料,分析了2020年春季闽西南地区的一次强对流过程。结果表明,此次过程发生在地面锋线北侧冷区内,属于典型的高架雷暴过程,产生的灾害性天气包括冰雹、短时强降水、高山站雷雨大风。500 hPa冷平流、850 hPa暖湿平流、925 hPa闽西南地区的假相当位温高能舌为高架雷暴的发生发展提供了有利的环境条件。探空显示逆温层深厚且逆温层顶温度高,暖湿气流沿着锋面被强迫抬升,至逆温层之上饱和假相当位温随高度递减,存在显著的条件不稳定,对流得到快速发展。雷达分析表明,本次高架雷暴冰雹回波自低层快速倾斜向上发展,具有发展快、强度强、降雹时间长的特征。其双偏振参数演变特征与基于地面抬升的雷暴基本一致,降雹阶段表现为CC谷、Z_DR接近零、K_DP小于零。降雹前回波单体中存在强Z_DR和K_DP柱,可以作为冰雹预报的参考,提前量达到半小时。     

用Zwack-Okossi方程对一次爆发性气旋的诊断分析

利用ＥＣＭＷＦ资料作初始场,ＭＭ４模式输出的结果和Ｚｗ ａｃｋ－ Ｏｋｏｓｓｉ方程作诊断工具,对１９８１年１２月２０～２１日生成在西北太平洋的一次爆发性气旋进行了数值试验和诊断分析。得到：气旋的爆发性发展主要是由正涡度平流和非地转场激发,其中涡度平流对气旋发展贡献最大,温度平流的影响则较小,两者主要是在对流层高层起作用,而非地转场则在对流层低层起主要作用。由水汽造成的非绝热加热对本次爆发性气旋的生成影响不大,积云对流潜热的反馈作用更小。另外次天气尺度系统对爆发性气旋形成贡献较小     

定量诊断2008年初南方罕见冰冻雨雪天气

根据NCEP/NCAR逐日再分析资料和每三小时一次的TRMM 3B42降水资料,利用改进后的局地经向环流线性诊断模式(不用地转风近似而用旋转风估算水平环流经向分量),定量分析了2008年初我国南方地区局地经向环流的垂直分量(-ωMC)的演变情况.结果表明:当我国南方地区发生强降水时,局地经向环流的强上升支气流((-ωM...     

一次平流雾边界层风场和温度场特征及其逆温控制因子的分析

利用多普勒声雷达所获取的在时间、空间（垂直方向）较为密集的实时资料，对北京地区1997年12月18日平流大雾时的温度场和相应的水平风场的分布特征进行了分析；同时根据影响温度层结变化的因子，对逆温发展变化的不同阶段的各个因子进行了计算和分析。分析表明：（1）上层逆温与位于其顶部附近较为强劲的偏北气流是相伴出现的，基性质属下沉逆温。其逆温强度的变化与其顶部较为强劲的偏北气流变化同向。由于其本身处在较强的风切变之下，使其本身湍流不易发展，同时它也象盖子一样阻挡了上部动量和热量的下传，对近地层逆温的稳定维持也是至关重要的。（2）不论在逆温稳定维持阶段或是逆温大幅度减弱阶段，垂直运动都是逆温发展变化的主要控制因子。而地表的辐射冷却，对近地层逆温的影响，表现为较强的回波强度峰值，对应气温变化的谷值。