一次北方暴雨的Q矢量诊断分析研究

考虑水汽相变的凝结潜热作用,引入广义位温,发展了包含广义位温的Q矢量,并在此基础上推导了非地转湿大气Omega方程。(1)包含广义位温的Q矢量是Omega方程的唯一强迫项,由拟涡度伸展矢量、锋生矢量和非绝热加热梯度等三项构成。(2)利用包含广义位温的Q矢量对一次北方夏季暴雨进行诊断分析,发现包含广义位温的Q矢量对降水区的垂直运动结构有良好指示意义,可以综合表征次级环流、锋生和锋消、大尺度和中尺度强迫等多种物理因素,而这些均是影响暴雨发生发展的重要因素,因而包含广义位温的Q矢量及其散度与强降水的发生发展密切相关。(3)利用美国全球预报系统24 h预报场对包含广义位温的Q矢量散度进行计算,结果表明预报的Q矢量散度在时间和空间上与观测6 h降水联系紧密,根据预报的Q矢量散度的异常能够判断降水的可能落区。     

湿Q矢量在一次冷锋降雪过程中的应用

利用常规气象观测资料和NCEP 1°×1°再分析格点资料.对2008年1月28-29日一次强降雪天气过程进行诊断分析,计算了非地转湿Q矢量流场、非地转湿Q矢量水平和垂直分布以及非地转湿Q矢量锋生函数.结果表明,非地转湿Q矢量辐合区是强降雪发生的有利区域,非地转湿Q矢量散度负值区和非地转湿Q矢量锋生函数正值区能较好地预报出未来6 h降水落区,且其中心数值大小与未来6 h降水强度存在正相关关系.     

几种物理量在陇南暴雨预报中的初步应用

针对陇南出现暴雨最多的环流形势[1],对8次暴雨过程的数值预报产品资料进行合成平均,求出平均场,分析了Q矢量散度、螺旋度、假相当位温、Q矢量地转锋生函数、湿位涡和锋生函数等物理量场,这些物理量场不仅能很好揭示陇南暴雨形成的机制,同时对暴雨落区预报也有很好的指示意义。     

一种在天气图上估计Q矢量的简易方法

本文论述了如何从有等压线和等温线的图上来估计 Q 矢量的方向和相对数值。这种矢量场的辐散代表了准地转ω方程中的强迫函数。某一点的 Q 矢量方向是由沿着等温线(在北半球较冷的空气在共左侧)所取的地转风矢量的变率所确定的。Q 矢量方向指向风矢量变率的右侧90°。它的强度正比于矢量风变率的数值和温度梯度的数值。文中论述了一个实际形势中的应用,并把本方法得到的结果与用温度和涡度平流的传统推断方法的结果作了比较,发现两者有普遍的一致性。文中概略绘出了地面高低压理想形势场及高空为槽脊形势下的 Q 矢量和相应垂直运动的分布,给出了对流层低层鞍形气压场和高空急流入口区的汇合锋生的例子,还提到了在锋生和锋消形势下 Q 矢量和垂直环流的型式。     

Q矢量在陕南大暴雨天气过程中的分析应用

应用非地转湿Q矢量理论对2007年7月5日的大暴雨过程进行诊断分析,结果表明;500hPa快速东移的小槽,低层700hPa关中横切变、西南急流,地面弱冷锋是此次强降水的主要影响系统;非地转湿Q矢量流场的辐合线南侧与强降水区吻合;近地面850hPa锋生函数场正值区的变化较好地反映了锋面的强度,锋生函数正值区范围与降水区域对应较好;850hPa非地转湿Q矢量散度场辐合区与强降水的产生及强度正相关。     

近几年中尺度动力学研究进展

近几年,中尺度气象由于在逐日天气预报中的重要作用和在气象灾害预报中的显著贡献,已经成为一个热门的研究课题.中尺度气象研究并预测中尺度天气系统的发生发展及其引发的灾害性天气,如暴雨、冰雹、龙卷风等.本文主要总结了2007年以来我国在中尺度研究中取得的显著性成果.主要包括:波动、涡旋、锋面、稳定性、Q矢量和不变量.在波动方面包括重力波的形成和传播的研究,包含旋转Rossby波、混合低频旋转Rossby波和高频惯性重力波在内的台风波动以及考虑水汽作用的中尺度波作用守恒.涡旋部分主要介绍了青藏高原低涡(TPV)和热带气旋内部的涡旋问题.除了涡旋之外,锋面在中国也是一个关键系统.在锋面方面的进展有:梅雨锋中的β中尺度双雨带机制的产生和维持的实验性研究,以及基于广义位温的锋生函数的提出,这些成果使得对锋生过程的描述更接近于实际大气状况.在不稳定问题上,主要介绍了采用Energy-Casimir方法建立的拟能量波作用方程和基本气流具有线性和非线性切变时的横波扰动的不稳定.关于Q矢量,介绍了从地转Q矢量,半地转Q矢量到非地转Q矢量,非地转湿Q矢量的发展,以及由湿地转Q矢量和垂直风切变耦合得到的新型散度方程.最后,讨论了有关质点的两个不变量位温和位涡的相关研究新进展.     

非地转湿Q矢量在云南冬季强降水中的分析应用

应用非地转湿Q矢量理论对2003年1月5～6日云南冬季的一次强降水过程进行诊断分析，结果表明：500hPa青藏高原横切变、快速东移的南支槽、低层700hPa西南急流、地面强冷锋是此次云南冬季强降水的主要影响系统；非地转湿Q矢量流场的辐合中心(辐合线)与强降水区吻合；近地面800hPa锋生函数场正值区的变化较好地反映了锋面的强度，锋生函数正值区范围与降雪区域对应较好；700hPa非地转湿Q矢量散度场辐合区与云南冬季强降水的产生及强度正相关。     

准地转Q矢量的计算及其在强天气预报中的应用

一、前言在强天气的诊断分析和预报中,常常要了解上升运动、锋生函数及非地转运动等物理量的分布与强度,由于计算这些物理量所需求的资料量较大,给日常的应用带来不便。Hoskins等提出的“Q矢量分析方法”就是用Q矢量来描述这些物理量的分布和强度,其形式简单,物理意义清楚,能弥补传统准地转ω方程的缺点,而且计算简便,资料需求量少。Barnes     

Q矢量和湿Q矢量在暴雨诊断中的应用比较

利用常规探空和地面实测资料，以发生在2001年7月26—27日山西省晋中市的一次区域性暴雨为例，对准地转Q矢量和非地转湿Q矢量在暴雨诊断中的应用进行了定量对比分析，结果表明：（1）Q矢量对暴雨的预报有一定的指示作用，降水前期700hPa诊断效果最好，但在暴雨的强度和落区上存在明显偏差。而湿Q矢量在各层对暴雨均表现出良好的诊断特性，其散度辐合区与暴雨区有较好的对应关系，其强锋生出现6小时后开始产生强降水，且暴雨区与强锋生中心基本吻合，700hPa表现尤为突出。（2）Q矢量锋生函数分布表现出典型的准地转特征，而湿Q矢量锋生函数分布则具有明显的中尺度特征，因此，Q矢量适宜于研究与天气尺度系统相关的大气运动，而湿Q矢量更适宜于研究天气尺度系统激发的次级环流。湿Q矢量较准地转Q矢量更能反映出暴雨的落区和暴雨的中尺度特性，在反映暴雨的强度上也更具优越性。     

湿Q矢量在陕西大暴雨过程中的应用研究

利用非地转湿Q矢量,结合MM 5模式模拟输出结果,诊断分析了2002年6月8—9日发生在陕西及四川北部的一次大暴雨过程。结果表明:非地转湿Q矢量散度辐合区对应垂直上升运动,辐散区对应下沉运动;非地转湿Q矢量散度辐合区及辐合强度对暴雨的落区和强弱有很好的指示意义,非地转湿Q矢量散度辐合中心基本上是强降水中心,辐合愈强降水愈强。非地转湿Q矢量锋生函数场与暴雨的落区和强度也对应很好。     

Q矢量和湿位涡在梅雨期区域性暴雨中的诊断分析

利用常规地面观测资料、区域自动站降水资料和NCEP再分析资料,根据Q矢量与湿位涡理论对2010年6月19-21日长江中下游暴雨过程进行诊断分析。结果表明：此次暴雨是由低层切变缓慢东移南压而造成;Q矢量绝对值大值区和Q矢量锋生函数大值区与强降水带相对应,值的变化也能反映出降水的增强与减弱,但Q矢量锋生函数中心与降水中心对应有时并不一致;Q矢量散度变化与雨带中心的加强减弱对应较好;强降水带处于正负值交界的等值线密集区,且其梯度的增大对应降水增强,梯度减小对应降水减弱。     

非地转湿Q矢量的改进及其应用

在完全考虑非绝热加热项作用的前提下,从原始方程出发,推导出改进后的非地转湿Q矢量(Qq),以及用其散度作强迫项的ω方程,将其应用于一次梅雨锋暴雨诊断分析,结果表明:改进后的非地转湿Q矢量对同时刻地面降水的反映能力较岳彩军改进的湿Q矢量(QM)、原非地转湿Q矢量(Q*)、非地转Q矢量(Q#)有显著的提高;在整个梅雨锋暴雨过程中,500 hPa高度上的Qq矢量散度辐合场的辐合强度及其辐合中心位置对同时刻的降水强度及雨区位置有非常好的指示作用;Qq矢量的垂直分布揭示了次级环流的方向和强弱,暴雨位于次级环流的上升支附近.     

几种Q矢量的比较

利用 1 991 - 0 7- 0 5T2 0— 0 6T2 0一次江淮梅雨锋暴雨过程实况资料 ,结合地面降水分布 ,从定性 (矢量场 ,即 Q)、定量 (散度场 ,即 2 · Q)的角度细致、具体地比较分析了准地转 Q矢量、半地转 Q矢量、非地转 Q矢量及湿 Q矢量的诊断特性。结果表明 :半地转 Q矢量诊断能力优越于准地转 Q矢量。非地转 Q矢量、湿 Q矢量诊断能力明显优越于准地转 Q矢量、半地转 Q矢量。准地转 Q矢量诊断能力最差 ;从定性的角度分析 ,非地转 Q矢量与湿 Q矢量诊断能力相差不大。但进一步定量分析发现 ,在整个梅雨锋暴雨过程中 ,湿 Q矢量的诊断能力大于其他 Q矢量 ;70 0 h Pa高度上各 Q矢量的矢量、散度辐合区较其在 850 h Pa和 50 0 h Pa上对降水反映更好 ,尤其是70 0 h Pa湿 Q矢量散度辐合区与降水区有非常好的对应关系。     

Q矢量系统的开发及业务应用

运用Q矢量分析理论，采用Delphi语言与Micaps数据连接开发Q矢量暴雨预报系统。通过分析Q矢量指向，Q矢量散度的正负区和Q矢量湿锋生函数梯度区等，为江门的暴雨落区预报提供参考。该系统在预报业务的试运行中性能正常，预报效果良好。     

几种Q矢量的比较

利用1991-07-05T20—06T20一次江淮梅雨锋暴雨过程实况资料,结合地面降水分布,从定性(矢量场,即Q)、定量(散度场,即2∇·Q)的角度细致、具体地比较分析了准地转Q矢量、半地转Q矢量、非地转Q矢量及湿Q矢量的诊断特性。结果表明:半地转Q矢量诊断能力优越于准地转Q矢量。非地转Q矢量、湿Q矢量诊断能力明显优越于准地转Q矢量、半地转Q矢量。准地转Q矢量诊断能力最差;从定性的角度分析,非地转Q矢量与湿Q矢量诊断能力相差不大。但进一步定量分析发现,在整个梅雨锋暴雨过程中,湿Q矢量的诊断能力大于其他Q矢量;700hPa高度上各Q矢量的矢量、散度辐合区较其在850hPa和500hPa上对降水反映更好,尤其是700hPa湿Q矢量散度辐合区与降水区有非常好的对应关系。     

一次大暴雨过程的湿Q矢量比较分析

结合2005年7月18～19口出现在青藏高原东侧的一次大暴雨天气过程,对改进前（Q^＊）后（Q^q）两种非地转湿Q矢量的散度和锋生函数进行了比较诊断分析。结果表明：①改进后的掣矢量散度辐合场在位置、强度及走向上对暴雨区的反映都较改进前的Q^＊矢量更为准确。低层大气强迫为产生暴雨区上升运动的主要强迫作用,在不稳定的层结下使大气加速上升而产生强对流。②包含了所有非绝热效应的湿Q矢量锋生函数对暴雨中心和雨区走向的反映更准确,锋生作用更强。当出现一定程度降水后,由于大量不稳定能量的释放,锋消作用明显。     

一次辽宁暴雨过程的Q矢量诊断分析

应用Q矢量理论，分析了2003年8月5～6日辽宁暴雨天气过程，探讨了暴雨期间Q矢量和Q矢量散度场及Q矢量锋生函数场的分布特征。表明低层Q矢量散度辐合带与暴雨区有较好的对应关系，揭示了Q矢量散度的辐合中心或辐合线、散度场和锋生函数场与暴雨落区有关。     

完全Q矢量的引入及其诊断分析

参照准地转Q矢量推导，考虑天气系统发展的主要热力强迫因子－非绝热加热作用，引出考虑非绝热效应的完全Q矢量的概念，并应用于实例分析。结果表明，完全Q矢量能较清楚地揭示暴雨天气系统的演变；考虑了湿过程的完全Q矢量在暴雨的诊断过程中显示了更大的优越性；定性而言，完全Q矢量散度的辐合中心或辐合线、散度场和锋生函数场有助于确定暴雨的落区，暴雨区正好落在低层完全Q矢量散度场辐合中心和锋生函数场正值中心之间；定量而言，低层完全Q矢量散度场辐合中心和锋生函数场正值中心大小对暴雨强度有显著的指示作用。因而在暴雨的诊断和预报过程中完全Q矢量散度和锋生函数是两个重要的参数。     

青藏高原东部一次大雪过程的Q矢量分析

应用Q矢量理论对1996年1月16～18日青藏高原东部大雪过程进行了诊断分析,结果表明在降雪前24h,Q矢量散度出现了整层辐合,锋生函数正值区南部等值线密集处与大雪区有较好的对应关系.假相当位温(θse)的24h变量正值中心与强降雪中心相接近.     

青藏高原东部一次大雪过程的Q矢量分析

应用Q矢量理论对1996年1月16－18日青藏高原东部大雪过程进行了诊断分析，结果表明：在降雪前14h，Q矢量散度出现了整层辐合，锋生函数正值区南部等值线密集处与大雪区有较好的对应关系。假相当位温（θse)的24h变量正值中心与强降雪中心相接近。