锋面结构的MM5数值模拟

利用美国PSU／NCAR具有嵌套功能的非静力中尺度大气模式MM5，对发生在2000年4月8-9日的一次强冷锋进行数值模拟。分析模拟结果发现，锋面结构的演变与适应锋生理论相一致，并且具有一种不连续结构。     

锋面结构的MM5数值模拟

利用美国PSU/NCAR具有嵌套功能的非静力中尺度大气模式MM5,对发生在2000年4月8～9日的一次强冷锋进行数值模拟.分析模拟结果发现,锋面结构的演变与适应锋生理论相一致,并且具有一种不连续结构.     

急流对锋面次级环流的影响

通过一个考虑非绝热加热项和摩擦项的原始方程组,取沿锋面方向地转近似,寻出一个描述定常锋面次级环流的方程,研究高低空急流对锋面次级环流和锋生过程的作用。结果表明:高低空急流能改变锋面环流位置、强度,使锋生过程加强。     

一次典型梅雨锋锋面结构分析

1999年梅雨期在长江中下游维持着一条典型的梅雨锋 ,锋面和梅雨雨带呈东西走向 ,从中国的四川省一直延伸到日本。锋面两侧的温度及湿度对比明显 ,并且其上有数个中间尺度的低涡沿梅雨锋依次向东移动发展 ,在长江中下游造成严重的梅雨暴雨和洪涝。文中分析了 1999年这次典型梅雨锋的锋面结构。结果表明 ,从温度场看 ,由于梅雨区对流和降水的显著发展 ,梅雨锋的低层温度对比几近消失 ,其中上部仍具有典型的上宽下窄的锋面结构 ,锋面随高度向北倾斜。在低层经向温度场呈现复杂的暖 -冷 -暖的结构 ,即北部华北平原为地面感热加热造成的相对较暖的变性极地大陆气团 ,中间为冷空气南下和降水冷却造成的相对较冷的梅雨区 ,南部是相对较暖的热带海洋气团。在这种温度场下 ,由北部低层变性暖气团与梅雨区偏冷空气形成了明显的温度对比区 ,文中定义这个区域为梅雨赤道锋。因而 ,在低层东亚梅雨区的锋区结构由梅雨赤道锋和减弱的梅雨锋构成。在 6 0 0hPa以上前者消失 ,只有单一的极锋型的梅雨锋结构。在此分析的基础上文中给出了东亚梅雨期锋面结构模型图。另外还指出 ,从假相当位温场分析 ,主要表现出梅雨区的深厚对流。降雨引起了高θse带及其南北高θse梯度区 ,其北侧高θse梯度区大致相当于梅雨锋 ,而南侧高θs     

2014年4月22日新疆寒潮天气过程锋面结构演变特征分析

中亚是寒潮强冷空气爆发的关键区,天山陡峭高大地形阻挡了冷气团前锋面系统的东移南下的移动,呈准静止状态,在中亚强天气中扮演着重要角色,目前研究不多。本文选取2014年4月22日08时开始北疆发生大风降温,南疆发生强沙尘暴的一次寒潮天气过程,利用常规气象观测数据和分辨率为1o×1o的NCEP再分析资料,分析了这次寒潮天气锋面过程的500 hPa天气形势和地面气压场形势;计算了和锋面密切相关的冷暖平流、温度梯度和锋生函数;分析了三个物理量在水平面以及西北东南向的垂直剖面上的三维立体结构和演变特征。研究表明： 500 hPa东欧脊在暖平流作用下快速发展,西西伯利亚槽在冷平流作用下加强并东移南下。受其影响,中亚地区地面图上锋面气旋发展旺盛,地面冷锋在东移过程中遇到平均海拔高度3000m的天山高大陡峭地形,温度梯度增大,产生较强的锋生。该锋面在对流层中下层的水平面图上表现为等位温线沿天山密集分布,位温梯度很大;在垂直剖面上,在天山位置表现为锋生,等位温线变为准垂直分布,梯度增大,宽度变窄。     

美国中部的非常规气旋锋面结构和雨带

美国中部的非常规气旋锋面结构和雨带王鹏云（中国气象科学研究院，北京，１０００８１）１引言本世纪初，挪威气象学家Ｂｊｅｒｋｎｅｓ等［‘一‘ｊ从对酉北欧登陆的海洋性气旋观测的分析，总结出代表气旋锋面系统结构的物理模式，即包含地面冷锋、地面暖锋和暖区的气旋...     

一次暴雪过程的锋生函数和急流—锋面次级环流分析

2008年1月25～28日一次远离地面准静止锋的锋后暴雪突破了武汉百年气象史的多项纪录。利用NCEP再分析资料、MICAPS常规观测资料和FY-2CTBB资料诊断分析了这次暴雪过程。结果表明,这次暴雪与华南准静止锋关系密切,锋生、锋消变化与降雪天气的出现和停止一致;锋生函数各项在不同时段对锋生、锋消的贡献不同;水平变形...     

2018年1月北大西洋上一个具有“T”型锋面结构的超强爆发性气旋的分析

利用欧洲中期天气预报中心（ECMWF）提供的0.5°×0.5° ERA-Interim再分析资料，麦迪逊-威斯康星大学气象卫星研究所（CIMSS）提供的地球静止环境业务卫星（GOES-EAST）红外卫星云图和天气预报模式（WRF）的模拟结果，对2018年1月3—6日发生在北大西洋上的一个具有“T”型（T-bone）锋面结构的超强爆发性气旋进行分析。该爆发性气旋在较暖的湾流上空生成，沿海表面温度大值区向东北方向快速移动，生成后6 h内爆发性发展，24 h中心气压降低48.7 hPa。高空槽加深、涡度平流加强和低层较强的大气斜压性为气旋快速发展提供了有利的环流背景场。由于气旋发展迅速，低层相对涡度急剧增大，低压中心南部来自西北方向的干冷空气随气旋式环流快速向东推进，与东南暖湿气流汇合，锋生作用较强。较暖的洋面对西北冷空气的加热作用使得交汇的冷、暖空气温度梯度较小。减弱东移的冷锋与暖锋逐渐形成近似垂直的“T”型结构。用Zwack-Okossi方程诊断分析表明，非绝热加热、温度平流和正涡度平流是该爆发性气旋发展的主要影响因子。气旋初始爆发阶段，西北冷空气进入温暖的洋面，海洋对上层大气感热输送和潜热释放较强，非绝热加热对气旋快速发展有较大贡献。气旋进一步发展，“T”型锋面结构显著，温度平流净贡献较大，对气旋的发展和维持起重要作用。      

利用锋生函数对2008年年初昆明准静止锋生消过程的诊断分析

利用ERA-Interim 0.125°×0.125°高分辨率逐6小时再分析数据,选取昆明准静止锋2008年1~2月长时间维持过程诊断分析了锋生函数及其各分项在锋面生消过程中的作用与贡献,并结合2016年1月20~27日锋面增强西进过程和1979年1月14~20日锋面减弱东退过程进行了比较分析。结果表明:（1）非绝热加热项对锋面生消作用较小,但存在显著的日变化。在辐射作用下,非绝热加热项日间表现为锋消,夜间为锋生。（2）西移冷气团在被高原大地形抬升过程中存在局地地形迫使冷气团下沉的情况,并导致垂直运动倾斜项表现为锋生。由于地形固定不变,局地锋生形成次级锋生带。次级锋生带与昆明准静止锋的形成、维持和东西摆动有密切的联系。（3）辐合辐散项和水平形变项是锋生函数变化的主要贡献项,其中水平形变项中的切变变形作用以锋生为主,而伸缩变形项在纬向产生锋生,在经向产生锋消。     

湿位涡与锋面强降水天气的三维结构

湿位涡（MPV）给出了大气短期行为的热力状态和涡旋运动之间的约束关系,这种关系导致了强降水这样的天气现象中涡旋爆发性增长的重要机制,它的大小与大气层结的状态、斜压性以及风的垂直切变有关,其正负符号取决这三者的配置。文章分析指出500 hPa上MPV1零线或0～20（0.1 PVU）的区域可作为强降水区的后界（西北界）。锋面南侧暖湿对流不稳定层结大气中,在对流层700 hPa及以下的中低层（低空急流之上）。存在着向东的正涡度环流对应MPV2的正值中心,该中心北部对应强降水区,而锋面北侧的对流稳定层结大气中,     

锋面的三维空间结构图设计

介绍用三维图形方式将锋面与立体等压面图形叠加显示。形象、直观地表示了锋面的三维空间结构以及与各层等压面图的配置关系。     

“2010.1.6”新疆北部特大暴雪过程中的锋面结构及降水机制

利用WRF模式对2010年1月6—7日新疆北部的暴雪过程进行了数值模拟和诊断分析。分析表明,巴尔喀什湖冷涡与新疆以北南压的冷涡横槽的结合过程,以及相应的中高层急流核传播和发展是造成此次暴雪的关键天气过程,并据此建立了暴雪过程的天气学概念模型。通过温度平流以及锋生函数的诊断表明,地形前方的中尺度辐合对于低层局地锋生有正的贡献,而与潜热释放对应的垂直运动项产生了最强的锋生。进一步通过锋面次级环流的诊断表明,低层锋生强迫的垂直运动较为重要。在地形的影响下,低层冷空气在阿勒泰山前有一定的堆积过程,中高层锋面与低层锋面将发生分裂。由地形因素造成的锋面结构变化对于对降雪的微物理过程有明显影响,6日白天的降水与在地形前爬升的暖性气流以及中高层层云降水有密切关系,但降水量相对较小;6日20时以后地形前方暖平流增强并伴有较为清楚的锋生,而分裂过山的锋面结构形成了明显的冰晶播撒-繁殖机制,降水效率有明显增加,因此在7日白天降雪明显增强。     

环境场大尺度锋面系统与变性台风结构特征及其暴雨的形成

本文将登陆台风环境大尺度锋面系统动力、热力结构作为台风变性发展的关键影响因子。本文的分析研究揭示了变性台风半冷半暖的热力非对称结构,及其演变过程气压谷型、动能峰型、降水增幅特征形成的环境场影响因子。本文的数值试验表明,台风环境场斜压结构（锋面特征）可以显著地影响台风变性过程,并可导致台风中心气压呈“谷型”、动能“锋型”以及热力非对称结构特征。引起台风变性涡旋加强及其暴雨增幅现象或台风衰减、消亡。本文的数值试验证实了登陆台风变性发展的某些成因,某种程度揭示了中低纬度系统的相互作用的机理问题。     

冬季黑潮延伸体区域海表温度锋对北太平洋风暴轴的影响

利用NOAA最优插值逐日海表温度资料和NCEP/NCAR的逐日大气再分析资料,分析了冬季黑潮延伸体区域海表温度锋的变化及其对北太平洋风暴轴的影响。结果表明,冬季黑潮延伸体区域海表温度锋强度和纬度位置既存在年际变化,也存在年代际变化,且强度和位置的变化是相互独立的。冬季黑潮延伸体区域海表温度锋强度的年际变化对北太平洋风暴轴没有显著的影响,而其年代际变化则对北太平洋风暴轴具有非常显著的影响,当冬季海表温度锋偏强时,大气斜压性在鄂霍次克海及阿拉斯加附近区域上空增强,而在海表温度锋下游至东太平洋区域上空显著减弱,平均有效位能向涡动有效位能的斜压能量转换在45°N以北的太平洋区域上空有所增多,而在30°-45°N的太平洋区域上空有所减少,涡动有效位能向涡动动能的斜压能量转换在35°N以北的西太平洋区域以及45°N以北的东太平洋区域都显著增加,而仅在其南部边缘存在东西带状的减弱区域,导致40°N以北海区北太平洋风暴轴增强,40°N以南海区北太平洋风暴轴减弱,冬季海表温度锋偏弱时则有与之相反的结果。冬季黑潮延伸体区域海表温度锋纬度位置的变化对北太平洋风暴轴也存在较显著的影响,当海表温度锋位置偏北时,在其下游45°N以南的太平洋区域上空大气斜压性减弱,45°N以南的中东太平洋区域上空区域平均有效位能向涡动有效位能、以及涡动有效位能向涡动动能的斜压能量转换都减少;而在45°N以北的太平洋区域上空大气斜压性增强,在阿拉斯加湾附近上空尤其显著,在黑潮延伸体区域附近以及45°N以北的中东太平洋上空平均有效位能向涡动有效位能、以及涡动有效位能向涡动动能的斜压能量转换都显著增加,导致北太平洋风暴轴在其气候平均态轴线两侧呈现北正南负的偶极子形态;海表温度锋位置偏南时则有与之相反的结果。冬季黑潮延伸体区域海表温度锋强度和位置的变化均对北太平洋风暴轴具有显著的影响,其具体的物理机制还需要进一步的研究。      

新疆山地锋面暴雨的锋生分析

本研究充分考虑新疆复杂地形效应及锋面暴雨区湿大气的凝结潜热加热：（1）发展了地形追随坐标下基于位温、相当位温、广义位温的热力学锋生函数和基于变形场的动力学锋生函数,阐述地形追随坐标下的锋生函数在研究复杂地形锋面过程的优势;（2）从锋生过程更本质的温湿度梯度增大过程角度讨论四种锋生的优劣势,发现广义位温锋生和变形锋生与降水过程有更好的对应关系;（3）借助新疆一次北天山到南天山的移动型锋面降水的WRF数值模拟,对广义位温锋生函数和变形锋生函数的主要强迫和对降水的作用进行诊断分析,结论表明动力学锋生在降水触发和减弱阶段有重要作用,由涡度散度变形的能量转换引起,热力学锋生主要作用于降水发展阶段,潜热加热是其主要强迫。实际应用中,近地层至中低对流层两类锋生的重叠区可指示未来降水移动方向。     

一次梅雨锋结构及锋区强度对锋面结构影响的数值模拟

利用中尺度模式MM5对1999年6月下旬发生在长江中下游地区的一次锋上西南低涡发展的梅雨锋暴雨过程进行了研究。通过敏感性试验, 探讨了低涡对锋强、 锋生的敏感性, 锋生、 锋消与低涡发展演变的时间空间上的联系等问题\.结果表明, 低涡对中层锋面强度的变化敏感, 中层锋强发生改变会导致整层涡度发生同位相的变化。中层系统对梅雨锋气旋的发展起主要作用, 中层锋面对低涡发展的影响比边界层锋更关键。中层锋面强度改变会激发出中低层的垂直次级环流, 低层的辐合上升运动发生改变, 最终影响到低涡强度的发展。敏感性试验证明, 锋面强度变化对低涡发展造成的影响有超前性, 中层锋面先发生变化, 6 h左右以后低涡强度发生改变。锋区强度和低涡强度发生变化的地理位置基本在同一经度上, 锋强变化的位置在涡强变化位置的北面。