假相当位温的新算法及其应用

本文引入以气压、温度、水汽压(或相对湿度百分数)为参数的假相当位温新算法和计算程序来计算地面假相当位温的θ_(se),θ_d,θ_(sed)和θ_r[‰]等物理量。并以θ_r[‰]时间剖面图简例说明其在气象站大降水预报中的可能应用。     

对温度对数压力图解的一个修正

温度对数压力图解亦称埃玛图解,是许多国家采用的一种热力图解。这种图解作为我国的气象业务用图(中央气象局气图5204)有三十多年的历史。最近,我们在工作中发现,用该“图解”查出的饱和状态下的假相当位温θ_(se)或未饱和状态下的假相当位温θ_(se)值,普遍高于用公式计算得到的数值,二者的差值,在许多情况下可达几度甚至十几度,且该差值随气压、气温和露点温度呈有规律性的变化。在图1a中示出了850毫巴和500毫巴等压面上θ_(se)=     

“莫拉克”台风暴雨过程中湿位涡场的演变特征

利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,计算了2009年第8号台风“莫拉克”引发浙江沿海地区强降水过程的湿位涡(MPV)和假相当位温(θse),重点分析了正压项(MPV1)和斜压项(MPV2)的正负值变化特征.结果表明,通过判断大气对流不稳定处,θse陡立面密集区,能量锋较强区域,同时结合上升运动,可以作为判断强...     

北京地区雷暴大风日θe平均廓线特征

利用NCEP再分析资料对北京地区1999～2003年7～8月出现的24个雷暴大风日相当位温θe的平均廓线进行了研究。结果表明，在对流层底层有一个θe的极大值，在对流层中层(500～660hPa)θe达到其极小值。     

宜春"20020614"大暴雨个例分析

利用常规天气图和假相当位温以及垂直稳定度等,对"20020614"宜春大暴雨进行了分析.发现造成这次大暴雨的机制是2支气流辐合所致,其物理量θse反应出能量充分,锋区明显;垂直稳定度反应其不稳定区位置对我区出现大暴雨天气很适宜.     

一次雨雪的回波演变及大气结构特征

利用多普勒天气雷达和探空资料,对2009年3月2日南京的雨雪过程进行了研究,分析了雨雪发展的不同阶段,基本反射率场、基本速度场、基本谱宽场、VWP廓线以及大气要素垂直剖面图的演变特征,分析显示:(1)降雪过程的回波分布连续、具有丝缕状纹理,强度比降雨弱。(2)速度场西北方向有逆风区出现,逆风区持续期间降雪稳定、持续。(3)利用探空资料绘制的大气风矢与位温剖面图可较细致地分析雨雪天气的大气垂直结构特征。(4)雨雪天气过程和大气层结密切相关,K指数、沙氏指数及sθe850-500与雨雪天气的演变有着较好的对应关系。     

基于溃变理论的沙尘大风天气预测研究

依据溃变理论和溃变V-3θ结构图的信息数字化,预测天气的转折性变化取得了应用的有效性突破。文中针对沙尘大风天气的预测分析,利用单站探空资料的特性层资料,通过V-3θ图直观反映大气层结的滚流方向、稳定度和水汽含量等信息,以此判断大风、沙尘天气的转折性变化。结果表明,沙尘大风发生前,V-3θ图中位温(θ)、露点温度的假相当位温(θsed)曲线非常靠近,θ曲线左倾明显,整层大气存在顺滚流,且对流层上层存在"超低温"现象;当θsed曲线数值增大,明显靠右,则表明沙尘大风天气将结束。溃变图方法显示了简捷、直观和应用有效的特征。     

关于等熵位涡应用的一点认识

位涡、湿位涡及其守恒开启了(湿)位涡理论的较广泛应用,使(湿)位涡成为天气系统、天气现象演变的重要诊断物理量,能有效解释一些天气系统、天气现象的演变。为合理应用(湿)位涡及等熵位涡思维,简单分析了气象常用坐标中位涡、湿位涡表达式的限制性条件,强调此条件与(湿)等熵坐标成立的条件相同,指出z 坐标(湿)位涡与p、θ(θse)坐标(湿)位涡存在物理差异。在θ(θse)坐标中,气块的水平速度是相对水平面(地面)的移动速度,而非气块沿着等θ(θse)面的移动。在(湿)等熵位涡分析中,(湿)等熵位涡强度的变化,是平流、垂直输送以及非绝热过程的综合作用,不能简单归因为只由高层的(湿)等熵位涡异常向中低层传输、或中低纬的(湿)等熵位涡异常向高纬传送所造成。     

湘北特大致洪暴雨的中尺度分析及数值模拟

利用地面加密观测资料、卫星云图和长沙多普勒天气雷达资料,结合GRAPES_Meso中尺度数值模式模拟结果,对2010年7月8—9日湘北特大致洪暴雨过程进行综合分析。此次大暴雨过程形成的环境条件是低层切变线维持并诱发出地面风场辐合线,产生强烈的垂直上升运动,配合丰沛的水汽输送和高不稳定能量释放。造成局地强降水成因有:（1） 两个β中尺度强对流云团发展合并加强且停滞少动;（2） 在暴雨旺盛阶段,岳阳临湘强降水区的假相当位温θse线呈“ ”型结构,低层的假相当位温348线呈暖舌,向上伸展到630 hPa左右,而高层θse为向下凹的“漏斗”形状,这种层结热力结构不稳定强,非常有利于对流运动,很容易触发大暴雨发生;（3） 观测结果表明其维持机制是大暴雨发生在带状长回波带内,超过50 dbz的雷达回波强度稳定少动维持近4 h,导致强降水的持续性。      

雷达风廓线反演在云南强降水预报中的应用

利用VAD(Velocity Azimuth Display)方法反演多普勒雷达垂直风廓线,并将反演风场应用于云南强降水过程的诊断预报。通过反演风廓线资料与探空实况、NCEP再分析资料的对比分析,发现VAD方法反演的风廓线与实况资料具有较好的一致性,表明该方法在云南是可行的;通过反演风廓线资料可以较为精细地监测和分析大气垂直方向上水平风场的不连续性,由此得到低空切变、温度平流和低空急流等系统的厚度和强度演变特征。相对于时、空分辨率不足的常规探空资料,雷达反演风廓线具有较高的时间和垂直分辨率,能够更为详细地揭示强降水天气过程中起重要作用的天气系统的主要特征和演变过程。因此,VAD风廓线产品对云南强降水天气过程的预报具有较好的参考价值和应用前景。     

湿位涡分析在河北东北部暴雨预报中的应用

应用湿位涡理论,对2008年6月25日发生在河北省东北部的1次局地暴雨天气进行了诊断分析。结果表明,暴雨产生在θse线陡立密集区附近,θse线陡立密集区附近对流稳定度较小,有利于湿斜压涡度发展,MPVI“高层正值区低层负值区垂直迭加”的配置是暴雨发生、发展的有利形势,暴雨区位于850hPa上MPVI零线附近,湿位涡在850hPa上具有MPV1〈0,MPV2〉0的特征,在夏季可以作为河北省北部预报暴雨的一个有效辅助工具。     

山东地区一次台风降水事件的干侵入特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料对2008年7月17～21日发生在山东地区的强降水事件进行了分析,发现这次强降水是在中低纬度系统相互作用下产生的.对干侵入特征的分析表明,这次强降水事件中干空气主要以纬向侵入为主,这与济南“7.18”暴雨不同.通过对假相当位温(θx)的诊断分析发现,干空气侵入一方面有利于锋区的形成和维持...     

巴彦淖尔市暴雨过程的V-3θ图特征分析

运用天气学分析方法和图结构分析方法,对2014年5月23日巴彦淖尔市突发性局地暴雨过程进行了分析。结果表明:此次强降水过程是在中高纬稳定的大尺度环流背景下,受中低层低压倒槽、切变线辐合抬升,同时配合一支来自孟加拉湾西南水汽输送共同作用完成的。强降水发生前12h时即可从对流层顶超低温,θse和θ*线的多层折拐,以及θse和θ*线的距离远近等方面判断出水汽饱和程度、积云所在高度,从风场信息可以判断出大气的滚流状态及水汽来源所达高度,结合上游台站图V-3θ分析可以判断水汽的来向和输送强度,从而做出强降水的预报。θse和θ*曲线在500~300h Pa距离较大,而在500h以下高度距离较近,说明低层偏湿而高层偏干,且θse50℃有对流天气发生的显著特征,|θse-θ*|的差值在中间层较大,而在高低层较小,呈现一种中间偏干上下偏湿的蜂腰式结构,θse和θ*曲线在700h Pa以下近似垂直于温度轴,或与温度轴成钝角,θse和θ*曲线基本为准平行分布表明中低层的层结极不稳定,大气湿度很大,有利于对流天气发生。     

θ_(se)和降水的统计关系

假相当位温θｓｅ是大气的一个温湿特征量,等压面上的假相当位温的大小,取决于温度和湿度的大小。在温度变化不大时,θｓｅ值的大小可定性反映大气湿度的大小,因此可根据θｓｅ的大小来判断空气中水汽含量的多少。低层大气中水汽条件,是降水形成的基本条件之一。为寻求θｓｅ和降水的关系,利用西华县气象局地面气象资料,统计了地面θｓｅ和降水的关系,结果发现：夏季（６～８月）０８时θｓｅ连续３～４天＞８０℃时,未来４８ｈ内出现降水的几率较高。但也有例外：１９９４年８月１２日０８时西华站地面θｓｅ为９５℃,未来连续几…     

锋面短时强降水系统发展模态的环境因子浅析

利用探空和地面加密自动站逐小时观测资料,对2010—2011年汛期发生在锋面上的四次具有不同发展模态的短时强降水过程的降水系统环境场特征进行了分析。结果表明:对于产生短时强降水的中尺度对流系统(MCS),地面假相当位温(θse)等值线密集区和地面切变线的分布形态及运动是影响其系统模态发展和移动方向的关键因素,且对流单体的新生还与地面辐合区密切相关。纬向型MCS的θse等值线密集区呈纬向分布;经向型MCS的θse等值线密集区呈经向分布;转向型MCS的θse等值线密集区则由经向转为纬向分布。不同发展模态MCS的强降水持续时间与地面θse高值区的持续时间关系密切。     

西风槽与副高相互作用的暴雨过程动热力场结构特征分析

利用常规气象观测、自动气象站加密观测、NCEP/NCAR(1°×1°,逐6 h)再分析以及FY 2C卫星云图等资料,分析了2007年8月15—18日发生在山东的一次暴雨过程中,西风槽与副热带高压(以下简称副高)相互作用三个阶段的热力、动力场结构特征。结果表明:整个过程先后经历了副高西进切变线缓慢西移、横槽南压副高减弱和横槽转竖副高南撤三个阶段,三个阶段的共同特征是中低层有切变线和θ_(se)锋区;700 hPa有低空急流;产生暴雨的对流云团具有后向传播特征,生命史中多次发生合并。三个阶段的不同点是:(1)副高西进过程中,锋区随高度向北倾斜,坡度小,切变线和θ_(se)锋区均为后倾,为典型的暖锋降水。暴雨区范围大,强度均匀,位于850 hPaθ_(se)锋区与暖脊的交界处的水汽辐合中心附近。饱和区宽广,伸展高度高。低层气旋性辐合、切变线辐合、锋面抬升是触发暴雨的动力机制,低空急流是暴雨增强机制。(2)副高减弱过程中,干冷空气分别从低层和中层侵入θ_(se)暖脊,θ_(se)锋区随高度先向北后向南,呈交错倾斜现象,坡度大,为典型的强对流降水,上升运动最为激烈。暴雨区范围小,强度大,分布不均,位于θ_(se)暖脊垂直方向轴线附近。饱和区狭窄,伸展高度高。锋面抬升运动是触发对流性强降水的主要动力机制,对流层中层干冷空气入侵是强降水的增强机制。(3)副高南撤过程中,θ_(se)锋区随高度向南倾斜,坡度大,呈前倾特征,为典型的高空槽降水。暴雨区狭长分散,强度弱,位于850 hPa切变线上、θ_(se)暖舌靠近锋区一侧。饱和区狭窄,伸展高度低。低层切变线辐合抬升是触发强降水动力机制,中层干侵入是降水增强机制。     

饱和湿大气Brunt-V3/4is3/4l3/4频率及修正的相当位温

实际大气中受扰动的饱和气块发生凝结后 ,凝结水会部分脱离气块。以前研究饱和湿大气的Brunt V is l 频率 (N2 m)没有考虑凝结水的部分脱离 ,相当位温 (θe)也忽略了饱和气块的混合比的作用。文中针对这些不足 ,在假设饱和空气中只存在气液转换条件下 ,推导出液态水部分脱离气块的、更符合实际情况的N2 m 表达式和修正的饱和湿大气θe 表达式。新的N2 m 表达式增加了部分脱离气块的液态水的作用项 ,新的θe 表达式中包含有饱和气块的混合比 ,并对有关的表达式分别作了讨论和比较     

一次小概率灾害天气的特征及预报预警

利用Mieaps3.0、汕头站探空资料及多普勒雷达资料分析2009年4月13日揭阳市冰雹天气过程;结果发现:高窄槽和850 hPa切变线快速过境有利于局地强对流天气的发生发展,中层冷空气入侵及地面冷锋触发作用、地面中尺度辐合线的抬升作用共同造成揭阳市冰雹发生;假相当位温θ,的垂直分布表明揭阳市中低层大气存在对流性不稳定...     

济宁市一次秋季暴雨天气过程分析

利用常规观测、数值预报产品等资料,对2011年9月14—15日发生在济宁地区的强降雨过程从环流背景、水汽条件和物理量特征等方面进行了分析和探讨,最后对数值预报进行了检验,量指标发现:(1)影响此次强降水过程的主要天气系统是高空槽、低层切变线、副热带高压和地面倒槽;(2)通过对水汽通量散度、K指数和假相当位温(θse)等物理量场的分析得出,当水汽通量散度达到或低于-8×10-8.g.cm-2.(hPa.s)-1,K指数≥35℃,850hPaθse≥340K时,济宁9月份就易出现暴雨;(3)强降水落区与水汽通量辐合中心有比较好地吻合;(4)欧洲中心(EC)对此次强降水过程高空环流形势做了较为准确的预报,但850hPa风场的预报有偏差,T639对此次过程降水落区的预报和实况吻合,但暴雨落区范围比实况偏小。     

防护林地区近地面层湍流结构及通量特征研究

本文采用在大面积防护林地区近地面边界层中采集的湍流、辐射和廓线梯度资料,计算并分析了湍流结构及通量特征。结果表明:当-0.1<ξ<0.1范围内时,湍流动能,湍流强度随稳定度变化迅速;位温宏观量σ/θ_*服从σ_θ/θ_*=A(-ξ)~(1/3)规律,A=0.60;在湍流混合强烈时,林网内下层出现负潜热通量现象,并且林网上层潜热通量明显大于下层;湍流热通量则相反。本文还对计算湍流热通量和潜热通量的方法的适用性也做了比较,并且分别进行了误差分析。