用简单海气耦合模式研究西太平洋暖池的形成机制及其对大气扰动的影响——Ⅰ.简单海气耦合模式的建立(英文)

试图建立一个简单海气耦合模式,其中大气垂直分为两层,为－β平面近似线性模式。在非绝热加热项中包含了对流凝结潜热与大尺度流场之间相互作用的ＣＩＳＫ机制以及蒸发、感热与扰动风场之间的反馈机制,并考虑了东风区与西风区的不同。由于只研究大气的平均纬向运动,故模式大气中仅含有Ｋｅｌｖｉｎ波。海洋模式为一约化重力模式,只保留了Ｒｏｓｓｂｙ波。对这一海气耦合模式进行特征波动分析,发现考虑海气耦合效应并不影响大气波动的性质,在东风区大气Ｋｅｌｖｉｎ波仍然增幅和东传;在西风区大气Ｋｅｌｖｉｎ波振幅衰减。但海气耦合效应却使得大气Ｋｅｌｖｉｎ波的传播速度减慢,周期增大。当考虑海气耦合效应时,海洋Ｒｏｓｓｂｙ波的稳定性质发生变化,由原来的中性波动变为非中性波动。在西风区,波数小于某临界波数的长Ｒｏｓｓｂｙ波振幅增大,而短的Ｒｏｓｓｂｙ波振幅衰减。在东风区结论相反。对海气耦合模式中波动的分析,为数值模拟西太平洋暖池的形成及其对大气扰动的影响建立了理论基础。     

General features of polar lows over the Japan Sea and the Northwestern Pacific

INTRODUCTIONPolarlowsareintensemeso scalecyclonesthatformincoldairstreamsofthepolarairmass.Theyhavehorizontalscalesoftheorderofseveralhundredkilometers;severalhourstoseveraldayslifecycles;andusuallydevelopoverhighlatitudeoceansinwinter,forexample ,theGulfofAlaska(1 3 5-1 60°W ,50 -60°N) ,theBarentsSea (2 0 -50°E ,65-75°N) ,theLabradorSea (50 -60°W ,55-65°N)andtheNorwegianSea (5°W -1 0°E ,60 -70°N) .Onsatelliteimages ,polarlowsareoftencharacterizedbytight,spiralcloudpatterns…     

2001年8月23日华北强风暴动力机制的数值研究

利用非静力平衡模式(MM5 V3.5)对2001年8月23日发生在华北地区的一次强对流风暴过程进行了数值模拟,在取得合理模拟结果的基础上,着重分析了风暴发生的热力条件、太行山地形动力作用和风暴中尺度结构特征,并依据倾斜涡度发展理论,分析了强风暴的发展机制。结果表明:本次风暴是在以西北气流为主导的环流背景下产生的,低层增温,中高层降温和整层增湿是造成层结不稳定的重要原因。上游地区对流引发的干冷下沉气流沿太行山背风面下滑形成的下坡风是触发强风暴发生的直接动力机制。湿位涡分析表明,风暴发生区具有明显的等熵面倾斜,对流层中低层pm1<0区域,同时pm2>0,满足倾斜涡度发展的条件,对强风暴的发展具有一定指示性。风暴发展早期,其垂直方向次级环流可能与新雷暴的产生和雷暴的跳跃式传播有关。太行山地形引起的边界层风场的变化,包括下坡气流和边界层中尺度辐合线对风暴的触发、组织和移动发挥着重要作用。     

2003年12月19日日本海极地低压个例的观测研究

为进一步认识冬季灾害性天气,利用尽可能多的观测资料对2003-12-19-20日在日本海北部发生的1个中α尺度的极地低压进行了研究。并对其时空结构进行了详细分析。该极地低压于19日11UTC在1个天气尺度的低压后部形成。20日08UTC消亡在日本以东洋面上,持续时间约为20h以上,卫星云图显示其成熟阶段出现了罕见的“双眼壁”结构。利用高分辨率的NCEP(National Centers for Environmental Prediction)的FNL(Final Analyses)资料的分析发现,来自欧亚大陆的冷空气侵入到日本海上空相对暖的空气中并相互扭缠在一起,为极地低压的发展提供了有利的条件,在成熟阶段极地低压中心出现了“暖心”结构。     

太平洋上空“射线状”云的观测分析

本文研究太平洋上“射线状”云——一种尚未纳入现行云分类体系的云的基本特征及分布规律。利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)可见光卫星云图、NOAA-20和Suomi NPP可见光和红外卫星云图,对2017—2021年发生在太平洋上空257个“射线状”云个例进行了统计分析。结果表明,“射线状”云呈近似圆形或椭圆形,有明显的云系中心和清晰的带状径向云臂由中心向四周延伸,多数个例发生在中低纬度的东南太平洋和东北太平洋上空,全年除4月份外各月份均有“射线状”云发生,高频月份为6、7和8月,中频月份为5、9、10和11月,低频月份为1、2、3、4和12月。部分“射线状”云个例的云系有旋转态势,北半球呈逆时针旋转,南半球呈顺时针旋转。“射线状”云云顶之上有逆温层存在,“射线状”云内部的运动特征为：云系低层以水平运动为主,低层辐合;云系中层以上升运动为主,水平方向辐合辐散较弱;云系顶层受稳定逆温层的阻碍无法继续向上发展,垂直气压速度(p-速度)近乎消失,转化为水平方向上的强辐散。本文的研究结果可为进一步研究“射线状”云形成的物理机制打下基础。     

2005年12月上旬山东半岛暴雪的观测与数值模拟研究

利用NCEP(National Centers for Environmental Prediction)的FNL(Final Analyses)资料、红外卫星图像、中分辨率成像光谱仪MODIS(Moderate-Resolution Imaging Spectrometer)图像以及位于烟台的Doppler雷达图像,对2005年12月3日～8日发生在山东半岛的暴雪进行了观测和数值模赔分析.天气形势分析表明:高空冷涡从西北方向持续不断地向山东半岛输送冷空气.此次暴雪过程中,渤海海水温度异常偏高,平均海温在11 ℃左右,远高于气候平均值8.2 ℃,表明渤海对过境冷空气的增温增湿作用是此次暴雪形成的重要原因,山东半岛的复杂地形对降雪带分布也有重要影响.降雪地点、持续时间、降雪量以及雪带方向等主要特征都被美国宾夕法尼亚州立大学和美国大气研究中心联合研制的中尺度模式(MM5)较好地模拟再现.模拟结果分析表明:此次暴雪过程属于浅对流过程,主要集中在对流层低部.     

内蒙古自治区GPS接收机检定场技术改造总体思路

为了保障测绘生产单位测绘仪器的正常使用、确保测绘成果质量的准确可靠,在现有的基础上,对内蒙古自治区GPS检定场进行技术改造。对改造中存在的技术问题及技术要求,提出了总体设计思路。     

大西洋上四个爆发性气旋的云微物理参量垂直分布特征分析

利用 CloudSat卫星数据处理中心（Cloudsat Data Processing Center,CloudSat DPC）提供的CloudSat卫星数据、欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF）提供的ERA5再分析资料和美国国家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration,NASA）提供的 Aqua卫星可见光云图,对冬春季发生在大西洋上四个爆发性气旋个例的云微物理参量垂直分布特征进行了分析。结果表明：爆发性气旋中心云系多为层积云或积云,中心外围云系以雨层云为主,雨层云外部往往伴随着相似高度的高层云,气旋冷锋云带内以雨层云、高层云和高积云为主,冰粒子出现的最低高度与0℃等温线高度几乎重合;冰粒子有效半径随高度的增加而减小,而冰粒子数浓度随高度増加而増大;冰水含量大值区主要位于雨层云中部;液态水主要分布在高层云和层积云底部,冬季爆发性气旋个例内的液态水含量大于春季。     

北太平洋风暴轴的三维空间结构

文中利用最新的0.5°×0.5°分辨率QuikSCAT(QuikBird Satellite Microwave Scatterometer Sea Winds Data)海面风场资料、NCEP(National Center for Environmental Prediction)的10 m高度风场资料和全球客观再分析资料,对1999-2005年冬季(1月)和夏季(7月)北太平洋风暴轴的三维空间结构进行了分析,发现冬季北太平洋风暴轴的强度较强,呈明显的纬向拉伸带状分布特征,位置偏南.夏季北太平洋风暴轴的强度较弱,位置偏北.根据不同高度上位势高度方差的水平分布特征,绘制了北太平洋风暴轴的三维结构示意图.利用高分辨率QuikSCAT资料对风暴轴特征的刻画更为细致,不但验证了Nakamu-ra在南大洋发现的双风暴轴现象,而且还发现在北太平洋和北大西洋下层分别存在"副热带风暴轴"和"副极地风暴轴"两个风暴轴.对1999-2005年冬季北太平洋气旋和反气旋的移动路径进行的统计分析,为北太平洋"双风暴轴"的存在提供了强有力的证据.