2003年淮河流域异常降水期间副热带高压的特征

采用NCEP资料以及NOAA卫星观测的OLR场资料,分析了2003年6-7月淮河流域暴雨期间西太平洋副热带高压的异常特征,结果表明西太副高相对偏北并且相对稳定;西太副高活动呈现出南北移动和东西进退的特征,但是东西进退明显于南北移动;副高脊线从低层到高层向北倾斜,并且在副高脊线附近的低层以下沉运动为主,在其上层以上升运动为主;中高纬度阻塞高压双阻型的建立、强劲而稳定少动的中纬度西风急流以及热带异常活跃的对流,均有利于副热带高压的相对稳定;淮河流域异常的持续降水,加强了对流潜热的释放,有利于副高的加强西伸。     

改进的湿Q矢量分析方法及梅雨锋暴雨形成机制

利用实测暴雨资料,结合改进的MM4(MMM4)模式模拟输出的加密资料,分别利用改进的湿Q矢量(记为Q*)及改进的湿Q矢量分解(Partitioning),诊断分析了1991年7月5日20:00~6日20:00一次典型的江淮梅雨锋暴雨过程。结果表明,600hPaQ*矢量散度辐合区对同时刻地面降水的强度、落区及不均匀性有很好的指示作用。在整个梅雨锋暴雨过程中,Q*矢量散度辐散、辐合在垂直方向上是相间分布的,它所激发的次级环流可能是诱发梅雨锋暴雨产生的重要因素。进一步研究表明,改进的湿Q矢量分解比“总”Q*矢量更具有诊断意义,可将梅雨锋暴雨的垂直运动场进行有意义的尺度分离,更有利于梅雨锋暴雨的潜在物理机制的评估。在梅雨锋暴雨的不同阶段,对于垂直运动场而言,不同尺度的Q*矢量散度辐合场的强迫作用不同,有主、次之分。基于上述诊断分析结果,本文进而提出梅雨锋暴雨形成的可能物理机制,并给出其概念模式:由于初始大气中大尺度的水汽及垂直运动场的空间分布不均匀,从而造成了大尺度Q*矢量散度辐合,激发出次级环流,进而引发了中尺度Q*矢量散度辐合场的产生,最终产生次级环流,直接导致梅雨锋暴雨的发生。     

冷涡背景下辽宁龙卷气候特征和环境条件

为了研究冷涡与辽宁龙卷的关系,揭示冷涡背景下辽宁龙卷发生的特征,利用1951—2020年辽宁省龙卷观测和灾情数据以及欧洲中期天气预报中心ERA5大气再分析资料,收集整理冷涡背景下辽宁龙卷个例,对比冷涡背景下EF2—4级(EF2+)和EF0—1级(EF1?)龙卷物理量参数的差异.结果表明:(1)冷涡背景下辽宁龙卷主要出现...     

干侵入对一次东北冷涡过程的作用分析

以2006年7月20~24日一次东北冷涡过程为研究对象,利用NCEP/NCAR再分析资料、FY-2C卫星资料及常规气象观测资料,通过卫星水汽图像和大气动力场相结合的方法揭示东北冷涡过程中干侵入的特征及其对冷涡发生、发展的作用机制。结果表明,此次东北冷涡过程中干侵入特征明显,卫星水汽图像上的干侵入暗区与对流层高层的下沉运动、高值位涡、高空急流以及干冷区相对应;因干冷空气叠加在暖湿气流之上,在低层冷涡中心上空出现了对流不稳定层结,为冷涡的增强创造了有利的条件;同时,沿冷涡中心的经向垂直剖面中,高空急流入口区北侧产生的下沉运动对对流层高层低湿、高位涡的干冷空气起动力下传的作用;500 hPa绝对涡度的演变与同时刻水汽图像上干侵入区的走向、范围、强度变化相一致,由于干侵入使得冷涡中心绝对涡度增大,冷涡加强发展,因此干侵入是激发冷涡发生、发展的动力条件之一;而等熵面上各要素场的演变也能够反映出干侵入的活动特征及其对冷涡的作用。     

东北冷涡暴雨过程中干侵入特征及其与降水落区的关系

利用NCEP/NCAR1°×1°再分析资料、FY-2C卫星资料及常规气象观测资料,对一次典型东北冷涡暴雨过程中干侵入特征及其对东北冷涡暴雨发生发展的作用机制进行分析。结果表明,干侵入在卫星水汽图像上明显,为暗区,该暗区与大气动力场有较好的配置,与350hPa位涡高值区分布一致;干侵入区是高位涡和低湿的重叠区,干侵入前沿为降水落区,表明了干侵入与强降水落区存在密切联系;对流层高层低湿、高位涡的冷空气下传有利于冷涡暴雨的发生发展,暴雨强度随着干侵入强度增强而增大。同时冷平流效应非常重要,其对干侵入强度指数的变化起到主要作用。     

干侵入强度指数的表征及其物理意义

综合考虑干侵入的特征、机制和效应,定义了干侵入强度指数(DII)以表征干侵入的强度,并从一个个例进一步揭示干侵入强度指数的物理意义.结果表明,DII是干侵入强度较好的定量描述指标,它与水平温度平流、位涡、假相当位温相关,正的DII表明存在干侵入过程,随着DII的增大,干侵入效应增强,此时可能高位涡异常越强、湿球位温越低、冷平流效应越强;345K等熵面上DII>1PVU/s的正值区与水汽图像暗区较为一致,DII在=三维结构上表现为高层波状下传的特征,在任一特定的等熵面上,低涡西北方向的中高纬度地区是DII正值区的源地;DII体现了水平温度平流效应,低涡降水区西侧为冷平流,东侧为暖平流,冷暖平流一直贯穿于对流层整层,冷平流在西北气流引导下沿等熵面下滑,在冷暖平流交汇处出现降水,随着水平温度平流梯度的增大,对应的降水增强.在实际天气预报业务工作中,DII可用以界定干侵入区域、过程以及强度,具有一定实际业务应用价值.     

中国Q矢量分析方法的应用与研究

对自20世纪80年代以来国内关于Q矢量分析方法的应用及研究工作进行了较系统的总结,也具体给出了每一种Q矢量的计算表达式及以其散度场作为强迫项的ω方程的计算表达式,对每一种Q矢量分析方法的特点给予了简单介绍和说明,最后也提出了对未来Q矢量分析方法应用与研究的设想。     

东风带扰动热力特征及其对西太副高东退影响的个例分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了2003年6月22—25日西太平洋副热带高压(下称西太副高)西伸东退时热带东风带扰动附近大气热源的分布和演变特征,以及对西太副高西伸东退的影响和机制。结果表明,高层东风带扰动附近的非绝热效应分布和强度的突变影响西太副高西伸东退,当扰动中心西侧非绝热加热加强,扰动中心东侧西太副高区域冷却加强时,西太副高东退;潜热释放造成的非绝热效应在高层变化最为明显,非绝热变化的主要影响因子是垂直运动。总结了西太副高东退过程与东风带扰动系统热力联系的可能概念模型:东风带扰动处大气热力结构变化引发经向风场异常,使东风带扰动西侧高层有北风发展和强烈的上升运动,扰动东侧有整层的南风发展,有助于西太副高异常东退。因此,西太副高的西伸东退与热带东风带扰动系统的热力作用密切关联。     

云贵高原东北部一次罕见冰雹超级单体结构特征与发展分析

利用常规高空探测、分钟级自动气象站观测、雷达探测和ERA-Interim再分析资料,以及WRF数值模式模拟结果,对2020年5月4日发生在云贵高原东北部的罕见大冰雹(直径70 mm,突破目前贵州可查询的有气象记录以来的冰雹历史记录)过程进行综合分析,探讨了冰雹过程影响天气系统的三维结构特征和发展机制。结果表明,此次罕见大冰雹天气发生在高空槽前暖区,较高的CAPE和合适的湿球温度0℃层高度等有利的环境条件背景下;影响天气系统为中-γ尺度孤立对流系统的超级单体风暴,该风暴在多普勒天气雷达上表现为经典超级单体风暴特征,出现高达105 kg·m^-2垂直累积液态水含量(Vertically Integrated Liquid,VIL);地面辐合线的激发和小涡旋的发展是超级单体风暴形成的触发原因;近地面冷池是超级单体风暴发展和增强的主要促进因素。数值模拟的结果表明,超级单体到达羊桥上空迅速增强,上升运动超过15 m·s^-1,云内出现深厚的涡度对,正涡度带(最大值达4×10^-3 s^-1)同强上升运动相对应,冰雹增...     

基于多源资料的高原低涡源地研究

高原低涡是活跃于青藏高原近地面层的中尺度天气系统,是高原最重要的降水天气系统,少部分的低涡移出高原后在下游地区常带来灾害性的强降水天气。“青藏高原低涡切变线年鉴”（简称年鉴）是高原低涡研究的主要参考资料之一,但受到高原西部地区探空观测站点分布不足的影响,年鉴难以监测发源于高原西部的低涡。为了进一步提高对高原低涡源地的科学认识,本研究首先分析了影响高原低涡发生发展的环流在高原东西部地区的差异,结果表明高原西部地区的环流背景更有利于高原低涡形成。再利用2005～2019年暖季（5～9月）风云-2地球静止卫星观测的云迹风和黑体亮温资料对年鉴低涡进行重分析,表明年鉴中大部分的高原低涡可以溯源至高原西部地区。最后分析了在高原西部的3个新探空站（狮泉河、改则和申扎）建立前后年鉴中高原低涡源地的差异,发现增加的探空资料使位于高原西部的低涡源地大幅度增加。综合多源资料的结果,我们认为大多数高原低涡起源于高原西部,年鉴的结论可能源于高原西部的探空站不足的影响。本研究确认了再分析资料在高原低涡研究中的可用性和有效性,强调了卫星观测资料在高原天气系统研究中的重要性和进一步增强高原地区气象观测的迫切性。