强暴雨系统中湿位涡异常的诊断分析

从动力上推导了热力、质量强迫下的湿位涡方程，阐明了在暴雨系统中引起的强降水会造成热力、质量强迫下的湿位涡异常。并用NCEP1°×1°的分析资料对1999年6月23日到6月26日引起长江流域暴雨的对流系统进行了湿位涡诊断分析，分析结果表明湿位涡异常高度主要出现在700~500 hPa之间，中心最大值可超过1.4 PVU。从动力和资料诊断两个方面均揭示出湿位涡异常区与强降水区有很好的对应关系。     

对流层顶折叠检测新方法及其在中纬度 灾害性天气预报中的应用

对流层顶折叠是中纬度地区对流层上层—平流层下层区域(简称UT/LS)内的一个重要的大气现象,它与气旋生、暴雨强对流触发以及降水增幅密切相关。由于这些天气条件下的大气状况异常复杂,因此目前国际上普遍采用的基于干大气条件的对流层顶折叠检测方法存在很大局限性。本文在借鉴已有的卫星资料和数值预报相结合的模式识别法的基础上,通过统计分析的方法建立了高层大气水汽与广义湿位涡、臭氧浓度的关系以及对流层顶折叠与高空急流的位置关系,同时考虑了动力对流层顶高度在判识过程中的辅助作用,建立了一套基于FY-2E静止气象卫星遥感数据的,适用于与暴雨强对流有关的对流层顶折叠动态监测新方法。在利用FY-3A和FY-3B反演的臭氧总量、臭氧垂直廓线以及ECMWF Interim资料计算的位涡等资料对算法进行精度验证的基础上,将该方法在2012年7月21日北京特大暴雨天气过程以及2013年5月14~17日华南大暴雨天气过程的监测和分析上进行了应用,并取得了较好的效果。从应用效果看,本文提出的这种对流层顶折叠识别方法是合理可行的,并具有一定的应用价值,可为中纬度地区暴雨强对流天气的监测和预警提供参考指标。     

一次华东地区大范围持续雾过程的诊断分析

利用地面观测资料、高空探测资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析了2009年1月30日～2月10日华东地区大范围持续雾形成过程的特点、性质及环流背景;诊断分析了该雾过程中的水汽、动力等条件;同时还对比分析了该过程与2008年1月上旬我国中东部地区雾霾过程的差异。结果表明,该过程雾的性质主要为辐射雾,每天05：00～...     

台风"碧利斯"特点及动力成因分析

利用常规观测资料、T213资料、FY-2C卫星资料和多普勒雷达资料等,对0604号台风“碧利斯“进行了综合研究,并与历史上相似路径的台风进行了对比分析.分析结果表明,“碧利斯“造成的暴雨出现在江西中南部,与历史上进入赣南的热带气旋一般特点相一致;“碧利斯“路径与副高的位置和演变有关;“碧利斯“造成的江西暴雨落区,与辐合上升运动中心及高层辐散中心对应较好,并与台风不对称环流、地形、不稳定能量等因素有关;暴雨与湿位涡呈反位相相关,且在暴雨较强时相关性更好.     

2008年1月18-22日南阳市强降雪过程诊断分析

利用NCEP再分析资料,从大尺度环流背景、影响系统、水汽条件、动力条件等方面对2008年1月18-22日南阳市出现的强降雪天气过程进行了诊断分析.结果表明:欧亚地区持续稳定的大气环流异常为雨雪天气提供了大的环流背景;中低层切变线和西南风急流是强降雪的主要影响系统.在降雪集中时段,水汽输送带与700 hPa急流相对应,西南急流为强降雪提供了充分的水汽输送和能量.700 hPa的正涡度大值区的演变与该层西南急流区有很好的对应关系,且正涡度大值区位于急流轴的左侧.正涡度核的生成和强烈的垂直上升运动为强降雪提供了动力条件.在整个降雪过程中,ζMPV1的大小变化与降雪的强弱变化一致,强降雪落区与|ζMPV2＜0|的大值带有很好的对应关系.湿位涡的斜压项证明了大气的湿斜压性很强,等压面上的温度梯度较大,对强降温和水汽输送较为有利.     

"02.6"陕南大暴雨的结构及成因分析

通过诊断分析发现:(1)“02.6”强降水与6月上旬越赤道气流和季风爆发密切相关,携带大量水汽的偏南气流与冷空气于6月8日交汇在西北地区东部,导致了这次强降水的发生;(2)与暴雨区相联系,存在横越低空急流的经向垂直环流,暴雨区处于该垂直环流的上升支;(3)偏南和偏东气流水汽通道在西北地区东部交汇,水汽的辐合积聚主要在对流层低层和行星边界层内完成;(4)整层的视热源高值区在暴雨区附近呈东北—西南向分布,与切变线走向非常一致,降水产生的凝结潜热释放是强降水区大气的主要热源。同时,在大尺度上升运动区中低层存在一个条件对称不稳定建立的机制,使得在暴雨区,既存在深厚的热力不稳定机制,又存在水汽输入机制和热力不稳定的触发机制,从而形成强暴雨。     

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。     

高强度降水过程形成和发展的一种机制分析

应用Sawyer-Eliassen次级方程诊断分析了一次高强度降水过程中的湿球位涡场，结合诊断结果探讨了高强度暴雨形成和发展的原因。分析表明：条件性对称不稳定是这次强降水发生的不稳定机制之一由强盛的西南低空急流输送的水汽在雨区低层辐合，地转动量近似下的锋生强迫形成的锋面次级环流促使暖湿空气向上输送，使聚集在其内的不稳定能量得以释放，导致强降水发生。     

“海棠”台风降水非对称分布特征成因的定量分析

2005年7月19日08时～20日08时“海棠”（Haitang)台风登陆福建省前后24小时期间, 带来一次明显降水过程, 且台风北侧降水较南侧强, 呈明显非对称分布。利用WRF模式对此次降水过程进行了数值模拟, 基于模拟结果, 不仅分析研究了相对湿度、 垂直上升运动场, 同时还进行改进的湿Q矢量诊断分析, 以及计算分析地形抬升和地表摩擦的强迫作用, 定量分析“海棠”台风降水非对称分布特征形成的可能成因。结果表明:（1) WRF模式成功地模拟出了此次降水非对称分布特征、主要降水落区, 以及300 mm以上极端强降水的强度、位置, 模拟效果令人鼓舞。（2) 垂直上升运动条件可能是造成降水非对称分布特征的主要因素。（3) 台风北侧改进的湿Q矢量散度辐合强度明显较其南侧强, 进一步计算分析发现, 改进的湿Q矢量散度强迫产生的降水场也呈明显非对称分布, 且台风北侧强于南侧。（4) 地形因子强迫产生的降水强度约是改进的湿Q矢量散度强迫产生的降水强度的1.6～2.5倍, 且地表摩擦作用强迫产生的降水强度约是地形抬升作用强迫产生的降水强度的2～3倍。     

南京北郊冬季大气S0_2、N0_2和0_3的变化特征

利用差分吸收光谱仪DOAS(differential optical absorption spectroscopy),对2007年11月-2008年1月南京北郊大气SO_2、NO_2和O_3进行了观测.结合Parsivel降水粒子谱仪和自动气象站的资料,对冬季大气污染气体的浓度变化规律及降水和风速风向对其的影响进行了分析.结果表明,南京北郊大气SO_2浓度较高,呈明显双峰特征,分别在12时(北京时,下同)和00时达最大,受附近排放源的影响最大,东风及南风时比静风时SO_2浓度更高.降水对SO_2湿清除效果明显,清除系数平均为0.168h~(-1).NO_2气体呈明显单峰特征,在18时达最高值.南京北郊是NO_2源区之一,主要受附近高速公路汽车尾气排放源的影响.静风时NO_2浓度最高.O_3浓度受NO_2的影响较明显.O_3日变化呈单峰特征,在15时达最大值,静风时O_3浓度最低.降水对O_3的间接影响较明显,在降水时,白天由于太阳辐射较弱,O_3浓度降低;夜晚NO浓度较低,使得O_3浓度升高.