中国东部城市群发展对南海夏季风爆发影响的模拟研究

本文利用NCAR开发的CAM5.1(Community Atmosphere Model Version 5.1)模式,针对我国东部大规模城市下垫面发展对南海夏季风爆发的影响进行了数值模拟研究。结果表明我国东部大规模城市群发展可能使得南海夏季风提前1候爆发;机理分析表明:在南海夏季风爆发之前,中国东部城市群发展引起的陆面增温,使得南海及其附近地区南北温差提前逆转、中国东部区域海平面气压降低,导致中南半岛到南海地区西南气流加强,中南半岛到南海地区降水增加,而凝结潜热垂直变化强迫出的异常环流,促进了南亚高压的加强及提前北跳,相伴随的高层抽吸作用有助于季风对流的建立和西太平洋副高的减弱东撤,从而形成了有利于南海夏季风爆发的高低层环流条件,导致南海夏季风提前爆发。另外,观测结果表明1993年之后南海夏季风爆发的日期相对上一个年代明显提前约2候,城市化快速发展阶段与南海夏季风爆发的年代际变化存在时间段的吻合,表明城市下垫面发展可能是南海夏季风提前爆发的原因之一。     

一次春季江淮气旋形成发展特征及暴雨诊断分析

利用NCEP/NCAR的再分析资料,对2013年5月25-27日一次江淮气旋的形成发展及其引发的暴雨过程进行了诊断分析。结果表明:高空明显的正涡度平流、低层暖平流以及与辐合辐散区相对应的垂直运动是导致气旋发展的重要物理因子。气旋发展过程和湿位涡正压项及斜压项有很好的对应关系,气旋的增强阶段伴随对流层低层mpv_1的增大及mpv_2值的减小;高层湿位涡下传;使近地面大气斜压性增强,从而在低层诱生出气旋性环流。气旋的形成发展过程与对流层正涡度柱的形成相对应,与湿位涡的空间结构及其演变有密切的联系。气旋引发的暴雨位于气旋移动路径的左前方(东北象限),该区域低层强辐合中心和正涡度中心的耦合,加剧水汽和能量的辐合,为暴雨维持提供了条件。     

近10a西北太平洋海域登陆台风的环境场特征分析

对1995~2004年5~10月西北太平洋海域登陆台风的大尺度环境场的特征进行了分析。结果表明:海表温度(SST)在台风发生的区域要高于周围其它区域,而且都在26.5℃以上,即高的海表温度有利于台风的发展;在台风的发现点主要集中的区域范围,相对涡度几乎都为正值,正的相对涡度有利于台风的发展;对流层中层相对湿度大,有利于上升浮力和潜热释放的维持,使热带气旋得以发展;弱的环境风垂直切变有利于台风强度的增大,并且两者之间的影响存在着一定的时间滞后。     

1999年北京持续高温天气过程的诊断分析

利用北京观象台观测资料和NCEP/NCAR再分析数据,对1999年6月24日至7月2日北京一次持续性高温天气的演变和发展过程及非绝热加热作用对系统的影响进行诊断分析,结果表明：在此次高温天气发生前,欧亚大陆中高纬度环流经向度很大,欧洲北部和贝加尔湖以南为高压脊控制,中亚和我国东北地区则处于低压槽内。贝加尔湖南部的高压脊纬向延伸范围较广,在东移过程中长时间影响北京。随着贝加尔湖以南的高压脊逐渐东移,北京上空下沉增温与非绝热加热作用有所增强,北京逐渐受到高温天气影响。在高温天气发生的后半阶段,我国东北的低压槽入海后在120130°E附近维持并发展,槽前非绝热加热率很大。从垂直方向来看,加热率在500 hPa以下随高度迅速增加,根据全型涡度方程,强烈的非绝热加热率垂直分布不均作为一个明显的涡度源区,对入海低压槽的稳定维持有显著的作用。而入海低压槽的稳定维持,又阻碍了华北高压脊的东移,使其在北京地区长时间稳定少动,为北京带来多日的持续性高温天气。     

台风“温比亚”引发豫东“18.8”极端降水的特征与成因分析

利用多源气象资料,对台风“温比亚”引发豫东降水的极端性特征及极端降水产生机制进行分析,提炼预报着眼点。此次降水是河南继驻马店“75·8”暴雨之后的又一次罕见特大暴雨,表现为过程雨量极大、破极值站数最多、降水强度极大、强降水时段集中的特征。结果表明：（1）高低空系统耦合为特大暴雨的发生发展创造了良好的环境条件,极端降水的产生主要受台风北侧螺旋云系影响,并有持续不断的强回波单体在同一个地点移动,冷空气与台风环流相互作用是重要的预报着眼点,重点分析台风和副热带高压的相对运动及西风带对台风的引导作用。（2）河南东部水汽输送条件一直处于较好的状态,这是降水维持较长时间的重要因素,急流中心区域和强度的变化对降水量多少有指示意义。（3）豫东地区对流不稳定和斜压不稳定均比较明显,低层MPV1<0、MPV2>0的区域与强降水落区有较好的对应关系。（4）强辐合中心位于台风中心的北侧,降水强度与辐合强度有较好的对应关系,螺旋度大值区分布对强降水的分布区域有较好的指示意义。     

对流涡度矢量垂直分量在西南涡暴雨中的应用

将对流涡度矢量 (CVV) 应用于浅薄系统西南低涡引发的暴雨中,特别是将对流涡度矢量垂直分量 (C_z) 应用在2010年7月16—18日由西南涡引发的一次暴雨过程诊断中。研究了CVV垂直积分的各个分量与6 h累积降水量的关系,尤其是CVV垂直分量在西南涡暴雨过程中的指示意义。诊断结果表明:CVV垂直分量与西南涡引发的暴雨有一定对应关系,强降水发生时段与C_z垂直积分峰值出现的时间对应一致;在对流层低层850 hPa水平分布上,暴雨区位于CVV垂直分量的正值中心附近,偏向其梯度较大处;沿暴雨中心的CVV垂直分量,当对流层低层至高层呈现一致的正值时,暴雨强度会明显加强。     

EFFECTS OF TROPOPAUSE AND POTENTIAL VORTICITY ANOMALY ON FRONTOGENESIS*

A two-dimensional,semi-geostrophic numerical model incorporating the tropopause and stratosphere is used to investigate the effects of a positive potential vorticity anomaly and latent heat release on the frontogenetic process and the structure of the resulting frontal zone.It is demonstrated that(1) the inclusion of tropopause and stratosphere significantly changes the frontal structure only in the upper levels;(2) a clearly defined quasi-equivalent barotropic structure and a region of upward motion of finite width appear when a positive potential vorticity anomaly exists on the warm side of the maximum baroclinity in the lower troposphere,especially when it is located on the south edge of the baroclinic zone;(3) the above mentioned structure deteriorates as the frontogenesis proceeds in a dry atmosphere but can be maintained in a moist frontogenetic process with condensational heating;(4) the combination of a positive potential vorticity anomaly and the latent heat release is able to accelerate the frontogenesis significantly with the time needed to form an intense frontal zone reduced to less than 15 h.The results have significant theoretical importance in understanding the complex nature of frontal structure and frontogenesis,especially in understanding the dynamic structure of the subtropical frontal zone observed during early summer over East Asia.     

2020年初内蒙古一次暴雪天气过程的成因分析

利用常规观测资料和NCEP（1°x1°）再分析资料,对2020年2月发生在内蒙古的一次地面回流与倒槽共同作用下的暴雪天气过程进行详细分析。结果表明：本次暴雪过程的主要影响系统是高空槽、700hPa切变线、高低空急流、地面冷高压、倒槽和冷锋。在高空下沉气流及1000~800hPa上东北急流的共同作用下,干冷气流形成“冷垫”,迫使暖湿空气沿冷垫抬升,同时不断的有干冷空气向中低层暖湿气流下方入侵,与中高层的西南急流形成深厚的锋生区和锋面次级环流,二者的正反馈作用为暴雪提供增幅作用。700hPa西南急流不断输送水汽,暴雪区位于比湿、水汽通量和水汽通量散度辐合的大值区。低层辐合高层辐散,配合显著的上升气流,有利于水汽积聚与输送和上升运动。强锋生落区与暴雪区域相对应,其中水平变形作用项对锋生的贡献最大,垂直运动项对锋生的贡献最小。湿位涡在强降雪落区内MPV1>0, MPV2<0,有利于本次暴雪过程的发生,高空下传的正MPV1会引起低层冷空气加强,冷暖空气对比度加大,有利于锋生,同时湿斜压性增强,诱发气旋式环流,进一步增强降雪。     

2010年浙南地区一次暴雨过程诊断分析

利用常规观测资料、中尺度自动站加密资料、多普勒雷达资料和NCEP1°×1°再兮析资料．对2010年5周8曲日发生在浙南的一次暴雨过程进行了诊断分析,结果发现：此次暴雨是在横槽转竖的大背景下,西风槽和高原槽东移合并加强,并在东移过程中与低层切变共同作用造成的;低空急流的形成在水汽的输送和聚集过程中发挥了重要作用;暴雨过程...     

“96·8”华北暴雨数值模拟与稳定性分析

分析1996年8月发生在华北地区的台风暴雨过程的环流形势，发现：副热带高压与台风低压之间的气压梯度很大，宽广的偏南急流源源不断地向北输送水汽和能量，而太行山一带正处于汇合区，构成十分有利的暴雨天气形势。应用MM5数值预报方法对1996年8月4—5日的降雨天气过程进行数值模拟，并依据天气学原理和位涡理论对此过程的稳定性进行分析认为：（1）MM5数值预报模式较好地模拟出了台风暴雨的物理过程。（2）此次降雨的不稳定层结有南高北低现象，同时有对称不稳定和对流不稳定存在；条件性对称不稳定可使环流加速，对降水有一定的增幅作用。