华南锋面和季风降水环流特征及加热结构对比分析

选取华南2017年5月15日两段不同系统影响的典型个例降水,基于ERA Interim分析资料和地面、雷达等观测资料,从两类降水的大尺度环境及中尺度特征方面探讨了两类降水系统的差异,并利用模式潜热廓线订正方案对两类降水个例的潜热进行反演。结果表明,季风降水主要受偏南风影响,边界层内强辐合、高温高湿,中高层(600～150 hPa)较强辐散,而锋面降水受低层锋面系统影响,对流层低层强辐合,800～300 hPa较强辐散,水汽输送深厚,斜压性结构明显,且垂直运动剧烈。除两者的辐合辐散中心、正涡度的中心以及水汽通量辐合中心和垂直运动大值中心所在的层次明显不同外,其强度也差别较明显,就垂直运动而言,锋面降水的最大值达-1.2 hPa/s,远远大于季风降水(-0.2 Pa/s)。两者的中尺度特征和加热结构也存在显著差异,季风降水中尺度雨团沿海岸线自西向东移动发展,潜热加热中心为单峰值,位于5～6 km;锋面降水中尺度雨团在一条西南-东北走向的雨带上不断向东南方向合并发展,潜热加热中心有两个,分别位于1～2 km和6～7 km。     

城市采暖期气温变化特征及其均生函数模型预测试验

用哈尔滨市1951～2003年日平均气温资料，从气候角度阐述了哈尔滨市冬季采暖开、闭炉日期的意义，分析了日平均气温稳定通过5℃初、终日和采暖期平均气温的变化特征，结果表明：日平均气温稳定大于等于5℃终、初日分别与采暖期平均气温有显著的正、负相关关系；随着采暖期平均气温逐渐升高，日平均气温稳定大于等于5℃终日逐渐拖后，初日逐渐提前；采暖期平均气温和日平均气温稳定大于等于5℃终、初日均存在突变现象。有必要改变以往的采暖模式，根据采暖期气温进行采暖能源调控。利用均生函数模型对2004～2006年日平均气温稳定大于等于5℃终、初日和采暖开、闭炉日期进行了预测试验。     

高低空急流和水汽凝结过程对锢囚锋环流演变的影响

文中利用包括湍流摩擦耗散的原始方程模式研究了高空西风急流、低空南风急流和水汽凝结过程对锢囚锋环流时间演变和降水强度变化的影响 ,计算结果表明 ,水汽凝结过程与高空西风急流或低空南风急流的共同作用对锢囚锋环流的演变起非常重要的作用 ,能在锢囚锋区形成强中尺度深对流系统 ,与干大气中高空西风急流对锢囚锋环流的作用远大于低空南风急流的情况相反 ,在存在水汽凝结过程的湿大气中 ,低空南风急流对锢囚锋的影响远大于高空西风急流 ,它产生的降水过程时间更长 ,降水强度更大 ,降水范围更广 ,是锢囚锋区产生强中尺度降水的重要因子。     

斯堪的纳维亚臭氧亏损和地面加热

研究表明,冬季在北极的斯堪的纳维亚地区存在一个明显的臭氧亏损区,亏损区的中心值达-50DU.对臭氧亏损和地面加热进行相关分析后指出:斯堪的纳维亚地区的臭氧亏损和该地区地面的感热通量、潜热通量、净辐射通量以及总的热通量关系极其密切,其相关系数均在-0.87以上.由此,我们认为冬季斯堪的纳维亚地区的臭氧亏损可能是由于地面加热引发的物质抬升所造成的.     

准静止梅雨锋连续暴雨个例的位涡反演诊断

2006年6月5-8日,受准静止的梅雨锋系统影响,福建北部地区发生了连续4 d的暴雨天气,引发了严重的洪涝灾害.文中利用1°×1° NCEP再分析资料、位涡诊断和位涡反演的方法,详细分析了梅雨锋演变过程中主要天气系统的变化,位涡和位涡扰动(位涡异常)与梅雨锋及梅雨锋带上强降水之间的关系,并通过分离位涡扰动的方法探讨了与不同物理过程有关的位涡扰动在梅雨锋发生发展中的作用.结果发现对流层低层锋面南北两侧高压系统的稳定维持是准东西向梅雨锋形成和维持的主要原因.满足非线性平衡方程的平衡流很大程度上代表了实际气流,它的演变基本上反映了梅雨锋流场的演变.非平衡流形成了梅雨锋辐合带,它主要来自梅雨锋北侧的高压系统.与潜热释放有关的对流层中低层的正位涡扰动是梅雨锋发生发展中有主要影响的因子之一.边界层的位涡扰动一定程度上有利于梅雨锋的形成和维持.总体而言,下边界位温扰动并不利于梅雨锋的形成和维持,但它具有一定的日变化.高层位涡扰动对梅雨锋形成和维持的作用相对其他位涡扰动要弱的多,且不利于梅雨锋的形成和维持,但在梅雨锋后期南压阶段作用增强.对流层中低层与潜热释放无关的其他位涡扰动对梅雨锋的南压起到了一定作用.     

热力强迫的非线性奇异惯性重力内波与高原低涡的联系

利用相平面分析法,由非绝热大气运动方程组导出了与非线性惯性重力内波有关的KdV方程,然后用直接积分法得到两类有天气意义的孤立波解,重点分析了与青藏高原暖性低涡有联系的一类具有间断点的奇异孤立波解的特征,进而讨论了高原非绝热加热对高原低涡生成、移动及高原低涡暖心结构的作用。     

我国南方洪涝暴雨期西太平洋副高短期位置变异的特点及成因

利用NCEP/NCAR多年逐日再分析资料、美国环境预报中心CMAP (NOAA NCEP Climate Prediction Center Merged Analysis of Precipitation) 候平均降雨量资料以及全国740站逐日降水资料, 对华南前汛期和江淮梅雨期大范围持续性暴雨过程中西太平洋副高短期位置变异的异同及其可能成因进行了分析。结果表明: 华南和江淮大范围持续性暴雨期间, 西太平洋副高位置均比同期气候平均值异常偏南偏西, 且强度偏强。华南暴雨期间, 副高西北侧华南地区以及西侧孟加拉湾地区存在异常强烈的视热源和视水汽汇; 江淮暴雨期间, 副高北侧江淮流域及西侧孟加拉湾地区也存在异常强烈的视热源和视水汽汇。运用全型垂直涡度倾向方程理论, 研究非绝热加热对西太平洋副高短期位置变异的影响, 结果表明: 副高位置的短期变异与非绝热加热场及其配置有密切联系。华南暴雨期间, 副高西北侧边缘的华南地区加热场可在短期内迫使副高东撤南退; 江淮暴雨期间, 副高北侧江淮流域加热场的存在不利于副高北进, 而西侧较远处孟加拉湾热源会诱导副高西伸, 两者的共同作用导致副高在江淮以南维持, 且会明显西伸。     

热带积云对流加热在全球大气遥响应中的重要作用──数值试验结果

利用ＩＡＰ两层大气环流模式模拟研究了热带地区积云对流加热在大气对赤道东太平洋海温正异常响应中的作用。通过对积分结果进行分析发现：热带地区积云对流在大气对赤道东太平洋海温正异常的响应过程中起着非常重要的作用。若热带地区的积云对流加热减弱则大气中的遥响应（相关）型也减弱。同时我们还发现，热带地区的积云对流加热加强则响应场的３０—６０ｄ低频振荡也得到加强。     

A NUMERICAL INVESTIGATION OF THE IMPACT OF MOIST PROCESSES UPON THE STRUCTURE OF ACTIVE COLD FRONTS:APPLICATION OF A 3D MESOSCALE MODEL IN FRONTAL SITUATIONS

A 3D mesoscale model is applied in a marine cold front case in order to investigate the impact oflatent heating on the structure of cold fronts.Results of the moist and dry simulations are comparedto stress the effects of moist processes.It is found that both the temperature gradient and the cyclonicvorticity across the frontal zone considerably increase due to the latent heating,especially in the lowertroposphere.A thermally direct cross-front ageostrophic circulation.forced by frontogenesis,is foundbetter developed and organized in the moist case than in the dry case.This cross-front directageostrophic circulation,particularly its ascending branch,is considerably enhanced by latent heatingdue to increased frontogenetical forcing and reduced effective static stability in the rising motion regionwhere condensation occurs.One important feature in most observed cold fronts is the presence of anintense rising cell just above their leading edge.This intense rising cell is well simulated in the moistcase but is less clear and much weaker in the dry case,indicating the important contribution by the la-tent heat release to the formation of this intense updraft above the surface cold front.     

热带内外地区环流季内变化的相互作用特征──Ⅱ．数值试验研究

在本研究第Ｉ部分工作的基础上，本文建立了一个二层非线性动力学谱模式，并对它实施了一组数值试验，进而从数值试验角度探讨了季内低频域中的环流、热带对流以及低频波流之间的相互作用特征。模式大气结果进一步证实了我们在本研究第三部分中提出的结论：热带地区低频热力作用对于热带内外地区环流间的相互影响起重要的衔接作用。