An investigation of the tipping term as a prognostic tool in short-range thunderstorm forecasting

A nowcasting system, GANDOLF, was operated by the Met Office and the University of Salford during the Sydney 2000 Forecast Demonstration Project (FDP). The purpose of this project was to test and evaluate the current state-of-the-art in nowcasting technology, and initial verification by the University of Salford has shown GANDOLF's performance to be poor. The system uses a conceptual model of the life cycle of an idealised convective cell to forecast the evolution of radar-observed storms in an object-oriented fashion. Analysis has shown the implementation of the model to be inadequate due in part to its reliance on relatively low resolution NWP model forecasts rather than the use of conceptual modelling itself. The advent of very high resolution three dimensional wind fields produced by four dimensional variational analysis (4DVAR) modelling techniques offers a way of circumventing many of the problems inherent in GANDOLF, and such data have been obtained for the cases during which GANDOLF was operational. These were produced by the National Center for Atmospheric Research's VDRAS system, which was also operated during the FDP, as part of the three-dimensional US Autonowcast system. The wind data allowed the calculation of time series of the three-dimensional tipping term field, which, it is suggested, can be used as a prognostic tool in automated convection nowcasting. This paper summarises the theoretical background of the tipping term in the context of severe storms, and presents the results of a number of tests performed on the data. The conclusions of these tests indicate that the tipping term may be a useful prognostic tool. Observations of the increasing asymmetry in the tipping term couplet predicted by theory as convection reaches its maximum intensity may offer a way of improving objective analysis of the life cycle of cells.     

南宁平流雾并伴有毛毛雨天气的边界层特征

通过对2005-2011年间南宁出现的7次平流雾并同时伴有毛毛雨天气过程的温度、湿度和风场等边界层特征进行统计分析,得出在广西地面处于高压后部,锋面北退,500hPa为宽广的西南气流控制和850hPa强锋区的形势下,当逆温层下降到1200m以下,厚度400-800m,逆温层上下温差不大和水汽处在准饱和状态时有利于南宁出现雨雾并存的天气.     

一次系统性暴雨过程的多普靳雷达资料分析

2005年8月16日～17日,山西省出现大范围强降水天气过程,全省普降中到大雨,太原、阳泉、长治、晋中、忻州、临汾、吕梁、运城的大部分地区降大到暴雨或暴雨。我们利用多普勒雷达对这次过程进行了跟踪观测,并结合闪电定位系统的资料对这次过程进行了分析。结果表明:零速度线在测站近距离两侧弯曲程序不一致是暖平流与大尺度辐合运动的迭加所造成的,低空长时间各种形式的大气辐合运动结构为暴雨产生和维持提供了有利的水汽水平输送和上升运动的条件。     

荒漠戈壁大气总体曳力系数和输送系数观测研究

利用“我国西北干旱区陆一气相互作用观测试验”在甘肃敦煌进行的陆面过程野外试验的观测资料,依据三种不同方法确定了干旱戈壁区动量输送的曳力系数Cd、感热和潜热交换的总体输送系数Ch和Cq。结果表明：尽管这三种方法计算的曳力系数和总体输送系数有一定的差别,但在量级上相当,尤其是Cd和Ch的平均值比较接近。本文还通过对风向的分析,剔除了附近建筑物干扰和来自绿洲湿平流的影响,得到了荒漠戈壁总体输送系数的特征及其与理查孙数的关系。     

我国北方地区一次沙尘暴天气特征分析

使用美国大气中心6h一次的NCEP再分析格点资料(1.0°×1.0°)对2002年3月18—22日发生在我国北方的大范围沙尘暴天气成因进行分析。从环流形势、物理量诊断、高空急流等方面进行研究分析,结果表明:蒙古气旋是这次沙尘暴天气的主要影响系统,这次气旋发生发展在斜压区,气旋的发展阶段温度平流作用明显。沙尘暴过程主要是由气旋冷锋及锋后地面大风触发的,地面大风的形成与气旋发展、锋后冷平流及高空急流动量下传有关。     

西伯利亚高压与冬季欧亚大陆热力变化的关系

主要应用EOF方法和相关、合成、小波等分析方法,初步分析了冬季欧亚大陆北部区域地面热力变化特征和西伯利亚高压(SH)的相互联系,结果表明:冬季欧亚大陆北部与南部不同区域间存在反向的热力差异,其中北部区域变化最为强烈,其地面气温存在2～4a为周期的年际振荡和准10 a为周期的年代际变化特征.SH与欧亚大陆北部区域热力变化有着紧密联系,当SH位置偏南(北),则该区域地面温度偏高(低),即SH平均纬度位置南北移动1.0°时,该区域的平均气温就变化0.65℃.进一步分析表明欧亚大陆北部区域热力异常和SH中心纬度位置的南北摆动与中高纬度环流经向度异常所激发的冷、暖平流的活动有密切联系.     

一次平流雾的形成和传播特征研究

2013年3月18-19日,江苏出现了一次罕见的平流雾过程,雾区先在长江北岸形成,继而向苏北传播。本文对这次平流雾的形成机理及特征进行了分析,并对雾区的传播机制进行了研究。结果表明:此次平流雾的形成主要受冷空气控制后暖湿平流的影响,冷锋过境后的影响是平流雾形成的基础,东海变性冷高压北抬是其形成的必要条件;地面东南风和低空东南水汽输送共同推动雾区向北传播;长江、洪泽湖、高邮湖等水域对平流雾增强起着重要作用;强浓雾呈渐进式发展,爆发性增强不明显以及云雾共存结构等是本次平流雾的主要特征。本论文的研究结果对平流雾的预报具有重要的实用价值。     

夏季青藏高原热力场和环流场的诊断分析——Ⅲ:环流场稳定维持的物理机制

本文使用经过青藏高原气象科学实验测站观测资料订正过的欧洲中心FGGE-Ⅲb资料,对1979年夏季青藏高原地区进行了涡度方程诊断分析,研究了它们的月际变化、逐日变化和日变化,与高原上积云对流活动的强弱变化进行了比较,讨论了夏季高原稳定的环流场维持的物理机制;同时还对同时期热带赤道地区强对流活动区域进行了涡度方程诊断分析,将其涡旋环流场的维持机制与夏季高原地区进行了比较. 通过分析,发现夏季青藏高原月平均涡度方程平衡关系主要是次网格尺度项和散度项的平衡,水平平流项的耗散作用在高空较强,但不如次网格尺度项强,涡度方程其余各项均很小.从月际变化、逐日变化和日变化的比较,发现当积云对流活动发生强弱变化时,ω、D和涡度方程中的散度项、次网格尺度项均伴随很强的相应变化,对应关系很好,说明涡度方程中的次网格尺度项R(余差项)的主要部分来源于积云对流系统的活动,反映了夏季高原上存在的强盛频繁的积云对流活动对高原平均环流场的形成和维持具有重要的作用. 使夏季青藏高原高低层环流场加强的物理机制足高低层气流强大的辐散辐合,耗散机制是积云对流系统对高低层涡度的上下搅拌垂直输送作用和网格尺度水平平流项的非线性耗散作用,其中前者起主要的作用. 从涡旋能量维持的角度看,夏季青藏     

一次寒潮降温过程的等熵位涡和热力学分析

通过等熵位涡和热力学能量方程的各项诊断对2018年1月上旬我国东部一次寒潮天气过程进行分析,重点给出垂直运动在寒潮降温中的作用。结果表明：此次寒潮天气过程主要受蒙古国南部的横槽转竖影响,巴尔喀什湖东部和西伯利亚地区及其北部为引起这次寒潮的主要冷空气源地。欧亚大陆北部和极区对流层高层和平流层低层的高位涡强冷空气沿着等熵面向南向下平流,引导强冷空气侵袭我国东部。等熵位涡大值区的东侧对应上升运动区,有利于降水的产生。寒潮期间风场平流引起的850 hPa强降温区主要位于东南沿海地区,降温幅度最高可达6×10^-4 K·s^-1,而东北地区在整个寒潮期间冷平流强度较弱,最大降温幅度仅约为1×10^-4 K·s^-1。通过计算东南沿海和东北地区区域平均风场平流和垂直运动引起850 hPa温度变化,得出寒潮期间两地的温度总降幅约为1×10^-4 K·s^-1。东南沿海地区的寒潮主要由风场的冷平流引起,而东北地区则是由冷平流和垂直上升运动的共同作用引起。垂直方向上,东北地区冷空气能影响的高度要远高于东南沿海地区。     

乌鲁木齐春季两类东南大风个例的对比分析

运用NCEP逐6 h再分析资料、乌鲁木齐自动站逐时常规观测资料、微波辐射计及边界层风廓线雷达资料,对比分析了发生在乌鲁木齐春季的两次接地型东南风和一次低空型东南大风过程。结果表明:无论是接地型还是低空型,峡谷两端南高北低的海平面气压场是必要的地面形势;地面蒙古冷高越强,东南风不一定越强,乌鲁木齐与达坂城的气压梯度也不一定越大;东南大风很大程度上受温度平流影响,水平方向乌鲁木齐与其以东或以南形成较大温度梯度、垂直方向乌鲁木齐上空对流层中下层暖气团越深厚、温度越高,越利于地面东南大风的发生;进一步分析发现地面乌鲁木齐东南大风较大时刻都伴随着高空的动量下传,一方面动量下传为地面风提供动量,另一方面向下输送的暖平流利于乌鲁木齐局地升温减压,确保乌鲁木齐与峡谷南端气压差和温度差的维持。