黄山地区短时强降雨的地形增幅机制

应用黄山地区191个地面自动观测站资料,统计分析了201 5年发生在黄山地区短时强降雨时空分布。统计发现:发生短时强降雨过程次数在午后及傍晚(14和18时)时段中明显增多;黄山山脉及其附近是短时强降雨多发生的中心地带,发生短时强降雨次数分布与山脉形态一致、和地形高度相关,短时强降雨与地形关系密切。分别利用三个典型个例分析了山脉地形动力阻拦和热力对短时强降雨的增幅作用,结果表明:(1)山脉地形迎风坡处因地形抬升速度与地面辐合线相配合降雨增强,水汽收支方法诊断计算降雨增量可达6成;(2)锋面过境山脉时垂直扰动增强水平位温梯度增大锋生,在背风坡处地面涡度、上升运动增强,导致降水增幅;(3)山脉西南区域因地面感热通量差异形成热低压,在该区域增暖增湿,大气不稳定增强,受冷平流影响形成强对流天气,导致山区降水增幅。     

相当正压切变型梅雨锋暴雨研究进展

地转适应是形成皖南山区地形静止锋且区别平衡锋的另一种锋生机制,而地形静止锋常造成皖南山区局地灾害性天气。因此,开展地转适应锋生条件分析研究对于认识山地地形如何造成灾害性天气有重要意义。以2022年2月22日地形静止锋导致皖南山区暴雪过程为例,利用地面气象观测资料、新一代多普勒天气雷达(CINRAD/SA) 基数据资料及欧洲中期天气预报中心ERA5再分析资料,采用雷达三维风场反演技术,计算此次暴雪过程的锋生函数。结果表明：(1) 此次锋生过程,东北气流入流增强,流函数梯度增大,造成皖南山区背风坡山脚(30.5°—31.0°N)之间流体密度不连续,在其前沿狭窄区内出现地转适应锋生,随即出现了尺度小、呈纬向分布的局地暴雪天气;地转适应锋生和暴雪天气均发生在中低层为稳定大气层结的湿对称不稳定区内。(2) 分析锋生函数及相关因子可见,垂直运动倾斜项对地面锋生贡献占主导作用,水平变形项和辐合项锋生贡献相对很小,说明此次地转适应锋生主要是地面上升运动位温垂直输送作用的结果,非风场形变引起。(3) 雷达反演的中尺度风场可见,在风场非平衡状态向地转平衡状态调整的过程中,地形强迫下坡风抬升激发锋区上空1.5~3.0 km高度上的大气中低层出现很强的次级环流,导致在地面冷区冷平流增强降温,地面暖区上空因暴雪降水凝结潜热释放的非绝热加热导致增温,使得锋区位温梯度增大,出现锋生现象。

     

THE DEVELOPMENT OF SYMMETRIC DISTURBANCE SUPERPOSED ON BAROCLINIC FRONTAL ZONE UNDER THE ACTION OF DEFORMATION FIELD*

The development of symmetric disturbance superposed on the background field of Hoskins-Bretherton (1972) frontogenesis model is investigated by means of WKBJ approach,It is found that the forcing of large-scale deformation,the frontal circulation and the spatial-temporal variations of stability parameters (F²,N²,M²) can bring about the development of symmetric disturbance,even though the frontal baroclinic flow is symmetric stable (F²N²-M²>0),The frontogenetical process of deformation confluence zone and the ascending branch of frontal circulation are in favor of the development of symmetric disturbance,The actions of ageostrophic shear in frontal zone and the variation of stability parameters are dependent on the structure of disturbance.     

INVESTIGATION ON GEOSTROPHIC ADJUSTMENT,FRONTOGENESIS AND OSCILLATIONS

Geostrophic adjustment and frontogenesis are examined by means of the 2-D ARPS model.The simulation shows that.without the large-scale forcing,both the frontogenesis and frontolysisare observed during the geostrophic adjustment process and the intensity of the front oscillates inthe case of no discontinuity.The convergence (divergence) induced by the secondary circulation isthe most important factor for frontogenesis (frontolysis) at the top and bottom boundaries.Theamplitude and period of oscillation are dependent on the initial atmospheric stratification and theCoriolis frequency,and they are related to the inertio-gravity wave.     

东南印度洋各锋位置和走向的季节变化及其与风场变化的关系

利用剖面浮标的温盐观测资料和上层温度观测资料以及ECCO风应力数据研究了东南印度洋各主要海洋锋的位置、走向和风场的季节变化,并初步分析了亚热带锋(STF)和亚南极锋(SAF)的成锋机制.季节平均的夏季和冬季厄加勒斯锋(AF)分别可以延伸到80°E和82°E,AF在多数情况下可能与SAF和南亚热带锋(SSTF)汇合共同通过Kerguelen-Amsterdam Passage.在克尔盖伦海台以东海盆区,冬季SAF和PF的路径均比夏季偏南,在其他海域二者路径的季节差别不大.克尔盖伦海台以东的深海盆由北向南正负风应力旋度高值中心交替出现,且位置季节变化很小.85°~105°E之间零风应力旋度线位置冬季比夏季偏北.STF位于辐聚区,埃克曼抽吸导致的表层水辐聚可能是STF产生和维持的原因.SAF位置的季节南北摆动幅度小于风应力零旋度线的季节摆动幅度,夏季SAF位置略偏于风应力正旋度区,而冬季大多位于负旋度区,因此风应力旋度不是SAF形成的直接原因.     

完全Q矢量的引入及其诊断分析

参照准地转Q矢量推导，考虑天气系统发展的主要热力强迫因子－非绝热加热作用，引出考虑非绝热效应的完全Q矢量的概念，并应用于实例分析。结果表明，完全Q矢量能较清楚地揭示暴雨天气系统的演变；考虑了湿过程的完全Q矢量在暴雨的诊断过程中显示了更大的优越性；定性而言，完全Q矢量散度的辐合中心或辐合线、散度场和锋生函数场有助于确定暴雨的落区，暴雨区正好落在低层完全Q矢量散度场辐合中心和锋生函数场正值中心之间；定量而言，低层完全Q矢量散度场辐合中心和锋生函数场正值中心大小对暴雨强度有显著的指示作用。因而在暴雨的诊断和预报过程中完全Q矢量散度和锋生函数是两个重要的参数。     

台风Chanchu(0601)变性过程中的强度变化及环境场分析

利用非静力中尺度WRF模式模拟的台风Chanchu(0601)的输出资料,探讨了Chanchu减弱变性过程的强度及结构变化。分析结果表明:在台风Chanchu北移过程中,高层的暖心被破坏,强度快速减弱,眼壁对流发展高度降低,眼壁对流由对称结构演变为非对称,内核对流减弱。此减弱变性过程与惯性稳定度减小、垂直风切变增强、低层锋生等环境要素有关。惯性稳定度与台风强度变化一致,随着惯性稳定度降低,最大切向风减弱并不断外扩,Rossby变形半径增大从而潜热释放不集中难以维持台风强度,台风减弱;同时,内核区的高层暖心更易径向频散,从而高层暖心难以维持;环境的垂直风切变增强使台风的斜压性增强,台风垂直结构的倾斜度增大,对流发展高度降低;低层冷空气侵入台风中心趋于填塞,也利于台风强度减弱;台风登陆以后冷暖空气对比导致的锋生使得不稳定能量释放从而重新加强了Chanchu环流内的中低层对流活动,但较台风最强时刻而言对流强度减弱。总体减少的对流和降低的对流高度,导致潜热能释放减小,其向心输送也减少,不足以维持强暖心结构,最终使得台风减弱并变性。      

一次暴雨过程的动力诊断

应用常规观测资料及NCEP再分析资料,对2008年5月21日福建中部地区暴雨成因进行诊断分析。结果表明:此次强降水位于水汽通量散度平流项与散度项辐合配置较好区域;高层较强涡度平流促进福建中部地区上升运动;差动假相当位温平流增强大气不稳定度,促进垂直上升运动;低层水平运动锋生中心的位置和强度与未来6h降水中心位置和强度较为一致。     

昆明准静止锋的准地转Q矢量分析

应用Ｑ矢量理论,对１９９５年２月一次与云南寒潮天气过程有关的昆明准静止锋进行了诊断分析。结果表明：在８５０ｈＰａ上,云南东部地区存在明显的的非地转风辐合场,从而引起昆明准静止锋锋生;当７００ｈＰａ上Ｑ矢量锋生函数值增大,说明儿后冷空气加强,昆明准静止锋容易南下;低层Ｑ矢量辐合带与昆明准静止锋雨区有较好的对应关系。     

2008年初贵州冰冻天气锋生场诊断分析

利用常规气象观测资料、ECMWF模式和NCEP/NCAR资料,对2008年1—2月贵州省发生的持续时间长、强度强、范围广的冰冻天气进行大气环流形势和锋生函数诊断分析。结果表明:持续冰冻灾害天气过程是冷锋从东北、正北、西北方向移到贵州时产生的一种强烈锋生过程,且长时间稳定地维持在贵州;北半球中高纬度出现双阻型高压,使大气环流长时间稳定,北支、南支锋区偏南,极地冷空气不断补充南下影响到江南,滇黔静止锋不断锋生并长时间维持在贵州西部,南支槽前的西南气流对这次雨雪天气的产生和发展起着重要的作用;地形在冷空气移动过程中具有阻碍作用。因此,低层锋生的长期维持使南来的水汽受阻是产生此次冰冻灾害的重要物理机制。