一次冬季暴雨过程中的锋生和条件对称不稳定分析

基于观测资料和NCEP再分析资料,并结合中尺度数值模拟,对2012年1月14—15日我国江南和华南冬季暴雨过程中的锋生与条件对称不稳定(conditional symmetric instablility,CSI)进行诊断分析。结果表明,南支锋区上短波槽东移配合低层冷空气活动,在江南南部到华南地区形成了明显的锋生过程,构成了有利于暴雨过程的天气尺度环流背景;来自孟加拉湾异常充沛的水汽输送形成了冷季暴雨所必须的水汽条件,异常强盛的高空急流人口区右侧的强辐散区也有利于暴雨的形成。在降水过程中锋面附近有多条中尺度雨带活动,锋生函数分析表明,14日夜间广西境内锋生明显增强,在潜热释放的影响下CSI开始发展,相应的锋生次级环流也有所发展,锋前暖区中的上升运动随之增强,导致广西北部形成较强的中尺度降雨带。分析表明,锋生次级环流和CSI实质是锋面次级环流方程(Sawyer-Elissen方程)在不同稳定性条件下的解,锋生强迫环流的性质可由湿位涡作为等价判据进行分析。     

冷空气对台风“海葵”(1211)倒槽特大暴雨作用分析

针对2012年8月10日发生在台风"海葵"(1211)减弱低压倒槽顶部的特大暴雨过程,利用加密自动气象站、卫星云图、NCEP再分析资料,结合中尺度数值模式的模拟结果,分析了这次特大暴雨期间的中尺度对流系统演变特征及形成机理。研究表明,东北冷涡后部南下的冷空气为特大暴雨的发生提供了有利的热动力条件,促进了降水的发展。冷空气主体偏北,仅从对流层中层侵入低压倒槽北部,而对流层低层并无明显冷空气影响,使暴雨区上空形成冷平流叠置于暖平流之上的温度平流垂直分布结构,促进这一地区对流不稳定层结的建立和发展。冷空气与低压倒槽内辐合上升的暖湿空气对峙于对流层中层,引起中层锋生,锋生效应使风场辐合加强,进一步促进锋生。两者相互作用促进暴雨区及附近的中小尺度对流系统发展,在暴雨区上空强迫出一支对流尺度的强上升气流,加强低层水汽向上输送,使暴雨区上空水汽辐合层迅速增厚,从而引发局地特大暴雨天气发生。     

一次暴雨过程中湖北西北部和东北部降水差异的成因分析

利用地面自动站资料和NCEP提供的0.5°×0.5°高时空分辨率GFS(Global Forecast System)再分析资料,对2008年7月1—2日一次暴雨过程中,湖北西北部与东北部降水差异的成因进行分析。结果表明:1)湖北西北部的降水发生在高低空急流发展时期,且西北部很快处于后一个高空急流的右前方,不利于西北部降水持续发生;东北部降水发生在高空急流稳定期与低空急流发展期,高低空急流耦合,诱发中尺度低涡形成,导致持续性强降水。2)水汽输送在西北部集中的时间短,提供的水汽有限;在东北部集中的时间长,提供的水汽充足。3)西北部不稳定能量释放得快;东北部一直存在不稳定能量释放,导致该地区天气尺度系统猛烈发展,激发重力波,造成强降水。4)西北部锋生位于随高度向北倾斜的锋区中,随着冷空气的南下,强降水很快结束;东北部锋生位于随高度向南倾斜的暖区锋区中,冷空气与稳定的副热带高压外围西南暖湿气流对峙,产生较强的倾斜项锋生,有利于东北部的长时间强降水。     

华南局地锋生及对流系统发展的模拟分析研究

2009年3月28日一条东西向的锋面出现在华南25°N附近。伴随着锋面的活动,对流降水回波午后开始在广西的梧州附近发展,并在随后几小时向东移动,组织发展成为中尺度对流系统(MCS),为广东中西部及珠三角地区带来了雷暴、暴雨、冰雹等灾害天气。应用地面自动站、雷达回波、卫星云图以及NCEP-FNL再分析资料和WRF模式的模拟结果,对锋面暴雨形成的天气特征进行了诊断分析,考察了中尺度对流系统的发展演变过程及其与局地锋生的相互关系。结果表明,锋面对流系统形成发展于一个东西向水平尺度约200km的地面中尺度辐合线附近,对流起始发展于具有较大对流有效位能(CAPE)和较小对流抑制位能(CIN)的区域。伴随着对流的发展,锋面强度增强。锋生函数的计算发现,非绝热项和倾斜项分别在由对流引起的次级环流的上升运动支和下沉运动支起锋生作用,是引发中尺度锋生的主要影响因子。而相对来说,水平辐合项和形变项的作用却比较小。这与大尺度的锋生过程不同,中尺度锋生更主要的是由热力直接触发的非地转环流所驱动。涡度场的演变分析还发现,沿着850hPa锋区大的正涡度区与500hPa的强上升运动区对应良好,对流系统发展与中尺度锋生之间存在着类似于第二条件不稳定机制的相互作用,对流增强了锋生过程,锋面则对中尺度对流系统的发展起组织作用。中尺度锋生对对流组织发展的作用作为此类灾害天气形成的原因值得关注。     

海南2008年秋季持续性暴雨过程的物理机制分析

利用地面常规与加密自动站降水观测、卫星云图、NCEP FNL全球分析等资料对2008年10月12—14日海南持续暴雨天气过程进行诊断分析。分析表明:热带低压、冷空气以及副热带高压三者的相互作用,导致海南低空出现持续的东(东南)风急流,该急流在海南东部沿海形成的向岸风辐合及地形强迫抬升是MCS的重要触发机制,其暖湿输送作用是暴雨区不稳定能量得以循环建立的主要途径。南海东北风冷涌前沿强辐合、潜热加热以及高空强辐散有利于热带扰动的发展与维持。热带低压与冷空气相互作用导致大气斜压性增强,地转强迫作用与惯性振荡机制使得低压北侧东北风急流加强。东北与东南急流之间的形变与辐合导致持续锋生过程,锋生强迫产生的热力直接环流上升支与低空急流左前侧次级环流上升支是对流系统发展的主要动力触发机制,低空强潜热加热也有利于对流向更高层次发展。     

DIAGNOSIS OF THE DEVELOPMENTAL MECHANISM OF THE EXTRATROPICAL TRANSITION OF A TROPICAL CYCLONE USING POTENTIAL VORTICITY INVERSION OF FRONTOGENESIS

This paper diagnoses and analyses the developmental mechanism of a process of extratropical transition of a tropical cyclone which occurred over West Pacific Ocean based on a diagnosis method of potential vorticity inversion of frontogenesis.The study diagnoses quantitatively the role and effect of dynamic influence of westerly cold troughs,middle-latitude baroclinic frontal zones,cyclone cycles and unbalanced wind fields during the different stages of the extratropical transition of a tropical cyclone,and also discusses the interaction between them and the developmental mechanism.The results show that there are different developmental mechanisms during each stage of the extratropical transition and the processes are also unbalanced.     

我国东部海域不同类型的登陆再发展变性台风的统计分析

本文对1982年以来我国东部海域登陆再发展台风进行统计分析,选取其中15个个例进行对比分析,根据其移动路径和增强幅度分为3类,研究表明:台风如果移向东北方向则再发展较弱,而向北移动则发展较深,且向北越深发展越强,这与副热带高压(副高)的位置和强度以及上游高空槽存在一定的关系(整体偏向于正相关),在北上的过程中,如果与高空正位涡发生耦合,则增强越大,但非绝热加热所占的比重越小。同时动能收支分布显示,台风加强越深,动能转换越强,两者成正比,但在能量转化的方向和位置上,三者又存在差异。     

利用SAWYER-ELIASSEN次级方程对两支雨带的诊断

利用中尺度模式（ Ｍ Ｍ４）模拟的 １９８１ 年 ６ 月 ２７ 日江淮地区梅雨锋暴雨过程的高分辨率资料,使用 Ｓａｗ ｙｅｒ Ｅｌｉａｓｓｅｎ 次级方程,对与雨带相联系的中尺度结构进行了诊断分析。通过模式输出资料进行数值求解,揭示了急流锋生在两支雨带形成和维持中的特殊贡献。分析表明,高、低空急流耦合产生急流锋生环流,锋生环流有利于两支雨带的形成。     

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。     

2013年春季一次强飑线过程中尺度特征研究

运用多种观测数据,结合WRF模式分析了2013年3月19日发生在黔湘地区一次飑线形成期的中尺度特征。（1）此次飑线发生在高空500 hPa槽前的西南气流中,地面冷锋附近。环境风为西南向,且垂直于飑线长轴的分量小于沿着飑线长轴的分量。（2）飑线东、西两段存在显著差异：东段所在环境干燥,下沉对流有效位能DCAPE大,故雷暴大风强而短时强降水弱,对流单体初始于锋区及冷空气一侧,呈碎块状分布;西段环境湿润,短时强降水和冰雹集中,对流单体出现于地面锋区附近中尺度辐合线内,辐合线持久,其上辐合中心处不断有单体新生。（3）此次过程有重力波作用,且飑线西段重力波特征更明显。急流中的波动与中尺度辐合线相交,波动上升气流叠加辐合线上升运动,引起对流发生并迅猛发展,使得对流单体趋向于沿着波动等振幅面排列成带状,进而形成飑线。（4）旧单体南、北两侧均有新对流单体发生：北侧新单体高、低层重力波反相位叠加,对流受到抑制;南侧的新单体高、低层波动同相,上升气流加强,对流得以发展;新旧单体不断迭代更新,飑线整体向东南传播。