一次冬季暴雪过程锋生次级环流的诊断分析

利用Ｓａｗｙｅｒ－Ｅｌｉａｓｓｅｎ次级环流方程讨论了一次冬季暴雪过程中由地转强迫、非地转强迫以及非绝热加热和总的强迫所引起的次级环流，并指出南北方和上下层次级环流的有利配置对暴雪的形成起了促进作用。     

“7·20”河南极端暴雨精细观测及热动力成因

利用分钟降水资料、FY-4A气象卫星高分辨率资料、多普勒天气雷达资料和ERA5再分析资料对2021年“7·20”河南极端暴雨过程中尺度系统精细结构及热动力发展机制进行观测分析和诊断研究, 结果表明: 该过程发生在“两高对峙”的鞍型场弱背景下, 其主导系统为500 hPa弱低压系统和低层偏东风切变线; 极端暴雨主要由水平尺度约300 km呈近乎圆形结构中尺度对流复合体产生, 其长时间维持与内部多个中尺度对流系统的合并及外围东南侧暖湿区新生单体的持续并入有关; 郑州站小时强降水(201.9 mm· h-1)由几乎静止的低质心β中尺度弓状回波产生, 其分钟降水量持续在3~4.7 mm; 边界层风场的动力辐合触发强烈对流, 使得强降水区上空θse锋区长时间处于中性层结, 其高层辐散气流在西北太平洋副热带高压附近构成次级环流下沉支; 中层500 hPa低压区气旋式曲率附近正涡度平流和925 hPa偏东气流持续暖平流输送、低层变形场锋生作用, 以及来自华东近海边界层急流异常强盛的水汽输送是此次极端过程发展维持的热动力学成因。     

南极涛动对福建前汛期降水的预测意义

利用1979-2009年逐月NCEP／NCAR再分析资料和福建省66站降水资料,分析了3－4月南极涛动（AAO）的变化对后期福建前汛期（5－6月）降水的影响。结果表明：3－4月平均的AAO指数与福建前汛期降水有很好的正相关性,前期AAO偏强时,后期前汛期降水偏多,反之亦然;且AAO异常时降水的同号率为100％。对AAO异常年的分析发现,当前期AAO异常强时,后期北方冷空气活动频繁,南方暖湿气流输送强盛,在华南北部产生强烈锋生,导致福建前汛期降水偏多;反之,降水偏少。上述结论为福建前汛期降水预测提供了一条可行的新途径。     

西北太平洋海洋温度锋生与锋消机制的初步研究

海洋锋面区域对气候变化以及海气耦合作用的影响非常显著,通过分析其形成机制,可以帮助进一步了解海洋与大气的相互作用过程以及其物理过程。利用Argo数据、NCEP/NCAR再分析数据和遥感风场数据对西北太平洋的混合层温度与温度锋面的变化机制进行了研究。基于海洋混合层的热量收支模型,发现在北太平洋区域的海洋混合层温度主要受到净热通量控制,同时还存在一个季节变化明显的温度锋面。9~2月为温度锋面加强时期,3~4月温度锋面变化不明显,而5~8月温度锋面则迅速减弱。根据研究,该温度锋面的加强与减弱主要是由于净热通量的南北差异造成的,而在净热通量中则以短波辐射通量与潜热通量为主要影响因子。     

Investigation of the mei-yu front using a new deformation frontogenesis function

A new frontogenesis function is developed and analyzed on the basis of a local change rate of the absolute horizontal gradient of the resultant deformation. Different from the traditional frontogenesis function, the newly defined deformation frontogenesis is derived from the viewpoint of dynamics rather than thermodynamics. Thus, it is more intuitive for the study of frontogenesis because the compaction of isolines of both temperature and moisture can be directly induced by the change of a flow field. This new frontogenesis function is particularly useful for studying the mei-yu front in China because mei-yu rainbands typically consist of a much stronger moisture gradient than temperature gradient, and involve large deformation flow. An analysis of real mei-yu frontal rainfall events indicates that the deformation frontogenesis function works remarkably well, producing a clearer mei-yu front than the traditional frontogenesis function based on a measure of the potential temperature gradient. More importantly, the deformation frontogenesis shows close correlation with the subsequent(6 h later) precipitation pattern and covers the rainband well, bearing significance for the prognosis or even prediction of future precipitation.     

Climatological Characteristics of Frontogenesis and Related Circulations over East China in June and July

Based on daily precipitation data from 212 stations in East China and NCEP/NCAR daily global final analysis data in June and July from 2000 to 2010, the climatological characteristics of frontogenesis and related circulations have been analyzed. The results demonstrate that frontogenesis function distributes nonuniformly in East China. The different terms of the kinematic frontogenesis show different intensities and distributions of frontogenesis. The strongest frontogenesis integrated from different kinematic frontogenesis terms is observed in the Jianghuai area. Frontogenesis events are separated into four types as per the different shear and convergence types of horizontal wind along the strong frontogenesis band at 850 hPa. The four types include the warm shear type, cold shear type (with two subtypes), west wind convergence type, and east wind convergence type. The events in different frontogenesis types occur with different frequencies over the past decade. The warm shear type occurs most frequently. Different types of frontogenesis have distinctive horizontal and vertical structures. Strong frontogenesis is featured with 340-K contour of θ_se parallel to the frontal zone in the vertical. Varied large-scale circulation patterns manifested in shifted location and strength of cyclone or anticyclone, wind convergence, as well as vertical circulation structure are associated with different types of frontogenesis. Moreover, a strong positive correlation between frontogenesis and precipitation is found, i.e., the stronger the frontogenesis, the more precipitation there is. Daily precipitation related to the warm shear type frontogenesis is the largest, and often occurs inside the frontal zone with the same orientation with the strong frontogenesis belt. The second largest daily precipitation occurs with the cold shear type frontogenesis, and related rainfall is usually observed to the south of the frontal zone, with the rain belt extending northeastward. Precipitation related to the west wind convergence type frontogenesis is the third largest, occurring mostly in the south of the frontal zone.     

锋面结构的MM5数值模拟

利用美国PSU／NCAR具有嵌套功能的非静力中尺度大气模式MM5，对发生在2000年4月8-9日的一次强冷锋进行数值模拟。分析模拟结果发现，锋面结构的演变与适应锋生理论相一致，并且具有一种不连续结构。     

台风“Chanchu”变性过程位涡及锋生特征分析

利用非静力中尺度WRF模式输出的0601号"Chanchu"台风模拟资料分析了台风变性过程中的结构演变特征,并从位涡的角度,利用湿位涡方程对"Chanchu"变性过程中强度减弱但却能引发强风暴雨的原因进行了探讨。分析表明:台风在变性过程中,尺度逐渐增大并与东移南下的高空槽不断接近,在与高空槽相互作用之前,台风眼壁及外围雨带雷达回波减弱,最大风速减小,最大风速半径圈向外拓展;高低层位涡相接之后,由于高层正位涡的下传携带冷空气侵入台风,在低层锋区上诱发出气旋性环流,进而重新引发强对流,并在角动量的输送作用下,台风外围环流风速再次增大。变性后高空槽和台风在位相上仍有一定距离,高空槽仅与台风的外围环流相互作用,冷空气没有入侵台风内部,这是"Chanchu"没有重新加强的原因之一。利用锋生函数对引起锋生的各分量进行分析,结果显示非绝热加热是造成锋生的主要原因,散度和变形项的贡献次之,倾斜项对锋生几乎没有贡献。     

Q矢量和湿Q矢量在暴雨诊断中的应用比较

利用常规探空和地面实测资料，以发生在2001年7月26—27日山西省晋中市的一次区域性暴雨为例，对准地转Q矢量和非地转湿Q矢量在暴雨诊断中的应用进行了定量对比分析，结果表明：（1）Q矢量对暴雨的预报有一定的指示作用，降水前期700hPa诊断效果最好，但在暴雨的强度和落区上存在明显偏差。而湿Q矢量在各层对暴雨均表现出良好的诊断特性，其散度辐合区与暴雨区有较好的对应关系，其强锋生出现6小时后开始产生强降水，且暴雨区与强锋生中心基本吻合，700hPa表现尤为突出。（2）Q矢量锋生函数分布表现出典型的准地转特征，而湿Q矢量锋生函数分布则具有明显的中尺度特征，因此，Q矢量适宜于研究与天气尺度系统相关的大气运动，而湿Q矢量更适宜于研究天气尺度系统激发的次级环流。湿Q矢量较准地转Q矢量更能反映出暴雨的落区和暴雨的中尺度特性，在反映暴雨的强度上也更具优越性。     

河西走廊一次特强沙尘暴的热力动力特征分析

使用NCEP再分析资料、高空和地面观测资料对2010年4月24日发生在河西走廊的一次特强沙尘暴天气进行了热力和动力作用诊断分析。结果表明:沙尘暴发生前,感热通量达最大值,湍流运动增强,增加了大气的不稳定性;大风沙尘暴发展和强盛期与动量通量大值区对应,动量通量对沙尘向上输送起了重要作用;在强锋区附近,地转关系被破坏,大风沙尘暴大气主要出现在变压梯度大,即变压风大的区域,变压风是产生地面强风的主要成分;河西走廊这次沙尘暴过程有明显锋生活动,锋生过程使锋面次级环流加强;水平螺旋度负值中心值越大,近地面层风速越大,大风沙尘暴天气主要出现在水平螺旋度负值中心前方与零值线之间;在河西走廊上空,高空急流沿等熵面穿越等位势高度面下滑到2000gpm,形成偏西风低空急流,低空急流的形成和维持在大风沙尘暴过程中起到关健作用。