Q矢量、螺旋度、位涡及位涡反演在台风暴雨研究中的应用进展

Q矢量、螺旋度、位涡及位涡反演是近代天气学中的先进动力诊断工具。Q矢量被视为估算垂直运动的有效方法。螺旋度是表征流体边旋转边沿旋转方向运动的动力性质的物理量。位涡是一个综合反映大气热力和动力性质的物理量并具有守恒性和可反演性。位涡反演是指在给定位涡分布和边界条件且假定运动是平衡的情况下,可以反演出同一时刻的风、温度、位势高度等物理量的分布。台风暴雨形成机理及其预报研究一直是大气科学研究领域的重点和业务天气预报工作的难点。文章将着重总结分析国内外有关将Q矢量、螺旋度、位涡及位涡反演方法应用于台风暴雨研究的进展状况,并对未来如何综合应用上述诊断工具进行了展望。     

不同初始场对台风Khanun模拟效果的影响及其暴雨过程的螺旋度分析

利用中尺度非静力MM5模式,在NCEP和JMA两种初始场方案下,对2005年严重影响我国的15号台风Khanun的登陆过程进行了数值模拟,模拟结果的对比分析及其与观测的比较表明:台风对初始场十分敏感,JMA初始场方案在台风路径、强度和暴雨预报上较NCEP初始场方案都有显著改善。利用JMA方案高分辨模拟结果,对台风暴雨过程的螺旋度特征进行了诊断分析,结果表明:暴雨区上空螺旋度呈高层负值区,低层正中心分布,低层700hPa和850hPa螺旋度高值中心位置和强度演变对未来6h暴雨落区与强度有一定指示意义。     

螺旋度在一次强沙尘暴天气分析中的应用

利用NCEP/NCAR每日4次全球再分析网格点资料, 对发生在中国西北的一次强沙尘暴进行了螺旋度的诊断分析。结果表明: 螺旋度作为强对流天气分析预报中的一个重要物理量, 在沙尘暴的预报中同样具有很好的指示意义。沙尘暴区上空螺旋度垂直分布为高层负值, 低层正值。高层螺旋度负值的演变与沙尘暴的出现有一定的对应关系。     

2010年3月14日华北强降雪的模拟和特征分析

本文主要对2010年3月14日华北强降雪进行了模拟、诊断和特征分析。此次华北降雪在中、低层主要受西风槽、低涡及切变线影响,蒙古气旋东移加强、地面倒槽发展及东风廽流建立构成了有利地面天气形势,西北涡、强势的西南暖湿气流及稳定的环渤海高压对此次强降雪至关重要。垂直速度、散度、涡度、螺旋度的分布和演变反映出在此次降雪过程中,强降雪区出现了很强的辐合上升运动,降雪区上空螺旋度呈“下负上正”的垂直结构,螺旋度大值区对应强降雪中心;而锋生条件为降雪的形成和维持提供了一定的能量;相对湿度和水汽通量散度的分布说明强降雪区整层湿度较大,且水汽供应充足。     

Factors contributing to the conservation of magnetic helicity

The magnetic helicity is often considered a quasi-invariant in the magnetohydrodynamic evolution of a plasma. While in general this is not the case, this invariance phenomenon occurs in many relevant situations, so that it is interesting to look for physical parameters that may detract from the maximum theoretical decay rate of helicity. The size of the Lorentz force is the main one: based on it, we find that several means of the magnetic energy, the transfer rate between kinetic and magnetic energies, and the variation of the angular momentum tend to slow down the evolution of magnetic helicity.     

Coronal Magnetic Flux Rope Equilibria and Magnetic Helicity

1 INTRODUCTIONObservations show that the magnetic helicity of solar magnetic structures has a predominantsign in each hemisphere of the Sun, positive in the southern hemisphere and negative in thenorthern, regardless of the solar cycle (Rust, 1994). The magnetic helicity is strictly conservedin the frame of ideal MHD (WOltjer, 1958), and approximately conserved in the presence ofresistive dissipation and magnetic reconnection in a highly conductive plajsma (Taylor, 1974;Berger, 1984; H…     

重庆一次暴雨过程的诊断分析

为揭示2012年5月11-12日重庆暴雨过程的发生发展机制,寻找重庆地区暴雨预报方法,利用国家卫星气象中心的降水量产品数据集和NCEP格点再分析资料,对这次暴雨进行了天气形势分析,并从动力和水汽条件、水汽螺旋度和水汽散度通量及不稳定指数等方面进行了诊断分析。结果表明,短波槽东移南下和西南涡东移北上是造成此次暴雨过程的主要原因;高空槽前脊后的正涡度平流,有利于大气的抬升运动;中层(700 h Pa)的西南暖湿气流为此次暴雨过程提供了水汽和能量,促进并维持对流的强烈发展;水汽螺旋度高值区和水汽散度通量低值区都与强降水区域有较好的对应关系,且有较好的时间相关性,这对强降水落区和降水系统的移动发展有一定的指示意义;低层暖湿气流抬升与高层冷空气交汇触发了此次暴雨天气过程;K指数和A指数对于暴雨的形成和发展有一定的预报意义。     

福建一次大暴雨过程的多尺度分析

利用常规气象资料、自动气象站降水资料和NCEP再分析1°×1°等资料,对福建2017年6月初一次强降水过程进行多尺度分析。结果表明:(1)冷空气与暖湿气流相互作用形成持续性暴雨,中尺度系统的活动导致短时暴雨。(2)较大的风暴相对螺旋度,低层的正涡度和中低层的上升运动有利于中尺度对流系统(MCS)的发展和维持;强烈的热力不稳定和较强的垂直风切变是中尺度对流发展的环境特征。(3)强的整层水汽通量和水汽辐合为暴雨区提供水汽来源和水汽条件。(4)锋生的大小和位置对降水的强度和落区有很好的指示作用;低层以水平锋生为主,中层以垂直锋生为主,有利于成片暴雨的发生。(5)中尺度系统对天气尺度的水汽辐合和边界层对流不稳定条件有增幅作用;上下两支次级环流的上升支叠加,有利于低层不稳定能量的释放,促进中尺度系统的发展。     

"98.7"连续暴雨过程诊断分析

给出了“９８．７”连续暴雨过程期间江西及其附近地区逐日物理量的绝对极大值,对这次连续暴雨过程的最强降水日进行了诊断分析。得到了盛夏季节连续暴雨的动力、水汽、稳定度等条件均明显强于江西雨季（４月至７月上旬）产生暴雨的相应条件。计算结果表明,螺旋度、Ｑ矢量散度在这次暴雨过程中与降水强弱有较好的对应关系。     

一次江淮暴雨中中尺度低涡的数值模拟及分析

利用MM5模式对2003年7月4—5日一次江淮梅雨暴雨过程进行了数值模拟。分析表明：暴雨与江淮地区对流层中低层中尺度低涡的发生发展有密切关系。中尺度低涡与中尺度雨团相伴移动，低涡强度与雨强的演变近于一致；低涡中心的强上升运动及低层辐合、高层辐散的配置有利于中尺度对流系统的发生发展；低涡低层有不稳定能量的积聚。应用螺旋度理论分析指出，较大的螺旋度是对流层中低层低涡发生和发展的一种有利机制。