南海及毗邻海域热带气旋生成研究进展概述

南海及其毗邻海域是西北太平洋热带气旋(TC)重要生成源地,提前和精准预测TC生成,是进行TC路径、强度变化和风雨预报以及减轻TC危害的前提。回顾梳理了近年来有关于TC生成的环境要素、物理机制、主要天气环流形势的相关研究进展。初步分析了TC初始扰动在有利环流背景条件下,菲律宾群岛地形动力作用对于南海及其毗邻海域TC生成的直接促进作用,并提出了一些与地形动力作用有关TC生成方面的科学问题。     

青藏高原大地形对华南持续性暴雨影响的数值试验

利用新一代中尺度数值预报模式WRF3.2及NCEP/NCAR 逐日4次1°×1°的FNL再分析资料,通过有、无青藏高原以及将高原高度降低到临界高度的数值试验,研究了青藏高原大地形对我国华南地区2010 年5 月一次持续性暴雨过程的影响。试验结果表明:高原大地形对降水的影响显著,随着高原高度的升高,降水增多,高原以东地区的雨带也由北向南移动;高原地形的机械阻挡作用使迎风坡一侧的近地面层附近为强上升运动,背风坡为下沉运动,并分别对应降水的峰值和谷值区;高原对西风气流的爬流、绕流作用明显,高原升高后爬坡作用减弱,以绕流作用为主;高原的加热作用使气流过高原时南支减弱,北支加强,并加强了高原及其东部地区低层的正涡度和高层的负涡度,使高原上空为强烈的上升运动;高原的热力作用使西太平洋副热带高压位置偏南、偏西并稳定维持;高原大地形对形成稳定的高原季风环流圈有重要作用;高原地形高度的作用有利于定常波的形成,波动中心对应强上升运动,形成降水的大值区,稳定维持的定常波使得降水持续集中在同一地区,造成持续性暴雨。     

动力因子对地形影响下的四川暴雨落区的诊断分析

本文分析了2010年7月16～18日地形作用下四川盆地的一次持续性暴雨过程,指出此次暴雨过程是在高低层系统配置较好的情况下发生的。并以NCEP资料为初值场对此次暴雨过程进行了数值模拟,结合实况对模拟结果进行对比分析。分析表明:模式对本次四川暴雨过程的模拟较为成功,能很好地再现此次暴雨的降水落区以及强降水中心。运用广义湿位温、广义对流涡度矢量垂直分量的垂直积分和质量垂直螺旋度对受大巴山脉影响的四川东北部的暴雨落区进行了诊断分析。分析指出,广义湿位温纬向平均的垂直剖面图上,等湿位温线的倒Ω区域与四川东北部的强降水落区吻合较好,等湿位温线的倾斜程度以及湿位温异常的高度可以定性地指示降水的强弱;对广义湿位温从800 hPa到500 hPa垂直积分,用得到的湿位温的水平分布来指示东北部的暴雨落区效果较 好;用改进垂直积分区间后的广义对流涡度矢量垂直分量比用传统的对流涡度矢量垂直分量来示踪四川东北部的暴雨落区效果更好;质量垂直螺旋度能有效刻画出四川东北部地区强降水系统的典型动力场垂直结构,因此与四川东北部的地面强降水具有很好的对应关系。     

浙西南热带气旋强降水主要影响因子

对1950-2010年影响浙西南的热带气旋降水的移动路径、影响时间、强度、西风槽、西南季风以及地形等主要因子进行分析.结果表明:在玉环南-厦门一带登陆的热带气旋是影响浙西南的热带气旋中正面影响浙西南的类型,影响时间和最大平均过程降雨量、最大过程雨量存在着正相关关系,热带气旋的强度与其降水强度相关性较高.西风槽的存在不仅影响着热带气旋路径的变化,其槽前的西南气流也为热带气旋降水提供充足的水汽,同时槽后冷空气与热带气旋相结合,使丽水的西北部出现另一个强降水中心.西南季风为登陆后的热带气旋提供了水汽条件,使降水得到增幅.浙西南独特的地形,使在厦门以北到玉环以南登陆后西进、西北行或西北行后在120°E以西转向北上的热带气旋迎着山脉进入,降水强度明显加强.     

考虑地形起伏和障碍体破裂的汶川地震强地面运动数值模拟

2008年5月12日四川汶川地区发生M_W7.9地震,震中位置103.4°E,31.06°N.这次地震造成了以汶川、映秀为中心及其周边地域建筑物的严重破坏和人员的重大伤亡,且因为高山等地形复杂区域抢险救灾的艰巨性,为及时救援造成很大干扰.为更好理解地形因素对于强地面数值模拟结果的影响,建立了包含地形起伏影响及去除地形影响的两类模型.同时,依据震源破裂过程运动学反演结果,建立了包含障碍体破裂过程的震源滑动模型,实现断层分段、空间倾角以及滑移角的动态设定.基于动力学的地震动模拟方法,通过对地震波传播过程的数值计算和后处理分析,模拟由地震激发的区域强地面运动过程.结果显示：（1）强震动台站的断层距对地形效应具有放大或抑制作用,距离断层破裂带越近,地形效应越明显,反之,距离越远,则地形效应越微弱;（2）因为地形高差与障碍体的影响,地震造成的峰值可能出现在震中区域之外;（3）考虑地形影响模型的地表峰值速度（PGV）区域位于汶川与北川附近;而未考虑地形影响模型的PGV区域位于灌县—江油断层的后半段,处清平、安县附近;对汶川地震近实时强地面运动波场的模拟、峰值图谱的圈定及未来大地震强地面运动特征的预测都有重要指示意义.

     

腾格里沙漠不同类型沙丘土壤水分含量与地形-植被因子关系研究

土壤水分是沙区主要的生态限制因子,其分布受气候、地形和植被等众多因素的影响。以腾格里沙漠沙坡头地区3种类型的沙丘（固定沙丘、半固定沙丘和流动沙丘）为研究对象,利用方差分析和冗余分析（RDA）等方法对沙丘不同部位和不同深度土壤水分的分布特征及其与地形-植被因子之间的关系进行了综合分析。结果表明：（1） 不同类型沙丘上0~300 cm的土壤水分随着深度的增加而增加,表层土壤水分的波动程度大于中层和深层。（2） 固定沙丘不同部位及不同深度的土壤水分之间没有明显的差异,半固定沙丘和流动沙丘迎风坡与丘底的土壤水分高于背风坡和丘顶。（3） 固定沙丘上的土壤水分受地形-植被因子的影响较半固定沙丘和流动沙丘小,影响固定沙丘土壤水分的主要因子有坡向、高差和灌木多度。（4） 地形-植被因子与研究区绝大多数半固定沙丘和流动沙丘的土壤水分均有负相关关系。研究揭示了腾格里沙漠土壤水分的分布规律及其与地形-植被因子的关系,对制定相应的防风固沙措施以及建立科学合理的植物固沙模式有积极的指导作用。     

2013年6月30日皖南山区对流性暴雨成因及漏报原因分析

利用常规观测资料、地面加密观测资料、FY-4A卫星云图资料、多普勒天气雷达资料和ERA5再分析资料,对2021年6月14日傍晚到夜间豫南一次对流性暴雨过程进行了分析。结果表明：此次过程发生时,850 hPa以上为西南到偏西气流,边界层内冷空气侵入豫南,风场形成了气旋性切变和辐合,过程中水汽条件和热力条件较好,动力强迫主要位于边界层。本次降水可分为两个阶段：14日18∶00—15日00∶00时为对流的触发与演变阶段,冷空气南下形成的地面中尺度辐合线南压到豫南触发了准线状对流,之后辐合线断裂,位于驻马店的东段辐合线进一步南压,对流随之南压减弱,而南阳盆地内风场形成了中尺度气旋性旋转和辐合,对流在此维持;15日00∶00—06∶00为对流的再次增强与维持阶段,随着近地面冷空气再次增强,南阳中部到驻马店西部一带的对流增强并稳定少动。南阳站附近形成了中尺度气旋式辐合中心并长时间维持,利于此处对流不断生成并东移,驻马店西部山地的喇叭口地形对风场的辐合抬升作用也促进了对流的维持。

     

二层模式中小地形对于气压跳跃形成的初步研究

应用地面观测站、ERA5再分析资料和高分辨率的WRF模式分析了一次美国博尔德（Boulder）的强下坡风事件, 此次强下坡风暴爆发的机制是高空急流带断裂导致动量下传到背风坡山脚处。进一步分析表明,强下坡风的爆发与天气尺度系统高压脊过境及局地的背风坡重力波有关。在焚风的作用下,背风坡持续变暖导致重力波加强并转竖,侵蚀对流层顶的急流带,最终导致急流带断裂,高空动量下传至地面,强下坡风暴在背风坡爆发。

     

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。

     

局部倾角约束最小二乘偏移方法研究

随着石油勘探难度的进一步加大,地震数据往往存在采样不规则、地震道缺失等现象,如果不对其进行处理,会对后续的地震成像产生影响,引入成像噪音.针对这一问题,一般是通过地震道插值或数据规则化对叠前数据进行处理,然后采用常规的偏移方法进行成像,本文则是将地震成像看作最小二乘反演问题,在共成像点道集引入平滑算子,在共偏移距/角度道集引入平面波构造算子(PWC)进行约束,通过预条件共轭梯度法使得反偏移后数据与输入数据之间的误差达到最小,最终得到信噪比更高、振幅属性更为可靠的成像结果.理论模型和实际资料处理表明,本文方法不仅可以有效压制数据不规则对成像产生的噪音,而且具有更高的成像精度.