东北冷涡下辽宁省短时强降水统计与合成分析

利用2000—2014年6—8月常规资料、FNL资料和辽宁省逐时降水资料,将东北冷涡分为北涡、中间涡和南涡,统计每类冷涡短时强降水特征,并进行动态合成分析。结果表明:短时强降水共755次,冷涡下227次,冷涡强降水多发生在1~3 h内。6月短时强降水主要由中间涡引起,7、8月中间涡与北涡共同影响,有一定周期变化;而南涡没有在辽宁产生强降水。北涡水汽输送充沛,中间涡水汽条件较差,切变辐合场与水汽输送的结合是有利于强降水的重要因子。降水基本处于斜压区内,冷涡中心降水处在斜压区北侧和高空急流左前方,高空槽前或槽后的降水处在斜压区南侧和急流中心右后方,降水区附近多有高空急流形成的次级环流配合。槽后降水区干侵入活动明显,冷涡中心降水主要通过高位涡诱发气旋性环流而触发上升运动。     

台风形成过程中三维结构变化的初步分析

采用NCEP/NCAR全球对流层1°×1°格点分析资料,选取2000年0008号台风Jelawat和0010号台风Bilis两个登陆台风个例,计算了这两个台风形成过程中切向平均风廓线、垂直速度场和位涡场,讨论了这2个台风形成过程中三维结构的变化特征.结果表明,在台风的形成过程中,最大风速增加,最大风速半径减小,垂直运动的范围从对流层中部向上向下扩张,垂直运动的强度增大;正的位涡在台风中心上空聚集;各物理量在对流层850 hPa、500 hPa的变化最为明显,在300 hPa相对较弱.     

Localized multi-scale energy and vorticity analysis: II. Finite-amplitude instability theory and validation

A novel localized finite-amplitude hydrodynamic stability analysis is established in a unified treatment for the study of real oceanic and atmospheric processes, which are in general highly nonlinear, and intermittent in space and time. We first re-state the classical definition using the multi-scale energy and vorticity analysis (MS-EVA) developed in Liang and Robinson [Liang, X.S., Robinson, A.R., 2005. Localized multiscale energy and vorticity analysis. I. Fundamentals. Dyn. Atmos. Oceans 38, 195–230], and then manipulate certain global operators to achieve the temporal and spatial localization. The key of the spatial localization is transfer-transport separation, which is made precise with the concept of perfect transfer, while relaxation of marginalization leads to the localization of time. In doing so the information of transfer lost in the averages is retrieved and an easy-to-use instability metric is obtained. The resulting metric is field-like (Eulerian), conceptually generalizing the classical formalism, a bulk notion over the whole system. In this framework, an instability has a structure, which is of particular use for open flow processes. We check the structure of baroclinic instability with the benchmark Eady model solution, and the Iceland–Faeroe Frontal (IFF) intrusion, a highly localized and nonlinear process occurring frequently in the region between Iceland and Faeroe Islands. A clear isolated baroclinic instability is identified around the intrusion, which is further found to be characterized by the transition from a spatially growing mode to a temporally growing mode. We also check the consistency of the MS-EVA dynamics with the barotropic Kuo model. An observation is that a local perturbation burst does not necessarily imply an instability: the perturbation energy could be transported from other processes occurring elsewhere. We find that our analysis yields a Kuo theorem-consistent mean–eddy interaction, which is not seen in a conventional Reynolds stress framework. Using the techniques of marginalization and localization, this work sets up an example for the generalization of certain geophysical fluid dynamics theories for more generic purposes.     

一个β中涡对双台风相互作用影响的物理过程

利用高分辨率f平面正压拟谱模式,分析一个β中尺度涡对双台风相互作用影响的物理过程。结果表明：β中涡的存在可以使原本排斥的两个DeMaria型台风涡旋合并;β中涡改变双台风相互作用终态的物理机制是：初始时段处于某一台风涡旋正影响区内的β中涡,构成了非对称涡度场,进而在该台风涡旋内部产生指向另一个台风涡旋的气流。该气流如果足够强,则会使两个台风的中心距离在短时间内下降到合并临界距离之内,触发双涡合并过程的发生。     

2018年登陆上海两个台风暴雨结构特征综合对比分析

利用常规天气资料、雷达资料及NCEP（1°×1°）再分析资料，对1812号台风“云雀”和1818号台风“温比亚”在上海和浙江产生的暴雨过程进行对比分析，结果表明：①“云雀”受副高南侧偏东气流引导，降水集中在台风南侧，“温比亚”受大陆高压南侧偏东气流引导，降水在台风两侧分布均匀，暴雨范围比“云雀”广，但暴雨中心强度比“云雀”弱。②“云雀”后期南侧杭州湾一带有弱冷空气侵入，大气对流不稳性增强，降水再次增强，“温比亚”后期大气为弱对流不稳定状态，降水逐渐减弱。③“温比亚”两侧水汽分布均匀，水汽通量大值区范围和强度比“云雀”大，但垂直方向上“云雀”辐合高度到达了对流层中上层。④ “云雀”暴雨中心正好位于南亚高压主体南侧偏东气流中，更有利于高层辐散加强，产生强降水。     

2011年“7.3”暴雨过程的卫星云图特征和湿位涡分析

2011年7月2-3日豫西北出现局地暴雨天气,降雨强度大、时段集中,具有明显的强对流暴雨持征,其中有2站达大暴雨。采用1°×1°NCEP再分析资料进行环流背景分析和物理量诊断,结果表明：这次暴雨是由高空低槽和中低空切变线直接影响所致,高湿不稳定区的稳定持续为雨区积累了大量不稳定能量,在冷空气入侵的激发下,不稳定能量释放产生强对流降水;低层气旋性环流的形成和气旋性弯曲的存在利于上升运动加强,水汽的输送和辐合作用配合强烈的上升运动使得强降水持续;高层干位涡向对流层低层扰动下传具有促使低层气旋性涡旋生成和加强的作用,位涡的传播特征与未来4-6h的雨势强弱对应较好。利用FY-2E卫星资料结合自动站逐小时降水量对暴雨中尺度特征进行分析,结果显示,这次暴雨过程中存在明显的中尺度云团自组织现象,强降水是组织、合并后的一个中α尺度对流云团内部两个中β尺度的强雨团直接造成的;Tbb〈221K的冷云覆盖区与暴雨落区相对应。     

2011年梅汛期一次暴雨过程的对流涡度矢量方程诊断分析

利用NCEP FNL资料、FY-2E云顶亮温、常规观测及加密自动站降水量等资料,以及高分辨率中尺度模式WRF V3.3的模拟结果,结合对流涡度矢量方程对2011年6月一次江淮梅雨锋暴雨过程进行了诊断分析。结果表明,模拟结果再现了该次暴雨过程的降水特征,该过程主要受地面低压及梅雨锋锋面系统的控制和影响,其中6月14-15日为所选暴雨个例最旺盛的阶段,且该时段伴随梅雨锋上中尺度对流系统的移动发展和梅雨锋锋生。对流涡度矢量及其垂直分量的倾向方程的诊断分析表明,对流涡度矢量垂直分量的局地变化主要受非绝热加热项的影响;而非绝热加热与次级环流和梅雨锋锋生的关系说明中尺度对流活动与梅雨锋锋生存在类CISK机制的反馈关系。因此,对流涡度矢量,特别是其垂直分量可以用来诊断和揭示伴随非绝热加热的中尺度对流系统与梅雨锋锋生之间的关系。     

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。     

登陆北上影响山东的9216号强热带风暴

对北上影响山东造成重大灾害的９２１６号强热带风暴进行了分析。涡度诊断分析和能量场分析表明，该热带风暴低压一直沿着正涡度中心及高能轴方向移动。暴雨中心集中在高能舌顶热附近，并与正涡度中心相一致。     

滇中暴雨的湿位涡诊断分析

应用湿位涡理论,对１９９８年６月滇中地区罕见的６场暴雨过程进行了诊断分析。结果表明：θｅ面陡立且南侧暖湿气流活跃,易导致湿斜压涡度发展,形成θｅ陡峭密集区,密集区内暴雨容易发生;湿空气对流活动层仅能达到５００ｈＰａ至６００ｈＰａ之间,若对流层低层ＭＰＶ１〈０,同时ＭＰＶ２〉０,易产生暴雨。