静止环境中有阻力圆盘浮力射流特性的研究——(II)流场特性分析

在数值计算成果的基础上,对阻力圆盘浮力射流的流场进行了分析和总结,基于轴线流速的变化规律将盘后流场分为3个区域:回流区、过渡区和自相似区。得到了回流区的长度随弗劳德数F0、孔口直径D/d以及盘离孔口的距离H/d的变化规律,并得到了工况为H/D=1,D/d=2,6和H/D=3,D/d=2在不同弗劳德数F0条件下的横截面上的流速分布和达到自相似区的最小长度;结果表明弗劳德数F0的大小是决定绕流流态的主要因素;同时分析了由正常绕流发展到非正常绕流的压力场变化,发现由于弗劳德数F0的增大而导致流场中出现的第三个负压中心的大小和位置与绕流是否能正常发生存在密切的关系。     

黄海近岸锋面的时空变化及其对沉积物输运和沉积的影响

利用2010和2012年黄海海域不同季节的航次观测数据与HYCOM模式再分析数据进行了比对,检验了HYCOM模式的水体温度数据在黄海海域的适用性。据此分析了黄海海域的温度锋面和混合锋面的时空变化。结果显示,温度锋通常在秋季开始出现,在冬季最为发育,在春季逐渐消失;黄海混合锋面与季风活动密切相关,主要在秋季开始出现,在冬季发育。悬浮沉积物基本上集中在温度锋的向岸一侧,难以跨越锋面输运。山东半岛成山头海域的温度锋在形态及空间位置上与泥质沉积区相对应,沉积中心(厚度40 m)主要分布在温度锋的西侧,而在其东侧泥质沉积厚度快速减小。研究结果发现,秋冬季节混合锋与温度锋的空间位置并不一致,混合锋位于温度锋的西侧,强烈混合使得沉积物不易沉降,对应泥质沉积厚度小;而在混合锋东侧,悬浮沉积物浓度高且水体层化显著,沉积物易于沉降堆积,与泥质沉积中心对应。混合锋与温度锋的空间分布差异与共同作用可能是该区域泥质沉积体"Ω"形态发育的动力学机制。     

副高异常偏西背景下西北一次漏报的雷暴大风中尺度分析*

摘要：利用西安多普勒天气雷达、L波段风廓线雷达和加密自动站探测资料,结合天气实况,对2018年7月26日发生在陕西一次副热带高压影响下的的强风暴过程进行了中尺度分析。结果表明：（1）本次强风暴伴随的阵风锋共维持了4h,其中有3h出现7级以上的大风,且最大风力10级。（2）在副热带高压影响下,陕西处于高温、高湿气团中,大气层结极不稳定。（3）此次强风暴在高的对流有效位能环境下（CAPE）下,抬升触发的关键因子是关中地区中尺度辐合线,当初生的对流云团下山后,中尺度辐合线触发的对流风暴形成小范围冷池出流与环境风场形成新的辐合线,加强对流风暴发展。（4）当阵风锋移动过程中遇到前方的对流云团时,将低层暖湿空气抬升,并随着上升气流输送到主体对流风暴中,迅速补充了主体风暴的能量,使得主体风暴再次强烈发展,延长了阵风锋的生命史。     

2020年初内蒙古一次暴雪天气过程的成因分析

利用常规观测资料和NCEP（1°x1°）再分析资料,对2020年2月发生在内蒙古的一次地面回流与倒槽共同作用下的暴雪天气过程进行详细分析。结果表明：本次暴雪过程的主要影响系统是高空槽、700hPa切变线、高低空急流、地面冷高压、倒槽和冷锋。在高空下沉气流及1000~800hPa上东北急流的共同作用下,干冷气流形成“冷垫”,迫使暖湿空气沿冷垫抬升,同时不断的有干冷空气向中低层暖湿气流下方入侵,与中高层的西南急流形成深厚的锋生区和锋面次级环流,二者的正反馈作用为暴雪提供增幅作用。700hPa西南急流不断输送水汽,暴雪区位于比湿、水汽通量和水汽通量散度辐合的大值区。低层辐合高层辐散,配合显著的上升气流,有利于水汽积聚与输送和上升运动。强锋生落区与暴雪区域相对应,其中水平变形作用项对锋生的贡献最大,垂直运动项对锋生的贡献最小。湿位涡在强降雪落区内MPV1>0, MPV2<0,有利于本次暴雪过程的发生,高空下传的正MPV1会引起低层冷空气加强,冷暖空气对比度加大,有利于锋生,同时湿斜压性增强,诱发气旋式环流,进一步增强降雪。     

大连地区一次副热带高压边缘暖锋暴雨机制分析

利用常规气象观测资料、自动站逐时降雨量资料以及NCEP逐6小时再分析资料（1°×1°）,对2020年8月31日大连地区一次副热带高压（下称副高）边缘暖锋暴雨过程的环境场特征和动力热力机制进行了分析。结果表明：暴雨发生在远距离台风活动的有利背景下,由副高、500 hPa高空槽和850 hPa暖式切变线共同影响所致。大连地区处于副高边缘,台风造成副高西伸北抬,副高和台风外围的偏南暖湿气流共同为暴雨区输送充足的水汽条件,为此次暴雨的产生提供了有利的大尺度环流背景场。暴雨发生前大气对流不稳定,深厚的湿层和暖云层以及较低的云底高度,是产生较高降雨效率的有利条件。850 hPa比湿大于14 g﹒kg-1,超过区域暴雨阈值;近地层出现强水汽通量辐合中心并配合上升运动区,对强降水的预报具有明显指示意义。高空急流提供强辐散“抽吸”作用,对流层中下层西南风的不断加强和向下传播出现低空和超低空急流,高、低空急流耦合形成较强的上升运动,触发不稳定能量释放,产生强降水,超低空急流的出现对此次暴雨的产生、发展和维持发挥关键的作用。暴雨区上空存在广义位温等值线密集带和陡立区,由于凝结潜热释放而引起广义位温高值区呈漏斗状向下伸展,中低层强暖平流促使湿斜压性显著增强,有利于暖锋锋生,从而导致整层饱和大气的抬升,最终产生强降雨天气。     

对流移入杭州湾后飑线发展机制分析

利用多源观测资料,对2021年4月30日发生在黄淮地区的一次强对流过程中由不同类型风暴系统造成的极端对流大风进行了探讨。研究表明,此次强对流过程发生在东北冷涡背景下的强风垂直切变和层结不稳定环境中,地面气旋及锋面触发了初始对流,在之后近10 h的传播过程中经历了组织化发展、孤立风暴新生、发展、合并与重组等不同阶段。期间,由两种不同类型风暴产生了特征相异的对流性大风：第一阶段,以江苏淮安站为代表,苏中极端对流性大风（36.2 m/s）是由发展强烈的超级单体风暴引发下击暴流所致。对流风暴低层呈现出明显的钩状回波特征,对应深厚的具有显著气旋性旋转的中气旋,在地面极端大风临近时刻,中气旋存在同时向上和向下拉伸、水平尺度快速收缩过程。贯穿整个风暴的下沉气流位于风暴钩状回波后侧,这支强下沉气流至地面附近迅速向外辐散,伴随风暴内强反射率核快速下降,导致淮安产生时、空尺度小且空间分布显著不连续的极端大风。第二阶段,以江苏南通地区为代表,苏东南地区极端大风的发展过程涉及多尺度天气系统的相互作用。线状对流系统前部存在明显的阵风锋,造成较大范围10级以上的地面大风;南通通州湾极端大风（47.9 m/s）发生在阵风锋后侧,其形成一方面是由于线形对流风暴造成的强冷池与地面冷锋相叠加,形成更强的气压梯度,另一方面与地面中尺度气旋入海过程中的快速发展以及风暴后侧倾斜向前的下沉气流导致的高空风动量下传有关。     

梅雨锋上的三类暴雨

利用常规气象观测资料、区域自动站资料、FY-2C云顶亮温（T_BB）资料及NCEP 1°×1°再分析资料,对2015年6月17-18日发生在黔东南地区的典型梅雨锋西段暴雨进行了诊断分析。结果表明（：1）在500 hPa两槽一脊单阻型梅雨形势下,冷空气沿贝加尔湖阻塞高压东侧南下与来自南海、孟加拉湾的暖湿气流在黔东南交汇,500 hPa短波槽东移促使低空切变线东移南压和地面梅雨锋发展,配合200 hPa南亚高压东部脊附近的\     

A study of thunderstorm formation along dry lines

利用EC再分析资料、VDRAS资料以及多种观测资料,对2014年8月16日天津地区非典型环流形势下局地暴雨过程的中尺度特征进行分析。结果表明：（1）在对流发生前,偏东气流将海上暖湿空气输送到天津上空,使得天津上空大气水汽含量突增,为短时强降水的发生提供充足的水汽条件;（2）天津西侧雷暴在近地面形成辐散气流,向天津地区输送干冷平流形成干线,当锋生扰动向东推进时,与来自渤海湾的暖湿气流相遇,加强了扰动,触发了天津城区附近对流的发展;（3）干线在东移过程中,与正在向北推进的阵风锋在天津东南部的水汽大值区相碰,且阵风锋以南的中尺度急流为短时强降水的发生提供了源源不断的水汽,使强降水的进一步发展;（4）近地层冷暖空气的交汇,配合中低层气旋式切变,为降水发展的动力机制。

     

我国南方持续性暴雨成因的TBB场分析

利用多种资料分析了2014年7月13—17日贵州持续性暴雨过程的中尺度环境场特征及贵阳极端降水成因,并以多个时次不同要素资料进行合成分析,构建此次梅雨锋西段持续性暴雨的天气学模型。结果表明：(1)此次贵州持续性暴雨发生在单阻型梅雨稳定的背景下,当地持续3~4 d的强降水由中低层低涡切变、低空急流及地面静止锋(梅雨锋)共同作用造成。(2)梅雨锋雨带的建立、维持及移动造成贵州不同区域出现强降水。此次过程梅雨锋雨带对贵州的影响分四个阶段,其中,第三阶段梅雨锋西段缓慢南压过程中多个β中尺度云团更替、合并及缓慢移动造成贵阳及周边部分县市降水量突破历史极值。(3)中低纬度系统相互作用使水汽输送异常偏强。7月16日白天当年第9号超强台风“威马逊”进入我国南海海面后促使副热带高压西侧向北输送的水汽加强,该水汽与来自孟加拉湾的强盛西南暖湿气流在贵州上空汇合、加强,形成异常偏强的水汽通量及水汽辐合中心,这可能是贵阳极端降水发生的重要原因。(4)相比2010—2014年5—9月贵阳发生的另外4场大暴雨过程,该过程更长的降水持续时间可能是贵阳极端降水发生的另一重要原因。(5)贵阳强降水期间,强降水的雷达回波表现为层状云-积云混合降水回波,并具有低质心暖云降水特征,同时径向速度图上可见强劲西南急流及中尺度气旋性辐合。

     

梅雨锋的典型结构、多样性和多尺度特征

在天气尺度梅雨锋的天气学定义基础上,利用GMS-5静止卫星红外云图、常规气象探空资料、NCEP再分析与最终分析资料对2002年长江流域典型梅雨期6月26—28日和二度梅期间7月23日、1998年5月梅雨与7月二度梅共4个梅雨锋个例进行了分析与比较,归纳了梅雨锋结构多样性;并着重对典型梅雨期的梅雨锋发展过程、水平以及垂直结构进行了多种物理量场(包括风场、温度场、急流、锋区、假相当位温、散度、垂直速度、静力稳定度等)的综合分析。结果表明,不同的个例,不同的地区和时期,一次梅雨过程的不同阶段,梅雨锋的结构和性质都有可能不同,它可以从比较接近极锋的性质过渡到接近赤道锋的性质。在水平结构上梅雨锋是在高、低纬度不同尺度的环流系统共同作用下形成的,从而造成了梅雨锋结构具有丰富的多样性。对典型梅雨锋结构进行综合分析表明梅雨锋对流层中下层锋面由强假相当位温水平梯度形成;梅雨锋南侧为暖湿气团、北侧为变性气团;梅雨锋南面为西南季风、北面为偏东气流;梅雨锋的上升运动和强降水主要发生在梅雨锋的前沿;梅雨锋上方对流层上半部存在与副热带高空急流相配合的高空副热带锋;对流层上部的高空热带东风与副热带高空西风急流构成了梅雨锋降水的高空辐散流场。根据典型期梅雨锋以及二度梅倾斜型梅雨锋的对流层上、中、下水平环流特征,给出了梅雨锋的多尺度概念模型,主要包括中低纬度系统相互作用、对流层高层的行星尺度的环流系统副热带高空西风急流、高空热带东风急流与南亚高压、对流层中层的副热带高压与北方的短波槽以及对流层低层的行星尺度季风和切变线。