非纬向高空急流与远距离台风中尺度暴雨的研究

首先对非纬向高空急流与远距离台风暴雨的相关统计进行了分析,得出:暴雨发生时,200 hPa高空一般为西南风急流(90. %),暴雨区位于高空急流右后方。暴雨增幅时,200 hPa高空急流有一个增强转竖的趋势。用MM4模式对9711号台风8月19日00时～20日00时(GMT)进行了数值模拟和诊断分析。认为:远距离台风暴雨与非纬向高空急流、低层台风倒槽形成有关。高空急流右后方形成的高层辐散场主要与非纬向风有关。高层辐散场使低层产生变风场辐合,从而导致台风倒槽的形成与暴雨加强。在暴雨增幅过程中,用中尺度系统分析发现在高空急流右后方300 hPa以下存在一支中尺度环流,该环流对暴雨的维持与加强有密切联系,它的生成与高空急流的非纬向性增强有关。在高空急流右后侧的次级环流与降水产生的潜热反馈、高空非纬向风场(v场)的增强之间存在一种有利于远距离暴雨增幅的正反馈机制。

1958～2000年6月连续性暴雨的特征分析

利用1958～2000年6月的43年间我国长江以南各站的逐日降水资料,对连续性暴雨过程进行了区域划分和统计,并以此为依据作了初步的分析。分析发现6月份我国南方暴雨发生频繁,且华南、江南可同时有连续性暴雨过程存在,并得出了我国6月份连续性暴雨的基本特征以及年代际的变化规律,认为1990年代以后连续性暴雨增加明显。最后以1994、1998、2005年6月发生我国南方的连续性暴雨为例,初步探讨了连续性暴雨中华南、江南双雨带发展的基本规律和形成机制,指出产生连续性暴雨的大尺度背景场与南亚高压和高空急流的稳定维持有关。

2005-2008年5、6月华南暖区暴雨与高、低空急流和南亚高压关系的统计分析

利用2005—2008年5月和6月的NCEP 1°×1°分析资料和气象台站常规气象资料,对我国华南地区的暖区暴雨进行了统计分析,并且以θse场与暖区暴雨的不同配置进行了分类,将华南暖区暴雨划分为三种类型,在分类的基础上进行了合成分析。统计及合成分析得出5月和6月的暖区暴雨有明显的差异:5月1型暖区暴雨出现最多,6月2型暖区暴雨出现最多,3型暖区暴雨仅发生于6月;5月暖区暴雨受高空急流的影响比较大,多发生于高空急流的右后方,离南亚高压脊线较远;6月形成暖区暴雨的高空急流较弱,暖区暴雨多发生在南亚高压脊线附近;5月形成暖区暴雨的南部系统相对稳定,而6月南部系统尺度变化较大。其相同点为:5、6月各类暖区暴雨多发生于850 hPa低空急流的后部(包括左后、右后),且均发生于850 hPa左右的南风辐合区中,因此低层南风辐合是产生暖区暴雨的重要机制之一,除6月1型暖区暴雨外,其他类暖区暴雨区的南侧中层均有干区配合。5、6月2型暖区暴雨相似度最大,1型暖区暴雨的相似度最小。

台风登陆前后雨带断裂与非对称降水的成因分析

利用美国WRF(Weather Research Forecast)模式对"海棠"台风(0505)登陆前后的雨带变化进行分析和模拟试验。结果显示:台风登陆前后其雨带会产生断裂,这种现象可发生在陆地和海上,使非对称降水更加明显。分析得出雨带断裂不仅与地形有关,而且与高层台风环流和中纬度系统的相互作用有关:台风登陆前后,200hPa南亚高压和台风外围的辐散气流结合形成在台风西北方向的弱倒槽,台风中心西侧及西北侧的中低层辐散流场稳定维持,使高层气旋性流场加强,与气旋性流场相伴的正涡度一部分随气流逆时针旋转,并逐步平流至台风中心附近的正涡度区形成一个沿22～25°N的正涡度输送带并延伸至台风中心东部,而中心东部高层的正涡度带中有下沉运动,不利于降水发展而导致雨带断裂是非对称降水的主要原因。高层台风的带状涡度向外围的传播可导致中纬度气旋性环流的进一步加强和正涡度向台风输送的加强,使雨带断裂更加明显。

爆发性气旋的合成诊断及形成机制研究

该文对发生在太平洋和大西洋的 1 6个爆发性气旋作了合成分折 ,对强弱爆发性气旋作了对比及诊断 .研究发现 ,基本场上存在不少明显的差异 .分析得出 ,强爆发性气旋的形成与高空急流的非纬向性以及反气旋性弯曲密切相关 .非纬向高空急流为爆发性气旋提供了强的辐散、斜压性、斜压不稳定场 .高层强爆发性气旋前部的反气旋曲率易造成重力惯性波在能量北传时发展 ,促使气旋快速加深 .暖平流及非绝热加热可使反气旋曲率加强 .一般情况下 ,当气旋西部位涡的大值区与北部位涡的大值区叠加下沉时 ,有利于气旋爆发性发展 .

一次连续性暴雨中双雨带的成因分析

利用NCEP/NCAR1°×1°再分析资料,对2005年6月17—22日发生在长江以南的一次连续性暴雨过程分析发现,在连续性暴雨过程中,长江以南有两支雨带存在,北雨带与冷锋降水以及副热带西风急流右后方的非地转场引起的质量调整有关。南雨带的形成与东、西风急流和南亚高压的共同作用有关:东风急流中心右后部的非地转场可形成反环流,有利于南雨带形成;南亚高压脊线附近以及东风急流的右后方的du/dt<0,可导致雨区附近及南部强的v-vg<0场出现;当西风急流南压,在雨区的北部即西风中心的后部可形成强的v-vg>0,三者共同作用的质量调整使雨区上空出现强辐散场导致暖区强降水出现。分析发现南雨带中层有θe锋区存在,该锋区有利于不稳定能量的释放,使暴雨加强,当南北锋区接近时雨带合并。

多台风的相互作用和水平涡度与垂直涡度的关系

利用WRF模式较成功地模拟出2009年发生在西太平洋上的三个台风（“天鹅”、“莫拉克”和“艾涛”）,并在此基础上,对三个台风中的水平涡度、垂直涡度及它们的相互作用进行分析和诊断.结果发现,在这三个台风演变过程中,水平涡度与垂直涡度的合矢量有较固定的模式,在900 hPa以下低层有水平涡度的辐合,900～ 800hPa左右有水平涡管的流出,800～ 700hPa有水平涡管的流入,当有多个风速中心存在时,在风速中心之下有水平涡管向台风中心辐合、之上有自中心向外的辐散.特别是在低层通过涡管形成的垂直环流相互作用,这种环流主要由自西向东、或自东向西的水平涡度矢量构成,其上升支有云和降水产生,多从左台风的东北部流向右台风的西南部.由完全涡度方程分析可见,在850hPa以下的最大风速中心附近有水平涡度向垂直涡度转化,其转化最剧烈的时期与台风的风速增长期一致,涡度平流的作用与之相反,起到减弱台风的作用.800～ 600hPa有垂直涡度向水平涡度转化,低层最大风速之上风速减小.

一次梅雨期暴雨与中层锋生、β中尺度小高压的关系

利用实况资料和中尺度WRF模式对2007年7月9—10日一次江淮梅雨期暴雨过程进行了数值模拟与诊断分析。结果表明,此次过程中,在雨带的北部有β中尺度小高压的维持及破坏过程。在小高压维持时,暴雨相对较小,被破坏时,降水加强,同时中层有明显的锋生过程。β中尺度高压产生与消失的原因与高空急流的非地转质量调整有关。小高压存在时有利于梅雨锋切变线的维持,但其南部的偏东气流,没有为暴雨提供较强的辐合场,且阻挡了北方的冷空气南下,因此不利于强降水的产生。当其减弱消失时,使得北方的动量直接指向暴雨区,有利于辐合上升运动的加强,从而强降水发展加强。最强锋生、降水以及有效位能出现在小高压被破坏后。利用锋生函数计算得出,暴雨时,中层的水平辐散项与变形项对锋生的影响明显。通过湿位涡的计算发现其对低层锋生和降水的预报有着一定的指示和预报意义。

南亚高压与偏北风急流出口区的暴雨生成机制

利用MM4中尺度模式 ,模拟了 1 998年 7月 2 1日 0 8:0 0～ 2 2日 0 8:0 0 (北京时 ) ,一次西北风急流的暴雨过程。分析发现 ,西北风高空急流与南亚高压环流形成的辐散辐合场导致一对中尺度正反环流的生成 ,使暴雨得以维持与加强。在暴雨区北部 ,中高层条件性对称不稳定可使下沉运动加速 ,对北支环流的维持起关键作用 ;雨区南部 ,南支环流圈的维持与高层北风中心的加强有关。北支环流圈的加强以及动量下传使暴雨区北部低层的北风分量维持。该北风分量与雨区南部环流的南风分量形成低层辐合。

MCC转为带状MCSs过程中水平涡度的变化与暴雨的关系

利用实况资料和WRF中尺度数值模式对2010年6月18—19日的一次MCC转带状MCSs的暴雨过程进行数值模拟与诊断分析。结果表明:850 hPa西南涡和切变线的形成与维持是影响此次暴雨产生的中尺度系统,前期MCC的形成到成熟以低涡降水为主,后期的圆形MCC转为带状MCSs主要为切变线降水。在雨区附近,u、v的垂直切变所形成的强水平涡度造成的旋转,对应垂直环流的上升支可触发暴雨产生,垂直方向上u、v不同的分布可形成不同的垂直环流。低涡与切变线附近的水平涡度有明显差异,这种差异导致暴雨形成的原因不同,低涡暴雨主要由v的垂直切变造成,切变线暴雨主要由u、v的垂直切变共同作用,本次过程中v的垂直切变构成了沿切变线的东西向雨带,u的垂直切变沿纬向的不均匀性引起的垂直运动与切变线上MCSs的生成、发展和多雨团的形成关系密切。低涡、切变线降水中心附近的正倾侧项(水平涡度向垂直正涡度转换)也有类似的差异,低涡的转换主要由v/p<0决定,切变线的转换主要由-u/p>0决定。水平涡度向垂直涡度的转换尺度较小,易在平均状态下被忽略。倾侧项主要有利于暴雨的加强,但对西南涡、切变线的发展贡献较小。

2000—2009年夏季东亚热带气旋远距离暴雨统计分析及个例的数值模拟

利用2000—2009年6—8月的NCEP 1°×1°FNL数据、TRMM降水数据及JMA提供的《TC最佳路径集》等资料,综合考虑低层水汽通道及TC与中纬度系统相互作用的两个因素,对0°以北150°E以西东亚地区的远距离暴雨进行统计分析,得出这一时期共有48例远距离暴雨产生,并将其分为5种类型。将各类型合成分析后得到远距离暴雨在850 hPa、500 hPa的主要影响系统有:TC、中纬度槽、副热带高压及水汽通道,其中水汽通道多与印度季风相连接对远距离降水的影响最显著,其次是中纬度槽。形成最多的是北槽、涡-南TC型远距离暴雨占总数的68.8%,而且远距离暴雨多发生在TC路径的右侧(占总数的71%)。200 hPa上多数远距离暴雨发生在高空急流的右后方,并在TC的东西部各有一反气旋性涡旋。当TC东部无反气旋性涡旋时TC较弱。当远距离暴雨发生在TC的西北方向,且西北方向有槽存在时TC较强。利用WRF中尺度数值模式对1104号TC Haima进行敏感性试验表明,TC在此次暴雨过程中起主要作用,通过影响降水区的水汽通道导致降水增强。

2008年6月20—21日一次β中尺度切变线、低涡降水机制研究

利用WRF中尺度数值模式,模拟2008年6月20—21日江淮一次β中尺度切变线、低涡降水过程。分析发现:低层大尺度的0.5×10-6m2.s-1.K.kg-1的大值位涡为切变线暴雨提供了背景场,在其南部边缘,低层的切变辐合及云水形成的非绝热加热,导致了正位涡的增长,使低层正涡度加大引起降水加强。低层的正位涡通过上升运动向上传递,导致了高层位涡正异常,高层位涡的正异常又可导致低层的气旋性涡度进一步加大并使降水加大;β中尺度低涡的生成与大别山地形关系不大,主要是由对流层高层正位涡异常引起,但是低涡的维持及降水与大别山的地形坡度密切相关,当地形平坦时,不利于低涡维持和降水加强,当具有大别山的地形坡度时,不论山脉的高低都有利于低涡维持和降水加强。

青藏高原夏季带状MCSs的分类以及形成原因

利用2007—2011年夏季TBB(black body temperature)资料筛选出夏季青藏高原地区特征比较稳定的带状MCSs加以归类,结合NCEP资料及后向轨迹模型对其成因进行逐类探讨。结果表明,特征稳定的带状MCSs共有37例,可以按形状分为三类:北凸型、南界型和纬向型,其中北凸型发生得最多,纬向型最少。整个夏季有接近30%的时间,特别是在7月有近50%的时间都出现这种稳定的带状MCSs。高层南亚高压以及高空急流和低层500 hPa切变线辐合及其南侧的高温高湿是带状MCSs生成的主要原因。500 hPa上,纬向型带状MCSs一般发生在高原南北两侧较平直的东、西风气流中;北凸型发生时,高原北部为平直的西风气流,孟湾为较强的槽,高原东、南部受西南偏南气流影响;南界型时高原一般为西北气流,南侧有较强的孟湾气旋控制。围绕高原有4个水汽的辐散源地,带状MCSs对流区的水汽主要通过高原南侧和高原东南部的辐散源地进入对流区。

“莫拉克”台风螺旋雨带与水平涡度的关系

利用实况资料和WRF模拟资料,分析2009年8月6—10日"莫拉克"台风在台湾地区造成强降水过程中台风螺旋雨带与水平涡度的关系。结果表明:模式较好地模拟出了本次台风暴雨的发生发展过程。在7日00时—9日00时,台风外围有两条螺旋雨带,一支位于台湾的中部偏南,一支位于台湾的南部,暴雨主要位于这两支螺旋雨带上;暴雨出现在环流上升支附近,在中低层,雨带对应着较大的指向东的水平涡度,且随着水平涡度大值区移动而移动,显示出两者较密切的联系;水平涡度的大值区与垂直涡度的大值区也有较好的对应关系,存在水平涡度向垂直涡度的转化;水平涡度的旋度正值区对应上升运动区,其旋度的大值区对应强的螺旋雨带与降水。当水平涡度减小时,若水平涡度的旋度正值区存在,雨带仍然可以维持。

南亚高压南部环境位涡对台风加强的影响分析、

利用2002—2009年8年中6、7、8、9月的NCEP 1°×1°再分析资料对登陆我国大陆的台风与150 hPa高层位涡的关系进行统计,8年中共有23个台风受到150 hPa南亚高压南部边缘位涡的影响。其中3个台风(0216"森拉克"、0604"碧利斯"、0903"莲花"),在其发展初期在南亚高压南部的大值环境位涡进入台风中心后,台风中心气压下降。通过诊断分析从等值线的角度得出高层位涡与此类台风发展的关系,在150 hPa高层正位涡异常的作用下,等熵面向大值位涡处汇聚,这种形式可使正位涡异常区两侧的等熵面向下倾斜,从而引起台风中高层的暖中心加强以及中层位涡增大,中层的位涡增大以及暖中心的出现又有利于低层气旋性涡度增长,导致台风中心气压下降,使台风强度增强。根据吴国雄的倾斜涡度发展(SVD)理论,其原因可能是等熵面倾斜使垂直涡度发展,从而加强对流运动潜热释放使台风暖心加强,使得台风的强度加强。通过位涡反演试验也证实了高层位涡对中层位涡发展的影响大于低层。

有效位能和冷空气活动与台风暴雨增幅的研究

利用一次数值模拟结果对台风范围的总有效位能、涡旋有效位能（Ａ、Ａｇ）进行了研究。结果发现，暴雨增幅时有效位能释放。冷空气处在台风外围时有效位能释放最多，增幅最大。能量积累与释放周期１２小时。冷空气侵入中心后，非绝热加热迅速减小，不利于降水增幅。

副热带高压和对流潜热加热与南海台风的耗散及维持

利用自适应网格模式对９５０５号及９６１８号南海台风进行了数值模拟及试验，试验结果表明：南海台风的耗散主要与副热带高压加强有关，地形的影响较小。副高的活动对台风的加强与减弱十分敏感，当副高减弱时台风加强，副高加强时台风减弱。潜热释放是台风维持的主要因子。副高强度与潜热加热的大小成反比。分析发现，台风登陆后若与西风槽接近，则有利于台风维持。

含锌矿物的微观结构与反应活性

为明确闪锌矿、红锌矿、菱锌矿、硅锌矿和异极矿的浸出性能差异,采用基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)赝势平面波方法,对5种锌矿物晶体的能带结构、态密度、Mulliken布居数等性质进行了理论计算。结果表明,5种矿物中的锌均以Zn的3d,4s态电子与S的3p和3s态电子或O的2p和2s态电子杂化成键。根据Zn—S和Zn—O键断裂的难易程度,5种锌矿物与浸出剂反应时的反应活性顺序为:菱锌矿>红锌矿>异极矿>硅锌矿>闪锌矿。

Predominance diagrams for Zn(Ⅱ)-NH_3-Cl^--H_2O system

The thermodynamics in zinc hydrometallurgical process was studied using a chemical equilibrium modeling code（GEMS） to predict the zinc solubility and construct the species distribution and predominance diagrams for the Zn（Ⅱ）-NH3-H2O and Zn（Ⅱ）-NH3-Cl--H2O system.The zinc solubilities in ammoniacal solutions were also measured with equilibrium experiments,which agree well with the predicted values.The distribution and predominance diagrams show that ammine and hydroxyl ammine complexes are the main aqueous Zn species,Zn（NH3）24-is predominant in weak alkaline solution for both Zn（Ⅱ）-NH3-H2O and Zn（Ⅱ）-NH3-Cl--H2O systems.In Zn（Ⅱ）-NH3-Cl--H2O system,the ternary complexes containing ammonia and chloride increase the zinc solubility in neutral solution.There are three zinc compounds,Zn（OH）2,Zn（OH）1.6Cl0.4 and Zn（NH3）2Cl2,on which the zinc solubility depends,according to the total ammonia,chloride and zinc concentration.These thermodynamic diagrams show the effects of ammonia,chloride and zinc concentration on the zinc solubility,which can provide thermodynamic references for the zinc hydrometallurgy.

氟盐溶液浸出白钨矿的热力学分析

随着黑钨矿资源的枯竭,白钨矿代替黑钨矿资源已逐渐成为未来钨冶金的发展趋势,简单有效的钨冶炼技术已成为众多学者研究的焦点。针对氟盐浸出白钨矿工艺,通过热力学计算,绘制了浸出溶液含氟0.10mol/L和0.12mol/L时各组分的平衡浓度对数图,并利用此图对氟盐浸出白钨矿工艺进行了热力学分析。