强弱南亚季风不同发展期对青藏高原垂直环流的影响

为了探讨南亚季风的强弱变化对青藏高原垂直环流的作用,利用1990-2019年近30年高分辨率的JRA55再分析资料计算了南亚季风Webster-Yang指数(WYI)并选取了南亚季风强弱年,通过对比分析季风爆发前期(5月)、爆发期(7月)和爆发后期(10月)三个不同时段南亚季风强弱变化对青藏高原垂直环流的影响。研究表明:(1)5月WYI强年在高原南侧的上升气流强度和范围均大于弱年,7月高原主体与南侧的上升气流强度增大,强弱年差异不明显,10月WYI强年在高原南侧的垂直环流仍维持,但强度减弱,WYI弱年在高原南侧高空已转为下沉气流。(2)5月和10月,质量和能量均为从高原的南侧和北侧汇入高原,7月则转为高原向南北两侧散出质量和能量;WYI强年高原南侧高层辐散的强度大于弱年,低层辐合强度差异较小,强弱年在5月能量与质量的传输强度差异最大,7月最小。(3)WYI强年10月100 hPa南亚高压位置偏西,500 hPa西太副高维持,高原南侧的风场与温度场的减幅偏小,表明强南亚季风会改变高原地区高空水平环流形势,从而影响高原的垂直环流;WYI强年在5、7、10月高原主体的地表温度均大于弱年,表明在强南亚季风带来的暖湿气流的影响下,高原南侧的上升气流抬升至高原,高原的地表温度明显上升,高原地表热量增加进而影响高原垂直环流。

青藏高原及周围地区的平均垂直环流特征

为得到青藏高原及周围地区平均垂直环流的图像，更好地理解该地区的降水气候，利用美国ＮＣＥＰ／ＮＣＡＲ１９６１～１９９０年３０年平均的ｗ、ｕ、ｖ、ｚ等再分析格点资料，计算分析了该地区的平均垂直运动场和经、纬圈环流图，分析了它们的年变化特征和可能的原因。结果表明，该地区冬、夏半年的平均垂直运动场和经、纬圈环流有很大的年变化；揭示了夏季在西北干旱区和华北半干旱区分别存在干旱和半干旱经圈环流，夏季在高原３２．５°Ｎ以南还存在巨大的向西纬圈环流等事实；也指出高原大气热源强度的年变化与随后高原及周边地区平均垂直环流的年变化联系密切。高原及周围地区的平均垂直环流特征也能较好地解释各地的降水气候。

完全Q矢量的引入及其诊断分析

参照准地转Q矢量推导 ,考虑天气系统发展的主要热力强迫因子———非绝热加热作用 ,引出考虑非绝热效应的完全Q矢量的概念 ,并应用于实例分析。结果表明 ,完全Q矢量能较清楚地揭示暴雨天气系统的演变 ;考虑了湿过程的完全Q矢量在暴雨的诊断过程中显示了其更大的优越性 ;定性而言 ,完全Q矢量散度的辐合中心或辐合线、散度场和锋生函数场有助于确定暴雨的落区 ,暴雨区正好落在低层完全Q矢量散度场辐合中心和锋生函数场正值中心之间 ;定量而言 ,低层完全Q矢量散度场辐合中心和锋生函数场正值中心大小对暴雨强度有显著的指示作用。

高低空急流对广西强降雨作用的初步分析

利用常规观测资料对2006年5月27日广西一次强降雨过程进行分析。结果表明,这次强降雨发生在高空槽、切变线和地面冷锋共同配合的天气系统中,副热带经圈环流上升支和极锋急流经圈环流对暴雨区的生成具有重要作用。边界层南风急流、低空西风急流和高空西风急流上下的耦合作用是暴雨发生的重要原因。

风速垂直切变下非均匀层结大气中重力惯性内波的稳定性

本文应用WKB方法研究了在弱非均匀层结大气中,当基本气流具有弱垂直切变时,重力惯性内波的稳定性问题.由导得的波能量方程出发,分析了风速垂直切变及非均匀大气层结对重力惯性内波波能变化率的影响.

梅雨期及其前后东亚地区的经向环流结构

本文分析了1983年江淮流域入梅前、梅雨期以及出梅后东亚地区各期平均的经向环流结构及其演变特征。在不同时期,印度热带季风环流和东亚热带及副热带季风环流具有显著差异。研究指出,江淮流域梅雨是亚洲夏季三个季风系统相互作用的结果,是东亚副热带季风系统中经向环流上升支中的产物,同时又与其它两个季风系统密切相关,梅雨结束则与印度热带季风环流减弱南撤、西太平洋高压加强西伸、东亚副热带季风环流北上有关。

自由对流与稳定层结边界层风廓线的解析表达和边界层顶抽吸速度

基于近年来对自由对流和稳定边界层湍流交换特征的研究,求解边界层运动方程,得到这两种层结下边界层风的解析表达式.所得廓线与边界层特性参数符合观测特征.还求出了这二种层结下边界层顶抽吸速度的解析表达及其与某些参数的关系.结果表明,抽吸速度与层结有关,其特征可从物理上加以解释.

风廓线雷达中风切变分析方法的初步研究

在风廓线雷达连续输出的风场时间高度显示图上,尝试进行风场的流线分析和风切变值等值线分析,以便用于识别强烈风切变区。在风场变化比较均匀时,分析出的线形分布比较平缓,而在风场变化比较剧烈的区域,风向等值线、垂直风切变等值线和流线三者一致表现出了汇聚特点,线形的分布也异常地密集,分析结果直观地反映出了风场分布的特征和危险性风切变区域,该结果有助于风切变自动识别方法的研究。

利用机场天气情报计算大气边界层下部垂直风切变的一种方法

本文介绍利用机场天气情报 ,考虑气层厚度、地转风速Vg、下垫面的性质、温度层结、平流性质和气层相对于地面的高度 ,根据下垫面高度上的地转风速、风向和 850hPa高度上的地转风速、风向 ,给出了计算大气边界层下部垂直风切变的一种方法。并对该计算方法的误差进行了讨论。

本溪地区三维流场的数值模拟试验

1 引言 本溪市位于辽宁省东南部山区,为一东西狭长形地域。城区四周环山,东南部有平顶山,海拨623m,东北部有骆驼岭,地势东高西低。市区内人口稠密,工业集中。因此,该地区具有典型的复杂地形特色。 由于山坡的方位、坡度不同。

黄淮西部地貌过渡区深对流云的时空特征及其天气意义

中国黄淮西部地貌过渡带(30°38°N,109°-118°E,山区和平原过渡带)地形复杂,每年夏季强对流天气频繁发生。为了深入了解该地区的对流发展和分布特征,用1996 2010年5-8月静止卫星多通道资料及河南省地面观测的对流天气(雷暴、冰雹、短时强降水)资料,对该地区深对流活动的时空分布及天气意义进行了统计和对比研究。结果显示:黄淮西部地貌过渡带及其附近深对流活动的时空分布不仅与气候带关系密切,而且,明显受地形和天气系统影响。淮河流域是深对流活动高发区,豫北和豫西山区是深对流活动次高发区。豫北和豫西山区的深对流主要产生雷暴和冰雹,而淮河流域、南阳盆地等地势较低地区的深对流活动则较多地与雷暴和短时强降水有关。深对流活动随夏季风北进和副热带高压的北抬而具有显著的月际、日际变化及明显的阶段性特征。不同月份的深对流活动日变化特征显著不同,表现出两种性质的对流活动,一种为持续时间较短的热对流,一种为大尺度天气系统控制的持续性对流。豫北深对流活动日变化主要为单峰型,且具有自西北向东南方向传播的特征;豫南深对流活动日变化表现为双峰结构。

对流凝结加热的垂直分布与低纬大气的30～60天低频振荡

运用一个包含Wave-CISK机制的斜压半地转8层模式和本征函数展开方法,研究了三种不同的对流凝结加热廓线对低纬大气的30~60天低频振荡的影响。研究表明,不同的加热廓线分布时30~60天低频振荡具有不同的相速和周期,并且低频振荡特征相速的量级都是o(10 m/s),由Wave^CISK机制激发的低频CISK-Kelvin波和CISK-Rossby波都是稳定的。同时,还进一步揭示了不同加热廓线对低纬大气30~60天低频振荡垂直结构的影响。

青藏高原低涡移出高原的大尺度条件

利用NCEP再分析资料,计算分析了各类高原涡东移出与未移出高原的对流层中、上层多种合成物理量场。研究指出,高原低涡移出高原是受西风带天气系统与副热带天气系统的相互作用及对流层中层与上层的天气系统相互作用造成的。研究揭示了低涡东移出高原的大尺度条件及物理图像,还揭示了各类高原涡东移出高原的大尺度条件的主要差异。为预报高原涡移出高原的暴雨、洪涝提供了科学依据。

京津冀地区与海风锋相互作用的对流系统的发展预判分析

运用WRF模式,对京津冀地形触发对流系统与海风锋相互作用的两个个例开展了数值模拟,通过对两个个例模拟的广义湿位涡异常和雷达回波分布的对比分析,对广义湿位涡异常预判该类天气过程中对流系统发展的潜力进行了检验。分析结果显示,广义湿位涡异常较雷达回波提前0.5至1 h示踪到山地背风坡和海风锋处的对流系统的发展。斜压与水汽梯度相互作用和非绝热加热对广义湿位涡异常提前示踪山地背风坡和海风锋处对流系统发展有重要的贡献。过山气流的显著扰动和午后相对于陆地大气较为冷湿的海风辐合上升是分别造成山地背风坡和海风锋出现明显的斜压与水汽梯度相互作用的主要原因。

2008年梅雨异常大尺度环流成因分析

利用NCEP再分析资料对2008年江淮梅雨异常特征及其大尺度环流成因进行了分析研究。结果表明:(1)2008年入(出)梅显著偏早、梅雨期长度略偏短,梅雨分布呈南涝北旱、东多西少,梅雨量偏少、强度偏弱。(2)该年入梅显著偏早是东亚大气环流由冬季型向夏季型转换提前所致,副热带高空西风急流北跳、500 hPa西风带环流调整、西太平洋副热带高压季节性北跳、夏季风北涌至江淮流域的时间均早于常年。(3)该年出梅显著偏早的主导因素是冷空气活动。(4)南涝北旱梅雨型是受南亚高压东段脊线位置接近常年、副热带高压脊线处于适宜梅雨发生纬度带的南段、低空西南急流和水汽输送带北缘位置以及高空强辐散和中低空强辐合区位置偏南的影响。(5)东多西少梅雨型是冷空气路径偏西所致。(6)梅雨期夏季风北涌至江淮流域活动次数偏少是梅雨量偏少的重要因素。

2009年是空梅吗?

2009年江淮梅雨异常：（1）在正常梅雨期,江淮梅雨区的降水量明显偏少,有人认为是空梅或非典型梅雨;（2）在7月下旬到8月初,江淮流域又出现了所谓＂二度梅＂或＂晚梅雨＂的现象。为什么该年的梅雨会前弱后强？本文重点分析了2009年江淮异常梅雨的大尺度环流背景,并从季节内振荡角度探讨了异常梅雨的形成机制。结果表明：（1）亚洲夏季风的异常变化是造成6月底~7月初和7月下旬~8月初江淮区域两段梅雨降水期的环流背景。前者发生在亚洲夏季风明显偏弱的时期,持续时间短,降水量少;后者发生在亚洲夏季风明显增强之后,降水持续性强、降水强度大,并发生于通常的少雨时段。（2）东北冷涡异常偏强且持续时间长,使得夏季风难以北进,导致第一段梅雨期开始偏晚;夏季风水汽输送影响偏弱引起该段梅雨期降水量偏少。受东北低涡增强南压影响,副热带高压南退,来自西太平洋的异常水汽输送到达江淮地区,并与北方的水汽输送产生异常辐合,对第二段梅雨期的持续性异常降水产生重要影响。（3）15~30天大气低频振荡是2009年梅雨降水异常的可能机制。与通常30~60天低频振荡北传影响的情况不同,2009年东亚夏季风15~30天低频振荡的北传十分明显,其与北方15~30天低频振荡的南传在江淮汇合,对江淮两段梅雨降水期有重要作用,且第二段梅雨期的持续性强降水与15~30天低频振荡的异常增强有关。

江苏典型下击暴流风暴结构特征统计分析

为了研究江苏地区下击暴流的结构特征,利用常规天气资料、雷达探测资料、自动气象站观测资料和ERA5再分析资料等,选取2007—2018年江苏地区19个典型下击暴流过程进行统计分析。结果表明:江苏下击暴流的分布呈北多南少,以湿下击暴流为主,7月是下击暴流的高发月份,孤立风暴型下击暴流具有弱的天气尺度强迫和上干下湿的结构,风暴移速较慢,飑线镶嵌型下击暴流具有很强的天气尺度强迫特征,风暴移速较快。下击暴流影响期间地面温度变化剧烈,温度降低伴随有明显风速增大过程。统计显示,产生下击暴流风暴的环境温度平均垂直递减率为6.8℃/km,能够保证负浮力的维持,干冷空气被中层辐合气流夹卷进入风暴内进一步加强了下沉气流,使得下击暴流得以维持和加强。下击暴流的初生阶段,强反射率因子核心和中层径向辐合出现在下击暴流发生前20-30 min,成熟阶段,强反射率因子核心高度有明显降低,低层呈辐散结构。

有地形坡度的非线性Kelvin行波

提出了一个考虑地形坡度的非线性Kelvin行波解的模型,在假定了地形坡度沿山脉走向不变而仅在垂直于山脉走向的方向有改变的情况下,求得了该模型的解析解,这有助于加深对沿海山地捕获波的认识。文中还将该解与经典情形(即侧边界取为垂直刚壁而底面为水平)的解作了比较,发现前者的波速与扰动振幅均较后者要小,这与我国东南沿海武夷山区的沿海山地捕获波的情况相一致。

三维多层流过山产生的山地重力波研究

为了研究了三维多层气流过山产生的三维山地重力波和大气船波动力学理论,在本文中,改进了一个多层流过山的三维山地重力波的线性理论计算模式,分析了三维多层流过孤立山地产生的三维山地重力波和大气船舶波的物理机制及其表现特征。揭示了多层流过孤立地形产生发散模态和横波两种模态拦截背风波的气象条件,增强了人们对山地重力波动力学的理解和对山脉重力波及其相联系的山脉天气的预测能力。

全球谱模式不同垂直分层对纬向基本气流和行星尺度波动物理量的影响

本文用σ坐标原始方程全球谱模式，对1979年1月23日个例，采用3种不同的垂直分层方案，实行了5天积分，输出了若干模式诊断物理量。发现提高了模式顶高度和增加垂直分辨率的15层模式，对北半球冬季行星尺度波动的水平感热通量、波数1的振幅强度以及对流层西风急流强度的预报均有明显地改进，与实况符合很好。