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Analysis on the Moist Potential Vorticity and Conditional Symmetric Instability of a Rainstorm
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作者 LIN Que-lue LIU Jin-yu +1 位作者 PENG Wu-jian YANG Hua 《Meteorological and Environmental Research》 CAS 2011年第6期24-28,34,共6页
[Objective] The research aimed to analyze the moist potential vorticity (MPV) and conditional symmetric instability (CSI) of a rainstorm in Guangxi in the prior flood season. [Method] Based on the conventional observa... [Objective] The research aimed to analyze the moist potential vorticity (MPV) and conditional symmetric instability (CSI) of a rainstorm in Guangxi in the prior flood season. [Method] Based on the conventional observation data, precipitation data from the automatic station and 1°×1° six-hourly reanalyzed data from NCEP, MPV and CSI in a rainstorm process which occurred in the prior flood season in Guangxi were analyzed. The characteristics of MPV component and role of CSI before and after the rainstorm occurrence were discussed. [Result] The dense belt of isoline in the southeast of MPV1 positive-value area (MPV2 negative-value area) at 925 hPa, the underneath of sloping MPV1 positive-value column (MPV2 negative-value column) on the profile map and the underneath of dense belt of θe isoline had the good corresponding relationships with the falling zone of strong precipitation. After the system developed strongly, the enhancements of gradient and intensity of MPV1 and MPV2 predicted the rainstorm increase. In the beginning period of strong precipitation occurrence, the convective instability at 850-650 hPa co-existed with CSI. The convective instability and vertical movement played the main role. In the middle and latter periods of strong precipitation, the high-altitude weak cold air further invaded southward. It triggered the release of unstable energy, and compelled that the original sloping θe dense belt became steep. It was favorable for the development of sloping vorticity, and the atmosphere gradually turned into the neutral state of convection. CSI and ramp motion played the major role. Then, the rainstorm continued. [Conclusion] The research provided the theory basis for the application of MPV and CSI into the local routine business. 展开更多
关键词 RAINSTORM Moist potential vorticity conditional symmetric instability China
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Study on Moist Potential Vorticity and Symmetric Instabilityduring a Heavy Rain Event Occurred inthe Jiang-Huai Valleys 被引量:15
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作者 寿绍文 李耀辉 《Advances in Atmospheric Sciences》 SCIE CAS CSCD 1999年第2期314-321,共8页
In the light of the theory on moist potential vorticity (MPV) investigation was undertaken of the 700 hPa vertical (horizontal) component MP1 (MPV2) for the heavy rain event occurring in July 5–6, 1991. Results show ... In the light of the theory on moist potential vorticity (MPV) investigation was undertaken of the 700 hPa vertical (horizontal) component MP1 (MPV2) for the heavy rain event occurring in July 5–6, 1991. Results show that the distribution features of the two components were closely related to the development of a mesoscale cyclone as a rainstorm-causing weather system in the lower troposphere in such a way that the ambient atmosphere of which MPV1 > 0 and MPV2 < 0 with |MPV1| ≥ |MPV2| favored the genesis of conditional symmetric instability (CSI) and that, as indicated by calculations, a CSI sector was really existent in the lower troposphere during the heavy rain happening and contributed greatly to its development. 展开更多
关键词 Heavy rain Moist potential vorticity (MPV) conditional symmetric instability
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2024年2月17—23日中国大范围强寒潮雨雪冰冻强对流过程涉及的若干问题 被引量:1
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作者 俞小鼎 费海燕 王秀明 《气象》 CSCD 北大核心 2024年第9期1033-1042,共10页
2024年2月中下旬我国出现一次多灾种高影响天气过程。这是一次几十年一遇的过程,出现了大范围强寒潮雨雪冰冻天气并伴随强对流发生,涉及到强寒潮、沙尘、降雨、降雪、冻雨,以及强对流和伴随的大冰雹和雷暴大风,多种高影响天气在一次过... 2024年2月中下旬我国出现一次多灾种高影响天气过程。这是一次几十年一遇的过程,出现了大范围强寒潮雨雪冰冻天气并伴随强对流发生,涉及到强寒潮、沙尘、降雨、降雪、冻雨,以及强对流和伴随的大冰雹和雷暴大风,多种高影响天气在一次过程中都有所呈现,其过程之复杂异常罕见。本文针对此次过程中值得深入探讨的问题、高影响天气发生发展可能机理、相应的预报挑战等进行简要梳理,为后续对此次过程的细致和深入分析研究做一个引子。 展开更多
关键词 雨雪冰冻 强对流 高架对流 条件对称不稳定 重力波
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不同天气尺度强迫下陕西暴雨的成因对比
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作者 赵强 彭力 +3 位作者 赵世发 陈小婷 屈丽玮 欧阳雨 《高原山地气象研究》 2024年第2期58-67,共10页
选取常规高空观测资料、地面加密观测资料和ERA5(0.25°×0.25°)再分析资料,对2020年8月4—7日陕西持续性暴雨过程进行诊断分析,并探讨了暴雨发生发展的物理机制。结果表明:暴雨过程分为两个阶段,分别是5日陕北区域暴雨和... 选取常规高空观测资料、地面加密观测资料和ERA5(0.25°×0.25°)再分析资料,对2020年8月4—7日陕西持续性暴雨过程进行诊断分析,并探讨了暴雨发生发展的物理机制。结果表明:暴雨过程分为两个阶段,分别是5日陕北区域暴雨和7日陕西中南部暴雨,二者的环流背景差异显著;5日暴雨的主要影响天气系统是高空槽、低空急流和低涡,中低层急流强且维持时间长,系统涡度大、辐合强,天气尺度强迫强;7日暴雨的主要影响天气系统是短波槽和低层切变,中低层大气风速小,系统涡度小,辐合相对弱,天气尺度强迫较弱。4—5日中低层大气水汽输送强,水汽输送较气候态偏大3~4σ;700 hPa西南急流和850 hPa东南急流给陕北带来充沛的水汽,中低层大气存在明显低涡,大气湿斜压性强,同时低涡南侧有明显锋生,次级环流增强上升运动,水汽在低涡中心及右侧强烈辐合抬升,强降水得以维持;800~700 hPa存在条件对称不稳定,进一步增强上升运动,异常充沛的水汽供应和偏强的低涡造成持续的上升运动是本阶段产生极端大暴雨的主要原因。6—7日陕西中南部水汽输送较弱,水汽辐合强度较小,但本地可降水量大;暴雨区为暖湿大气控制,对流不稳定较强,对流有效位能大,切变线辐合抬升触发对流,降水对流性更强;本阶段强降水较为分散,但雨强大且持续时间短,与地形关系密切。 展开更多
关键词 暴雨 低涡 锋生 大气不稳定度 条件对称不稳定
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对流风暴大气不稳定机制研究的若干问题
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作者 郑永光 黄振强 +1 位作者 陈炯 王美慧 《暴雨灾害》 2024年第3期266-275,共10页
大气不稳定是强对流天气发生的必要条件之一,具有复杂性。首先简要回顾了气块假设,给出了该假设的应用局限性,比如气块在对流风暴中的强上升运动必然会导致环境大气气压和涡度的变化等;然后梳理了大气的静力不稳定、对称不稳定以及其他... 大气不稳定是强对流天气发生的必要条件之一,具有复杂性。首先简要回顾了气块假设,给出了该假设的应用局限性,比如气块在对流风暴中的强上升运动必然会导致环境大气气压和涡度的变化等;然后梳理了大气的静力不稳定、对称不稳定以及其他多种类型不稳定的概念,重点总结了条件不稳定、湿绝对不稳定和条件对称不稳定的判据及其与对流风暴发生发展的关系,同时澄清了一些错误认识。判别条件不稳定最有效的方法是对气块作有限虚拟位移、使用对流有效位能(CAPE)来判别。CAPE和对流抑制能量的计算对抬升气块的温湿状况较为敏感,并需要进行虚温订正;最优CAPE值较地表CAPE具有更好的代表性。在强垂直风切变、低CAPE环境中,由于旋转导致的动力扰动气压梯度的加速作用对强对流风暴的发展至关重要;对流不稳定不一定对应于条件不稳定。条件对称不稳定的方便判别方法是使用饱和湿地转位势涡度,文中进一步总结了该不稳定所致的中尺度雨带特征。 展开更多
关键词 对流风暴 不稳定 气块 风切变 条件不稳定 对流有效位能 对称不稳定
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“21·11”极端暴雪过程多系统结构演变及热动力机制 被引量:3
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作者 齐道日娜 何立富 张乐英 《气象》 CSCD 北大核心 2024年第1期18-32,共15页
利用多种实时观测资料和ERA5再分析资料,对造成2021年11月6—8日华北、东北极端暴雪过程多系统的结构特征及热动力机制进行分析。结果表明:此次过程先后由500 hPa高空横槽、河套西风槽及高空冷涡接力影响,其上空的高空急流不断加强并呈... 利用多种实时观测资料和ERA5再分析资料,对造成2021年11月6—8日华北、东北极端暴雪过程多系统的结构特征及热动力机制进行分析。结果表明:此次过程先后由500 hPa高空横槽、河套西风槽及高空冷涡接力影响,其上空的高空急流不断加强并呈现“S”型弯曲,同时低空偏南风急流形成与加强,并在东北地区与高空急流耦合。此次过程阶段性特征明显,其影响系统的结构特征和水汽输送存在差异。回流冷锋形成的冷垫锋面较为浅薄,暖湿气流在其上倾斜上升。寒潮冷锋则较为陡立,上升气流随高度西倾。而锋面气旋结构较为深厚直立,使得气流呈垂直上升运动。随着斜压强迫的不断增强,850 hPa切变线由准东西向分布转为南北向分布,再演变为低涡切变结构。对应的水平涡度由弱转强,其上空正涡度垂直分布也逐渐加强,由弱倾斜上升运动逐步演变为较强垂直上升运动区,并在系统东侧形成次级环流下沉支。此次过程的发生发展与锋生作用密切相关,降雪落区和强度与锋区走向及锋生函数大小较为一致。假相当位温锋区在降雪3个阶段逐渐加强,垂直锋区和低层锋生函数由倾斜状态演变为近乎直立结构;湿位涡诊断表明,3个阶段降雪落区均发生在湿位涡正压项>0而斜压项<0配置的区域,条件性对称不稳定是此次过程的主要动力机制。 展开更多
关键词 多系统结构 地面气旋 斜压强迫 条件对称不稳定 动力锋生
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暖干背景下的河南春季极端雨雪天气成因分析
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作者 陈双 符娇兰 +3 位作者 李晓兰 金荣花 谌芸 王艳杰 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期569-584,共16页
过渡季节的春季极端雨雪天气一直以来都是预报中的难点。利用常规地面观测、探空、多普勒天气雷达等观测资料和ERA5再分析数据,对2023年3月16日发生在河南省的一次极端雨雪天气成因进行了分析,重点关注了其极端降水及复杂雨雪相态转换... 过渡季节的春季极端雨雪天气一直以来都是预报中的难点。利用常规地面观测、探空、多普勒天气雷达等观测资料和ERA5再分析数据,对2023年3月16日发生在河南省的一次极端雨雪天气成因进行了分析,重点关注了其极端降水及复杂雨雪相态转换成因。主要结论如下:此次过程是一次发生在暖干背景下,由高空槽东移配合低涡切变线北抬造成的极端雨雪天气,具有转折性强、降雪强度大、强降雪时段长等特点,降雪时地面气温始终维持在0℃附近,雨雪相态转换复杂;异常偏强的极端动力强迫是此次过程小时降水强度大的重要因素,这与对流层低层异常偏强的低空急流所伴随的热、动力强迫有关。另外,条件对称不稳定也在一定程度上加剧了其垂直上升运动的发展,低涡移动缓慢、回波系统走向与移向夹角较小是其降水持续较长时间的关键;过程前期气温异常偏高,15日冷空气降温为雨雪相态转换提供了可能,但河南省中、东部边界层气温仍未达到雨转雪标准,过程开始阶段对流层低层存在明显干层,与此相伴随的由降水粒子蒸发等相变过程造成的降温,是其雨转雪的重要降温机制,干层的存在及降水的持续发展,成为边界层气温能否降到0℃附近的关键,大气趋于饱和之后,固态降水粒子的融化降温在降雪相态维持中也起到了十分重要的作用。 展开更多
关键词 暖干背景 极端雨雪 条件对称不稳定 降水相态 相变降温
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塔里木盆地东北缘一次强对流天气过程中的阵风锋特征
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作者 袁琳 孙棋 +3 位作者 阿不都外力·阿不力克木 买买提艾力·买买提依明 安大维 贺小宁 《沙漠与绿洲气象》 2024年第3期47-55,共9页
利用地面自动站逐小时观测、多普勒天气雷达及WRF模式高分辨率数值模拟,分析2016年7月塔里木盆地东北缘一次强对流天气过程中的阵风锋特征。结果表明:阵风锋前沿较强的辐合抬升运动不断触发多个对流单体,其中大部分单体与其后方的对流... 利用地面自动站逐小时观测、多普勒天气雷达及WRF模式高分辨率数值模拟,分析2016年7月塔里木盆地东北缘一次强对流天气过程中的阵风锋特征。结果表明:阵风锋前沿较强的辐合抬升运动不断触发多个对流单体,其中大部分单体与其后方的对流系统合并且进一步发展,使得强对流天气不断发展和维持。在对流系统快速发展阶段,阵风锋前沿水平风的垂直切变造成湿位涡的斜压分量显著增强,从而增强局地的条件对称不稳定,为对流系统的发展和维持提供了重要的不稳定能量。不稳定能量释放需要的锋生强迫作用主要是由阵风锋前方的辐合辐散项和倾斜项决定,而阵风锋前沿附近的水平形变项及其上方的非绝热加热项贡献相对较弱。 展开更多
关键词 阵风锋 对流触发 条件对称不稳定 锋生强迫
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广西初春双对流强降水带过程诊断分析
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作者 覃皓 范娇 +7 位作者 农孟松 赖珍权 翟舒楠 刘乐 刘晓梅 庞芳 周亦靖 邱滋 《气象》 CSCD 北大核心 2024年第8期917-928,共12页
2023年3月25日20:00至26日08:00,广西出现一次双对流强降水带过程,与以往双雨带存在显著差异,主、客观预报均出现明显偏差。利用多源实况以及ERA5再分析资料,对此次过程进行了Rossby波能量频散、湿位涡及水平锋生强迫等诊断分析。结果表... 2023年3月25日20:00至26日08:00,广西出现一次双对流强降水带过程,与以往双雨带存在显著差异,主、客观预报均出现明显偏差。利用多源实况以及ERA5再分析资料,对此次过程进行了Rossby波能量频散、湿位涡及水平锋生强迫等诊断分析。结果表明:该过程发生于大尺度环流调整背景下,中高纬地区源自极涡以及黑海的两支Rossby波列共同促进了东北地区的横槽在东移过程中逐渐转竖,引导冷空气补充南下。低纬地区南支槽在此期间逐渐东移,为广西地区冷垫之上的气层抬升提供动力条件,同时也促进低层冷暖空气在广西交汇。随着冷空气补充南下、惯性振荡促使偏南风向北推进,冷暖空气在广西一带交汇增强,大气湿斜压性增强使得湿位涡发展,导致出现条件对称不稳定层结。暖湿空气自南向北倾斜爬升至700 hPa附近条件对称不稳定区后与高空槽前正涡度平流相配合触发高架对流,使得北支对流带发展。冷空气深入南下后受广西特殊地形影响,等θ_(se)线与流场的有利配置形成拉伸变形效应导致锋生强迫,使得越南东北部南支初始对流触发。北部湾中部低层较大θ_(se)纬向梯度以及强垂直风切变造成较强湿斜压性,促进南支对流系统途经时组织化发展,并由于中层干空气夹卷形成弓形回波。预报中需重点关注数值模式对中层低槽的预报以及冷垫上的热力条件,以捕捉北支锋后高架对流发生发展的关键信息。 展开更多
关键词 双对流带/双雨带 高架对流 条件对称不稳定 惯性振荡 锋生强迫
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一次春季暴雪天气不稳定机制及相态成因分析
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作者 孙鑫 《内蒙古气象》 2024年第3期3-11,共9页
利用常规观测资料、NCEP/NCAR 0.25°×0.25°再分析资料和FY-2G TBB资料,对2020年4月19—21日内蒙古一次降雪天气过程的不稳定机制及相态成因进行分析。结果表明:(1)本次天气过程降雪量大、降水相态复杂,多站降雪刷新了4... 利用常规观测资料、NCEP/NCAR 0.25°×0.25°再分析资料和FY-2G TBB资料,对2020年4月19—21日内蒙古一次降雪天气过程的不稳定机制及相态成因进行分析。结果表明:(1)本次天气过程降雪量大、降水相态复杂,多站降雪刷新了4月降水量历史极值;(2)500hPa高空冷涡及地面气旋是本次天气过程主要影响系统;(3)850hPa至地面的东北气流为本次降水提供冷垫,使得上层暖湿气流沿着冷垫爬升,属于一次冷季高架对流过程,条件性对称不稳定导致的倾斜对流造成了极端降雪的发生;(4)地面温度≤0℃、925 hPa气温≤0℃,850 hPa的气温≤-3℃可以作为本地极端降雪相态发生转变的预报指标值;(5)降水相态分界线与700 hPa暖式切变线位置密切相关,随切变线的南压而南压;(6)冷空气自北向南入侵,0℃层下降是此次天气过程降水相态发生变化的原因之一。 展开更多
关键词 条件性对称不稳定 高架对流 0℃层下降
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基于气块法的对称不稳定探究
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作者 吴洪 齐道日娜 +3 位作者 姜晓飞 徐丽娅 任志杰 章丽娜 《气象与环境科学》 2023年第4期68-74,共7页
采用“气块法”,分析斜压大气中对称不稳定判据,结果表明:在斜压大气中,斜升气流的不稳定,不同于经典的惯性不稳定、静力不稳定。对称不稳定的必要条件是等熵面的倾斜度大于等绝对动量面的倾斜度,其判据不仅与环境大气的等熵面、等绝对... 采用“气块法”,分析斜压大气中对称不稳定判据,结果表明:在斜压大气中,斜升气流的不稳定,不同于经典的惯性不稳定、静力不稳定。对称不稳定的必要条件是等熵面的倾斜度大于等绝对动量面的倾斜度,其判据不仅与环境大气的等熵面、等绝对动量面之间的倾斜差异分布有关,还与斜升气块的路径斜率有关;斜升气流的倾斜度小于等绝对动量面或大于等熵面的倾斜度,仍有可能发生对称不稳定。在饱和湿斜压大气中,存在关于条件对称不稳定的类似结论,但判据比对称不稳定的复杂得多。 展开更多
关键词 对称不稳定 条件对称不稳定 气块法 判据
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2021年山东一次罕见区域性“雷打雪”天气成因分析 被引量:5
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作者 王宁 杨学斌 杨成芳 《气象科技》 2023年第4期562-572,共11页
利用气象观测资料、雷电定位资料、ERA5再分析资料和双偏振雷达资料,分析了2021年11月6—7日发生在山东西北部一次极端“雷打雪”天气过程。结果表明:(1)雷暴和降雪出现在冷锋后部150 km以外,属于冬季冷锋型高架对流。雷电维持时间和出... 利用气象观测资料、雷电定位资料、ERA5再分析资料和双偏振雷达资料,分析了2021年11月6—7日发生在山东西北部一次极端“雷打雪”天气过程。结果表明:(1)雷暴和降雪出现在冷锋后部150 km以外,属于冬季冷锋型高架对流。雷电维持时间和出现频数与降雪量有较好的对应关系。(2)环流形势具有下冷上暖的特点,低层为冷锋后的冷层,800 hPa附近为西南暖湿气流形成的暖层。西南低空急流和东北风超低空急流异常强盛,不仅提供了有利于对流产生的充足水汽,也使得深层垂直风切变达到6.7×10^(-3)s^(-1)。(3)“雷打雪”发生前,鲁西北地区上空大气具有对流不稳定,随着冷空气侵入,冷垫逐渐增厚,鲁西北上空锋面附近具有条件对称不稳定,800 hPa中尺度低涡在逆温层之上触发了对流,产生雷电。(4)通过双偏振雷达产品可以看到,雷打雪发生时,站点周围存在明显的2层回波,-10℃层高度(约为600 hPa)冰相粒子浓度较大,可能是雷电机制之一。 展开更多
关键词 雷打雪 高架雷暴 条件对称不稳定 双偏振雷达
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登陆台风外围极端降水过程的中α尺度系统特征
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作者 李君 胡晓琳 丛春华 《海洋预报》 CSCD 北大核心 2023年第6期102-114,共13页
采用全国多普勒雷达反射率因子拼图、山东省自动气象观测站数据,结合ERA50.25°×0.25°再分析资料,分析台风“利奇马”造成山东极端暴雨的中α尺度系统特征。结果表明:台风北侧东南急流与西风槽后偏西气流的切变引发的中... 采用全国多普勒雷达反射率因子拼图、山东省自动气象观测站数据,结合ERA50.25°×0.25°再分析资料,分析台风“利奇马”造成山东极端暴雨的中α尺度系统特征。结果表明:台风北侧东南急流与西风槽后偏西气流的切变引发的中α尺度辐合区是直接造成极端降水的中尺度系统;对流始于800~750 hPa,随后沿西风槽向高层发展,再伸展到低层,在台风北侧低层切变附近强烈发展;初始对流由低空急流触发,后高空出流迅速增强,促进上升运动发展,高低空急流上下耦合的正反馈作用促进了中α尺度辐合区深度发展,是极端降水发生发展的重要原因;初始对流发生在对流不稳定环境中,凝结潜热释放造成的湿斜压性和中低层垂直切变形成的条件性对称不稳定增长,使对流发展为有组织而长时间维持的深对流;水平风场将水汽汇集向暴雨区,上升运动将水汽向中高层输送,湿层逐渐增厚,当水汽通量15 g/(cm·hPa·s)等值线向上伸展到500 hPa时,降水强度超过20 mm/h;鲁中山区地形是影响降水中心落区的重要因素。 展开更多
关键词 台风“利奇马” 中α尺度系统 高低空急流 条件性对称不稳定 水汽 地形
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两类不稳定条件下的西南涡发展及其暴雨触发机制
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作者 李嘉琪 陈贝 +1 位作者 高国路 李一凡 《高原山地气象研究》 2023年第4期1-10,共10页
利用地面自动站观测数据、欧洲中心ERA5再分析数据和FY-2G卫星相当黑体温度数据,对四川盆地的两次不同不稳定条件下西南涡发展以及暴雨触发机制进行湿位涡(Moist Potential Vorticity,MPV)诊断分析。结果表明:两次暴雨过程均与长生命史... 利用地面自动站观测数据、欧洲中心ERA5再分析数据和FY-2G卫星相当黑体温度数据,对四川盆地的两次不同不稳定条件下西南涡发展以及暴雨触发机制进行湿位涡(Moist Potential Vorticity,MPV)诊断分析。结果表明:两次暴雨过程均与长生命史的中尺度对流系统(Mesoscale Convective System,MCS)维持有密切关系。过程一是典型“东高西低”环流形势,有冷空气影响,MCS属于锋面云团,对流系统在冷暖空气交汇区维持加强;干冷空气沿等熵面向下入侵,?θse/?p<0,MPV<0,大气满足条件性对称不稳定,产生倾斜对流,是降水强度增大的重要原因;MPV1正异常值的出现和MPV2负异常值的增长共同反映出条件性对称不稳定增强,|MPV1|<|MPV2|说明MPV2在条件性对称不稳定层结下对西南涡和暴雨发展和维持的贡献较大。过程二是副高控制的暖区暴雨,斜压性弱,MCS为暖性云团,对流系统在中低层增暖增湿的环境下发展;?θse/?p>0,MPV<0,大气被对流不稳定机制主导,斜压性弱,MPV1“下正上负”的偶极子垂直结构有利于涡度增加,深厚的垂直上升运动与低空急流共同造成水平风垂直切变增强是西南涡和暴雨发展的重要原因。两次暴雨过程中MPV2负值增加与低涡发展和降水强度增大均有良好对应关系,MPV1对降水的指示性较差,但较好地反映了大气不稳定性。 展开更多
关键词 盆地暴雨 湿位涡 西南涡 对流不稳定 条件对称不稳定
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2013年冬季长江中下游地区一次高架雷暴过程的成因分析 被引量:21
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作者 黄小刚 费建芳 +1 位作者 孙吉明 程小平 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第3期429-441,共13页
综合应用常规观测资料、再分析资料、多普勒雷达探测资料等多源数据,分析了2013年2月发生在长江中下游地区一次高架雷暴过程的形成机制。结果表明,此类高架雷暴过程发生在冷锋后部对流稳定的环境大气中,其主要形成过程为:首先气块在地... 综合应用常规观测资料、再分析资料、多普勒雷达探测资料等多源数据,分析了2013年2月发生在长江中下游地区一次高架雷暴过程的形成机制。结果表明,此类高架雷暴过程发生在冷锋后部对流稳定的环境大气中,其主要形成过程为:首先气块在地形强迫和锋面抬升作用下产生垂直运动,由于对流稳定环境大气的抑制,气块只能到达较低的中性浮力高度并产生与环境大气之间的绝对地转动量差(ΔM),在ΔM调整机制作用下自低层抬升的气块将产生沿等熵面的惯性加速度从而加强了倾斜运动,当暖湿气流沿锋面爬升至约700 hPa高度时,在辐合切变线和高、低空急流耦合等的共同作用下,倾斜运动进一步加强,并在此过程中产生对称不稳定并通过反馈机制促进倾斜运动的进一步发展。在地形强迫和锋面抬升的基础上,ΔM调整与对称不稳定的共同作用使得冷锋后部锋区上空产生旺盛的倾斜运动,倾斜运动的持续发展使对流得到组织化,产生带状的对流云和降水带,最终形成了雷暴等强对流天气。总之,在对流稳定的环境大气条件下,由于地形强迫和锋面抬升、ΔM调整、辐合切变线和高低空急流耦合以及对称不稳定等机制的联合作用激发了倾斜对流运动的强烈发展,使倾斜对流有效位能大量累积并释放,最终形成了此次冬季高架雷暴天气过程。 展开更多
关键词 高架雷暴 ΔM调整 对称不稳定 地形强迫 锋面抬升
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北京“7.21”暴雨的不稳定性及其触发机制分析 被引量:65
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作者 刘璐 冉令坤 +1 位作者 周玉淑 高守亭 《大气科学》 CSCD 北大核心 2015年第3期583-595,共13页
本文利用WRF模拟的高分辨率资料对2012年7月21日北京特大暴雨过程的对流不稳定和条件对称不稳定性及其触发和维持机制进行了诊断分析.分析结果表明:(1)在临近暴雨发生时刻及暴雨初期,大气低层主要以对流不稳定为主,随后对流触发,不... 本文利用WRF模拟的高分辨率资料对2012年7月21日北京特大暴雨过程的对流不稳定和条件对称不稳定性及其触发和维持机制进行了诊断分析.分析结果表明:(1)在临近暴雨发生时刻及暴雨初期,大气低层主要以对流不稳定为主,随后对流触发,不稳定性减弱,而低空急流和湿斜压性的增强,使得条件性对称不稳定加强,维持和加强了暴雨的不稳定性.(2)分析表明,在暴雨过程中主要由于较强的水平风的垂直切变造成湿位涡的斜压分量异常,从而导致条件性对称不稳定的产生.(3)本文分别对暴雨发生过程中的对流不稳定与条件对称不稳定的触发机制进行了分析,主要结论如下:暴雨初期对流性降水阶段,切变线上有利的垂直上升环境与地形的强迫抬升相互配合,触发了对流性降水.另外,北京上空的干冷空气入侵,也增强了大气的对流不稳定性,更易触发对流;对称不稳定导致的降水阶段,主要是由于北京上空冷暖空气的长期对峙,冷空气逐渐深入到暖湿空气下方,使得暖湿气团沿冷气团爬升,从而触发对称不稳定,造成持续性降水.此次暴雨过程中0900~1300 UTC时刻暴雨增幅的重要原因是0900 UTC北京风向突变,转为偏东风,且风速骤增,北京西北侧的喇叭口状的地形的强迫抬升作用,与上空750 hPa移来的切变线上的垂直运动相互叠加,形成中尺度涡旋,产生了强烈的上升运动,触发不稳定,产生大暴雨. 展开更多
关键词 暴雨 对流不稳定 条件对称不稳定 地形 冷空气入侵
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贵州地区一次暴雨的数值模拟及不稳定性诊断分析 被引量:21
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作者 吴哲红 虞苏青 +1 位作者 丁治英 伍红雨 《高原气象》 CSCD 北大核心 2008年第6期1307-1314,共8页
利用MM5V3.6模式对2004年5月29~30日发生在贵州地区的一次暴雨过程进行了模拟,模拟结果与实况基本一致。在此基础上,用模拟结果对强降水的流场以及不稳定机制等进行了诊断分析,以解释强降水发生的物理机制。结果表明,这次降水是... 利用MM5V3.6模式对2004年5月29~30日发生在贵州地区的一次暴雨过程进行了模拟,模拟结果与实况基本一致。在此基础上,用模拟结果对强降水的流场以及不稳定机制等进行了诊断分析,以解释强降水发生的物理机制。结果表明,这次降水是由多种尺度系统相互作用,高、低层环流配置以及高空急流位置的变化等共同作用产生的;高层辐散区发展、低层辐合加强,形成“抽气机”效应,低层正涡度和高层负涡度加强,垂直涡度发展,激发出次级环流;对不稳定性的分析表明,降水开始为对流不稳定能量触发,降水加强后对流不稳定层次降低,对流不稳定能量减弱;中层锋区附近以面陡立,有倾斜涡度发展,继而中层锋区条件性对称不稳定能量发展,降水加强。 展开更多
关键词 贵州地区 暴雨 数值模拟 条件性对称不稳定(CSL)
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2012年初春华南“高架雷暴”天气过程成因分析 被引量:49
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作者 吴乃庚 林良勋 +2 位作者 冯业荣 刘运策 邓文剑 《气象》 CSCD 北大核心 2013年第4期410-417,共8页
利用华南地区多普勒天气雷达资料、气象站监测资料以及NCEP客观分析资料,分析了2012年2月27日华南地区发生的一次罕见高架对流天气过程特点。结果表明,在低层强大冷气团控制下,地面冷锋后华南地区出现的伴有短时强降水、雷电和冰雹的强... 利用华南地区多普勒天气雷达资料、气象站监测资料以及NCEP客观分析资料,分析了2012年2月27日华南地区发生的一次罕见高架对流天气过程特点。结果表明,在低层强大冷气团控制下,地面冷锋后华南地区出现的伴有短时强降水、雷电和冰雹的强对流天气过程是一次较典型的冷区"高架雷暴",近地面大气层结较稳定,低空存在逆温,强对流天气落区与850 hPa切变线位置有较好对应。中高层的西风槽东南移和高空急流南压,配合低层850 hPa南岭山脉南侧偏南急流显著加强,为高架对流发生发展提供了有利的大气环流背景。边界层冷空气补充南下迫使低层暖湿空气抬升,中高层槽前辐散气流产生高空"抽吸"作用,配合华南上空有利的大气动力和热力不稳定条件,形成了此次罕见的高架强对流。与一般地面发展雷暴不同,此次"高架雷暴"暖湿空气是从逆温以上的850 hPa附近开始对流抬升,而不是从边界层开始。 展开更多
关键词 高架雷暴 冷锋 逆温 切变线 条件对称不稳定
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中国冷季高架对流个例初步分析 被引量:49
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作者 俞小鼎 周小刚 王秀明 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期902-918,共17页
通过对3个中国冷季高架对流个例进行详细分析,试图揭示中国冷季不同类型高架对流在环境背景、雷达回波结构、产生的天气类型和主要形成机理方面的主要特征,包括共同点和差异。利用常规高空和地面观测、NCEP分析和雷达回波资料,采用对不... 通过对3个中国冷季高架对流个例进行详细分析,试图揭示中国冷季不同类型高架对流在环境背景、雷达回波结构、产生的天气类型和主要形成机理方面的主要特征,包括共同点和差异。利用常规高空和地面观测、NCEP分析和雷达回波资料,采用对不同类型多个典型个例分析的方法进行研究。首先给出了中国冷季高架对流的定义,然后分别仔细分析了3个不同类型冷季高架对流个例,探讨他们各自的环境背景特征,生成与发展机理,对他们的相同点和差异进行了对比。3个个例的共同特点是斜压性和深层风垂直切变都很强,对流发生区在地面锋面冷区一侧数百千米。不同点是前2个个例为条件不稳定结合水汽和抬升触发等条件导致的垂直对流,低层暖平流都很强,但对流有效位能差异很大,对流强度和导致的天气差异很大。第3个个例为条件对称不稳定结合水汽等条件形成的倾斜对流个例,倾斜对流区在地面锋面以北500—600km处,冷垫非常深厚。第1个例子于2012年2月27日发生在华南,最不稳定气块对流有效位能只有100J/kg左右,深层风垂直切变很强,850—700hPa的辐合切变线触发了该高架对流,对流较弱,最强反射率因子在40—45dBz,只产生了雷电、霰和小冰雹。第2个例子于2007年3月30日晚上出现在山东半岛,最不稳定气块对流有效位能达1400J/kg,0—6km风垂直切变(风矢量差)达32m/s,形成数个结构类似超级单体的对流风暴,多个多单体强风暴,和大量多单体风暴,最强反射率因子将近70dBz,导致6个站出现冰雹,其中1个站观测到直径23mm的大冰雹,另1个站点出现21m/s对流大风。其最有可能的触发机制是以泰山为中心的山地激发出来,在低层为稳定层,以上为深层条件不稳定层和强风垂直切变环境下形成的较大振幅俘获中尺度重力波。该俘获重力波可能还对对流生成后对流的组织形态和对流群的整体结构具有显著调制作用。最后1个例子是发生在2008年1月中国南方大范围冰冻雨雪期间1月27日安徽、江苏和浙江的区域性大暴雪,分析表明,条件对称不稳定导致的倾斜对流是产生此次大暴雪的主要原因之一。 展开更多
关键词 高架对流 条件不稳定 条件对称不稳定 俘获重力波 倾斜对流
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华南暴雨中尺度对流系统的形成及湿位涡分析 被引量:112
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作者 蒙伟光 王安宇 +2 位作者 李江南 冯瑞权 侯尔滨 《大气科学》 CSCD 北大核心 2004年第3期330-341,共12页
利用MM5模式对发生在 1 998年 5月 2 3~ 2 4日华南暴雨和中尺度对流系统(MesoscaleConvectiveSystem ,简称MCS)模拟的模式输出资料 ,根据湿位涡守恒原理和倾斜涡度发展理论分析了暴雨和MCS形成和发展的原因。结果表明 ,暴雨和MCS发生... 利用MM5模式对发生在 1 998年 5月 2 3~ 2 4日华南暴雨和中尺度对流系统(MesoscaleConvectiveSystem ,简称MCS)模拟的模式输出资料 ,根据湿位涡守恒原理和倾斜涡度发展理论分析了暴雨和MCS形成和发展的原因。结果表明 ,暴雨和MCS发生在倾斜湿等熵面具有弱对流稳定性的下陷区 ,沿湿等熵面下滑的冷空气与倾斜上升并具有较强对流有效位能的暖湿空气在下陷区会合的过程中经历了对流稳定性减小的过程 ,导致暴雨和MCS发生发展区域有气旋性的涡旋发展。对流发展区域的上空满足条件对称不稳定发生的条件 ,MCS中上升气流呈倾斜状态。由于湿等熵面倾斜 ,在暴雨和MCS的发展过程中 ,水平风垂直切变和湿斜压度的增大也有利于涡旋的发展 ,使暴雨和MCS得以维持。最后 ,给出了华南地区湿等熵面上暴雨和MCS发生发展的一个物理概念模型。 展开更多
关键词 暴雨过程分析 湿位涡 对称不稳定 中尺度对流系统 华南暴雨 数值模拟
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