Simulation of the evolution of the latent heat processes in a mesoscale convective system accompanied by heavy rainfall over the Guangzhou region of South China

利用WRF模式对一次广州暴雨MCS系统的微物理潜热过程进行了云尺度的模拟研究,得到了MCS系统在不同发展阶段各项微物理过程潜热收支的三维结构,表明了MCS各个阶段潜热收支的主要微物理过程。

梅雨锋上引发暴雨的低压动力学研究

对 1 998年“二度梅”结束前后长江中下游地区准静止锋上一次气旋发生发展过程进行了涡度收支的诊断分析。结果表明 :( 1 )风场 (尤其是辐散风场 )对该气旋发生发展有重要影响 ;( 2 )低层辐合场是直接决定气旋发生发展的动力因子 ,它导致低层正涡度制造 ,对气旋的发展起直接作用 ;( 3)涡度平流上正下负的配置和水汽凝结潜热释放 ,通过影响上升运动及低层辐合对地面气旋的发展起间接作用。在系列研究工作的基础上 ,提出了梅雨锋上第二类气旋 (低压 )

内蒙古温带荒漠草原能量平衡特征及其驱动因子

基于内蒙古苏尼特左旗温带荒漠草原生态系统观测站2008年全年的涡度相关观测与相应的生物、环境观测资料,对生态系统能量平衡特征及其驱动因子分析表明:能量平衡各分量(净辐射,Rn;感热通量,H;潜热通量,LE;土壤热通量,G)呈单峰型日动态,白天大部分时间H/Rn>G/Rn>LE/Rn;夜间G/Rn占主导;全天LE/Rn相对较小,即使在植物生长盛期。较低的LE/Rn可能与荒漠草原气候干旱及植被分布稀少有关。日Rn受天气变化的影响,特别是在雨季,Rn日间差异较大,呈现锯齿状波动。能量平衡各分量季节变化明显,Rn、H、LE和G最大月分别为7、5、6月份和6月份。全年H是Rn的主要能量支出项(58%);LE其次(26%),年蒸散量(190.3mm)大于年降水量(136.3mm),与多年平均降水量接近(183.9mm),其中最大日蒸散率3.8mm/d;G所占比例较小(1%),全年基本保持平衡。然而G白天吸收能量,夜间释放能量;夏季储存能量,冬季释放能量的特点,在能量平衡中存在类似"能量缓存"的作用,不能被忽略。降水过程显著影响内蒙古温带荒漠草原水热交换。降水后较降水前LE峰值明显增大,而H峰值降低。日蒸散率峰值多数与降水事件有关。而且,生长季日蒸散率波动与降水引起的SWC变化趋势一致。生长季潜热分配(LE/Rn)主要受到土壤含水量(SWC)、饱和水汽压差(VPD)及叶面积指数(LAI)共同影响。LE/Rn随SWC增大呈增加趋势,LE/Rn随VPD增大而降低,LE/Rn随LAI增大呈二次曲线变化。其中LAI为0.2m2/m2是一个阈值,当LAI<0.2m2/m2,SWC是LE/Rn主要驱动因子;当LAI>0.2m2/m2,SWC和LAI共同驱动LE/Rn。应用退耦因子(Ω)评价了荒漠草原与大气之间水汽交换的耦合状况。与其他草原类型相比,本研究区退耦因子(Ω)相对较低(生长季平均0.15)。生长盛期Ω相对较高,Rn是LE的主导因子;而生长前期和后期Ω相对较低,VPD是LE的主要控制因子。

江淮暴雨期一次低涡切变线过程的降水特征分析

本文通过对１９９１年７月江淮特大暴雨期的一次低涡切变线过程进行热源和水汽汇的诊断，揭示了造成这次大范围洪灾的降水是大面积存在的强对流降水。加热区位于对流层中上部，而主要减湿区则位于对流层中下部。表现在视热源Ｑ１和视水汽汇Ｑ２的分布上出现了Ｑ１和Ｑ２的垂直积分形势非常相似，极值中心重合且大小近似相等；

一次西南低涡发生发展的涡度收支及潜热释放诊断

利用NCEP/NCAR再分析资料、地面自动站降水资料,对2010年7月8～10日发生在重庆地区的大暴雨过程进行涡度收支及潜热释放诊断分析。结果表明：（1）再次发展的850 h Pa西南低涡中心与持续发展的700 h Pa低涡中心的耦合发展对此次暴雨过程的发生发展有重要作用;（2）在暴雨过程中,涡度的垂直输送项和水平辐合辐散项对850 h Pa低涡的再次发展及700 h Pa低涡的维持发展起主要作用;（3）降水与低涡基本同步发生,降水带来的潜热释放使得对流中心附近的上升运动不断加强,凝结潜热释放也随之增多,引起非绝热作用增强,导致局地位涡增加和低涡中心附近的正涡度逐渐加大,风场气旋性弯曲显著,低涡环流逐渐形成。

峨眉山地区近地层微气象特征研究

基于2019年12月至2020年11月峨眉山站梯度塔资料、辐射观测资料和地表通量资料,采用涡动相关法对峨眉山地区近地层的地表通量和蒸散发量的变化进行分析,并估算了零平面位移、空气动力粗糙度、空气热力粗糙度、动量通量输送系数和感热通量输送系数等重要的空气动力学和热力学参数。研究表明:近地面风速呈现高层高、低层低的特征,且高层日变化较低层明显;垂直风廓线在冠层内与冠层上存在明显不同的相关关系及拐点现象,拐点以下风速随高度的增速明显比拐点以上的小;零平面位移d年平均值为10.45 m;空气动力学粗糙度Z_(0m)和空气热力学粗糙度Z_(0h)年均值分别为1.65 m和9.95 m;动量通量输送系数C_(D)和感热通量输送系数C_(H)的年平均值分别为1.58×10^(-2)和3.79×10^(-3);近地层降水发生次数和降水量多寡有明显的季节变化,7月降水日和降水量都较多,近地层降水日变化明显,表现出川西盆地典型的夜雨特征;感热通量和潜热通量白天的主导地位随季节变化,夏季潜热通量占主导地位,冬季感热输送占主导地位;各天的蒸散发主要发生在08:00(北京时,下同)-17:00,在11:00-14:00达到最大值,且季节差异明显。

2010年6月中旬浙闽赣地区暴雨特征和冰云热力效应的数值模拟分析

以2010年6月19日发生在浙闽赣地区的一次强降水过程为例,利用中尺度WRF模式进行模拟,用模拟资料对该地区降水收支特征和冰云热力作用进行分析。依据局地水汽/热量变化项、水汽/热量辐合辐散项和云凝物辐合辐散项这3个因子可将降水分为8类,其中局地水汽变干和大气变暖、水汽辐合和热量辐散以及云凝物辐合时,降水强度(雨强)最强,而局地水汽变湿和大气变冷、水汽辐合和热量辐散以及云凝物辐合时,降水覆盖率最大。冰云热力效应包括辐射和潜热两部分。基准试验与敏感性试验对比分析表明冰云辐射减弱降水,而冰云潜热增强降水。热量收支对比分析发现冰云辐射造成辐射冷却的减弱在对流层中低层随高度增加,减弱大气不稳定和降水;而冰云潜热造成潜热增强在对流层中高层随高度减小,增强大气不稳定和降水。

青藏高原东南缘攀西一次突发性山地暴雨成因分析

利用地面气象站、LMF1.0三维雷电监测系统、CMPAS多源融合降水、FY-4A卫星云顶亮温等综合观测数据和ERA5再分析资料,对2023年8月20—21日发生在青藏高原东南缘攀西地区的一次突发性山地暴雨的动热力及水汽特征进行诊断分析。结果表明:(1)本次暴雨过程发生在弱天气尺度背景下,500 hPa和700 hPa切变线是主要影响系统,为中尺度对流系统(MCS)发生提供了有利的动力条件,且MCS后向发展较为明显;(2)在中低层高能高湿和强对流不稳定层结条件下,持续的辐合上升运动有利于对流性强降水的发展和维持,局地经向环流的上升支加剧了大暴雨区水汽凝结潜热释放,致使极端短时强降水出现;(3)青藏高原东南缘大地形对云贵高原偏东、偏南气流的阻挡作用造成中低层水汽大量堆积,边界层水汽强辐合,以及中高层较强的垂直水汽通量对局地持续性强降水的发生和维持起到非常关键的作用,强降水区大部分水汽输送集中在边界层至低层,并以云贵高原偏东转偏南路径为主,水汽净收支的演变对降水发展具有一定的指示作用。

太湖辐射和能量收支的时间变化特征

湖泊的辐射和能量收支的观测研究对于气象学和水文学研究都具有重要的意义。于2012年采用涡度相关系统和小气候观测系统观测太湖表面的辐射平衡、湖泊与大气之间的感热和潜热通量、水温廓线和常规气象要素数据,分析太湖表面辐射及能量收支的时间变化特征以及环境控制因子。结果表明:(1)太湖2012年辐射收支四分量(向下短波辐射、向上短波辐射、向下长波辐射和向上长波辐射)的年均值分别为146.5、9.4、359.7和405.4 W/m^2,反照率的年均值为0.06,各辐射分量日变化和季节变化特征明显;(2)净辐射和热储量日变化趋势相同,正午最高,午夜最低;湍流能量通量的日变化幅度较小;不同天气条件下能量分配具有一定差别:晴天条件下能量分配以潜热通量为主,阴天净辐射能量主要被水体吸收转换为热储量;(3)通过分析湍流能量通量与环境因子的相关性发现:感热通量变化最主要的相关因子是风速与湖–气界面温度差的乘积;风速与湖-气界面水汽压的乘积是潜热通量的主要驱动因子。本研究结果能为边界层气象学、全球能量和物质循环以及湖泊生态环境治理等研究提供理论基础和数据支持。