台风变性再度发展的动能收支分析

对 1997年的台风Winnie登陆后的变性并再度发展过程进行了分析。发现低层的散度风制造是气旋强度变化的主要原因。在变性阶段 ,由于冷空气的侵入使低层的动能制造增加 ,对台风的维持起了主要的作用 ;在重新加强阶段 ,高空急流的影响使低层散度风的动能制造明显增加 ,使气旋斜压不稳定发展。讨论了台风登陆后再度发展的演变模型 ,可以认为是一种A类和B类温带气旋发展的混合类型 ,是一个低层变性气旋和高空低槽相互作用和相互发展的过程。

青藏高原上低槽与切变线动能收支的个例分析

本文通过对1982年7月25—28日低槽在高原上发展、南伸和1982年6月4—6日高原切变线活动过程动能收支的对比分析发现:这两种过程动能的主要来源是由有效位能转换为动能,且在低槽南伸发展和切变线维持时转换量最大;而此时位能水平通量辐散消耗动能最明显。它们的主要差异是:切变线活动区域平均动能比低槽的大;在切变线形成时能源项制造动能,而在低槽南伸发展时,能源项是消耗动能的。

台风区和外围暴雨区的旋转风、散度风动能收支

用完全的散度风（ｖＤ）和旋转风（ｖＲ）动能收支方程对８１１６台风和８４０７台风以及８１１６台风与其外围暴雨区的关系作了讨论。结果表明：台风区的有效位能通过散度风动能（ＫＤ）转换为旋转风动能（ＫＲ）。台风向区域外部输出动能，在暴雨区上空通过涡度、散度场相互作用的转换机制由ＫＲ向ＫＤ转换，散度风加大触发对流发展产生暴雨。

华南春季强对流天气过程的动能收支——(二)辐散风和旋转风动能的收支和转换

在第(一)部分的基础上,进一步讨论辐散风动能和旋转风动能的收支以及这两种动能之间的转换过程。结果表明,尽管辐散风动能在总动能中所占比重很小,但它的变化与强对流天气过程的发生发展有着更为密切的关系。计算结果表明,在辐散风动能与旋转风动能的转换函数{K_D,K_R)中,B项(代表垂直运动与旋转风动能的垂直变化的耦合)是最大的转换项;在强对流区,反映涡管伸缩机制的A项也是一个很重要的转换项。就区域时间平均而言,有旋转风动能向辐散风动能(K_R→K_D)转换。

1998年南海夏季风环流与动能收支的多尺度特征

利用 1998年 NCEP/NCAR日平均资料研究南海夏季风环流及动能收支的多尺度变化。结果表明 :1998年南海夏季风环流在对流层高层以季节变化为主 ,在低空以季节内变化为主 ;但在整个对流层 ,动能收支各项的变化均表现为短周期变化过程较强 ,而季节变化则较弱。在夏季风爆发前后 ,动能收支主要取决于 12 0 d和 30～ 6 0 d变化 。

盛夏暴雨过程中尺度动能收支分析

利用尺度分离方法将大气运动分离成天气尺度和中尺度运动两部分，给出了中尺度动能平衡方程。在此基础上，对盛夏发生在我国北方的一次大暴雨过程进行了动能收支分析。分析表明：暴雨发生时中尺度动能明显增加，尤其是对流层中、下部最突出。对中尺度动能增加贡献最大的是除中尺度动能制造项外，垂直输送项的作用表现最明显，这显然是与中尺度辐合和上升运动加强有关。

盛夏青藏高原低涡发展东移的动能收支过程

本文计算了5次发展东移和原地生消的青藏高原低涡的动能收支。分析表明,由于环境场对低涡的作用不同,使得高原低涡或发展东移,或原地生消。在此基础上提出了高原低涡发展东移的动能收支过程。这种分析对天气预报和数值模式是有益的。

0601号登陆台风及暴雨减弱消亡过程中的动能收支分析

利用高分辨率(10 km)数值模拟的结果,以登陆华南并引发特大暴雨的0601号台风为例,对台风中-β尺度动能收支平衡进行了诊断分析。结果表明,中-β尺度系统动能收支水平项(水平通量散度项和水平产生项)很小,垂直项(垂直通量散度项和垂直产生项)是动能收支方程的主要部分;动能垂直通量散度在对流层低层是动能的汇,在对流层中高层为动能的源;动能垂直产生项在对流层各层都是动能的汇;浮力产生项在300hPa以下是动能的源,在对流层高层是动能的汇;平均动能的局地变化项,在对流层各层均小于零,暴雨期间对流层动能支大于收,且动能变化在对流层中低层最明显。就整个对流层的垂直总量而言,浮力产生项是主要的动能源,而垂直产生项是主要的动能汇。较强冷空气首先从对流层中层入侵台风环流系统,抑制动能制造和传输,是中-β尺度对流系统不能维持、发展的主要原因,也是台风系统及其暴雨不能长久维持的关键。

Mcc的结构及其中尺度环境场的动能收支分析

用滤波方法分析了一例发生在珠江口附近地区的Mcc的中尺度结构,结果表明,在对流层下部有中尺度的气旋性涡旋与Mcc相应,涡旋的中心轴线随高度向西北方向倾斜,在地面涡旋的上方200hPa层上,是一中尺度的反气旋性涡旋,中尺度的辐合(散)中心和上升运动中心偏于Mcc的西部,扰动温度场也是非对称的,在对流层上部没有中尺度的暖高压。此外,本文还计算分析了Mcc的中尺度环境场的动能收支。

1998年南海夏季风爆发前后区域动能收支研究

利用 1 998年南海季风试验 (SCSMEX)资料和区域动能收支方程 ,对南海南部和北部两个区域该年夏季风爆发前后的区域总动能和区域扰动动能收支进行了诊断分析。结果表明 ,南海北区夏季风爆发前后动能主要在高层制造 ,大部分动能被摩擦消耗 ,南区夏季风爆发前后动能主要在高层被破坏 ,摩擦项充当动能源。扰动动能主要在高层和部分在低层制造。在此期间 。

强风暴的中尺度环境场动能收支分析

本文计算分析了珠江三角州附近地区强风暴的中尺度环境场的动能收支,着重比较了风暴发展过程中不同阶段的能量学特征。结果表明,在风暴的不同阶段,能量收支差异最大的区域是在对流层的上部,即在对流的强盛期,对流层上部有强的动能水平通量辐散,而且反映次网格尺度作用的余差项也是较大的正值;而在对流的前期或后期,这些项的量值则有明显的不同。此外,在对流强盛期,动能的铅直输送项也比其他阶段的大得多。

赤道辐合区中多台风期大尺度和台风尺度的动能收支及其相互作用

本文选了两例西太平洋赤道辐合区中同时有3个台风发生发展的多台风过程,采用滤波法分离出大尺度场和台风尺度场,并建立了完整的包括大尺度平均动能、扰动动能,台风尺度的平均动能、扰动动能收支方程,最后做了各种动能收支计算.结果发现:对于这种条件下台风尺度扰动的发展,大尺度动能转换的贡献不足20％,其发展动能主要是从比台风尺度小的短波尺度中获得.也就是说,在热带短波是台风尺度和大尺度的动能源.

基于大涡模拟的三角形地形之层结流体湍动能收支模型

为了探究海底地形对湍流动能收支的影响,本文使用并行大涡模拟模式(The ParallelizedLarge-Eddy Simulation Model, PALM),以坡陡作为无量纲地形参数(δ),设置了亚临界、临界和超临界三种地形状态(δ=0.5, 1 和 2)进行数值模拟。文章计算并呈现了地形作用下的流体速度和湍流动能收支分布,以及湍流动能平衡方程各参量。通过回归分析和量纲分析重点讨论了地形顶点处耗散和海表处能量的耗散,与地形坡陡的关系,得出其关系均呈指数形式。

模拟的超级单体雷暴旋转和辐散分量的动能收支

一、引言实际发展中的强风暴,尤其是产生陆龙卷的强风暴的一般特点是,准定常旋转环流相对平均气流是倾斜的.Lilly(1982,1983)提出,旋转的发展首先是扩大风暴范围,进而使风暴结构稳定.在他1986年的文章里,他用线性分析方法指出了三维浮力对流元对平均气流垂直切变有反应,即增加绕垂直轴的旋转,从平均气流中获得旋转动能.

一次梅雨暴雨的动能谱特征分析及收支诊断

利用WRF模式和NCEP再分析资料,对一次梅雨暴雨个例进行了数值模拟,基于高分辨率的模拟结果计算了水平动能谱、涡旋动能谱及辐散动能谱,诊断了动能收支谱方程。结果表明:在暴雨发展阶段,各个高度上都有中尺度动能增长,其显著增加始于中尺度低端,这导致了在中尺度波段出现谱转折特征,但在不同高度转折尺度不同;对流层高层涡旋动能大于辐散动能,平流层低层反之;不同降水阶段、不同高度和不同尺度上动能的来源不同,对流层高层,中尺度动能倾向由非线性项和气压项贡献;平流层低层,气压项的作用更为明显。

2004年冬季风期间一次强寒潮过程的能量收支研究1

利用1°(纬度)×1°(经度)的NCEP再分析资料和常规站点观测资料对2004年12月28～31日的一次强寒潮、冷涌过程作了研究,研究结果表明:(1)此次强寒潮事件在我国南海引发了强烈的冷涌,该支冷涌一直向南越过赤道影响南半球。大尺度环境场有利于此次寒潮、冷涌事件的爆发,本次寒潮属于"横槽转竖型",其中200hPa的西风带大槽经历了一次调整,500hPa经历了一次明显的横槽转竖过程,对流层低层蒙古高压稳定维持,其东侧的偏北大风是冷空气南下的有利条件。(2)此次寒潮大风区内的动能制造以正压动能制造和斜压动能制造为主,寒潮爆发初期,以正压制造过程为主,此后,由于有效位能释放的作用增强,斜压制造过程与正压制造强度相当,大风区随着动能制造的增强而增强;当斜压、正压动能制造均减弱,大风区亦随之减弱。(3)有效位能收支表明,整层有效位能的释放与大风区相对应,有效位能的释放有利于寒潮、冷涌的维持。寒潮大风区内,对流层高层受有效位能释放的影响最大,有效位能和风能可以互相转换;对流层中层所受的影响最小,且以风能向有效位能转换为主;对流层低层则以有效位能向动能转化为主,十分有利于低层风速的增大和维持。

一次强沙尘暴过程中尺度平均动能变率诊断

利用MM5中尺度气象模式嵌套数值模拟的输出结果, 计算并分析了一次强沙尘暴天气过程的中尺度动能收支, 揭示了沙尘暴过程中的起沙、扬沙和输送的能量来源以及随高度的分布和演变过程。结果表明: (1)沙尘暴天气期间中尺度能量过程活跃; (2)沙尘暴过程因消耗局地动能而启动和发展, 能量来源在于高空的动能转化; (3)沙尘暴天气过程中, 非地转运动造成的气流穿越等压线运动是沙尘暴能量平衡过程中次重要的能汇项; (4)水平通量散度项为沙尘暴天气过程中主要的中尺度能汇; (5)垂直通量散度项为沙尘暴天气过程中的能源项。随着系统的演变, 能源中心从高层向中层转移, 直至后期的高层出现能汇; (6)摩擦消耗和次网格尺度效应以及计算误差R在沙尘暴天气过程中总体表现为能源项。

梅雨涡旋与环境场动能的相互作用

选取１９９１年７月长江中下游地区一次梅雨涡旋暴雨过程，对实测资料用Ｂａｌｅｎｓ尺度分离方法经自适应技术处理后，应用动能相互作用方程组，计算得出发展阶段和成熟阶段涡旋区内对流层高、中、低各层次天气尺度和次天气尺度系统的动能源汇以及相互作用过程，尤其看到两种尺度流场和质量场之间相互作用所制造的动能向两种尺度系统转换，故它是一个促使系统发生发展的能量学标志。

暴雨系统不同尺度动能相互作用过程

选取一次梅雨期暴雨过程，对实测资料用Ｂａｒｎｅｓ尺度分离方法经自适应技术处理后，应用动能相互作用方程组，计算出雨区内对流层高、中、低各层次方程各项的时空平均值．就整层而言，天气尺度动能主要源和汇分别是产生项和水平输出，而中尺度系统则为对流正反馈和空气逆气压梯度运动所消耗的动能两者接近平衡，两种尺度流场和质量场之间相互作用所制造的动能向两种尺度系统转换．

高空急流与副急流演变及其与河南2021年“21·7”特大暴雨的关系

利用中国气象局所提供的逐小时的站点降水资料与欧洲中期天气预报中心所提供的逐小时、0.25°(纬度)×0.25°(经度)的ERA5再分析数据,重点研究了产生郑州极端小时降水的关键天气系统,并对高空急流与副急流进行了动能收支诊断,研究发现:2021年“21·7”河南特大暴雨呈现出显著的阶段性特征,在郑州极端小时降水出现的时段内,强降水主要出现在河南北部的山区及山区的迎风坡周边,受地形响显著。位于河南上空,对流层高层的高压脊、对流层中层的低压倒槽以及对流层低层的水平切变线与中尺度对流涡旋是引发郑州极端小时降水的关键天气系统。处于南亚高压东北部的高空急流与副急流通过引发强冷平流使得位于陕西上空的对流层高层短波槽快速发展,该槽的斜压发展使得其槽前的暖平流显著增强,从而导致河南上空对流层高层的高压脊迅速发展并维持强高空辐散条件,这为郑州极端小时降水的出现提供了极为有利的背景环流条件。南亚高压东北部的高空急流与副急流呈现出显著的水平分布不均特征,其中,风速增强趋势与冷平流强度均在上层急流分岔点(1区)达到极大值,这为陕西上空对流层高层短波槽的快速增强提供了最有利的条件。动能收支表明,南亚高压东北部偏西风的水平动能输送是本区域内高空急流与副急流发展/维持的最有利因子,其动能主要来源于南亚高压北部边缘的高空急流区;在此阶段内,气压梯度力主要做负功,是最不利于高空急流与副急流发展/维持的因子。