试用湿静能通量散度对雷暴诊断分析

依据能量天气学的观点，从湿静能守恒方程出发，导出局地能变率的表达式，在一定假定条件下得到局地能变率与湿静能通量散度（下用ＥＤＨ表示）的近似相关式。考虑到雷暴等强对流性天气过程所显示出的强烈的能量特性，我们试用ＥＤＨ对雷暴的发生、发展进行了诊断。分析发现ＥＤＨ场的特征先于能量场本身，且雷暴落区在ＥＤＨ场上规律性比较明显。由此认为，若将ＥＤＨ场与湿静能场（Ｅ＿Ｓ表示）结合应用，对提高雷暴的预报准确率将有一定指导意义。

汽轮机静叶片除湿结构对比分析

采用数值模拟的方法,对3种常用的静叶除湿结构的除湿效果进行了数值模拟,从除湿效果、工艺、强度等方面,对比分析了3种结构的优缺点,从而为汽轮机除湿静叶工程设计提供了一些有益的指导。

湿、热、静力荷载对速生杉木顺纹抗压强度的影响

研究不同湿热环境中,在湿、热荷载、静力荷载作用下速生杉木的顺纹抗压强度,并分析了温度、相对湿度、静力荷载和保载时间4个因素对速生杉木顺纹抗压强度的影响。试验结果表明,速生杉木顺纹抗压强度随环境温、湿度增高而降低,环境温度对速生杉木顺纹抗压强度影响非常显著;在相同的静力荷载条件下,有湿、热荷载同时作用的速生杉木顺纹抗压强度降低,平均降低幅度为20.10%;湿、热、静力荷载共同作用对速生杉木顺纹抗压强度存在耦合影响。

湿静力平衡温度及其在大气对流运动中的应用

提出了一个新的大气动力一热力学温湿参量——湿静力平衡温度(T_s)。它与密度温度(T_ρ)有密切关系。作为T_s的应用示例,简化了积云一维时变模式垂直运动方程;提出了"载水气块"和"非载水气块"统一的新的"对流有效位能"表达式。结合实例,计算了"载水气块"和"非载水气块"两种情况下的对流有效位能(分别记作CAPE_w和CAPE)以及对流抑制能量(分别记作CIN_w和CIN)等,"载水气块"与"非载水气块"两种情况的"对流有效位能"及"对流抑制能量"有较大差异。作为强对流天气分析预报的重要参数,目前计算对流有效位能和对流抑制能量的通用公式存在一定缺陷;在对"对流有效位能"的理解方面存在某些模糊认识和盲点。从新的观察角度对"对流有效位能"的概念做了详细分析并进一步阐明了其确切含义。新的方案同样可以方便地在T-lnp图上进行稳定度分析,并可根据新的公式对T-lnp的某些缺点进行修正。

孟加拉湾夏季季节内振荡的湿静力能分析

夏季期间大气季节内振荡(ISO)活跃于孟加拉湾区域,并存在显著的向北传播。采用1979-2016年ERA-Interim大气再分析资料,通过对典型ISO事件进行位相合成,揭示了夏季期间孟加拉湾湿静力能季节内变化的演变特征和控制机理。结果表明,ISO大气对流在向北传播期间伴随着显著的湿静力能累积(充电)和释放(放电)过程。其中,水汽主导的湿静力能水平平流是充电和放电的关键控制因素。水汽水平平流在对流层中高层和对流层低层的变异机理存在一定差异,在中高层主要取决于ISO扰动纬向风对低频水汽的纬向输送,在低层则主要取决于低频经向风对ISO扰动水汽的经向输送。

湿静力温度轨迹图的降水临近预报

湿静力温度轨迹图的降水临近预报金秀良（兴安盟气象台）引言根据多年试用的湿静力温度轨迹图，总结出降水临近预报的３种轨迹模式。１湿静力温度轨迹图通过简化能量方程，以湿静力温度为纵坐标（Ｙ轴），温度为横坐标（Ｘ轴），求出饱和湿静力温度曲线，称之为湿静力温度...

利用湿静力温度铅直廊线预报对流性天气

本文利用百色站1987,1988两年6—8月的逐日探空资料制作了逐日湿静力温度铅直廓线图,以此为依据对百色作了层结分型。

98.7特大暴雨的动力学及能量诊断分析

利用非静力中尺度模式 MM5的客观分析资料对引起这次特大暴雨的可能机制进行了讨论 .指出 ,在“98.7”暴雨发生发展期间 ,梅雨锋系的冷 (暖 )锋后 (前 )部分别有与冷 (暖 )锋平行的 θse密集 (稀疏 )带 ,这表明θse能很好地反映气团与梅雨锋扰动在地面附近的热力结构特征 .对该过程的三维空间动力学锋生函数进行的诊断结果发现 ,92 5 h Pa的锋生带与武汉及其周边地区的暴雨带相当接近 ,揭示了暴雨带与锋生强迫有一定的动力学关系 .而 85 0 h Pa的锋生分布为实际未来4 8h的累积降水量分布提供了可能预报依据 .从能量的观点来看 ,在暖锋区为高温、高湿和高能区 ,并且 。

2006年陕西两次强对流冰雹天气过程的对比分析

利用TBB资料、NCEP再分析资料、自动气象站资料及多普勒雷达等多种资料,对比分析了2006年初夏和盛夏两次强对流冰雹天气过程的环境场条件和中尺度系统的演变。结果表明,强的不稳定层结和一定的外部抬升力条件是产生强对流天气的共同物理量特征;高层暖、中层冷、低层暖的三层温度平流中心所叠置的区域与降雹区有较好的对应关系,对流层低层的逆温层(干暖盖)更有利于深厚对流活动的产生;适宜的0℃层和-20℃层高度有利于雹粒的增长。流场的尺度分离能够分辨出产生强对流冰雹天气的中尺度系统;地面能量场上表现有中尺度的Ω系统。初夏过程以冰雹、强风为主,盛夏过程冰雹、强降水比较突出;移速快、膨胀迅速的云团易产生冰雹和强风,而移速缓慢、对流合并显著的云团易出现强降水和冰雹。强回波伸展高度越高,入流显著、上升气流强盛的对流系统产生的天气愈剧烈,愈易出现大冰雹。

引发舟曲特大泥石流灾害强降雨过程成因

利用自动气象站观测资料、MTSAT卫星红外亮温资料、NCEP/NCAR再分析资料、AIRS卫星大气温湿资料、MODIS卫星气溶胶光学厚度资料和ECMWF模式预报的地面风、压、温、湿资料,对2010年8月7—8日甘肃省甘南州舟曲县引发特大泥石流灾害的强降雨天气过程的成因进行了天气动力学诊断分析,结果表明:由于地表强烈增温与高空槽后冷空气平流作用,8月7日午后舟曲及其上游(西北方向)地区大气不稳定性极强,区域平均对流有效位能(CAPE)值为4393J·kg^(-1)、对流零浮力层(LNB)高度达16.54km;南北气流交汇与局地复杂小地形使得近地面形成多个中小尺度辐合线和辐合中心,于8月7日14:00(北京时)左右触发了对流的产生;强盛的西北太平洋副热带高压与台风电母之间的偏南气流在23°～30°N纬度带转向西输送水汽直达青藏高原东缘,在高原地形作用下转为向北传输到达舟曲附近区域,为该区域对流发展提供水汽条件;对流云团形成后,在高空西北气流的引导下向东南方向移动,于8月7日夜间到达舟曲地区造成该地区强降雨,引发特大泥石流灾害。

祁连山区能量场特征与降水分布的关系分析

采用祁连山地形云野外观测的资料,分西南气流移动、西南气流阻塞、西北和平直西风气流型,用三维插值方法分型计算湿静力总温度Tσ场和总降水场,分析了不同的大尺度流型下冷龙岭西段降水分布与能量场特征的关系.对比山脉南北坡与山外同高度Tσ的日变化,发现山坡Tσ全天高于山外,山脉呈高能岛其外围有能量锋,不同流型下南北坡能量锋强度和Tσ垂直廓线有明显差异,其与地形云降水有较好的对应关系.在局地环境因子中,冷龙岭南北坡平均日雨量与对流不稳定度指数(ΔTσ=地面Tσ-500 hPaTσ)的负相关最高,其次是地面至300 hPa平均Tσ呈正相关.可看出,高能弱对流不稳定时日雨量最大,反之低能强对流不稳定时多为小雨或无雨;冷龙岭南北坡的能量锋强度与日雨量相关不明显.

从不稳定能量角度对条件不稳定相关问题的讨论

大多数深厚的局地对流是在条件不稳定的层结中发生的,这就有必要考虑较厚气层对由底部上升气块所可能产生的总影响。从能量角度讨论了条件不稳定问题中的不稳定能量和对流有效位能,并利用观测资料、结合实例分析了单站地面湿静力能与条件不稳定中不稳定能量的关系。主要结论如下:(1)从能量观点,对对流有效位能的两种定义进行了讨论,认为对流有效位能定义为正、负不稳定能量之差时,其与动能相联系的表达式中包含了低层抬升速度,可以更全面地用于强对流天气预报,尤其是中国南方暖季的强对流预报。(2)气块从底层上升时,无论经历的是干绝热还是湿绝热过程,湿静力能守恒,所以总能量的变化就是动能的变化,等于外界合力对气块做功的大小,不存在湿静力能向动能的转换。(3)从本质上来说,单站低层湿静力能的时序变化用于对流预报的意义在于预示着正、负不稳定能量的改变,从而影响不稳定能量的值。这可以弥补由于高空探测时间分辨率较粗,不能计算逐时正、负不稳定能量的不足。

环境因子对西北太平洋热带气旋气候特征的影响

为研究环境因子对西北太平洋热带气旋气候特征的影响,选取影响热带气旋（TC）活动的4个单向环境因子：海表温度、850 hPa气温、对流层中低层比湿（925~500 hPa）和风速垂直切变（200~850 hPa）,海表温度只表征了海洋的加热状态,而后3个因子则只反映了大气的状态.通过分析这4个环境因子与西北太平洋TC活动的相关关系,进而定义两个指数：考虑海气耦合作用的指数ΔT（ΔT=SST-Ta,其中SST、Ta分别为海表温度和850 hPa气温）以及反映海洋上空湿空气稳定度的指数Δsθe（Δsθe=sθe850-sθe1 000,其中sθe850、sθe1 000分别表示850 hPa、1 000 hPa的假相当位温）.结果表明,指数ΔT以及Δsθe与西北太平洋TC活动的相关性均比较显著,其中考虑了海气耦合作用的指数ΔT能更好地表征TC活动的气候变化.

北太平洋夏季的两个典型层积云区与海温和大气低层热力过程的关系

比较ISCCP D2层积云云量的季节平均图后发现:除了大洋东部常年有层积云外,北太平洋夏季也存在一片大值区。在副热带东北太平洋和中纬度西北太平洋各取一个10°×10°的区域,分别记为NEP和NWP。利用OI-SST、NCEP/NCAR再分析资料和ERBE资料,通过相关和气候分析,提出了新的物理意义明确的稳定度判据,比较了NEP和NWP两个区的夏季层积云云量与海温、大气热力过程的异同。结果表明:夏季,NEP和NWP都有正的稳定度,有利于层积云的形成和维持。NEP区和NWP区夏季的海气温差、感热通量、潜热通量有明显的差异。从海温和夏季层积云云量的相关分析发现:在NEP区,海温滞后于层积云云量,其相关于滞后3个月时有最大负值,这可能是由于海洋有较大的热惯性,对层积云遮蔽太阳辐射而导致洋面降温的响应需要3个月;而在NWP区,则是海温超前于层积云云量,其相关于超前1个月时有最大负值,这可能是由于从5月份开始海温低于气温,且有暖空气平流,有利于随后层积云、层云和雾的形成。

能量天气学的基础知识

本文介绍了能量天气学的基础知识,其中包括大气能量的种类、组合形式等,最后是关于总位能和有效位能的概念。

河北2007年7月18日局地暴雨成因分析

利用常规观测资料、逐小时自动站资料、TBB资料和NCEP再分析格点资料,对2007年7月18日河北省东北部和南部局地暴雨过程进行了诊断分析。结果表明:在相同的影响系统作用下,河北省不同区域暴雨的形成机制却不同,高、低空急流及其耦合条件下急流和暴雨相互作用是上午东北部暴雨的成因,低空急流直接输送水汽,在FY-2C云图上表现为云顶TBB<-70℃近乎圆形的中-α尺度强对流云;而下午河北南部强降水是在高温高能、层结不稳定的有利条件下,地面冷锋及锋前低压形成的强辐合抬升触发不稳定能量释放产生的强对流天气,对应云图上为最低TBB在-80℃以下的准东西向带状对流云系。逐小时地面自动站资料分析的流场和计算的地面湿静力能对此类夏季强对流天气的预报具有指示意义。

全球变化背景下北半球冬季MJO传播的年代际变化

利用1979～2013年实时多要素MJO(Madden-Julian Oscillation)监测(RMM)指数,美国NOAA逐日长波辐射资料和NCEP/NCAR再分析资料等,分析了全球变化背景下北半球冬季MJO传播的年代际变化特征。从全球平均气温快速增暖期(1985～1997)到变暖趋缓期(2000～2012),MJO 2～4位相频次减少,5～7位相频次增多,即MJO对流活跃区在热带印度洋地区停留时间缩短、传播速度加快,而在热带西太平洋停留时间加长、传播明显减缓。进一步分析发现,以上MJO的年代际变化特征与全球变化年代际波动有关。当太平洋年代际涛动(PDO)处于负位相时,全球变暖趋缓,热带东印度洋—西太平洋海温异常偏暖,使其上空对流加强,垂直上升运动加强,对流层低层辐合,大气中的水汽含量增多,该区域的湿静力能(MSE)为正异常。当MJO对流活跃区位于热带印度洋地区时,MJO异常环流对季节平均MSE的输送在强对流中心东侧为正、西侧为负,有利于东侧MSE扰动增加,使得MJO对流扰动东移加快;而当MJO对流活跃区在热带西太平洋地区,MJO异常环流对平均MSE的输送形成东负西正的形势,东侧MSE扰动减小,不利于MJO快速东传。因此,全球变化背景下PDO引起的大气中水汽含量及MSE的变化可能是MJO传播年代际变化的重要原因。

全能量立体天气图预报法的原理及应用

一、前言实践证明,在强对流天气预报中,只有位能因子是不完全的,还要考虑动能(风矢量)的计算。850hPa上的总温度达到76℃左右时,有时有暴雨,有时又没有暴雨。在温度对数压力图上也经常出现正能面积很大时不产生强对流,而正能面积小,甚至负面积时却产生了强对流。卫星云图对局地生成的突发性天气也往往感到困难,雷达有时也只能提前较短的时间观测到回波。