西北太平洋上一个爆发性气旋的云系特征分析

本文利用CloudSat卫星数据处理中心(CloudSat Data Processing Center, CloudSat DPC)提供的CloudSat卫星资料、欧洲中期天气预报中心(European Centrefor Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)提供的ERA5再分析资料、美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Admin-istration, NASA)提供的Aqua卫星可见光云图,对2019年2月28日至3月5日发生在西北太平洋上一个爆发性气旋(EC)个例四个阶段云系的宏观形态和微物理学特征进行了分析。结果表明,自EC的发生至消亡阶段,云的宏观形态先从不规则形状发展成紧凑的螺旋状,随后云系面积逐渐扩大直至消散。EC在不同阶段云的微物理学特性的水平分布特征较为一致,但其他方面却存在较大差异。在气旋成熟阶段,在其中心北部云的冰水路径和雪水路径有一个大值中心,与“暖核”位置相对应,但液态水路径无大值中心,云的雨水路径的大值则主要分布于气旋南部和东部。EC在不同阶段,云的微物理学特性垂直分布有如下特征:云的冰水含量分布呈“三层模型”分布,但云的其他微物理量随高度增加逐渐减小。总体而言,EC在不同阶段的云系呈现“零散”至“规则”再到“零散”的分布特征。

一次黄海爆发性气旋的观测分析和数值模拟研究

本文利用再分析资料和WRFV3.9模式(Weather Research and Forecasting Model)对2020年7月22-24日发生在黄海海域的一次爆发性气旋进行了研究,并对其演变过程和发展机制进行了详细分析。该气旋22日12 UTC在山东南部生成,入海后开始爆发性发展,最大加深率达到1.2 Bergeron,23日在黄海中部气压降至最低990 hPa左右,24日在韩国登陆。高空强辐散、低层的暖舌结构、水汽输送和下垫面热通量的变化增强了大气斜压性,使其迅速发展。使用WRF模式对气旋进行模拟,涡度的诊断分析表明,大气低层强斜压性主要通过涡度方程的散度项对气旋的发展起作用,对流项在涡度发展旺盛的时刻也有一定影响。海温的敏感性试验表明,海温变化对气旋移动路径和中心气压影响明显。

一次爆发性气旋及其诱发的大风天气分析

利用华东区域实况自动观测资料和全球预报系统的FNL再分析资料对一次爆发性气旋及其引发的大风天气进行诊断分析,结果发现,由高空急流调整导致叠加在气旋上空的中层辐散区,中高层干冷空气伴随正涡度,沿西北气流下传并在低层侵入气旋后部,气旋前部850 h Pa西南急流输送的暖湿气流和气旋西侧槽前西南急流输送的暖湿气流通过潜热释放共同促成气旋的爆发性发展;同时在气旋发展初期,高层高湿位涡区的向下传输,也加速了气旋的快速发展。气旋第三象限的大风由动量下传触发强对流并形成大风叠加所致,低层西北干冷气流切断低层的增湿,使大风区降雨很弱。低层切变线与地面带状CAPE高值区重合,该区域未来1~2 h将出现大风,对预报有明显的指示意义。

不同垂直加热率对爆发性气旋发展的影响

文章着眼于海洋温带气旋爆发性发展热力结构的影响效应问题。通过数值试验的结果表明，温带气旋发展状况对于垂直加热廓线分布具有突出的敏感性，若将垂直加热廓线“形变”，则可能导致海洋气旋的爆发性发展，并构成类似观测到的“气象炸弹”动力，热力结构，即“上干下湿”，“上冷下暖”的不稳定层结或“抽吸”结构，急流轴“断裂”形成的非地转偏差特征。从而揭示了垂直加热廓线特征在海洋气旋发展诸影响因子中的关键作用以及潜热释放分布与海洋气旋动力、热力结构形成的机理。

爆发性气旋的合成诊断及形成机制研究

该文对发生在太平洋和大西洋的 1 6个爆发性气旋作了合成分折 ,对强弱爆发性气旋作了对比及诊断 .研究发现 ,基本场上存在不少明显的差异 .分析得出 ,强爆发性气旋的形成与高空急流的非纬向性以及反气旋性弯曲密切相关 .非纬向高空急流为爆发性气旋提供了强的辐散、斜压性、斜压不稳定场 .高层强爆发性气旋前部的反气旋曲率易造成重力惯性波在能量北传时发展 ,促使气旋快速加深 .暖平流及非绝热加热可使反气旋曲率加强 .一般情况下 ,当气旋西部位涡的大值区与北部位涡的大值区叠加下沉时 ,有利于气旋爆发性发展 .

一次爆发性气旋的发展与湿位涡关系的研究

通过对一次陆地爆发性气旋的数值模拟与湿位涡的诊断分析发现 ,气旋的爆发与湿位涡的平流关系密切 ,气旋的发展并不是在湿位涡中心位于气旋上空时才开始 ,而是当湿位涡中心位于气旋的后部 ,并在 2 0 0 h Pa以下有明显的倒圆锥形下伸区时 ,才有利于气旋的发展。当湿位涡中心位于气旋上空时 ,气旋发展开始减慢。湿位涡局地变化的大小与水平方向位涡梯度的大小有关。湿斜压位涡负值区的上下贯通与气旋发展也有明显的关系。

一次爆发性气旋引发的罕见暴风雪过程分析

冬季温带气旋强烈的发展会带来大范围严重的暴风雪天气。针对2007年3月3—5日一次气旋爆发性发展所造成的暴雪、大风和低能见度给辽宁省的交通,特别是航空带来的巨大影响,从大尺度环流背景、气旋移动路径和强度、水汽条件、冷暖空气活动及多种物理量场,对这次气旋的强烈发展及其相关联的垂直环流进行了动力学和热力学的诊断分析。结果表明,大气的强斜压性和其所伴随的冷、暖平流是气旋爆发性发展的主要原因;平流层高位势涡度的下传促进了气旋的强烈发展;气旋中心附近最强的上升运动区基本上是上下垂直的;高、低空急流及相关的高、低空散度场和垂直运动构成了气旋所伴随的强大次级环流;沈阳地区强暴风雪的产生与气旋的强烈发展、偏南风低空急流的水汽输送及气旋内部垂直运动的强弱等密切相关。

一次温带爆发性气旋引发的大暴雪过程诊断分析

2013年11月25日爆发性气旋引发黑龙江省东部地区大范围大暴雪天气,本文利用多种观测资料和NCEP再分析资料,从大尺度环流背景着眼,对气旋的爆发性发展及与其引发的暴雪天气进行了诊断分析。结果表明:气旋在具有疏散结构的发展槽槽前获得发展,并始终位于北支高空急流核右后方和南支高空急流核左前方,为强辐散区,有利于气旋爆发性增长。高低空急流的耦合作用,加强了气旋中心附近的上升运动,有利于强降雪的持续和加强。气旋自生成后主要在海上移动,水汽含量十分充沛,其东侧有不断增大的低空急流相伴,增强了水汽向北输送的强度,加强了黑龙江省东部地区的降雪。850 h Pa以下出现水汽辐合中心预示降雪强度增大,与强降雪对应。大气水汽饱和区的厚度减小至对流层低层,表明降雪强度减弱。暴雪与高空锋区的锋生关系密切,低层强锋区自南向北移动经过黑龙江省东部地区的时间和位置与暴雪有较好的对应关系。锋区随高度向北倾斜,高空暖锋锋区移出,降雪强度减小;锋区全部移出,降雪结束。

应用ω方程对爆发性气旋与非爆发性气旋的诊断对比分析

对发生在北太平洋西部中高纬度海洋上的两个爆发性气旋和一个非爆发性气旋进行了非地转ω方程诊断分析.认为强的温度平流、涡度平流、位涡平流和凝结潜热释放是使气旋爆发性发展的主要因子,爆发性气旋发展过程是一特殊的斜压过程,存在着某种自我激发的机制.非爆发性气旋不但其发展因子(如涡度平流、温度平流、位涡平流、潜热释放等)在量的方面较爆发性气旋要小,自我激发性机制表现得也不明显.爆发性气旋与非爆发性气旋的发展,不但强度上存在量的差异,而且其发展机制也存在质的差异.

用Zwack-Okossi方程对一次爆发性气旋的诊断分析

利用ＥＣＭＷＦ资料作初始场，ＭＭ４模式输出的结果和Ｚｗ ａｃｋ－ Ｏｋｏｓｓｉ方程作诊断工具，对１９８１年１２月２０～２１日生成在西北太平洋的一次爆发性气旋进行了数值试验和诊断分析。得到：气旋的爆发性发展主要是由正涡度平流和非地转场激发，其中涡度平流对气旋发展贡献最大，温度平流的影响则较小，两者主要是在对流层高层起作用，而非地转场则在对流层低层起主要作用。由水汽造成的非绝热加热对本次爆发性气旋的生成影响不大，积云对流潜热的反馈作用更小。

东亚寒潮活动对下游爆发性气旋生成的影响

本文研究了东亚寒潮过程与下游爆发性气旋之间的关系。通过对一个强寒潮过程及随后在西北太平洋上爆发性气旋生成的个例分析发现,寒潮过程相伴随的大环流调整给下游气旋猛烈发展提供了极好的背景条件。当超长波槽与长波槽耦合加深时,槽前气旋迅速发展。大槽的加深使高空急流不断加速,大风区向低层扩展。出口区的次级环流也随着急流的加强而加强,它促使北侧低层气旋发展。对93次爆发性气旋作统计分析进一步证实了上述结论。绝大多数过程皆伴有上游的强冷高压活动。高压中心越强相应的爆发气旋也越强,甚至可以发生连续的爆发。绝大多数爆发性气旋发生在超长波槽前,强高空急流出口区的向极侧。

爆发性气旋的统计研究

用１９８０～１９８９年资料，统计了发生在北半球的爆发性气旋的若干特征。并通过不同区域、不同时间及强度的爆发性气旋发生的频率的对比，得到了一些有意义的结果。

引发黑龙江省暴雪爆发性气旋个例动力分析

利用气象站综合观测资料和NCEP FNL的1°×1°再分析资料,分析了2013年11月25日黑龙江省大暴雪的环流特征和气旋爆发性增长过程;在此基础上,对涡度平流、高低空急流的分布特征和垂直结构及湿位涡的正压项和斜压项对气旋爆发性增长的贡献进行了深入细致的研究,探索此次爆发性气旋发展的动力学机制.结果表明:此次黑龙江省暴雪过程地面气旋中心位于槽前最大正涡度平流区下方,正涡度平流使等压面降低,地面减压,气旋获得发展.地面气旋始终位于南支高空急流核左前方和北支高空急流核右后方,两支高空急流的动力作用均引起强辐散.高、低空急流耦合的区域,使高层强辐散和低层强辐合叠置,加强了气旋中心附近的上升运动,从而使气旋和降雪的强度得到加强.气旋在强斜压大气中获得爆发性增长,气旋的爆发与湿位涡的分布和演变关系密切,高层正湿位涡下传,使低层湿位涡增大,气旋获得发展;当高层ξmpv1线趋于准水平状态时,正湿位涡下传造成低层湿位涡发展结束,气旋发展停止并逐渐减弱.大气湿斜压性增加可引起垂直涡度的显著增加,促使气旋爆发性增长,垂直涡度的变化滞后于湿斜压性的变化.

冬季海上爆发性气旋成因的动力学研究

本文对1979年1月和4月发生于西北太平洋地区的两个爆发性气旋和一个非爆发性气旋，应用位势涡度和E－P通量等进行了诊断分析。分析揭示，爆发性气旋发生与发展，不同于普通气旋的动力机制，它是由于平流层底的涡度异常增大南侵和下族对对流层扰动、上层冷空气下传形成的上下偶合垂直结构的发展性气旋。其动力主要来自上层强迫和下层的水汽输送产生的大量而集中的凝结潜热。

爆发性气旋的锋生位涡反演诊断

本文采用基于埃特尔位涡反演诊断和锋生函数诊断的锋生位涡反演诊断方法,对一次发生在西太平洋地区的爆发性气旋过程进行了诊断分析和机制研究。本文主要从锋生演变的角度,定量诊断了与对流层顶折迭现象相联系的高层位涡扰动,由凝结潜热释放造成的中层位涡扰动,与低层锋区扰动相联系的低层位涡扰动以及以低层水平辐合辐散为主要成份的非平衡风场在气旋发生发展的不同阶段所起的作用和影响,并对以上各物理过程相互作用,造成气旋爆发性发展的机制进行了分析讨论。

爆发性气旋发展中斜压强迫与潜热释放作用的数值试验

本文利用一个六层原始方程模式对五例爆发性气旋的发展进行了数值试验，试验结果表明：斜压强迫是气旋爆发性发展的基本因子，而潜热释放的重要性则有较大差异。潜热释放的作用主要集中在两个方面：一是对低层的直接增暖，加强了上升运动；二是对局地斜压性的加强，促进了锋面、槽脊系统的发展，而这两者均有利于气旋的发展。

西北太平洋地区一次爆发性气旋的诊断分析

采用NCEP 2.5°×2.5°每6 h再分析格点资料,对1979年1月9—12日西北太平洋地区一次爆发性气旋进行了诊断分析,重点讨论了气旋爆发的天气学特征和动力因子。结果表明:爆发性气旋的发展具有明显的非地转特性,高低空急流的耦合作用、涡度平流和凝结潜热的释放是气旋爆发性发展的主要强迫因子;爆发性气旋处于高空急流之下的对流层锋区,大气的斜压性很强,斜压能量是气旋初期生成和发展动能的主要来源。

非纬向基流中爆发性气旋的数值研究

利用以 Ｍ Ｍ ４ 为基础的自适应网格模式，对 １９８１ 年月１２ 月 ２０ 日 ２０ 时—２１ 日 ２０ 时一次太平洋西部气旋强烈爆发的过程进行了数值模拟研究得出：（１）气旋强烈爆发的过程是非常短暂的，是非地转调整的结果；（２）气旋爆发过程中基流由西南风转为准西风；（３）基流的反气旋性弯曲和非热成风空间分布不均匀性与气旋的强烈爆发有明显的联系。关键词：自适应网格，爆发性气旋，非地转调整，高空急流。

一次引发黄渤海大风的爆发性气旋过程诊断分析

利用NCEP分辨率1°×1°的再分析、常规气象观测和FY-2E红外云图资料,对2013年11月24—25日引发黄渤海大风的入海气旋发生与发展的动力过程进行诊断分析。结果表明:此次黄渤海大风天气过程是在中高纬不稳定小槽东移加深发展及东亚大槽重建中发生的。高空槽前正涡度平流在气旋初始阶段具有重要作用,在气旋爆发性发展阶段,低层温度平流显著加强,冷锋锋区的斜压性增大;高层正位涡中心向对流层中下层延伸,与低层位涡大值区上下相接。黄渤海大风区上空有较强的超低空非地转气流,Q矢量的强辐合和辐散区集中在气旋的周围。高空急流出口的北侧辐散区叠加在低空急流的气旋性辐合区,这种高低空急流耦合结构是气旋爆发性发展的动力原因。气压梯度和变压梯度是造成地面大风的主要原因,动量下传对此次黄渤海大风有一定的贡献。

北太平洋爆发性气旋的统计特征

利用FNL(Final Analyses)全球格点资料,对2000—2015年冷季(10月至来年4月)发生于北太平洋(20°N^65°N,110°E^100°W)的爆发性气旋进行了分析研究。依据爆发性气旋的空间分布特征和高时间分辨率的资料,将爆发性气旋定义修订为海表面中心气压(地转调整到45o N)12h平均加深率达到1hPa/h以上的气旋。根据爆发性气旋最大加深率的大小,在强度上将其划分为4类:弱、中、强和超强。日本海、西北太平洋、中西太平洋、中东太平洋和东北太平洋为北太平洋爆发性气旋的5个多发区域,发生于各区域的爆发性气旋依次称之为:JOS(Japan-Okhotsk Sea)、NWP(Northwestern Pacific)、WCP(West-Central Pacific)、ECP(East-Central Pacific)和NEP(Northeastern Pacific)爆发性气旋。北太平洋爆发性气旋发生频数自西向东逐渐减少,呈现出"西多东少"的分布特征。爆发性气旋的统计特征因发生区域不同而呈现出较大差异,NWP爆发性气旋多发生于冬季和早春,而NEP爆发性气旋多发生于秋季和早春;相对于NEP爆发性气旋,NWP爆发性气旋发展较为剧烈,中心最低气压较低,爆发史长和发展史长较长。NWP爆发性气旋的移动路径多为西南-东北向,随着爆发强度的增强,其移动路径更趋于集中。NEP爆发性气旋的移动路径因生成位置的不同而呈现出较大差异,在中西太平洋和中太平洋海域生成的NEP爆发性气旋,其移动路径前期多为偏东向,后期折向西北;而在中东太平洋海域生成的NEP爆发性气旋,其移动路径多为西南-东北向。海洋暖流为NWP和NEP爆发性气旋的急剧发展提供了有利的海洋物理环境场。