一次江淮暴雨过程中干空气侵入的诊断分析

利用中尺度数值模式MM5(V3),对 2003年 7月 4日 20时至 5日 20时发生在江淮地区的一次梅雨锋暴雨过程进行模拟,并采用模式输出的具有较高分辨率和动力协调性的网格资料,就干空气侵入及其对暴雨过程的作用进行了诊断研究。结果表明,此次暴雨过程中有明显的干空气侵入,且干空气侵入对暴雨过程产生重要作用:干空气侵入将对流层高层高位涡带入低层,促进了对流层低层气旋及对流运动的发展,继而引起降水的增强。

一次强沙尘暴过程中干空气侵入的数值模拟和诊断分析

利用非静力MM5模式对2004年3月26—28日主要发生在内蒙古中部偏北地区的强沙尘暴天气进行了数值模拟,并利用模式输出结果对这次过程进行了干空气侵入的诊断和分析。模拟和诊断分析结果表明,此次强沙尘暴过程中有明显的干空气侵入,这种干空气侵入将对流层高层高位涡带入低层,促进了对流层低层气旋及对流运动的发展,继而引起强沙尘暴的发生。

干空气侵入对河南省2006年1月18-19日暴雪形成的作用

利用NCEP再分析资料和常规气象观测资料,分析了2006年1月18-19日发生在河南省的一次暴雪过程,结果表明,这次暴雪过程中存在干侵入现象。干侵入的发生发展对暴雪过程具有重要作用:干侵入沿相当位温密集带向下向北传播,引起对流层低层气旋性涡度发展,增强辐合上升运动,导致降水的增强;高层干冷空气向下注入,引起温度场扰动,在对流层中低层形成逆温层,有利于暴雪天气的发生;高空急流入口区北侧的下沉运动为对流层高层干空气和高位涡的下传提供了动力条件。

河南一次沙尘天气过程干空气侵入的数值模拟及诊断分析

利用NCEP再分析资料(水平分辨率1°×1°)和同时间的探空、地面资料对2006年4月11—13日发生在河南省的沙尘天气进行了中尺度数值模拟,并应用干空气侵入的理论对这次过程进行了诊断和分析。结果表明,此次沙尘天气过程中存在明显的干空气侵入,且干空气侵入对沙尘天气产生重要作用:高位涡、低湿空气沿等相当位温线密集带向南下滑,在对流层中低层引起位涡和温度扰动,造成强冷平流南下,使低槽东移加深、冷锋南压,触发不稳定大气,同时配合低层辐合、高层辐散叠置的流场,引发了河南省沙尘天气的发生、发展。

空气侵入量对R32压缩机内可燃风险的影响

本文从R32压缩机内部安全运行的角度出发,在空调运行情况下,关闭冷凝器出口,采用实验和模拟研究相结合的方法,研究空气侵入过程中不同空气侵入量对R32压缩机内可燃风险的影响。研究结果表明:空气侵入量为压缩机吸气量的10%的情况对压缩机排气压力、排气温度的影响较小,可燃风险较低;空气侵入量大于压缩机吸气量的10%时,随着空气侵入量的增大,压缩机排气压力增大至超过额定压力的17%,增加了压缩机内的可燃风险;此时油池内润滑油温度超过100℃,生成积碳,增大了燃烧、爆炸风险;电机的线圈绕组温度超过绝缘材料的耐温极限120℃,加速绝缘材料的老化引发短路产生火花,增加压缩机内的可燃风险。

空气侵入液压系统的原因及其排除

液压技术发展的趋势为高压、大流量、小型化和集成化。而噪声和振动是液压技术向高压、高速发展的主要障碍。近年来降低液压系统的噪声和振动成为重点研究内容。我们把工作中摸索到一些经验与理论知识相结合,对空气侵入液压系统而引起的噪声和振动等现象进行分析讨论后认为:空气侵入液压系统所造成不良后果主要有以下几个方面:

高架火炬低流量排放下空气侵入的数值模拟

高架火炬是石化工厂内用于集中燃烧生产过程中生成废气的装置,废气经火炬筒体送至高空火炬头燃烧。在低流量排放情况下,筒内火炬气动量不足,外界空气容易侵入火炬头内。此时,若没有足够速度的吹扫气体补充,空气与可燃废气将在火炬头部发生混合,极易引起回火、闷烧甚至爆炸,会极大地威胁火炬的运行、损害装备寿命。文章利用计算流体力学,模拟了烷烃类高架火炬在低流量排放工况下的空气侵入过程。量化分析了火炬气物性、筒体尺寸、吹扫速度、风速等多种因素对空气侵入的影响。研究结果可以为不同工况下选取合适的吹扫速度提供帮助。

用CFD模拟研究带密封装备的高架火炬空气侵入现象

在高架火炬系统中,在排放结束或者小量排放时,筒体内的火炬气上升动量不足,常使得外界空气侵入火炬头内,引发闷烧、回火等现象,从而危害设备及运行安全。为预防这种情况发生,工业界的常规做法是通入吹扫气体,提高火炬气动量。同时为节省吹扫气体用量,通常会在火炬头根部设置速度封或分子封等密封装置,以更好地阻止外界空气侵入火炬筒体。一些火炬设计规范中虽然规定了安全吹扫速度,但没有考虑密封装备自身结构与吹扫气体性质不同带来的影响。文章利用计算流体力学,研究了高架火炬的空气侵入现象,分析了密封装备在防止空气侵入过程中的作用。研究结果将能对实际工业运行中选取合适的密封类型和结构提供参考。

山东半岛一次台风暴雨过程的冷空气侵入特征分析

利用FY-2E卫星水汽图像、常规观测资料和NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,针对山东半岛一次与台风相关的大暴雨事件中干冷空气的侵入特征进行分析。结果表明:台风北上与极地大陆气团交汇,是导致此次大暴雨发生的重要因素。干冷空气从西侧侵入台风环流,台风变性,斜压锋生,位能向动能转换,导致上升运动加强,有利于产生强降水。冷空气具有高位涡和低湿度的特点,水汽图像上的暗区、高层等熵面上的干区和高位涡区有良好的对应关系。水汽图像直观地反映了此次大暴雨过程的系统演变过程。台风云系与斜压叶状云结合,先形成新的涡旋云系,后演变成逗点云型。暗区指示的干冷空气不断发展,先形成干舌,后以干缝的形式卷入涡旋中心。在实际预报中,除了流型识别外,通过水汽图像还可以追踪干湿区及其边界等变化特征。通过连续时次的对比分析,可监测高空动力强迫,判断灾害性天气系统的发展演变。

谈侵入空气对液压系统的影响及改善措施

文中阐述空气对液压系统工作介质的主要影响 ,分析了空气进入液压系统后产生振动、噪声及爬行故障的主要原因 。

2003年梅雨期干冷空气的活动及其对梅雨降水的作用

利用NCEP/NCAR再分析资料和卫星云图,分析了2003年梅雨期暴雨过程中干冷空气侵入和演变的特征以及干冷空气侵入对暴雨发生、发展和维持的作用,得到以下结论:梅雨期中高纬度环流的演变和调整与暴雨过程密切相关,亚洲北部阻塞高压的建立和维持,使得500 hPa高度上西风锋区南压,导致干冷空气南下,极涡活动的异常偏东和加强有助于冷空气向江淮流域输送,有利于江淮流域暴雨的发展。在江淮流域梅雨期间,干冷空气的活跃与暴雨过程相对应。干冷空气来源于中高纬度和中高层,当它南下或下降到达江淮流域以北或上空时,与北上的暖湿气流交汇,使得暴雨产生和发展。中低层30°N以北的正环流的下沉支是干冷空气的输送“载体”;江淮流域以北的对流层中低层的北风对淮河流域对流层的形成和发展起着重要作用,同样,高层北风所产生的高空辐散叠置于低层辐合区之上,有利于江淮流域暴雨的发生发展。而且,干冷空气的侵入有利于干层的形成和维持,干层的存在加强了暴雨过程的对流性不稳定,对暴雨的加强和发展起重要作用。干冷空气侵入是梅雨湿度锋形成和维持的一个重要动力和热力原因。卫星云图上分析发现,干冷空气的侵入轨迹为一条明显的暗区,干冷空气南下侵入到黄河以南后,分为两支,其中一支“干侵入2”从西南方向侵入,与冷锋云系相互作用,对暴雨的发生和发展起着关键的作用,这与Browning等强调的“干侵入”不尽相同。

一次台风远距离暴雨中的干侵入分析

利用常规观测资料和NCEP再分析资料，对2008年7月17-19日发生在山东地区的台风远距离暴雨过程进行了观测分析和模拟研究。结果表明：降水期间有来自中高层的干冷空气的侵入，主要有两种表现形式：对流层顶附近向下的干空气侵入和对流层低层由西北向南的干空气侵入。干侵入存在于300-600hPa之间，高层略微落后于低层，不利于对流不稳定的发展。但干冷空气侵入使得等相当位温面倾斜，有利于条件性对称不稳定的发展。干侵入使原来不饱和湿空气出现饱和，有利于降水增幅，雨区始终位于500hPa干区前沿。高层正位涡扰动沿相当位温密集带向低层输送，500hPa位涡高值区与降水有较好的同位相关系，对降水的发展和移动有一定的指示意义。

干侵入对济南“7．18”暴雨的作用

利用NCEP/NCAR再分析资料对2007年7月18日发生在济南地区的短时大暴雨过程进行了详细的分析,发现这次强降水过程是在高空槽和低空风切变的有利形势下产生的。济南附近最大干空气侵入出现在暴雨发生前1～2天,干空气侵入有利于深厚干层的形成和维持,而深厚干层的存在则有利于对流有效位能在中高层的产生、积聚和释放,从而导致强的对流上升运动,为暴雨的产生提供了条件。济南以北地区干空气侵入现象在暴雨过程中一直存在,主要有两种表现形式:对流层顶附近向下的干空气侵入和对流层低层由北向南的干空气侵入。济南外的干侵入一方面有利于低层产生辐合、高层产生辐散,导致上升运动的发展,另外一方面还对锋区的形成和移动具有重要作用。上述两方面表明干侵入在这次暴雨过程中起到了至关重要的作用。

山东地区一次台风降水事件的干侵入特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料对2008年7月17～21日发生在山东地区的强降水事件进行了分析,发现这次强降水是在中低纬度系统相互作用下产生的。对干侵入特征的分析表明,这次强降水事件中干空气主要以纬向侵入为主,这与济南"7.18"暴雨不同。通过对假相当位温(θse)的诊断分析发现,干空气侵入一方面有利于锋区的形成和维持,另外一方面还能够加剧低层的对流不稳定度,有利于对流运动的维持和发展。湿位涡场的分析则表明,高位涡的下传是干空气侵入的一种可能机制,干侵入是高位涡下传的一种表现方式。

陕西南部地区一次大暴雨过程的干侵入分析

[目的]对陕西南部地区一次区域性暴雨天气进行诊断分析。[方法]利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料、常规观测以及自动雨量站资料,对2010年7月16～18日发生在陕西南部地区的区域性暴雨的大尺度环流背景场进行了分析;并利用经向风、相对湿度以及假相当位温等物理量,探讨了干侵入的特征及其在暴雨中的作用。[结果]500 hPa中高纬度形势比较稳定,大陆高压、副热带高压稳定少动,700、850 hPa切变线或低涡是造成陕南地区产生大范围暴雨的主要影响系统。登陆台风对暴雨的作用非常明显,台风与副高相互作用,不仅使得低空急流得以形成和加强,还将水汽和能量源源不断地输送到陕南地区,为暴雨的增幅起到重要作用。此次暴雨过程中有2次明显的干侵入,主要表现为在对流层中高层的一个深厚干层,干层的存在有利于对流不稳定能量在低层的积聚,对流不稳定能量的释放可以将低层的暖湿气流向上输送至较高的层次,有利于降水的发生。θse的经向垂直剖面图分析表明,在这次暴雨过程中有锋区的存在,且这次暴雨过程中的干空气活动非常强烈。[结论]该研究为今后的预报提供有益的理论依据。

干冷空气活动对2008年梅雨降水的作用

利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了2008年梅汛期暴雨过程中干冷空气侵入对暴雨发生、发展和维持的作用。结果表明:梅雨期中高纬度环流的演变和调整与暴雨过程密切相关,亚洲北部阻塞高压(高压脊)的建立和维持,使得500hPa高度上西风锋区南压,导致干冷空气南下,极涡活动的异常偏东和加强有助于冷空气向江淮流域输送,有利于江淮流域暴雨的发展。在江淮流域梅雨期间,干冷空气的活跃与暴雨过程相对应。干冷空气来源于中高纬度和中高层。干冷空气侵入有利于对流层中高层干层的形成和维持。而且,干冷空气侵入是梅雨湿度锋形成和维持的一个重要动力和热力原因。在此研究基础上,归纳出中期预报着眼点,供实际业务预报参考使用。

2007年7月18-19日山东省大暴雨天气分析

应用常规观测资料、中尺度站资料、卫星云图、雷达回波和T213数值预报产品,对2007年7月18—19日山东省大范围对流性暴雨天气的成因进行了分析。分析了产生暴雨的天气系统特征,大气垂直稳定度和对流有效位能,产生暴雨的水汽条件和动力触发机制,给出了产生暴雨的对流云团演变特征。研究结果表明,对流性大暴雨是由东北冷性低涡、前倾槽、副热带高压边缘西南暖湿气流和冷空气的共同影响产生的。低层强盛的偏南气流建立起水汽通道,把水汽源源不断地向暴雨区输送。前倾槽结构和低层增温增湿使得大气强烈的对流不稳定和对称不稳定。低层较强的东北气流与强盛的西南暖湿气流侧向汇合,垂直涡度增大,辐合上升运动增强,对流不稳定能量释放,产生中尺度对流云团。地面冷锋前生成中尺度低压,加强了辐合上升运动。高层辐散与低层辐合相配合,有利于上升运动发展和维持。卫星云图中显示两个对流云团合并发展形成中尺度对流复合体(MCC)。雷达回波中表现为两个东西向的带状强降水回波相衔接,缓慢南移;暴雨区上空东北气流、西北气流和西南气流相汇合;低层东北气流逐渐增大,冷空气从低层侵入。

蒙古冷涡影响下的北京降雹天气特征分析

蒙古冷涡是诱生北京地区冰雹天气的一种主要天气系统,通过对近8年几例冰雹天气过程的分析,得出在蒙古冷涡影响下,北京地区产生的冰雹天气与其他天气类型相比,具有分布范围广、局域性强的特点。对蒙古冷涡影响下的天气形势进行详细分析,可以进一步将其分为两类,一类是蒙古冷涡后部强冷空气与前部暖湿气流交绥,地面强冷锋造成的对流天气;另一类是主冷锋后,蒙古冷涡后部不断南下的冷空气,与增温、增湿的地面低涡或切变线系统而形成不稳定大气层结造成的对流天气。同时该两类天气也有许多共同特征。如对流层低层的能量锋,大气的斜压性和层结的条件对称不稳定激发了能量锋前蕴酿已久的湿有效能量得到了有效的释放,导致对流不稳定天气的发展。对流层中层干冷空气的侵入,正的差动假相当位温平流加剧了大气层结的不稳定,强的风垂直切变更促使对流上升运动的发展。尽管这两类冰雹的各项特征的强弱程度不同,所产生的冰雹天气强弱也有差别,但都表现了有利于冰雹天气发生和发展的动力、热力特点。与其它个例比较,可以综合提出蒙古冷涡影响下冰雹天气的预报着眼点,为北京地区强对流天气潜势预报和临近预报提供理论依据。

山东省三次暖切变线极强降水的对比分析

应用加密观测、常规观测、卫星云图和雷达探测的资料及NCEO/NCAR(1°×1°)再分析资料,对由东省三次极强降水天气进行了诊断和对比分析。结果表明,,低层暖式切变线和500 hPa西风槽是三次强降水的主要影响系统。强降水前低层大气高温、高湿、对流不稳定同,有较高的对流不稳定能量。低层暖式切变线辐合和暖湿平流产生的上升运动与地面辐合线附近产生的上升运动相叠加,触发对流不稳定能量释放,产生强对流,造成强降水。较强的风垂直切变使得对流有组织地发展。强降水期间,中高层弱的干冷空气侵入,使得对流不稳定加强,中高层具有高位涡的干冷空气入侵诱发低层中尺度涡旋发展,辐合上升运动加强。低层暖湿气流螺旋式辐合上升与中高层入侵的干冷空气相遇,水汽凝结率增大,降水强度增强。中高层干冷空气侵入的时段与极强降水的时段相对应。有利的地形对局地短时极强降水有重要作用。低层暖式切变线和500 hPa低槽的位置、强弱不同,中高冷空气的强度和入侵路径不同,对流云团的发生发展、内部结构和移动方向不同,造成强降水的地理位置和强度不同。

热带风暴Bilis(2006)登陆期间一波非对称降水分布成因的探讨

利用中尺度数值模式WRF-ARW对Bilis(2006)进行数值模拟,并进行地形和下垫面因素2个敏感性试验,诊断分析Bilis(2006)登陆期间一波非对称降水结构形成的动力因子。综合分析3个试验,结果表明环境垂直风切变对Bilis(2006)一波非对称降水结构形成的影响显著大于地形、登陆过程下垫面属性的改变和风暴移动速度的影响,冷空气的侵入对降水形成也有重要贡献。垂直切变的作用使顺切变左侧形成强降水,冷空气的作用与垂直切变的作用相互配合可能是顺切变方向和顺切变方向右侧强降水的主要成因。