0604号强热带风暴"碧利斯"特大暴雨的诊断研究

利用地面加密观测资料、自动站降水量资料和NCEP 1°×1°的每6 h再分析等资料,从能量、热量、水汽量以及环境场、冷空气和地形作用,分析了0604号强热带风暴"碧利斯"造成华南6省区大范围的强暴雨过程。结果表明:西太平洋副热带高压和大陆高压合并、西南季风异常活跃、高空强辐散流场和弱垂直切等均变有利于碧利斯陆上维持不消,越赤道气流致使西南季风强盛并将孟加拉湾和南海的水汽源源不断输入强暴雨区。分析发现:(1)风暴区域能量主要依靠潜热能平流的输送,维持暖性结构和产生强降雨;造成台风剧烈天气的动能是由非地转风穿越等压线,大气斜压性增强所制造的。(2)垂直输送项造成Q1和Q2的异常,是低层暖湿气流被抬升到高层产生凝结和潜热释放所造成的,积云对流所释放的凝结潜热对台风环流的反馈作用在台风暴雨中起到十分重要的作用。(3)冷空气从风暴东西两侧向低层嵌入,触发对流运动发展,近地层涡度和散度的形变项使山区处于一涡源状态,不断触发中尺度降水系统,促使暴雨增幅。     

我国的水汽输送和水份平衡

本文利用1956年1月和7月探空和测风纪录,计算了我国东部大陆的水汽输送和7月的水份平衡.随着季风环流的转变,我国水汽输送冬夏有显著的不同.但无论冬夏均以南方海洋输入的水汽为最主要.在水汽的总输送量中,涡流输送一般只佔次要地位.最大涡流输送位于我国中部,冬季它与高压移动路径一致,夏季与极锋平均位置相合.1956年7月我国大陆是个水汽源地,蒸腾量大于降水量.     

2003年渭河流域5次致洪暴雨过程的水汽场诊断分析

利用实况高空探测和地面观测资料、NCEP/NCAR再分析资料, 从水汽输送、水汽收支以及水汽含量等方面着手, 对2003年发生在渭河流域的5次致洪暴雨过程进行了对比分析, 结果表明:强降水发生时, 降水区700 hPa上的比湿值均不低于7 g/kg; 在垂直结构上, 强降水地区低层水汽含量在降水前6~12 h出现峰值, 强降水出现在高层比湿的峰值附近; 致洪暴雨过程的水汽通道与西太平洋副热带高压的位置有着明显的相关性; 渭河流域南边界是水汽的主要输入方, 主要的水汽输送层在850~700 hPa, 西边界是水汽的主要输出方。     

夏季敦煌稀疏植被下垫面物质和能量交换的观测研究

利用2009年夏季敦煌地区加强期观测资料,分析了稀疏植被下垫面CO2、水汽的通量输送规律和地表辐射、能量平衡等微气象的变化特征。结果表明,敦煌地区夏季CO2、水汽通量有明显的日变化,其平均通量分别为-0.023mg.m-2.s-1和2.90mg.m-2.s-1;地表平均反照率为0.24,低于绿洲内部;感热是该地区地表热量流失的主要形式,潜热和土壤热通量相对较小,平均波文比为3.08;观测中也发现了有较大的能量不平衡现象,利用试验资料估算了土壤容积热容量,并在能量平衡方程中加入了土壤热储量,提高了能量平衡度。     

青藏高原牧区大雪期间的水汽和热量平衡

本文通过对１９９６年１月青藏高原牧区大雪期间的水汽和热量收支的计算，分析了大雪期间对流活动的作用和贡献，并与其他地区夏季暴雨期间的能量平衡进行了比较。结果表明，二者都只有一个无辐散层和整层维持上升运动，不同的是降雪期间：１）视水汽汇气柱平均潜热加热率要小得多；２）视水汽汇和视热源的垂直分布差异较大；３）次网格尺度涡动垂直输送主要发生在对流层顶附近     

T213产品在青海夏季强连阴雨天气预报中的应用

利用T213分析资料,对青海省2007年6月15~22日强连阴雨天气过程的综合分析表明:连阴雨发生在欧亚稳定的环流形势下,乌拉尔山高压脊的建立和稳定使中纬度纬向环流得以长时间维持。偏北、偏西、偏强的西太平洋副热带高压,不仅使冷空气受阻于河套地区,同时其外围的偏南气流也为雨区提供了丰富的水汽。连阴雨期间东部地区始终处于锋区中,并存在低空辐合、高空辐散。水汽的输送主要在对流层底部。青海东部地区始终为高潜热能区和位势不稳定区,偏南气流对热量的输送与高潜热能的维持有密切的关系,而低层偏东气流的加强促使了潜热能的释放,并导致了东部地区强降水天气的产生。     

新疆塔里木盆地2021年“7·19”暴雨水汽特征的初步分析

新疆塔里木盆地是世界著名干旱区，年均降水量不足100 mm,2021年7月19日前后盆地出现罕见暴雨过程，最大累积雨量和日雨量为107.3 mm和78.5 mm（均达新疆大暴雨量级），通过分析此次暴雨水汽特征得出以下结论：（1）首次提出南亚高压“匀双体”概念，100 hPa南亚高压“西高东低”转“匀双体”过程中，500 hPa伊朗高压与高原反气旋、中亚低压与印度低压以及高原涡共同架构了“两高夹一低”环流形势。（2）揭示了在伊朗高压稳定反气旋环流下，阿拉伯海与孟加拉湾北部洋面的水汽进入盆地的大尺度环流及物理机制。阐明盆地暴雨水汽主源地为地中海及以西洋面、中亚地区、阿拉伯海和孟加拉湾，水汽输送有西方、东转西、西南+南方三条路径与轨迹，指出伊朗高压南侧东风和中亚地区西风在“东转西”水汽输送中具有关键作用，阿拉伯海和孟加拉湾的东风北上后与西风带汇合形成的水汽输送带是此次暴雨发生的重要条件。（3）水汽由西、南、东三个边界输入，东边界水汽收入主要源于低层东风，西和南两个边界水汽收入源于中高层三条路径，“西南+南方”路径水汽输送致使南边界水汽输入贡献明显大于西边界。塔里木盆地暴雨既要重视中亚低压，更...     

青藏高原北麓河地区近地层能量输送与微气象特征

利用青藏高原北麓河冻土综合试验站自动气象站2002年5月30日～6月24日观测资料,计算分析了该地区近地层的地表能量平衡、地表加热场、感热、潜热、地表反照率、动量和热量总体输送系数等特征量场的变化特征,首次得到高原北麓河地区近地层能量输送和微气象特征。     

陕西4次台风远距离暴雨过程的水汽条件对比

利用NCEP再分析资料和常规观测资料,对比分析了陕西省4次台风远距离暴雨过程期间的水汽输送、水汽收支和水汽含量特征。结果表明：远距离台风用直接和间接2种方式影响热带低纬地区水汽向陕西方向的输送,中高纬度地区西风槽与高压系统直接参与暴雨区附近水汽的输送与再分配过程。远距离台风出现时,暴雨区南边界始终存在水汽的输入,占净输入的68%,西边界多为水汽的输出方,东边界上水汽收支变化趋势与台风移动路径密切相关。川东地区西南涡维持、发展并向东北向移动时,陕西水汽总收支成倍增大。台风远距离暴雨出现前12 h左右,暴雨中心低层比湿出现极大值,对应的风场辐合中心一般出现在比湿增加之后。     

一次台风移出后MCC发展成因分析

应用FY-4A卫星云顶亮温(TBB)、自动站雨量资料和ERA5(0.25°×0.25°)再分析资料,对2020年第4号台风“黑格比”移出后在杭州湾生成MCC发展成因进行了分析。结果表明：(1)台风南侧的切变线辐合抬升作用以及南亚高压东部反气旋环流辐散抽吸作用,有利于中低空大气上升运动的增强,为MCC的发展增强提供良好的动力抬升条件;(2)低层台风北上后,其移动方向左后侧的冷空气南下,并与长三角地区的西南低空暖湿气流强烈交汇,斜压锋生增强,形成较强的上升运动;（3）受大陆高压东移影响,对流层中高层干冷空气东移,叠加在对流层中低空暖湿急流之上,形成了有利于MCC发生发展的大气位势不稳定层结;(4)切变线南端的西南低空急流不仅加强了低层大气的辐合和上升运动,更重要的是为MCC的发生发展提供丰富的水汽输送和汇聚;(5)水汽凝结潜热释放在MCC发展中起重要作用。水汽释放潜热加热大气,使上升运动增强,低层辐合进一步增强。低层水汽汇聚并不断向高空输送,补偿了高空凝结的水汽,潜热的不断释放,有利于MCC发展和维持。总之,台风中心移出后,台风南侧的切变线及其南侧的西南暖湿气流稳定地维持在MCC上空,为M...     

THE CHARACTERS OF ENERGY BUDGET ON THE GOBI AND DESERT SURFACE IN HEXI REGION*

In the paper,the characters of surface energy budget on Huayin(Gobi)and the desert surface during the period from 26 June to 31 August 1990 in the HEIFE have been analyzed,then have been compared with the observed results during 4-19 September 1988 in the Pilot Observation Period of the HEIFE.The results show that the atmosphere is in superadiabatic unstable state and there is a phenomenon of inverse humidity to form negative water vapour flux.The sensible heat flux on the surface energy budget is in majority,but the latent heat flux may be neglected over the Gobi and desert surface in the cloudless daytime in the summer.     

东亚夏季风边缘摆动区陆面能量时空分布规律及其与气候环境的关系

东亚夏季风边缘摆动区既是气候敏感区,也是生态脆弱区和农牧交错带,其特殊陆面能量空间分布格局和演变特征对理解该区域天气和气候变化有重要意义。然而受限于陆面观测资料缺乏,对这部分陆面特征的认识仍非常有限。通过对34 a陆面模拟集成产品的分析,发现夏季风边缘摆动区内潜热和感热通量在空间上表现出明显的过渡特征,由摆动区外的相对均衡状态进入到摆动区内的“突变转换”;陆面能量平衡具有明显的区域特征,能量平衡各分量在纬向和经向都表现出了“阶梯型”的变化。就演变而言,区域平均感热和潜热没有表现出规律性的递减或递增趋势,波动幅度在±20%以内,但在20世纪末存在一个较为明显的摆动相位转换:1997年之前夏季风边缘摆动区夏季风相对活跃,潜热通量总体高于其气候值而感热通量则低于其气候值,之后出现了相反的现象。此外,区内感热和潜热通量对气候环境干湿性质非常敏感,两者存在明显的线性关系。      

降水强迫对戈壁局地气候系统水、热输送的影响

用黑河实验中化音站（戈壁）加强期的湍流脉动场资料对降水强迫影响戈壁局地气候系统水、热输送的过程进行了系统分析。结果表明：降水强迫会使戈壁局地气候系统出现暂时的不平衡状态，要重新回到平衡状态需要通过物质和能量的重新调配来实现。该过程可划分为４个阶段，各个阶段间的感热、潜热和水汽通量均有较大差异。从近地层水、热输送特征看，受降水强迫后非平衡状态的张弛时段大约为４ｄ。在整个张弛期间，地表接收到的降水约有２／３通过地表蒸发后输送到大气，其余部分可能被渗入地下     

Heat and water vapour fluxes and scalar roughness lengths over an Antarctic ice shelf

We present eddy-correlation measurements of heat and water vapour fluxes made during the Antarctic winter. The surface layer was stably stratified throughout the period of observation and sensible heat fluxes were always directed downwards. However, both upward and downward water vapour fluxes were observed. Their magnitude was generally small and the latent heat flux was not a significant fraction of the surface energy budget. The variation of heat and water vapour fluxes with stability is well described by Monin-Obukhov similarity theory but the scalar roughness lengths for heat and water vapour appear to be much larger than the momentum roughness length. Possible explanations of this effect are discussed.     

白洋淀水陆不均匀地区能量平衡特征分析

应用2005年9月在河北白洋淀地区进行的大气边界层综合观测实验资料, 对水陆不均匀地表条件下的白洋淀地区陆地的能量平衡特征进行了分析。结果表明: (1) 该地区存在能量不闭合现象。涡动相关法得到的感热、 潜热之和仅为有效能的75%, 其中涡动相关法得到的潜热通量为Bowen比法得到的潜热通量的70%, 而涡动相关法得到的感热通量为Bowen比法得到的感热通量的77% 。 (2) 地表潜热通量和感热通量随着净辐射的变化而变化。但潜热通量明显比感热通量大, 净辐射主要消耗于地表的水汽蒸发。 (3) 该地区白天的Bowen比平均在-0.4~0.4之间, 总体平均为0.131。受天气条件影响较大, 有明显的日变化, 午后15:00以后近地面层会出现逆温, Bowen比变为负值。 (4) 能量闭合程度有一定的日变化, 随着太阳高度角的增大而增大。     

沙坡头人工植被区和流动沙丘上热量平衡观测研究

采用流动沙丘上人工植被和裸露流动沙丘下垫面近地层微气象实测资料，应用波文比法，计算了近地层感热和潜热通量＾２），并与作者在防风林干旱裸田和湿润小麦植被农田的结果进行比较分析。结果表明：在雨季的沙坡头地区流动沙丘人工植被上净辐射通量较强，可达６００Ｗ。ｍ＾－２以上，而净辐射的７０％左右的能量用于地表的蒸散，而感热散失和土壤贮存能量各占１５％左右；裸露流动沙丘上由于地表反射率大而净辐射通量小于植被区，     

An analysis of errors in the calculation of energy flux densities above vegetation by a Bowen-ratio profile method

The Bowen-ratio profile method for calculating total carbon dioxide, latent heat, and sensible heat flux density above a corn crop was used by measuring temperature, water vapor, and CO₂ concentrations at several heights in the aerodynamic boundary layer of the crop. The ratio (α) of sensible heat flux density to carbon dioxide flux density as well as the Bowen ratio (β) were used in the computations. The two ratios, α and β were determined graphically from the slopes of linear plots of temperature vs CO₂ concentration and vs water vapor. Each of the energy flux densities was computed from the two ratios and net radiation minus soil heat flux density. An analysis of probable error was performed on the Bowen-ratio profile method to evaluate the accuracy of the flux density estimates. Less than 10% error was found for latent heat flux density and less than 15% for carbon dioxide flux density under normal midday conditions for the instrumentation used. However, the carbon dioxide flux density error increased to over 40% when the sensible heat flux was small.     

沙漠土壤和大气边界层中水热交换和传输的数值模拟研究

为了解沙漠土壤和大气边界层系统中的水分和能量的交换和传输特征，本文发展了一个一维耦合模式，其中包括一个同时考虑土壤中液态水及气态水运动的沙漠土壤模式和一个基于非局地过渡湍流闭合方案的大气边界层模式。用这一耦合模式对沙漠土壤和大气界面的水热交换及沙漠土壤和大气边界层中的水热输送过程进行了模拟，同时与ＨＥＩＦＥ（ＨｅｉｈｅＲｉｖｅｒＢａｓｉｎＦｉｅｌｄＥｘｐｅｒｉｍｅｎｔ）沙漠站的有关资料进行了对比。模拟结果表明约６５％的净辐射能以感热（５０％）和潜热（１５％）的形式提供大气，约３５％的净辐射能以地热流量的形式进入土壤。土壤表层２ｃｍ的范围表现为水热传输的活跃层，水分和温度廓线呈现剧烈的日变化。模拟结果同时表明沙漠土壤中水分传输以气态水为主，如果忽略土壤中的气态水运动，地气界面的水汽通量计算及边界层内的湿度及水汽通量的计算会产生较大的误差     

Atmospheric turbulence within and above a douglas-fir stand. Part II: Eddy fluxes of sensible heat and water vapour

This is the second paper describing a study of the turbulence regimes and exchange processes within and above an extensive Douglas-fir stand. The experiment was conducted on Vancouver Island during a two-week rainless period in July and August 1990. Two eddy correlation units were operated in the daytime to measure the fluxes of sensible heat and water vapour and other turbulence statistics at various heights within and above the stand. Net radiation was measured above the overstory using a stationary net radiometer and beneath the overstory using a tram system. Supplementary measurements included soil heat flux, humidity above and beneath the overstory, profiles of wind speed and air temperature, and the spatial variation of sensible heat flux near the forest floor.The sum of sensible and latent heat fluxes above the stand accounted for, on average, 83% of the available energy flux. On some days, energy budget closure was far better than on others. The average value of the Bowen ratio was 2.1 above the stand and 1.4 beneath the overstory. The mid-morning value of the canopy resistance was 150–450 s/m during the experiment and mid-day value of the Omega factor was about 0.20. The daytime mean canopy resistance showed a strong dependence on the mean saturation deficit during the two-week experimental period.The sum of sensible and latent heat fluxes beneath the overstory accounted for 74% of the available energy flux beneath the overstory. One of the reasons for this energy imbalance was that the small number of soil heat flux plates and the short pathway of the radiometer tram system was unable to account for the large horizontal heterogeneity in the available energy flux beneath the overstory. On the other hand, good agreement was obtained among the measurements of sensible heat flux made near the forest floor at four positions 15 m apart.There was a constant flux layer in the trunk space, a large flux divergence in the canopy layer, and a constant flux layer above the stand. Counter-gradient flux of sensible heat constantly occurred at the base of the canopy.The transfer of sensible heat and water vapour was dominated by intermittent cool downdraft and warm updraft events and dry downdraft and moist updraft events, respectively, at all levels. For sensible heat flux, the ratio of the contribution of cool downdrafts to that of warm updrafts was greater than one in the canopy layer and less than one above the stand and near the forest floor.     

长江上游地区盛夏季节的水分循环

根据1955—1961年的材料,研究了每年盛夏长江上游地区的水分循环,给出了本区四个边界上各年各层的水汽输送量及各年的水分循环各要素值,并与其它几个地区的水分循环情况进行了比较。文中也简略讨论了本区水汽输送与夏季环流形势间的关系。 本区的水分循环,与其它地区相比较,有一些独特之处:水分循环系数K及水分循环强度均较大(K=1.094)。蒸发与降水量之比值较小。水汽输送最大的层次较高(在850—700毫巴间)。造成这些特点的原因主要在于本区的特殊自然地理条件(是群山环抱,海拔较高的盆地)。可见自然地理条件对水分循环情况有重要影响。 可以推论,在本地区采取增加内部蒸发量的措施,对于降水量之增加,效果似乎应该较在平原地区显著。