非绝热加热对锋面次级环流的影响

通过考虑非绝热加热项和摩擦项的原始方程组，取沿锋面方向地转近似，导出一个描写定常锋面次级环流的方程，研究对流加热（ＣＩＳＫ）对锋面次级环流的作用。结果表明；非绝热加热能加强锋生过程，加强锋面环流，使环流宽度变窄，陡度加大。从而从理论上对锋面过程的降水不均匀性给出解释。     

急流对锋面次级环流的影响

通过一个考虑非绝热加热项和摩擦项的原始方程组,取沿锋面方向地转近似,寻出一个描述定常锋面次级环流的方程,研究高低空急流对锋面次级环流和锋生过程的作用。结果表明:高低空急流能改变锋面环流位置、强度,使锋生过程加强。     

锋面研究回顾

主要回顾了锋面研究的发展过程,锋面理论的研究过程及阶段性成果,锋面和急流次级环流理论的发展及主要结论。     

1991年梅雨锋暴雨与锋生环流的诊断分析

利用原始方程模式锋生环流诊断方程对１９９１年７月一次梅雨锋暴雨过程进行诊断分析。计算结果表明，锋面横向次级环流在低层是一个热力正环流，低空急流出口区的次级环流使锋面附近的上升运动得到加强：１００ｈＰａ青藏高压东侧的偏北风与中层的偏南风耦合形成择流层上层的反环流叠加在锋面横向环流上形成深厚的上升气流区是暴雨发生的动力条件。     

论天气尺度系统中的次级环流

大量观测事实和理论研究表明,在中高纬地区,许多天气尺度系统,如锋面、高空槽脊、高低空急流等附近都伴存着一种次级环流。正是由于这种次级环流的存在,才使系统得以维持和发展,并能产生明显的天气现象。例如,在急流-锋面系统中次级环流十分重要,它不仅与锋系的基本动力学有关,而且起着触发中尺度对流(如锋前飑线)的作用。在     

江淮切变线—梅雨锋次级环流的诊断研究

本文利用推广的Sawyer－Eliassen锋面次组环流方程对一次江淮切变线──梅雨锋系统的次级环流进行了诊断研究，讨论了它的特征以及形成。发现各强迫项在不同地理位置所起的作用是不同的，所形成的环流特征也不同。高低空急流及凝结加热对次级环流的形成和加强起着重要作用。     

冬季1月昆明准静止锋进退及维持的结构特征

利用地面气象观测资料、ERA-Interim再分析数据以及DEM地形数据,使用合成分析方法,从大气环流场、锋面附近要素场及锋生函数诊断场探讨了昆明准静止锋在西进、东退及维持时的结构特征。结果表明,当锋后低层到地面等温线呈"V"型分布,锋后正的次级环流相对深厚,锋面易西进;当锋后低层呈较深厚的逆温层且锋后正次级环流较浅薄,锋面易东退;当逆温层仅限于低层而近地面为冷中心,锋面易维持。东西风风速零线西端在锋面左侧,锋面易西进,反之锋面易东退;零线的位置与锋面基本重合,锋面易维持。垂直运动倾斜项在锋面西进时105°E附近迎风坡出现强烈的锋消现象,锋面东退和维持时出现弱锋生现象。水平辐散项产生的强锋生区在锋面左侧时,指示锋面西进;强锋生区在锋面右侧,且锋生现象很弱时,指示锋面东退;锋面维持时,强锋生区与锋区基本重合。水平变形项中切变变形起主要的锋生作用,而由于冷气团受迎风坡影响,导致伸缩变形在104°E以东的锋后区域产生较强的锋生现象。     

甘肃中西部近年沙尘天气气候特征及典型个例诊断分析

从极涡位置、土壤湿度、地温等探讨了甘肃中西部地区沙尘日差别的原因,指出冷空气是产生沙尘天气的首要因素,高温少雨、土壤干层厚是发生沙尘天气的有利气候背景,并用合成分析法得出西北路径型和偏西路径型两种类型沙尘天气的平均流场;"20010408"强沙尘暴过程实况资料对条件对称不稳定度(CSI)和锋面次级环流进行诊断分析,结果表明:强沙尘暴发生前存在深厚的条件对称不稳定,锋面次级环流和沙尘暴有较好的时空对应关系.     

包含超梯度力作用的台风次级环流诊断方程

次级环流在台风的发展和维持中起着重要作用,基于梯度风平衡的Sawyer Eliassen（SE）方程常用于台风次级环流的诊断。然而梯度风平衡关系在台风边界层及边界附近有较大误差,这导致SE方程求解出的次级环流在边界层也会有较大误差。本文在梯度风平衡方程中保留包含径向摩擦力项在内的超梯度力项,得到包含超梯度力作用的SE方程,从方程形式上看超梯度力主要是通过调节与斜压性相关的系数来影响次级环流的。对“森拉克”（2008）台风次级环流的诊断结果显示,在不人为改变边界层流场结构的情况下,新的SE方程能显著改善次级环流的求解效果,避免眼墙外侧边界层附近的虚假对流并且减小虚假入流。     

三维中-β尺度模式研究：一次气旋暖区锋生活动的中尺度结构的数值模拟试验

设计了一个中－β尺度数值模式，并用来试验模拟一次京津地区暖区锋生降水过程。其结果不仅给出了暖锋式锋面垂直环流（热力直接环流），而且还给出了叠加在其上的次级中尺度环流结构。这说明该模式具有研究中－β特征运动的能力。     

条件性对称不稳定与昆明准静止锋风雹

用对称不稳定理论,对１９９７年春季滇南一次连续性静止锋风雹过程进行分析,结果表明：条件性对称不稳定、锋生强迫、锋面次级环流是形成云南低纬高原上风雹天气的重要因子。     

一次冬季暴雨过程中的锋生和条件对称不稳定分析

基于观测资料和NCEP再分析资料,并结合中尺度数值模拟,对2012年1月14—15日我国江南和华南冬季暴雨过程中的锋生与条件对称不稳定(conditional symmetric instablility,CSI)进行诊断分析。结果表明,南支锋区上短波槽东移配合低层冷空气活动,在江南南部到华南地区形成了明显的锋生过程,构成了有利于暴雨过程的天气尺度环流背景;来自孟加拉湾异常充沛的水汽输送形成了冷季暴雨所必须的水汽条件,异常强盛的高空急流人口区右侧的强辐散区也有利于暴雨的形成。在降水过程中锋面附近有多条中尺度雨带活动,锋生函数分析表明,14日夜间广西境内锋生明显增强,在潜热释放的影响下CSI开始发展,相应的锋生次级环流也有所发展,锋前暖区中的上升运动随之增强,导致广西北部形成较强的中尺度降雨带。分析表明,锋生次级环流和CSI实质是锋面次级环流方程(Sawyer-Elissen方程)在不同稳定性条件下的解,锋生强迫环流的性质可由湿位涡作为等价判据进行分析。     

变性台风Winnie(9711)环流中的锋生现象

基于T106一日四次1.125°×1.125°格点资料, 采用非地转湿Ｑ矢量对登陆台风Winnie(9711)变性加强过程中环流内的锋生现象进行诊断分析。结果表明, Winnie变性加强与其环流内的中尺度锋生过程密切相关, 其低层环流中可发现包围台风中心的环状锋生现象。其中, 北侧锋带与西侧锋带在结构、性质上有所不同, 北侧锋具有暖锋特征, 而西侧锋具有冷锋特点。台风残余低压环流中心位于两条锋带的交汇处, 其变性加强过程类似于一个温带气旋在地面锋上的发展过程。Winnie变性加强过程中, 北侧暖锋锋生强, 锋面次级环流明显, 降水区主要出现在该锋带附近。西侧冷锋锋生弱, 无明显锋面次级环流, 降水不明显。强锋生区首先在台风上空高层产生, 随后增强下传, 加强了低层锋生过程。中低层锋生强度以及锋上垂直运动与凝结潜热作用有密切关系。     

低层锋生型暴雨特征合成分析

应用湖北省县级以上84个气象观测站点24 h降水资料,统计分析了2008—2011年5—8月低层锋生类型10场暴雨的雨量特征,对天气系统和各种物理量特征进行合成分析。结果发现:低层锋生型暴雨主要是由于低层锋生强迫触发不稳定能量的释放,同时形成跨锋面的次级正环流,其上升支与高层次级反环流的上升支在暴雨区上空叠加,形成深厚的上升运动区,触发位势不稳定能量的释放。在中层槽前正涡度平流、低层西南急流风速辐合以及锋面倾斜导致倾斜涡度发展等共同作用下,中尺度低涡发生发展。中尺度低涡中心区域和低涡移向的右前方动力水汽辐合最强烈,是暴雨发生的主要区域。     

2009年深秋河北省特大暴雪天气成因分析

利用多种资料对2009年11月10—11日河北省特大暴雪天气过程进行了分析。结果表明：冷锋系统长时间影响河北,并产生正、逆双向次级环流,其强上升运动与中层强辐合及正涡度柱耦合,为暴雪提供了很好的动力条件;由于锋面附近强温度梯度及风的垂直切变作用,在暴雪区形成条件性对称不稳定和对流不稳定;另外西南暖湿气流为暴雪提供了充沛的水汽条件,强上升运动可将水汽输送到高空冷区凝华、冻结为雪及冰晶;向东开口的喇叭口地形使得干冷空气在低层堆积,增强了回流降雪的低层冷垫作用;在低层由于地形作用产生的弱上升运动与锋面次级环流上升运动叠加,有利于强对流天气发展和增强。     

2011年深秋北疆暴雪过程成因分析

对北疆2011年10月末的一次暴雪天气过程的成因进行了分析.结果表明:暴雪是由欧洲脊部分衰退、乌拉尔槽转竖东移进入新疆后形成的.热力、动力强迫激发的动力锋生机制产生的锋面次级环流是造成降水的直接中尺度系统.暴雪发生在MPV1 ＞0且得到较大增长且MPV2绝对值较大增长、等θe线密集的区域.MPV的分布结构,促进了垂直涡度的较大增长,有利于暴雪的产生和增强.高、低空急流对水汽的输送、次级环流的发展维持和水汽的抬升凝结有重要贡献.     

水汽凝结过程与高低空急流对冷锋环流的作用

文中利用包括水汽凝结过程的湿大气原始方程模式，研究了高空西风急流和低空南风急流中冷锋环流和垂直运动场的演变，计算结果显示:水汽凝结过程的加入，使锋区垂直运动和锋面环流大大增强，上升运动随时间发生剧烈的变化；湿过程对锋面环流的作用发生在水汽饱和并发生凝结之后，未饱和水汽的存在对锋面环流没有什么作用；与干大气模式中高空西风急流是造成冷锋环流演变的主要因子情况不同，低空南风急流在湿大气中对锋面环流有极为重要的作用，其作用至少与高空西风急流相等；在激发锋区重力波上，低空南风急流的作用可能更加明显；水汽凝结湿过程的加入，不论是在高空西风急流下还是在低空南风急流中，都能在锋区激发出波长约为300 km的重力波，并以大于锋面移速的相速传入暖区。     

2011年6月江淮梅雨暴雨主要影响系统特征

利用江淮梅雨期逐日降水资料与NCEP/NCAR的FNL分析资料,对2011年夏季江淮梅雨主要影响系统及环流特征进行了分析.结果发现,与典型梅雨期阻塞形势不同,2011年梅雨期中高纬阻塞形势有移动性特征,冷空气由于中高纬环流的发展导致极涡分裂南下而至;中高纬弱阻塞形势引起的切断槽提供了梅雨暴雨的动力条件;西北太平洋副热带高压脊线的变动是梅雨暴雨发展的决定性因素.同时分析了梅雨锋面系统、急流及其引发的高低空次级环流和干冷空气的侵入对暴雨的影响机制.     

北京地区一次回流暴雪过程的锋区特征分析

利用常规观测、加密自动站观测和NCEP再分析资料,以及风廓线雷达、微波辐射计观测的精细风场、温度和湿度资料,对2009年11月9日夜间北京地区的一次回流暴雪天气过程的锋区特征进行了详细分析。结果表明,该过程的主要影响系统为华北锢囚锋和中高层短波槽,与锢囚锋联系的中低空暖湿空气在回流干冷空气上爬升造成锋生,是北京地区出现暴雪的主要原因。北京地区锋区的坡度较小,锋区下半层存在明显逆温。逆温强度可以指示冷暖交汇程度,从而与降雪强度存在相关关系,地形对逆温的分布和强度有一定的影响。低层东北风与中高层西南气流形成了明显的风垂直切变和温度差异,动力锋生机制发挥了重要作用,其产生的锋面次级环流直接促进了中尺度系统的发展。锋区存在层结不稳定,锋面抬升和次级环流促进了对流的发展,从而导致高架雷暴的产生。     

地形上空边界层流中低层锋面结构的理论研究 I：冷锋、均匀地转流

文中利用一个包含地形、边界层摩擦作用的二层锋面简化模型 ,讨论了地形、边界层对冷锋锋面结构、环流的动力学影响作用问题。冷锋的倾斜主要与冷锋暖区的地转流分布、锋面移动速度、锋面与地形的相对位置有关。当冷锋位于迎风坡时 ,其坡度减小 ,位于背风坡时 ,其坡度增大。在静止冷锋存在两类不同的环流系 ,即位于大气低层、地面锋附近的反时针环流系和远离地面锋的顺时针环流系。静止冷锋位于背风坡 ,其冷域中的这支闭合环流增强 ,范围增大 ,而位于冷锋界面上的环流转向点沿锋面上移 ,暖域中沿锋面的暖空气运动范围变大。当静止冷锋位于迎风坡时 ,结果相反。冷锋移动较慢时 ,其冷域远离地面锋的这支顺时针环流主体可被地形完全阻塞在迎风坡。当静止冷锋移离地形时 ,由于地形作用可在锋面暖域、地形下游形成一个背风槽。地形对锋区的垂直运动影响主要通过地形与边界层共同作用 ,改变锋区流场辐合辐散的分布及地形强迫抬升两条途径实现。由于边界层摩擦的辐合作用 ,在地面冷锋的前缘可形成一支范围较窄、强度较大的上升运动带 ,当冷锋位于迎风坡时 ,其强度增强 ,当冷锋位于背风坡时 ,其强度减弱。当冷锋位于背风坡时 ,在暖区沿锋面上升的暖空气运动范围增大 ,可以出现沿锋面相间隔的多个上升区