北半球夏季副热带西风急流变异及其对东亚夏季风气候异常的影响

探讨了东亚地区副热带西风急流(EAJS)位置的年际 变化特征、影响及其可能机制. EAJS南北变动的影响主要集中在亚澳季风区和气候平均的北 半球副热带西风急流轴的南北两侧,这与SOI或ENSO相联系的大气环流响应很不相同,后者的 影响主要表现在中、东太平洋上. 北半球副热带西风急流存在着两个显著不同的模态,其中 一个模态反映的是亚太尤其是东亚地区的西风急流的南北变异,另一个模态出现在150°E～1 20°W的中、东太平洋上. 它们分别联系着不同的太平洋海温异常分布,但都能对夏季200hPa 南亚高压的强度产生影响,尤其是南亚高压的东部,从而可以对我国东部夏季旱涝灾害的形成 产生作用.     

斜压涡度的变化与台风暴雨的关系研究

台风暴雨作为台风引起的最主要灾害之一,一直被人们关注。台风常被认为是对称结构,但从实际状况来看台风的非对称性非常明显,所以有必要研究斜压性涡度在台风中的表现。在高分辨率数值模拟的基础上,通过引入斜压涡度的概念,分析和总结了斜压涡度在2009年台风“莫拉克”暴雨过程中的表现。通过模拟与分析得到如下的结果:斜压涡度和MPV对比,可以看出在登陆前和登陆后,明显低层斜压涡度有更强的异常信号,围绕台风内核呈现正负正的位相特点;从沿着台风中心时间剖面可以看出,登陆前斜压涡度低层多为负正负的位相,并且随着时间的推移,斜压涡度有从大气的高层向台风的移动中心传递的趋势,即在台风即将到达时原先的正涡度被替换为负涡度,所以对其移动有一定指示意义;在台风“莫拉克”过台湾岛时,其斜压涡度表现为负涡度消失,在山地附近有正涡度生成,完成过岛,台风中心被替换;斜压涡度的异常值主要位于大气的低层时,一般会产生较强的降水。      

对流能量计算及强对流天气落区预报技术研究

文章分析了两种典型的大气湿绝热过程及其处理方法，对大气对流能量参数的计算技术进行了研究。结合实际个例，利用可逆饱和绝热过程，对包含液态水重力拖曳作用的修正对流有效位能(MCAPE)和修正下沉对流有效位能(MDCAPE)进行了定量计算。文章结合数值模式输出探空分析，预报不稳定和对流能量的区域分布，在此基础上建立了综合多指标叠套强对流天气落区预报方法，用MM5 及国家气象中心T106模式输出及诊断产品预报强对流天气落区，并检验强对流落区预报技术。     

用自由模对1998年夏季阻塞形势的诊断分析

签于大气自由模和阻塞高压的重要性 ,首先简要介绍阻塞高压与中国夏季降水的关系及 1998年夏季 5 0 0hPa异常环流场 ;然后利用 2 1波菱形截断的谱方法求出无粘性、无强迫正压涡度方程的自由解 ,即和实际大气流场十分接近的大气自由模 ,并讨论其特征 ;最后利用大气自由模的特征诊断分析了实际大气的环流特征 ,并重点用其分析了 1998年夏季的大气环流异常形势。结果表明大气自由模能很好地反映大气环流大尺度特征 ,而略去了中、小尺度涡旋 ;大气自由模的流场和绝对涡度场之间的散点图反映了 (q ,Ψ )的函数关系是分段线性或非线性的 ,尽管实际流场与绝对涡度场之间的点阵图反映两者之间成不同斜率的线性函数关系 ,但点阵比较发散 ,不能突出某些重要系统 ;1998年夏季实际大气自由模态突出了大气环流的重要特征 ,例如 ,越赤道气流、西风急流、副热带高压、阻塞高压及两极的边界效应等 ;通过自由模态的特征可以识别出纬向流及阻塞高压的持续异常 ,利用自由模的稳定性判断阻塞高压的稳定性 ,不稳定模态可以维持一段较长的时间 ,且由于这些不稳定的模存在 ,才使 1998年 6月中旬到下旬的中高纬阻塞高压稳定维持。     

1998年"二度梅"期间武汉-黄石突发性暴雨的模拟研究

采用较高水平分辨率的非静力中尺度模式,利用收集到的较完全的资料作为初值,对1998年"二度梅"期间武汉-黄石突发性暴雨进行了模拟.模拟结果分别复制出在7月20日18时至21日06时及21日18时至22日06时(世界时)期间,武汉和黄石附近中尺度系统发生、发展和消亡的过程.其生命史约为12小时,水平尺度为100～200 km,为典型的β中尺度系统.对β中尺度系统的流场和物理量的剖面分析表明,在武汉和黄石强降水期间,两地对流层中低层的水平辐合、上升运动、正涡度值均有明显的加强和减弱的过程,而经向方向的强度比纬向方向这些物理量要强,水平尺度比纬向方向小.分析还表明,对流层中低层的风场扰动对β中尺度系统(如武汉暴雨过程)的发生可能有触发作用.这些中尺度系统的强度,尤其是垂直运动与已有的我国梅雨锋个例和日本梅雨锋个例中较大的中尺度系统相比较要强得多.通过收支分析,讨论了β中尺度天气系统在发生、发展和消亡各阶段的水汽和正涡度来源;通过物理过程试验,分析了潜热释放和行星边界层参数化过程在β中尺度系统发生、发展中的作用.此外,在地形试验中,探讨了长江中游,尤其是湖北省局地中尺度地形对武汉和黄石突发性强降水过程的影响.最后给出了造成武汉-黄石大暴雨的β中尺度系统初步的物理模型.     

饱和湿大气Brunt-V3/4is3/4l3/4频率及修正的相当位温

实际大气中受扰动的饱和气块发生凝结后 ,凝结水会部分脱离气块。以前研究饱和湿大气的Brunt V is l 频率 (N2 m)没有考虑凝结水的部分脱离 ,相当位温 (θe)也忽略了饱和气块的混合比的作用。文中针对这些不足 ,在假设饱和空气中只存在气液转换条件下 ,推导出液态水部分脱离气块的、更符合实际情况的N2 m 表达式和修正的饱和湿大气θe 表达式。新的N2 m 表达式增加了部分脱离气块的液态水的作用项 ,新的θe 表达式中包含有饱和气块的混合比 ,并对有关的表达式分别作了讨论和比较     

湿饱和流中的Richardson数和不稳定的研究

本文推导了干、湿饱和流中的Ri数方程.选取华北的一次降水过程，利用模式输出资料计算并对比分析干空气、湿饱和流中Ri方程中的各项，发现干过程中水平风速的垂直切变对干Ri数的变化和不稳定的影响占主导地位，而在湿过程中，湿饱和Ri的分子(Brunt_Vaisala frequency, 简称BVF)对Ri数的变化及不稳定的影响可达到与分母相当的量级. 既然BVF在湿过程中对不稳定有非常重要的影响，我们寻找了更符合湿过程中实际情况的BVF表达式，以对Ri进行修正，从而更好地判断湿过程的不稳定.研究发现，由于考虑了气块的虚温效应和总的水物质混合比的变化，即考虑降水过程中部分液态水脱离气块，有效地减小了雨区的稳定性，使得修正后的湿Ri公式可能更适合于诊断雨区的不稳定.     

华南持续性暴雨的大尺度降水条件分析

利用1958-2004年NCEP/NCAR全球逐日再分析格点资料和同期我国华南地区45站的逐日降水资料,从水汽条件、不稳定能量及抬升条件对发生在华南地区的157个连续性暴雨进行分析,并结合各自的爆发时间,对暴雨进行分类,讨论了不同类型华南持续性暴雨的形成原因.     

基于螺旋度的中尺度平衡方程及非平衡流诊断方法

在回顾大尺度准地转平衡理论、各种平衡方程、平衡模式及非平衡流诊断工具的基础上,对平衡方程、非平衡方程给出了具体的定义.并在此基础上,进一步考虑中尺度强对流天气系统的特征,指出中尺度也有平衡运动的存在.但是由于中尺度对流系统中强烈的辐散风效应以及不可忽略的垂直运动的作用,以散度方程为基础的各种近似平衡方程不足以描述中尺度强对流天气系统的平衡运动,进而提出了从能够同时考虑旋转、辐散及垂直运动作用的螺旋度方程出发,寻找中尺度的平衡方程.在所得的平衡方程基础上,给出了相应的平衡模式和非平衡方程.并进一步将非平衡方程分解,用来诊断非平衡过程的平衡破坏和平衡恢复两个阶段,同时将它们与水平螺旋度和垂直螺旋度联系起来.     

涡旋自组织的两类可能机制

在准地转模式的框架内实施四组数值试验, 研究涡旋自组织的问题, 初步提出了涡旋自组织的两类可能机制. 中尺度地形的引进可以使分离的涡合并为一个较大尺度的涡旋; 中γ 涡与中β 涡相互作用的引进, 可以使分离的涡自组织形成一个类似于台风环流的涡旋.