北半球冬季环流的特征纬向波数及其时空演变

应用三维数据的纬向空间小波变换方法，分析了北半球冬季环流的特征纬向波数及其与特征纬向波数相对应的北半球冬季环流的时空演变特征和规律。结果表明，北半球冬季环流的特征纬向波数分别是3，2和1。北半球冬季环流的3波活动主要在中纬度，2波活动主要在高纬度，1波活动则主要在低纬度。中纬度3波环流的槽脊线走向是东北-西南向，高纬度2波环流的槽脊线走向是西北-东南向，低纬度1波环流的槽脊线走向则又是东北-西南向。对应于各特征纬向波数，北半球的冬季环流从1949—1999年均表现出一种显著的系统东移特征，初步估计，北半球的冬季环流在过去50年中已大约向东移动了近5个经距。     

西风角动量输送的气候特征及其与急流关系研究

利用1958～1997年NCEP/NCAR一日四次的风场再分析资料,系统地分析了季节平均西风角动量（即u角动量）经向、垂直输送通量及其三个分量（平均经圈环流、定常波、瞬变涡输送通量）的气候特征,特别是讨论了12～2月、6～8月它们与东、西风带、副热带西风急流、极夜急流之间的联系。结果表明:（1）包含纬度因子的角动量通量与动量通量在高纬地区存在显著差别,高纬对流层上部的强动量输送中心在角动量通量中不明显。而u角动量强经向输送主要在中低纬对流层顶附近和冬半球高纬平流层顶附近,副热带西风急流和极夜西风急流均位于u角动量强向极输送中心及其高纬一侧的辐合区中。（2）发现三个输送分量对急流维持的作用随纬度、季节不同。北半球冬季（夏季）的副热带西风急流主要由平均经圈环流（强度相当的定常波和瞬变涡）强经向输送及辐合维持;南半球西风急流全年均由平均经圈环流和瞬变涡旋输送及辐合维持;冬半球中平流层极夜急流主要由定常波、瞬变涡旋输送及其辐合共同维持。（3）热带东风区是牵连角动量（即Ω角动量）的高值区,它主要由平均经圈环流向对流层上部输送;冬半球副热带及中纬西风区存在u角动量垂直输送的切变区,它主要由平均经圈环流和瞬变涡旋完成;热带对流层顶附近有u角动量的定常波弱向下输送。     

“六月突变”中的波纬相互作用

本文应用EP理论及其诊断方法对1982年初夏北半球大气环流季节性突变过程中扰动和纬向气流相互作用的动力机制进行了分析和讨论,指出副热带急流的北跳与中纬度扰动能量向副热带对流层顶的增强输送紧密相关,而这种输送的方向是受纬向气流结构制约着的;但在此期间,纬向气流变化对扰动输送的响应十分迅速显著,就环流的突变性来讲,扰动的强迫作用是关键的。     

冬季500hPa不同纬度角动量谱的中期振荡及其凝聚的特征

角动量输送是维持、产生大气环流变化的一个重要物理量。把角动量的涡动输送写成谱函数形式,便于对不同波长的波动角动量输送进行分析研究。文献[1]用3个冬半年资料研究中纬度情况。为了揭露不同纬度角动量谱的中期振荡及其相互关系,本文利用14年冬季资料进行分析,并对其中若干异常梅雨年前冬的情况进行对比讨论。     

中纬度平均经圈和纬圈环流维持的物理过程(二)

大尺度扰动的感热和动量输送是紧密联系的.在准地转运动中,大尺度涡动输送可分解为平衡输送和不平衡输送.在北半球冬季纬向风系和副热带高压带维持的过程中,中纬度不平衡涡动输送,以及与之相联系的平均经圈环流所造成的垂直输送,起着十分重要的作用.这时水平输送和垂直输送本身就处在内在联系之中.并且这种输送过程是和温度槽落后于流场槽的斜压扰动相联系的. 当把大气运动分解成垂直平均的正压动能和垂直切变的斜压动能时,可以更细致地了解中纬度大气环流能量转化的规律.我们进一步讨论和计算了中纬度北半球冬季能量转换的过程.     

热带气旋的登陆及其与中纬度环流系统相互作用的研究

热带气旋的主要灾害往往在登陆前后造成，登陆问题是当今热带气旋 研究的重点。热带气旋与中纬度环流系统相互作用，不仅影响热带气旋的结构和强度变化， 也对中纬度地区天气产生重大影响。西风槽强度的变化可使热带气旋的降水突然 增幅３０％。环境场的急剧调整常引起热带气旋运动突变，在弱环境场中，热带气旋的异常运 动与非对称结构关系紧密。中纬度系统对热带气旋的非对称结构有重要影响。另一方面，热 带气旋向极移动过程中携带了大量可供中纬度地区降水的水汽，在气旋性切变的环境场中， 热带气旋还向环境场输送能量，并激发和增强中纬度气旋性环流系统的发展，触发严重的灾 害性天气。热带气旋有时也会截断低纬向中纬度的水汽输送及中纬度波动的能量频散，９５％ 左右的南海热带气旋对梅雨有显著影响，其中约８６％的热带气旋会导致梅雨减弱中断甚至结 束。     

春夏季节过渡期间北半球500百帕能量变化的波谱分析和研究

本文利用1972-1982年5月初-7月底春夏季节过渡期间北半球500百帕高度资料计算有关能量谱、角动量输送谱和扰动动能向平均动能转换率谱,分析了大气环流由春到夏季节过渡期间能量谱变化特征及过渡前后特征差异,并揭示了它们与初夏中期主要天气过程-梅雨天气过程的关系。结果表明由春到夏季节过渡前后,对流层中层扰动动能谱和大气波能密度均有显著变化,大气波能密度值有个急剧减弱过程,经向扰动动能集中的波数由超长波向长波转移,55、45、35°N角动量输送平均辐散也有明显转折,这些是春夏二种不同流型在能量学上的基本差异点。对流层中层扰动动能向平均动能转换率谱在季节过渡前后也有显著不同:过渡前高纬强于中纬;而过渡后中纬转换明显增强,并大大超过高纬。大气环流由春到夏的季节过渡,一般由一次或二次长波急剧发展来完成。在大型环流转变上对应为一次副热带高压明显北跳加强及西风带迅速北撒减弱,在天气表现形式上江淮流域对应为梅雨这种大型天气过程的出现。      

隆冬极地涡旋的崩溃过程

本文利用波谱分析方法,研究了隆冬北半球极地涡旋的崩溃过程,指出极地涡旋的崩溃是中、高纬度环流相互作用的产物。当中纬度地区有长波脊向北发展时,有利于极地涡旋崩溃。当高纬度地区有西风角动量向南输送时,有利于极地高压的建立。     

中纬度平均经圈和纬圈环流维持的物理过程(一)

本文主要从分解计算的角度,讨论中纬度平均经圈环流和纬圈环流的维持,并把动量和感热的涡动输送联系起来,说明它们之间的内在联系和统一的物理机理. 大尺度涡动输送、加强和摩擦等强迫作用不断造成纬向平均环流的热成风不平衡,而热成风调整过程又不断使不平衡向平衡调整.平均经圈环流就是在这种强迫变化和调整过程的相互作用中产生的.我们引进了一个由强迫变化决定的温度场、流场的时间变率向量M.时间变率向量M的旋度在x方向的投影等于强迫作用所造成的非热成风产生率,它也等于平均经圈环流向量的旋度在x方向的投影. 当连续方程采用B     

轴对称加热条件下圆盘实验中波的转变过程的初步分析

对于一控制在中心降冷、边缘加热的旋转圆盘内的流体,增加或减少其温差,可引起流体中波数的转变。本文对四波向三波及三波向四波的转变过程作了较详细的分析,发现在四波向三波转变时,平均经圈环流和西风强度均发生迅速的变化。维持四波时,平均经圈环流为靠近热源处下沉和靠近冷源处上升的反环流。当转变过程发生时,经圈环流转变成正环流,转换完成后则恢复成反环流。在经圈环流变化的同时,西风强度也发生由弱变强而后再由强变弱的转变。三波向四波转变时,经圈环流及西风强度没有上述变化,只有强度的不同。 根据热量输送的计算结果,波数不同,它所产生的热量的涡动输送也不一样,三波时热量的涡动输送较强,四波时热量的涡动输送较弱。最后,我们联系热量输送的特点对上述结果进行了初步的讨论。     

强锋存在时天气发展两层模式预报的试验

锋是大气中的重要构造.我们要把大气中的斜压性描写得比较完全,我们所取的模式必须能够适当的描写出锋.然而,在一般的雨层模式(xyp 或 xyz-系统)中所可以用來描写温度场的只有一个变数,即平均溫度(?),因此,牠只能表示出一个远为微弱的垂直的锋区.作为一个倾斜的构造,锋在两层模式中是表示不出來的.因此,虽然有些两层数值預报方案中也尽量设法考虑到锋面,但是由于两层模式描写能力的这种限制,并不能把锋面的作用充分考虑好.     

一次东北冷涡发展过程中的能量学研究

对一次典型的东北冷涡过程做了能量学分析。结果表明,东北冷涡活动具有鲜明的阶段性能量学特征。东北冷涡发展之前,各种能量之间的转换很小,边界通量也处于正负相间的振荡状态。早期发展阶段,扰动动能边界通量作用是至关重要的。随着非绝热加热制造扰动有效位能和扰动有效位能向扰动动能转换的大幅度增长,以及外界扰动动能的大量输送和纬向平均动能向扰动动能转换的明显加强,导致了东北冷涡的强烈发展,即这一时期区域内部的能量过程也同样十分重要。东北冷涡的减弱是从有大量扰动动能转换成纬向平均动能开始的,随后加上扰动有效位能向扰动动能转换以及边界通量作用的减弱,使得冷涡逐渐衰亡。     

广东2022年一次强降水的FY-4A观测及闪电特征

利用FY-4A卫星闪电成像仪LMI、TBB、地基闪电ADTD数据和NCEP-FNL再分析资料等,以2022年5月10日广东一次暴雨过程为例,对两个不同强降水区域对流云团发展演变的观测特征进行了分析。结果表明：中北部清远至九连山南侧的强降水1区属于典型的锋面低槽型暴雨,发生在低槽前部冷暖交汇区,珠江口西侧沿海附近的强降水2区则是暖区西南和偏南气流辐合作用的结果。此个例强降水发生前TBB迅速下降,强降水主要位于对流云团TBB低值中心梯度大值区。对流发展初期TBB逐渐下降到230 K以下,TBB变率较前1 h下降幅度可达-15℃以上,局部可达-30℃,对流云团移动前方的闪电对下一时刻对流的发展移动有很好的指示意义,锋面降水中ADTD较LMI提前出现;成熟阶段TBB大范围下降到220 K以下,局部200 K以下,TBB变率减小,维持在0～-10℃,闪电达到峰值,密集闪电随着TBB≤220 K低值区移动。     

一次强季风槽—ITCZ过程分析

本文根据FGGE3B资料得到的基本物理量场如u—v分量、温度、湿度、散度、涡度、垂直运动等,对南亚一次强季风槽—ITCZ发展与维持作了较详细的分析,并就高空东风急流对扰动形成的影响以及两个季风体系中天气系统的相互作用作了讨论。      

A Roughness Sublayer Wind Profile Above A Non-Uniform Surface

In atmospheric models for different scales the underlying surface consists of patches of bare soil and plant communities with different morphological parameters. Experimental evidence indicates that there is a significant departure of the wind profile above a vegetative surface from that predicted by the logarithmic relationship, which gives values that are greater than those observed. This situation can seriously disturb the physical picture concerning the transfers of momentum, heat and water vapour from the surface into the atmosphere.The intention of this paper is to generalise the calculation of exchange of momentum between the atmosphere and a non-homogenous vegetative surface, and to derive a general equation for the wind speed profile in a roughness sublayer under neutral conditions. Furthermore, these results are extended to non-neutral cases. The suggested expression for the wind profile is compared with some earlier approaches and the observations obtained above a broad range of plant communities.     

典型超级单体风暴过程分析

利用郑州７１４ＣＤ多普勒天气雷达观测资料,结合有关地面要素资料和郑州探空资料,对１９９８年９月４日一次典型超级单体造成的冰雹大风和短时强降水过程进行分析探讨,揭示了强对流天气雷达回波强度场和多普勒速度场的典型特征,为强对流天气的监测、识别、临近预报和人工消雹提供参考。     

A CASE OF MESOSCALE CONVECTIVE COMPLEX EVOLVING INTO A VORTEX

A case of mesoscale convective complex(MCC)which evolved into a vortex is documented in this paper.As theMCC entered into the dissipating phase,a well-defined spirally banded structure became visible in the satellite image.The blackbody temperature(TBB)of the residual cold-cloud-shield indicates the vortex existed in the layer from 400 to250 hPa.According to the upper air analysis,the upper level vortex was an anticyclone.The MCC-generated vortex wasvisualized in the satellite images because it was located in the subtropical high where the wind field was very weak.     

河谷地形中性及稳定大气中烟气扩散规律的水槽模拟实验

本世纪70年代末和80年代初国外已有人用分层拖曳水槽研究大气污染扩散。本文作者1983年进行的实验研究也引起了国内外同行的广泛兴趣。本文对典型河谷地形中,中性及稳定大气条件下流动及烟气扩散规律得到了一系列定性结果。该结果具有相当的代表性,将对河谷地形污染扩散规律的进一步定量研究,提供明确的物理图象。     

一种陆面过程模式对径流的模拟研究

径流在陆面模式水量平衡计算中占有重要地位,它不但与土壤水的动态变化有关,而且会影响感热、潜热等其他通量的计算结果.作者针对陆面过程模式AVIM(Atmosphere VegetationInteraction Model)对产流描述的不足,改进模式中对径流的参数化方法.并将改进后的模式用于内蒙古的锡林河流域,以检验模式对径流的模拟能力.1991～1994年的径流模拟结果表明,改进后的模式对径流的模拟有较好的改善.