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2016年“7.19”京津冀极端降水系统的动热力结构及不稳定条件分析 预览
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作者 张景 周玉淑 +1 位作者 李小凡 《大气科学》 CSCD 北大核心 2019年第4期930-942,共13页
利用NCEP/NCAR的GFS再分析资料,结合中国气象局气象信息中心提供的全国自动站观测降水量资料、CMORPH卫星反演降水资料、FY2反演降水资料和雷达定量估测降水产品融合的降水资料,对造成2016年7月19~21日北京-天津-河北(以下简称京津冀)... 利用NCEP/NCAR的GFS再分析资料,结合中国气象局气象信息中心提供的全国自动站观测降水量资料、CMORPH卫星反演降水资料、FY2反演降水资料和雷达定量估测降水产品融合的降水资料,对造成2016年7月19~21日北京-天津-河北(以下简称京津冀)地区的极端降水天气系统动热力结构演变以及不稳定条件进行了诊断分析,揭示了京津冀地区上空不同气压层上天气尺度系统的配置,水汽条件,降水发生的垂直运动条件及不稳定层结演变情况。结果表明:(1)500 hPa呈现东高西低的环流形势,与700 hPa低涡和高低空急流相配合,副高北抬阻挡华北地区低涡的东移,导致低涡在京津冀地区停滞是此次降水发生的环流背景;(2)低层的低涡东移发展与中高层正涡度叠加对暴雨发生有重要作用;(3)引用位势散度分析对流不稳定度变化的原因表明,降水区后部的京津冀西南地区,低层的位势不稳定主要由位势散度的水平风垂直切变部分决定,代表水平风垂直切变和大气湿斜压的共同作用,弱降水区以及降水区后方的低层位势散度为负值,有利于该区域位势不稳定加强,强降水区及降水区前方位势散度为正值,抑制了位势不稳定发展。位势散度变化可以通过影响大气稳定度变化进而影响降水落区,位势散度的高值区对应了降水大值区,尤其是700 hPa位势散度对降水落区有很好的指示作用,可以结合位势散度的变化对降水落区进行预估。 展开更多
关键词 暴雨 动热力系统 位势不稳定 位势散度
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冷涡背景下不同类型强对流天气的成因对比分析 预览
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作者 蔡雪薇 谌芸 +2 位作者 郑永光 陶亦为 《气象》 CSCD 北大核心 2019年第5期621-631,共11页
利用常规气象观测资料、自动站资料、卫星、雷达和NCEP再分析资料,针对2015年8月22日冷涡背景下华北东北部和黄淮地区同时出现的不同类型强对流天气,对比分析引发不同天气的两种中尺度对流系统的演变过程及冷涡背景下不同强对流天气的... 利用常规气象观测资料、自动站资料、卫星、雷达和NCEP再分析资料,针对2015年8月22日冷涡背景下华北东北部和黄淮地区同时出现的不同类型强对流天气,对比分析引发不同天气的两种中尺度对流系统的演变过程及冷涡背景下不同强对流天气的成因。具体结论如下:(1)同一冷涡背景下,华北东北部位于冷涡中心外围西南象限和地面冷高压前沿,触发的分散性多单体风暴位于冷涡外围的涡旋云系中,引发以短时强降水为主的强对流天气;黄淮地区位于冷涡后部和地面冷锋前,槽后晴空区的多个对流单体,合并后形成人字形飑线系统引发短时强降水、冰雹和雷暴大风天气;(2)环境热力和水汽的差异为形成不同的强对流天气提供了前提条件:华北东北部受高层暖脊影响,地面高压后部的偏东气流带来水汽输送,整层暖湿的条件利于产生强降水;黄淮地区高层有补充干冷空气,利于热力不稳定条件发展,但黄淮地区低层水汽不足,风雹天气在较干环境场中不易被触发;(3)引发不同强对流天气的对流触发机制不同,两处的初始对流均受同一地面辐合线影响,但华北东北部在地形抬升与辐合线共同作用下不断新生单体;黄淮地区的初始局地热对流形成后,其前沿的辐散出流与环境风形成新的辐合,使原辐合线断裂和转向;(4)出现不同强对流天气时垂直风切变不同,黄淮风雹区的中层垂直风切变更显著,有利于形成持续性的强风暴;强对流天气发生时,华北东北部中低层风场的演变与天气尺度系统的变化有关,黄淮地区中低层风的垂直分布与中尺度对流系统的发生发展有关。 展开更多
关键词 冷涡 强对流 飑线
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2014年11月上旬西北太平洋一次极端强度爆发气旋的数值模拟和分片位涡反演分析 预览
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作者 姜立智 傅慎明 +2 位作者 孙建华 刘靓珂 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2019年第2期152-168,共17页
基于NCEP6h一次,0.5°(纬度)×0.5°(经度)水平分辨率的GFS(Global Forecasting System)再分析数据,利用数值模式WRF(Weather Research and Forecasting),对2014年11月上旬西北太平洋一次极端强度的爆发气旋事件进行了模拟... 基于NCEP6h一次,0.5°(纬度)×0.5°(经度)水平分辨率的GFS(Global Forecasting System)再分析数据,利用数值模式WRF(Weather Research and Forecasting),对2014年11月上旬西北太平洋一次极端强度的爆发气旋事件进行了模拟。在成功复制爆发气旋主要特征的基础上,较详细的分析了本次爆发气旋快速发展的有利环境条件,并利用分片位涡反演的方法,对此次爆发气旋的快速发展过程进行了研究,主要结论如下:(1)本次爆发气旋的爆发性发展阶段维持了约27h,其最大加深率约为3.98Bergeron(气旋加深率单位),最低中心气压约为919.2hPa。(2)爆发气旋的快速发展与对流层高层高空急流对热量的输送,对流层中层西风带短波槽槽前暖平流和正涡度平流的有利准地转强迫,以及对流层低层暖锋伴随的暖平流过程密切相关。(3)分片位涡反演的结果表明,对流层顶皱褶对应的平流层大值位涡下传和降水凝结潜热过程造成的正位涡异常是本次爆发气旋快速发展的主导因子,而对流层低层的斜压过程贡献相对较小。在气旋爆发期的前期和强盛期,降水凝结潜热释放是爆发气旋发展的最重要因子,而在爆发期后期,随着降水的减弱和爆发气旋的东北向移动,对流层顶皱褶作用所造成的正位涡异常成为维持气旋快速发展的最有利因子。 展开更多
关键词 爆发气旋 分片位涡反演
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2018年一次罕见早春飑线大风过程演变和机理分析 预览
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作者 盛杰 郑永光 +3 位作者 张涛 曹艳察 林隐静 《气象》 CSCD 北大核心 2019年第2期141-154,共14页
2018年3月4—5日,华南、江南等地发生了一次大范围强对流过程,发生时间早,落区范围广,多地伴有雷暴大风、冰雹、短时强降水等剧烈对流天气,尤其飑线在江西境内造成了严重大风灾害。基于大气环流和雷达回波发展演变特征,将该次过程分为... 2018年3月4—5日,华南、江南等地发生了一次大范围强对流过程,发生时间早,落区范围广,多地伴有雷暴大风、冰雹、短时强降水等剧烈对流天气,尤其飑线在江西境内造成了严重大风灾害。基于大气环流和雷达回波发展演变特征,将该次过程分为初始、发展和减弱三个阶段:初始阶段西风槽前西南急流造成的低压倒槽为强对流提供大尺度触发条件;发展阶段对流活动位于槽前暖区中,飑线在江西造成极端大风;入夜后,冷锋南下,对流进入减弱阶段。环境场及对流参数诊断表明江西中北部低层高温高湿,中层干冷,温度垂直递减率大,有利于产生雷暴大风。南昌探空长时间序列分析表明温湿要素气候态异常,与历史同期比,低层明显偏暖偏湿,中层偏干,有利于极端对流天气发生。综合多源观测资料和雷达资料分析中小尺度特征,本次江西飑线过程特点及成因包括:(1)受引导气流和前向传播共同作用,飑线移动速度快。(2)自动站分析显示飑锋后雷暴高压强,与锋前暖低压作用造成强密度流,有利于产生大范围直线型大风;(3)通过对比飑线弓状回波南北段回波结构差异表明,飑线后侧中层干后向入流促使降水粒子相变,剧烈降温形成的强下沉运动(下击暴流)是导致极端大风的主要原因,后部层云区下沉气流增强雷暴高压加之动量下传作用对雷暴大风有增幅作用。 展开更多
关键词 大范围雷暴大风 极端天气 强对流 飑线
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初始场与云微物理参数方案在飑线数值模拟中的对比研究
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作者 张弛 王咏青 +2 位作者 廖玥 李小凡 《高原气象》 CSCD 北大核心 2019年第2期410-420,共11页
采用CM1模式以200m的高精度水平网格距对一次东北冷涡下的飑线过程进行模拟,采用1km的水平网格距进行对比试验探究网格距的影响,并通过探空资料的替换与修改研究不稳定能量和垂直风切变对飑线发展的影响。研究表明,水平网格距增大主要... 采用CM1模式以200m的高精度水平网格距对一次东北冷涡下的飑线过程进行模拟,采用1km的水平网格距进行对比试验探究网格距的影响,并通过探空资料的替换与修改研究不稳定能量和垂直风切变对飑线发展的影响。研究表明,水平网格距增大主要使系统演变减缓,强度也有一定的减弱;初始场的不稳定能量减小会使飑线减弱明显,直至无法生成;垂直风切变对飑线的形成影响较小,主要改变了飑线的结构,没有垂直风切变时形成的飑线更为松散。最后的敏感性试验研究了7种云微物理参数方案对飑线内水粒子分布的影响,发现不同的云微物理参数方案会使水粒子的含量和分布出现变化,进一步影响固、液态的降水,飑线模拟采用的NA方案高层冰和雪含量最高,但由于雨和降落到地表的雹、霰含量低,使得累计降水量最小。 展开更多
关键词 CM1模式 飑线 云微物理参数方案
不同微物理方案对台风“彩虹”(2015)降水影响的比较研究 预览
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作者 庞琦烨 平凡 +1 位作者 刘靓珂 《大气科学》 CSCD 北大核心 2019年第1期202-220,共19页
本文以GFS资料为初始场,利用WRF(v3.6.1)模式对2015年第22号台风'彩虹'进行了数值研究。采用CMA(中国气象局)台风最佳路径、MTSAT卫星、自动站降水为观测资料,对比了4个微物理方案(Lin、WSM6、GCE和Morrison)对'彩虹'... 本文以GFS资料为初始场,利用WRF(v3.6.1)模式对2015年第22号台风'彩虹'进行了数值研究。采用CMA(中国气象局)台风最佳路径、MTSAT卫星、自动站降水为观测资料,对比了4个微物理方案(Lin、WSM6、GCE和Morrison)对'彩虹'台风路径、强度、结构、降水的模拟性能。模拟发现上述4个云微物理方案都能较好地模拟出'彩虹'台风西行登陆过程,但是其模拟的台风强度、结构及降水存在较大差异;就水成物而言,除GCE方案对雨水的模拟偏高以外,其他方案对云水、雨水过程的模拟较为接近,其差异主要存在于云冰、雪、霰粒子的模拟上。本文对比分析了WSM6和Morrison两个方案模拟的云微物理过程,发现WSM6方案模拟的雪和霰粒子融化过程显著强于Morrison方案,但是冰相粒子间转化过程的强度明显弱于Morrison方案。云微物理过程的热量收支分析表明:WSM6方案模拟的眼区潜热更强,暖心结构更为显著,台风中心气压更低。细致的云微物理转化分析表明,此次台风降水的主要云微物理过程是水汽凝结成云水和凝华为云冰;生成的云水一方面被雨水收集碰并直接转化为雨水,另一方面先被雪粒子碰并收集转化为霰,然后霰粒子融化成雨水;而生成的云冰则通过碰并增长转化为雪。小部分雪粒子通过碰并收集过冷水滴并淞附增长为霰粒子,随后融化为雨水,大部分雪粒子则直接融化形成地面降水。 展开更多
关键词 台风降水 云微物理过程 数值模拟 “彩虹”台风
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两种尺度低涡背景下β中尺度强对流带的演变及成因分析
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作者 乔娜 丁治英 +2 位作者 刘靓珂 李小凡 《自然灾害学报》 CSCD 北大核心 2019年第1期84-95,共12页
利用WRF中尺度数值模式,NCEP/NCAR再分析资料、多普勒雷达观测资料等,对2015年8月3日发生在山东地区的一次MCS过程进行数值模拟、潜热敏感性试验和对比分析,研究了在两种尺度低涡背景下MCS中β尺度强对流带的发生发展及其成因。结果表明... 利用WRF中尺度数值模式,NCEP/NCAR再分析资料、多普勒雷达观测资料等,对2015年8月3日发生在山东地区的一次MCS过程进行数值模拟、潜热敏感性试验和对比分析,研究了在两种尺度低涡背景下MCS中β尺度强对流带的发生发展及其成因。结果表明:(1)在天气尺度的东北冷涡槽前,高层有强的高空急流存在,低层有不稳定能量释放为中尺度低涡以及对流发生提供有利背景场,低层低涡发展演变引起MCS的形成,其中伴随着β中尺度强对流带转向、合并以及弓状弯曲和暴雨的加强;(2)低层低涡切变导致多条β中尺度对流带以及小槽出现,当小槽中流场由西风-西南风变为西北风-西南风切变时,β中尺度强对流带发展并伴随小槽转竖,强对流带上南北风的加强是对流带转竖的关键;(3)由涡度方程分析,低层倾侧项对正的垂直涡度贡献最大,倾侧项中,水平涡度在垂直速度的作用下,在强对流区的前部有向正涡度的转换,在对流带合并前这种正涡度可延伸至另一个小槽中,使两个小槽的正涡度区加强合并,小槽和强对流带合并,小槽加深,槽前后南北风分别加大。在强对流带的后部为负涡度区,散度项对负涡度的贡献较大,在对流带合并期间后部散度项引起的负涡度区加大,反气旋扰动加强,导致强对流带出现弓状弯曲;(4)对流强盛前关闭潜热,导致三维风场改变,小槽减弱,扰动场分布散乱,强对流带迅速减弱消失。显见,本次过程中,潜热可引起β中尺度强对流带上小槽迅速加强有利于强对流带转竖。 展开更多
关键词 β中尺度强对流带 东北冷涡 中尺度低涡 涡度方程 潜热
东北冷涡背景下飑线发展机制的理论分析和数值研究 预览
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作者 张弛 王咏青 +1 位作者 李小凡 《大气科学》 CSCD 北大核心 2019年第2期361-371,共11页
在CM1模式动力框架基础上,推导出结合尺度分析得到的强对流天气发生发展的必要条件,并选择典型东北冷涡背景下的飑线过程,以200 m的高精度水平网格距进行数值模拟和对比试验,验证理论结果的同时得到东北冷涡飑线形成的条件。通过模式数... 在CM1模式动力框架基础上,推导出结合尺度分析得到的强对流天气发生发展的必要条件,并选择典型东北冷涡背景下的飑线过程,以200 m的高精度水平网格距进行数值模拟和对比试验,验证理论结果的同时得到东北冷涡飑线形成的条件。通过模式数据做尺度分析,得到飑线系统中平流、对流以及沉降作用对水汽变量的影响最大,飑线的出现需要水汽分布和上升气流的配合,水汽相变影响次之,湍流作用相对较小。东北冷涡不同区域的模拟验证了理论分析的结果,冷涡西南侧受冷涡引导南下的冷空气影响,配合低层暖平流出现不稳定层结,结合有横向梯度的湿度场,可以形成飑线。在上升气流强的区域受水汽浓度和温度的影响在中高层容易形成强的雷达回波,两侧和积分一段时间后的低层受沉降作用的影响也会出现强的雷达回波。 展开更多
关键词 CM1云模式 东北冷涡 飑线 发展机制
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1956~2012年浙闽登陆热带气旋降水精细化观测统计分析 预览
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作者 王坚红 姜云雁 +2 位作者 崔晓鹏 任福民 《大气科学》 CSCD 北大核心 2018年第1期16-32,共17页
选取我国东南沿海热带气旋登陆数目多、经济发达的浙江和福建两省,利用国家级地面气象站逐小时降水观测资料,结合热带气旋降水客观分离方法,对1956~2012年(共57年)浙、闽两省沿海登陆热带气旋降水开展客观分离,统计分析热带气旋登陆... 选取我国东南沿海热带气旋登陆数目多、经济发达的浙江和福建两省,利用国家级地面气象站逐小时降水观测资料,结合热带气旋降水客观分离方法,对1956~2012年(共57年)浙、闽两省沿海登陆热带气旋降水开展客观分离,统计分析热带气旋登陆期间降水精细化时空分布特征。结果表明:热带气旋平均路径在登陆前6小时至登陆后24小时呈西北行,累积降水具有明显非对称分布特征,与主要水汽辐合区相吻合,登陆后24小时至48小时的降水分布与鄱阳湖水体以及局地地形有密切联系;伴随登陆进程,降水分布呈现显著变化,登陆前,浙、闽两省降水较强;登陆后,降水范围向内陆扩展到浙、闽两省以外地区;登陆点聚类分析指出,所有类别的较强降水时段均位于登陆前12小时至登陆后6小时,但不同类别的降水分布和演变特征具有显著差异,这种差异与局地地形和热带气旋环流所处位置关系密切;小时强降水统计分析显示,伴随着登陆进程强降水频次分布逐渐变化和向内陆地区推进,高频次强降水主要出现在登陆前、后6小时的浙、闽两省沿海地区,且以两省交界附近地区最为集中,与该地区明显的高大地形分布有着密切的关系。两省各台站由登陆热带气旋带来的小时降水极值差异较大,从10到143 mm均有分布,大部分极值在30至60 mm之间。其中,极值大于50 mm的站点主要分布在沿海地区,在浙、闽交界处较为集中,与小时强降水的频次分布一致。 展开更多
关键词 热带气旋 降水分布特征 浙、闽两省 精细化观测 统计分析
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一次梅雨锋暴雨过程中多尺度能量相互作用的研究Ⅰ.理论分析 预览 被引量:1
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作者 沙莎 李小凡 《大气科学》 CSCD 北大核心 2018年第5期1109-1118,共10页
本文是讨论梅雨锋暴雨过程中多尺度能量相互作用问题的开始部分。为了分析梅雨锋暴雨过程中的多尺度能量相互作用,从z坐标系中的运动方程和热力学方程出发,把基本物理量分成大尺度背景场(〉2000 km)、α中尺度(200~2000 km)和β中... 本文是讨论梅雨锋暴雨过程中多尺度能量相互作用问题的开始部分。为了分析梅雨锋暴雨过程中的多尺度能量相互作用,从z坐标系中的运动方程和热力学方程出发,把基本物理量分成大尺度背景场(〉2000 km)、α中尺度(200~2000 km)和β中小尺度系统(〈200 km)分量,利用滞弹性近似,推导了大尺度背景场、α中尺度和β中小尺度系统三个尺度的动能方程和位能方程。能量方程中包含了各尺度动能之间的转换、位能之间的转换以及动能和位能之间的转换。动能方程主要包括各尺度动能之间转换项、动能输送项、水平气压梯度力做功项、垂直方向扰动气压梯度力做功项、浮力做功项、地转偏向力分量做功项以及摩擦力做功项。位能方程主要包括各尺度位能之间转换项、位能输送项、浮力做功项以及非绝热加热做功项。其中浮力做功项为位能和动能之间的能量转换项,是暴雨发生发展过程中比较关键的能量转换项。关于将能量方程用于梅雨锋暴雨过程中并且诊断能量相互作用影响暴雨发展和消亡过程的物理机制等问题,将在以后的研究中给出。 展开更多
关键词 大尺度背景场 α中尺度 β中小尺度 动能和位能方程 相互作用
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一次梅雨锋暴雨过程中多尺度能量相互作用的研究Ⅱ.实际应用 预览
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作者 沙莎 李小凡 《大气科学》 CSCD 北大核心 2018年第5期1119-1132,共14页
本文利用中国自动站与CMORPH(Climate Prediction Center Morphing technique for the production of global precipitation estimates)融合的逐时降水量0.1°网格数据集资料挑选出一次典型的梅雨锋暴雨个例,运用WRF中小尺度模式... 本文利用中国自动站与CMORPH(Climate Prediction Center Morphing technique for the production of global precipitation estimates)融合的逐时降水量0.1°网格数据集资料挑选出一次典型的梅雨锋暴雨个例,运用WRF中小尺度模式进行模拟,对模拟得到的高分辨率结果进行Barnes滤波,最后将滤波结果代入动能和位能方程中,目的是定量地分析各个尺度能量的变化以及它们之间的相互作用对暴雨强度的影响。研究发现:模式模拟的降水过程和强度与实况较为吻合,推导的能量方程适用于这次暴雨过程。三种尺度能量之间的相互作用包含了各种跨尺度能量的相互作用。在整个暴雨过程中,跨尺度之间的斜压能量转换包括位能向动能的能量转换和动能向位能的能量转换。同尺度之间的斜压能量转换总是单向的,且量值较大,动能的强度主要靠位能向动能的能量转换来维持。斜压能量转换的多少影响着暴雨的强弱。大尺度斜压能量转换在中高层比较强,中尺度斜压能量转换在低层较强,尤以β中小尺度系统变化最为显著,β中小尺度系统扰动是影响暴雨强度的关键系统。风切变的大小影响各尺度动能之间的能量转换。温度或位温梯度的大小影响各尺度位能之间的能量转换。位能与动能之间的能量转换主要与各尺度垂直速度和温度的垂直分布有关,暖空气上升冷空气下沉是各个尺度位能向动能转换的主要过程。 展开更多
关键词 梅雨锋暴雨 WRF模式 Barnes滤波 动能和位能方程 相互作用
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《热带天气动力学》课程建设 预览
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作者 贾建颖 王咏青 《教育教学论坛》 2018年第5期174-175,共2页
本文简单概述了《热带天气动力学》课程建设的历史演变,并说明在当今大气科学快速发展的时期,《热带天气动力学》课程对于培养优秀的本科人才的必要性。同时,教学梯队的培养也是该课程长远发展的重要环节。此外,编著适应时代发展的... 本文简单概述了《热带天气动力学》课程建设的历史演变,并说明在当今大气科学快速发展的时期,《热带天气动力学》课程对于培养优秀的本科人才的必要性。同时,教学梯队的培养也是该课程长远发展的重要环节。此外,编著适应时代发展的《热带天气动力学》教材也是现阶段急需解决的问题。 展开更多
关键词 课程建设 教学梯队 教材
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一次“大气河”背景下东北冷涡暴雨的诊断分析
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作者 孙颖姝 王咏青 +2 位作者 周玉淑 邓国 《高原气象》 CSCD 北大核心 2018年第4期970-980,共11页
利用FNL再分析资料、NCEP GDAS资料和观测降水资料,应用HYSPLIT轨迹追踪模式,对2016年7月25日一次东北冷涡暴雨过程的天气形势背景、大气河在暴雨过程中的作用及其在暴雨前后的演变特征以及暴雨水汽来源进行了诊断分析。结果表明,此次... 利用FNL再分析资料、NCEP GDAS资料和观测降水资料,应用HYSPLIT轨迹追踪模式,对2016年7月25日一次东北冷涡暴雨过程的天气形势背景、大气河在暴雨过程中的作用及其在暴雨前后的演变特征以及暴雨水汽来源进行了诊断分析。结果表明,此次暴雨发生在有利的天气形势背景下,东北冷涡、鄂海阻高、日本以东的低压、高低空急流是这次过程的主要影响系统。暴雨过程中有两条源于西太平洋的大气河,一条经我国南海区域向北继而向东北延伸,核心水汽通量极强,另一条经东海、黄海向北输送,两条大气河的湿层均十分深厚。通过大气河的输送作用,热带地区的暖湿水汽直接输送到中纬度地区,为此次暴雨的产生和维持提供了良好的水汽条件。南来的暖湿气流与东北冷涡环流的偏北干冷气流汇合,在暴雨区附近产生了强烈上升运动,是此次暴雨的主要动力抬升机制。水汽轨迹追踪表明此次暴雨的水汽源地主要有西太平洋、南海、孟加拉湾和欧亚大陆,低层水汽主要由偏南大气河输送,中层水汽主要来自于西南大气河。 展开更多
关键词 东北冷涡 大气河 暴雨 轨迹追踪
冷涡对两类对流系统结构演变作用的个例模拟对比分析 预览 被引量:1
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作者 蔡雪薇 谌芸 +2 位作者 刘靓珂 葛蕾 《气象》 CSCD 北大核心 2018年第6期790-801,共12页
2015年8月22日,在同一冷涡背景下,华北东北部形成了多单体风暴,而在黄淮地区出现飑线过程。本文根据观测资料给出冷涡对中尺度对流系统发生发展的动力和热力作用,并基于WRF中尺度数值模式的模拟结果,对比分析了两类对流系统的形态... 2015年8月22日,在同一冷涡背景下,华北东北部形成了多单体风暴,而在黄淮地区出现飑线过程。本文根据观测资料给出冷涡对中尺度对流系统发生发展的动力和热力作用,并基于WRF中尺度数值模式的模拟结果,对比分析了两类对流系统的形态结构演变和运动过程的差异、差异产生的原因及冷涡的作用,主要结论如下:(1)两类对流系统均位于冷涡后部,但形态演变和运动过程差异显著,北部分散性对流受地面风辐合及地形抬升的共同影响发展形成多单体风暴,呈西北-东南排列,主要以前向传播的方式缓慢向东南偏南方向运动,带来短时强降水为主的天气;南部线状对流由山东西北部和河南北部形成的多个孤立单体合并后形成,随后在黄淮地区发展为飑线系统,在平流移动为主的作用下向东南方向快速运动,产生雷暴大风和冰雹天气。(2)北部多单体风暴在冷暖气团交界面形成,位于冷涡西南象限,低层水汽和能量充足;新对流单体在边界层被触发后,沿着低层切变线向高能区传播。(3)南部飑线系统在冷槽后的地面干暖区低压带中形成,中尺度对流系统产生的冷池和雷暴高压的出流与环境相互作用,低层水汽条件转好,使得单体不断传播和合并,发展为飑线系统。(4)中层后部人流的强度和环境水汽条件对两类对流系统组织化过程有不同影响,飑线中层后部人流的增强主要来自环境西风分量的增加,与冷涡发展演变使得环境风场增强有关;北部对流湿层深厚,所处的中层风场弱,不利于多单体风暴组织化发展;南部飑线系统位于更强的环境西风引导气流中,后部中层人流强、高层环境空气干,有利于强下沉气流形成,从而促进雷暴高压和冷池的发展,强下沉气流还使中低层的风速增加,垂直风切变增强,有利于对流单� 展开更多
关键词 冷涡 强对流 飑线 组织化
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大气中多尺度相互作用的研究进展 预览
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作者 沙莎 +1 位作者 刘靓珂 李小凡 《暴雨灾害》 2018年第3期197-203,共7页
大气运动的形式多种多样,大气中存在多种尺度的天气系统,大气中多尺度相互作用成为近几十年来关注的热点问题。该文对大气多尺度作用的研究进行了总结和回顾。目前,多尺度相互作用的研究主要集中在E-P通量、波包理论和大气能量学等方面... 大气运动的形式多种多样,大气中存在多种尺度的天气系统,大气中多尺度相互作用成为近几十年来关注的热点问题。该文对大气多尺度作用的研究进行了总结和回顾。目前,多尺度相互作用的研究主要集中在E-P通量、波包理论和大气能量学等方面,大致包含均匀基本气流和非均匀基本气流下的相互作用;正压大气和斜压大气条件下的相互作用;绝热和非绝热条件下的相互作用;正压大气和斜压大气有无地形效应条件下波包与基本气流的相互作用;波流相互作用中中尺度扰动波包的发展;多种尺度动能和有效位能之间的能量转换等。上述理论很好地解释了一些天气现象,比如平流层爆发性增温现象、北半球阻塞形式的形成和维持原因、寒潮爆发过程和西太平洋副热带高压变动以及与中国降水的相关性等。多尺度系统之间的相互作用在台风和梅雨锋暴雨过程中尤为重要,不同尺度系统相互影响以及不同尺度系统之间的能量转换对台风和梅雨锋暴雨的发生、发展以及消亡过程有重要的影响。 展开更多
关键词 多尺度相互作用 E-P通量 波包理论 大气能量学
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一次飑线理想试验的水汽方程尺度分析 预览
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作者 刘靓珂 张弛 +2 位作者 王咏青 李小凡 《暴雨灾害》 2018年第6期522-527,共6页
在CM1模式动力框架基础上,通过方程推导发现:平流、对流、网格距、湿度梯度、不稳定层结、水汽含量、温度以及沉降作用对强对流天气发生发展的模拟有着直接影响,其中网格距、湿度梯度、不稳定层结主要体现在湍流项中,而温度作用主要体... 在CM1模式动力框架基础上,通过方程推导发现:平流、对流、网格距、湿度梯度、不稳定层结、水汽含量、温度以及沉降作用对强对流天气发生发展的模拟有着直接影响,其中网格距、湿度梯度、不稳定层结主要体现在湍流项中,而温度作用主要体现在水汽相变过程中。使用能激发飑线过程的探空资料进行理想模拟,采用模式数据做尺度分析,得到飑线系统中平流、对流以及沉降作用对水汽变量的影响最大,飑线的出现需要水汽分布和上升气流的配合,水汽相变影响次之,湍流作用相对较小。通过分析水平风场与水汽扰动的变化,证实了平流对飑线过程中水汽输送的重要作用。 展开更多
关键词 CM1云模式 飑线 尺度分析 理想试验 水汽平流
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低纬地区平流层准零风层时空分布特征分析 预览
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作者 陈柏青 刘毅 +2 位作者 刘靓珂 张玉李 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2018年第6期657-669,共13页
利用ERA-Interim逐日再分析资料,使用EOF(Empirical Orthogonal Function)等统计方法,分析了中国低纬地区平流层准零风层(Quasi-Zero Wind Layer,QZWL)的时空分布特征,旨在为平流层飞艇寻找合适的运行区域及时段。低纬地区QZWL主要受到... 利用ERA-Interim逐日再分析资料,使用EOF(Empirical Orthogonal Function)等统计方法,分析了中国低纬地区平流层准零风层(Quasi-Zero Wind Layer,QZWL)的时空分布特征,旨在为平流层飞艇寻找合适的运行区域及时段。低纬地区QZWL主要受到热带平流层大气环流季节性变化和平流层准两年振荡(Quasi-Biennial Oscillation,QBO)的影响。在二者共同作用下,低纬地区QZWL高概率带可分为南北两支:“北支”出现在10月至次年4月间,QBO东风位相时期,“北支”中心纬度基本维持在20°N附近,西风位相时期,“北支”中心纬度随高度降低南移明显;“南支”仅出现在QBO西风位相期间,5~11月在5°N附近,其余时段与“北支”合并,可以认为是“北支”向南延伸。通过对比海口站和南沙站Weibull概率密度函数与风速资料的拟合结果,表明Weibull分布可以很好拟合不同QBO位相下平流层逐月风速频率分布,根据Weibull分布计算特定的累积概率风速值,可以作为选取适宜平流层飞艇运行的低风速风场的判据。海口站30~50 hPa高度11月至次年4月、南沙站50~70 hPa高度QBO西风位相时期全年均较为适合平流层飞艇运行。 展开更多
关键词 低纬地区 平流层准零风层 平流层飞艇 WEIBULL分布
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一次梅雨锋暴雨的边界层热通量输送与湍流动能收支分析 预览
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作者 马铮 +2 位作者 黄文彦 李小凡 冯涛 《气象科学》 北大核心 2017年第6期753-765,共13页
利用中尺度WRF模式对于2007年7月一次典型的梅雨锋暴雨过程进行了高分辨率数值模拟,对于边界层内的热通量输送和湍流动能的时空变化特征,以及湍流动能各收支项的分布及变化特征进行了分析。结果表明,降水发生时段内边界层热通量和湍... 利用中尺度WRF模式对于2007年7月一次典型的梅雨锋暴雨过程进行了高分辨率数值模拟,对于边界层内的热通量输送和湍流动能的时空变化特征,以及湍流动能各收支项的分布及变化特征进行了分析。结果表明,降水发生时段内边界层热通量和湍流动能的时空分布特征与晴空日变化特征表现出显著不同,潜热通量随高度自下而上呈现“正一负一正”的分布,感热通量以负值为主,负值中心高度与潜热通量由负转正的高度相对应,湍流动能的发展高度与持续时间都有所增加,降水区近地面湍流动能弱于其他区域,但是在468m以上高度则显著强于其他区域。降水区湍流动能的来源主要是平均风切变所产生的机械湍流,浮力作用与粘性耗散在降水期间消耗湍流动能,湍流输送作用将低层的湍流动能输送至较高的高度,使低层减小而高层增大,临界高度与湍流动能的大值中心高度对应。 展开更多
关键词 梅雨锋暴雨 边界层 热通量 湍流动能
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西北太平洋热带气旋达到不同强度时所处位置的长期趋势研究 预览 被引量:3
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作者 毕鑫鑫 陈光华 +2 位作者 周伟灿 曹西 《气候变化研究进展》 CSCD 北大核心 2017年第1期31-40,共10页
本文利用美国联合台风预警中心(JTWC)、中国气象局上海台风研究所(CMA)及日本气象厅东京台风中心(JMA)3套热带气旋(TC)数据集,分别选取TC达到生命史极值强度时、达到台风等级时以及达到热带风暴等级时所在的位置作为研究指标,... 本文利用美国联合台风预警中心(JTWC)、中国气象局上海台风研究所(CMA)及日本气象厅东京台风中心(JMA)3套热带气旋(TC)数据集,分别选取TC达到生命史极值强度时、达到台风等级时以及达到热带风暴等级时所在的位置作为研究指标,分析了1980—2013年5—11月西北太平洋TC达到不同强度时所在位置的长期变化趋势。研究得出如下结论:西北太平洋TC在达到生命史极值强度时所处的位置表现为显著向北移动的趋势,3个不同数据集向北移动趋势值分别为90、93、113km/10a。同时TC在达到台风和热带风暴级别时还存在相对明显的向北和向西移动趋势。本文进一步从环境场出发,分析了垂直风切变、海表温度以及潜在生成指数等影响因子的变化特征,为TC达不同强度时所处位置的长期变化趋势给出可能的物理解释。 展开更多
关键词 热带气旋 西北太平洋 不同强度 变化趋势
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雷达径向风资料EnKF同化应用对Vicente(2012)登陆台风强度变化过程预报的影响试验研究 预览 被引量:3
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作者 朱磊 万齐林 +2 位作者 刘靓珂 高郁东 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2017年第3期345-356,共12页
探索了基于WRF模式的集合卡尔曼滤波同化方法(WRF-EnKF,简称EnKF)在近海有可能达到更强台风连续循环同化中国大陆高时空分辨率多普勒天气雷达径向风观测资料的效果,同时检验台风Vicente(2012)的三维结构演变及其动力学特征。通过短... 探索了基于WRF模式的集合卡尔曼滤波同化方法(WRF-EnKF,简称EnKF)在近海有可能达到更强台风连续循环同化中国大陆高时空分辨率多普勒天气雷达径向风观测资料的效果,同时检验台风Vicente(2012)的三维结构演变及其动力学特征。通过短期集合预报得到跟随当前流场变化着的背景误差协方差的台风涡旋和动力学结构。研究发现,EnKF同化预报系统能有效地同化高时空分辨率雷达径向速度观测资料,显著改善初始场中台风Vicente的中小尺度内核结构,同时提高对台风Vicente的路径和强度及其相伴随的短期强降水预报。在台风最强时刻同化雷达径向风观测能快速(1~2 h)得到真实的暖核台风结构,同时进一步提高台风路径和强度的预报。另外,EnKF同化雷达径向风观测资料还能有效提高短期降水预报,1 h和3 h累积降水的分布、降水中心以及降水随时间演变都能得到显著改善,这与改善台风路径、结构和强度有密切关系。因此,对中国东南沿海有可能达到较强的台风进行同化雷达径向风观测资料可改善登陆台风的预报水平,这为利用我国地基多普勒天气雷达观测资料改善模式的初始场从而提高台风预报提供一定的指示作用。 展开更多
关键词 热带气旋 雷达径向风 集合卡尔曼滤波
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