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包含冻结过程的广义位温及位涡特征分析

大气科学 2020年第4期44卷 816-834页

作者：周括冉令坤齐彦斌高枞亭中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴实验室北京100029 中国科学院大学北京100049 吉林省人工影响天气办公室长春130062 吉林省气象科学研究所长春130062

为了对比分析降水过程中不同表达形式热力学变量和位涡时空分布特点,本文针对2017年7月13~14日吉林省强降水过程,利用模式输出资料对常规位温(θ)、相当位温(θe)、包含凝结概率函数的广义位温(θGao)、包含冻结概率函数的广义位温(θWa... 详细信息

为了对比分析降水过程中不同表达形式热力学变量和位涡时空分布特点,本文针对2017年7月13~14日吉林省强降水过程,利用模式输出资料对常规位温(θ)、相当位温(θe)、包含凝结概率函数的广义位温(θGao)、包含冻结概率函数的广义位温(θWang)和同时涵盖凝结过程与冻结过程(θGu)五种不同形式位温进行计算,并分析五种对应位涡[PV(θ)、PV(θe)、PV(θGao)、PV(θWang)、PV(θGu)]与降水的关系。结果表明,引入冻结概率函数的广义位温(θWang)和对应的广义湿位涡PV(θWang)与强降水的对应性更好。θWang与θGao差异集中在降水区对流层中高层5~11 km,前者始终高于后者,最大差异达2.5 K,说明冻结概率函数的引入扩大了广义位温的适用范围,更适合描述降水区湿大气非均匀饱和热力状态。五种位涡的差异主要在降水区上空12 km以下,由θGao和θWang定义的位涡PV(θGao)和PV(θWang)的正负异常中心更为明显。相比于PV(θGao)和PV(θWang)异常值更大,差异可达±0.2 PVU,这主要是由于冻结概率函数的引入增大降水区上空广义位温,促使冻结区的湿位涡异常增强。

关键词：凝结冻结广义位温位涡

湿大气的广义位温与干大气位温及饱和湿大气相当位温的比较

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气象学报 2010年第5期68卷 612-616页

作者：周玉淑朱科锋中国科学院大气物理研究所北京100029

实际大气既非完全是干空气,也不是处处达到饱和的湿空气,而是处于含有水汽但又不饱和的湿空气状态。基于这样一种湿大气状态,在湿大气中广义位温定义的基础上,对不同暴雨类型的广义位温与干大气的位温及饱和湿大气的相当位温做了比较。... 详细信息

实际大气既非完全是干空气,也不是处处达到饱和的湿空气,而是处于含有水汽但又不饱和的湿空气状态。基于这样一种湿大气状态,在湿大气中广义位温定义的基础上,对不同暴雨类型的广义位温与干大气的位温及饱和湿大气的相当位温做了比较。对2003年江淮流域暴雨过程、2004年华北一次暴雨过程以及2006年碧利斯台风中的位温、相当位温和广义位温分布的对比分析表明:即使是在暴雨系统中,湿空气的相对湿度也不一定达到100%,饱和湿空气相当位温的引入条件不能完全满足。而广义位温的定义用一个表达式就可以表示出于大气、未饱和湿大气以及饱和湿大气这3种大气状态的位温,位温和相当位温则是广义位温的特殊情况。当大气比湿为零时,广义位温就变成位温;当大气比湿达到饱和后,广义位温就变成相当位温。除了可以衔接干大气位温和饱和湿大气的相当位温外,广义位温包含了水汽由干到湿再到饱和的变化过程,更好地体现了大气中水汽的实际分布和变化特征。

关键词：湿大气位温相当位温广义位温

500hPa广义位温场与我国西北地区夏季降水的关系

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干旱气象 2014年第2期32卷 175-183页

作者：敖婷李跃清中国气象科学研究院北京100081 中国气象局成都高原气象研究所四川成都610072

利用1958~2012年JRA55月平均再分析资料和我国西北地区33站降水资料,通过EOF、相关、合成、SVD等统计方法,分析了500 hPa广义位温场与我国西北地区夏季降水的关系。结果表明:夏季500 hPa关键区(40°E^80°E,30°N^60°N)广义位温场与我... 详细信息

利用1958~2012年JRA55月平均再分析资料和我国西北地区33站降水资料,通过EOF、相关、合成、SVD等统计方法,分析了500 hPa广义位温场与我国西北地区夏季降水的关系。结果表明:夏季500 hPa关键区(40°E^80°E,30°N^60°N)广义位温场与我国西北地区降水关系最为密切,当里海、咸海、贝加尔湖以北地区对流层中层偏暖湿,中亚南部偏冷干时,我国西北地区西部降水偏多,而东部降水偏少。尤其是在新疆南部及甘肃北部降水偏多更为显著,而甘肃南部降水偏少则最为明显;反之亦然。前期2月500 hPa广义位温场自赤道阿拉伯海沿南亚印度北部、中国西北至北亚,呈西南东北向的"+﹣﹢﹣"分布时,随后夏季西北地区降水西部多、东部少。并且,夏季关键区对流层中层广义位温场的异常变化,对应着不同的大气环流场异常,而这种环流形势则进一步影响我国西北地区东西部的降水异常。

关键词：广义位温西北地区夏季降

大连地区一次副热带高压边缘暖锋暴雨机制分析

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沙漠与绿洲气象 2023年第4期17卷 16-23页

作者：王秀萍赛瀚刘晓初李燕中国气象局沈阳大气环境研究所辽宁沈阳110166 大连市气象台辽宁大连116001

利用常规气象观测资料、自动站逐时降雨量资料以及NCEP逐6 h再分析资料(1°×1°),对2020年8月31日大连地区一次副热带高压(简称“副高”)边缘暖锋暴雨过程的环境场特征和动力、热力机制进行分析。结果表明:暴雨发生在远距离台风活动的... 详细信息

利用常规气象观测资料、自动站逐时降雨量资料以及NCEP逐6 h再分析资料(1°×1°),对2020年8月31日大连地区一次副热带高压(简称“副高”)边缘暖锋暴雨过程的环境场特征和动力、热力机制进行分析。结果表明:暴雨发生在远距离台风活动的有利背景下,由副高、500 h Pa高空槽和850 hPa暖式切变线共同影响所致。大连地区处于副高边缘,台风造成副高西伸北抬,副高和台风外围的偏南暖湿气流共同为暴雨区输送充足的水汽条件,为此次暴雨的产生提供了有利的大尺度环流背景场。暴雨发生前大气对流不稳定,深厚的湿层和暖云层以及较低的云底高度,是产生较高降雨效率的有利条件。850 hPa比湿>14 g/kg,超过区域暴雨阈值;近地层出现强水汽通量辐合中心并配合上升运动区,对强降水的预报具有明显指示意义。高空急流提供强辐散“抽吸”作用,对流层中下层西南风的不断加强和向下传播出现低空和超低空急流,高、低空急流耦合形成较强的上升运动,触发不稳定能量释放,产生强降水。超低空急流的出现对此次暴雨的产生、发展和维持发挥关键的作用。暴雨区上空存在广义位温等值线密集带和陡立区,由于凝结潜热释放而引起广义位温高值区呈漏斗状向下伸展,中低层强暖平流促使湿斜压性显著增强,有利于暖锋锋生,从而导致整层饱和大气的抬升,最终产生强降雨天气。

关键词：暴雨对流不稳定超低空急流广义位温暖锋锋生

四川盆地西部两次极端暴雨的广义湿位涡诊断分析

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高原山地气象研究 2022年第1期42卷 45-50页

作者：郭云云邓莲堂蒋伊蓉四川省气象台成都610072 高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室成都610072 国家气象中心北京100081 中国气象局数值预报中心北京100081 陕西省榆林市气象局榆林719000

利用ERA50.25°×0.25°再分析资料、MICAPS4的常规资料以及四川加密自动站逐时降水观测资料,对2020年8月11~13日和15~18日发生在四川盆地西部的两次极端暴雨过程的广义位温和广义湿位涡进行诊断分析。结果表明:两次暴雨过程均属于500 ... 详细信息

利用ERA50.25°×0.25°再分析资料、MICAPS4的常规资料以及四川加密自动站逐时降水观测资料,对2020年8月11~13日和15~18日发生在四川盆地西部的两次极端暴雨过程的广义位温和广义湿位涡进行诊断分析。结果表明:两次暴雨过程均属于500 hPa“东高西低”型暴雨,中高层南亚高压、高空急流、西风槽和低层切变线、低涡等天气系统是两次暴雨有利的动力条件,低空急流则是暴雨区良好的水汽条件。两次过程暴雨区上空均存在强广义位温梯度区和强广义湿位涡异常区,“8.11”暴雨出现高度为800~900 hPa,“8.15”暴雨出现高度为700~800 hPa,这种分布与低层相对湿度含量密切相关,即相对湿度越高,广义位温垂直梯度越强,广义湿位涡异常区中心值越高。两次暴雨的强降水站点广义位温和广义湿位涡的时空演变和降水的时间演变均有较好的对应关系,但广义湿位涡强度与小时雨强并不存在明显的正相关关系。

关键词：广义位温广义湿位涡极端暴雨

三种温湿参数下昆明准静止锋锋面位置及锋生函数诊断的对比分析

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大气科学 2018年第2期42卷 301-310页

作者：段旭张亚男梁红丽云南省气象科学研究所昆明650034 云南大学大气科学系昆明650500 云南省气象台昆明650034

针对2008年1~2月昆明准静止锋天气过程,讨论了位温、相当位温和广义位温三个温湿参数及其对应的锋生函数,对比分析结果表明:(1)广义位温因其湿度因子权重过大,不适用于分析以温度梯度定义的昆明准静止锋锋面位置和强度;(2)理想状态下的... 详细信息

针对2008年1~2月昆明准静止锋天气过程,讨论了位温、相当位温和广义位温三个温湿参数及其对应的锋生函数,对比分析结果表明:(1)广义位温因其湿度因子权重过大,不适用于分析以温度梯度定义的昆明准静止锋锋面位置和强度;(2)理想状态下的干大气位温和饱和大气相当位温仅与气压和温度有关,均能较好地反映大气温度场特征,适用于昆明准静止锋的分析,比较而言相当位温对温度锋区的描述更为显著;(3)用位温或相当位温计算锋生函数所得结果直接表达了因温度场变化导致的锋面生消状况,而用广义位温计算锋生函数所得结果同时包含温度锋生(消)和湿度锋生(消)两种情况,不能简洁地判断昆明准静止锋锋面生消状况。

关键词：位温相当位温广义位温昆明准静止锋锋生函数

台风Morakot(2009)暴雨中关键尺度位涡的诊断分析

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热带气象学报 2014年第5期30卷 836-850页

作者：冉令坤郝寿昌刘璐齐彦斌中国科学院大气物理研究所北京100029 山西省气象台山西太原030002 吉林省人工影响天气办公室吉林长春130062

采用二维小波变换方法对格点分析资料进行多尺度分解,诊断分析台风Morakot（2009）登陆福建省霞浦市过程中位涡的多尺度特征.在此基础上,讨论了多尺度位涡正压项通量散度对位涡正压项局地变化的贡献.研究结果表明,在此次台风登陆过程中... 详细信息

采用二维小波变换方法对格点分析资料进行多尺度分解,诊断分析台风Morakot（2009）登陆福建省霞浦市过程中位涡的多尺度特征.在此基础上,讨论了多尺度位涡正压项通量散度对位涡正压项局地变化的贡献.研究结果表明,在此次台风登陆过程中位涡主要包含第4、5关键尺度（理论波长范围为96.4～160.67 km）动力扰动和第3、4关键尺度（理论波长范围为64.27～128.54 km）热力扰动的综合信息.由于关键尺度位涡正压项的强度大于斜压项,因而位涡主要体现了第4、5动力尺度垂直涡度与第3、4热力尺度广义位温垂直梯度的耦合作用.第4、5动力尺度西南扰动气流为台风暴雨提供充足的水汽供应,在台风环流西北侧产生低层辐合、中高层辐散,为强对流系统的发生提供有利动力条件.第3、4热力尺度的广义位温扰动一方面增加降水区大气湿斜压性,另一方面在降水区低层形成位势不稳定,为强对流的发展提供潜在不稳定能量.位涡正压项方程强迫项的分析表明,关键尺度位涡正压项通量输送对位涡正压项局地变化有一定贡献,影响位势稳定度的变化.在台风登陆后,关键尺度位涡及位涡正压项通量散度都有所减小,使得垂直涡度和位势稳定度的变化趋缓.

关键词：台风Morakot暴雨位涡广义位温关键尺度小波变换

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强降水过程中热力切变平流参数的诊断分析

大气科学 2010年第6期34卷 1201-1213页

作者：齐彦斌冉令坤洪延超中国科学院大气物理研究所北京100029 吉林省人工影响天气办公室长春130062

在以往研究的基础上,本文把对流涡度矢量的垂直分量、水平散度和广义位温的垂直梯度有机地结合起来,引入热力切变平流参数的概念。本文针对两次强降水过程,利用NCEP/NCAR全球最终分析资料对热力切变平流参数进行诊断分析,结果表明,热力... 详细信息

在以往研究的基础上,本文把对流涡度矢量的垂直分量、水平散度和广义位温的垂直梯度有机地结合起来,引入热力切变平流参数的概念。本文针对两次强降水过程,利用NCEP/NCAR全球最终分析资料对热力切变平流参数进行诊断分析,结果表明,热力切变平流参数能够比较准确地综合表征雨区上空水平风场切变和湿等熵面漏斗状向下伸展等动力学和热力学典型的垂直结构特征,因而该参数与降水系统的发展演变密切相关,与观测的6小时累积地面降水区存在一定的对应关系;在空间水平分布和时间演变趋势上,热力切变平流参数的异常值区覆盖着观测的6小时累积地面降水区;该参数在降水区内表现为强信号,而在非降水区表现为弱信号。影响热力切变平流参数发展演变的因素分析表明,该参数倾向方程中通量散度项的异常值区覆盖着观测的6小时累积地面降水区,表明雨区内通量散度项导致的热力切变平流参数变化比较明显,其中纬向风速与经向风速相互作用的贡献是不容忽略的。

关键词：热力切变平流参数对流涡度矢量水平散度广义位温

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台风“凤凰”强降水过程中的波作用诊断分析

大气科学学报 2013年第1期36卷 7-19页

作者：周冠博高守亭冉令坤中国气象局国家气象中心北京100081 中国科学院大气物理研究所北京100029

介绍了"扰动热力切变平流参数"的概念,并基于此概念及波流相互作用的理论,对登陆台风"凤凰"2008年7月27日00:00—31日00:00(世界时)的暴雨过程进行了诊断分析。通过采用ARPS模式的资料,对波作用密度M和波作用通量散度▽·F进行计算,分... 详细信息

介绍了"扰动热力切变平流参数"的概念,并基于此概念及波流相互作用的理论,对登陆台风"凤凰"2008年7月27日00:00—31日00:00(世界时)的暴雨过程进行了诊断分析。通过采用ARPS模式的资料,对波作用密度M和波作用通量散度▽·F进行计算,分析其与6h累积地面降水的关系。结果表明,波作用密度的异常值区始终覆盖观测雨区,二者在水平分布和时间演变趋势上比较相似,该波作用密度能够比较准确地综合表征强降水系统典型的动力场和热力场扰动的垂直结构,因而与降水系统的发生演变密切相关,其正高值区与观测的6h累积地面降水具有良好的对应关系。同时对波作用通量散度▽·F的分析表明,在登陆台风引发的暴雨过程中,非地转风位涡扰动和一阶扰动平流与动力场和热力场扰动梯度耦合项是影响扰动热力切变平流异常变化的主要强迫项。进一步分析表明扰动与基本态的交换主要是扰动热量平流交换,而扰动动量平流交换非常弱。

关键词：扰动热力切变平流参数波作用密度对流涡度矢量广义位温台风降水