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包含超梯度力作用的台风次级环流诊断方程

气象 2015年第9期41卷 1049-1057页

作者：蒋昱鑫北京大学物理学院大气与海洋科学系 100871

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... 详细信息

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。

关键词：台风 Sawyer-Eliassen方程次级环流梯度风平衡边界层

基于锋生函数及次级环流的早春寒潮过程分析--以宁夏回族自治区一次突发寒潮灾害性天气为例

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河南科学 2021年第9期39卷 1480-1488页

作者：胡亮帆王金兰胡文东新乡市气象局河南新乡453000 成都信息工程大学大气科学学院成都610225 高原大气与环境四川省重点实验室成都610225

利用常规观测、地面自动气象站逐时观测和ECMWF逐6 h再分析资料,从天气系统演变、冷空气的来源及路径、锋生及次级环流等方面对2016年4月2—3日宁夏一次突发寒潮极值暴雪的灾害性天气过程进行了综合分析.结果表明:①此次过程属于高空小... 详细信息

利用常规观测、地面自动气象站逐时观测和ECMWF逐6 h再分析资料,从天气系统演变、冷空气的来源及路径、锋生及次级环流等方面对2016年4月2—3日宁夏一次突发寒潮极值暴雪的灾害性天气过程进行了综合分析.结果表明:①此次过程属于高空小槽东移合并型,地面有冷高压分裂且主体快速南下,并有锋面相配合,导致寒潮爆发和锋后降雪.过程前期环流形势稳定,后期天气系统突变,常规气象资料难以预报.②本次过程为对流层中下层锋生,变形项锋生、辐合项锋生起主要作用,倾斜项作用相反.③锋生函数的大值区与实况锋区的位置、演变一致,且锋生函数可定量指示锋区的强度,并通过其数值演变预报寒潮雨雪天气的出现、增强、减弱过程,可作为锋面分析过程和相关锋面天气诊断的综合物理量指标.④降水区位于急流-锋次级环流上升支的下方,与锋生函数倾斜项F4梯度大值区、上升运动极大值区均一致且峰值时刻相同.

关键词：寒潮锋生函数对流层中下层锋生次级环流

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黑潮季节变化对次级海洋环流的影响

气象学报 2011年第4期69卷 736-744页

作者：肖栋巢纪平中国气象科学研究院北京100081 国家海洋环境预报中心北京100081 国家海洋局第一海洋研究所青岛266061

黑潮是全球大洋中和大气之间进行热量交换最多的海域之一,它所携带的热量对局地的海-气相互作用具有重要影响。20世纪50—60年代,中国学者就发现冬季黑潮流域的海表温度与中国长江流域汛期降水存在着密切联系。文中利用一个两层半海洋... 详细信息

黑潮是全球大洋中和大气之间进行热量交换最多的海域之一,它所携带的热量对局地的海-气相互作用具有重要影响。20世纪50—60年代,中国学者就发现冬季黑潮流域的海表温度与中国长江流域汛期降水存在着密切联系。文中利用一个两层半海洋模式主要从动力学角度探讨黑潮流域热源的季节变化对次级海洋环流的影响。结果表明,在黑潮流域冬暖夏冷的外源强迫下,温跃层的海温异常峰值比热源的峰值滞后一个季节,春季的海温异常达到最大。混合层年平均海温异常为正,从冬季到夏季均偏高,春季最大,仅秋季为负异常,这与观测资料一致。混合层与温跃层的春季海温异常的量值大体相当,在其他季节混合层的海温异常均高于温跃层。从冬季到夏季,温跃层和混合层的次级环流呈现从气旋型环流到反气旋型环流的转变,这样的异常环流在夏季有利于向中国东部附近海域输送热量。

关键词：黑潮热源两层半海洋模式次级环流

基于位涡反演的Bilis（2006）次级环流及路径转向研究

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基于位涡反演的Bilis（2006）次级环流及路径转向研究

作者：唐盛南京信息工程大学

学位级别：硕士

利用高分辨率中尺度WRF模式,在成功模拟Bilis（2006）路径及强度变化的基础上,本文应用Wang和Zhang（2003）所发展的位涡反演方法及PV-ω诊断系统对Bilis（2006）模拟结果进行非线性平衡流场和准平衡流场特征的诊断,研究垂直风切变大小... 详细信息

利用高分辨率中尺度WRF模式,在成功模拟Bilis（2006）路径及强度变化的基础上,本文应用Wang和Zhang（2003）所发展的位涡反演方法及PV-ω诊断系统对Bilis（2006）模拟结果进行非线性平衡流场和准平衡流场特征的诊断,研究垂直风切变大小与Bilis（2006）次级环流特征的关系,并利用Kieu和Zhang（2010）提出的分片位涡反演方法研究非对称中尺度对流系统对Bilis（2006）登陆后路径转向的影响。得到如下主要结论：（1）位涡反演可以很好地反演出热带风暴的切向风和垂直速度。反演计算的方位平均切向风能达到模拟的80%左右,垂直速度的分布与加热率对应较好,反演后所计算的准平衡垂直速度能达到模拟的70%～80%。风暴中心的西南侧对流发展旺盛,对应一大片高位涡区,而在其东北侧正好相反,表现出明显的一波非对称分布特征。（2）潜热加热项、摩擦项和干动力项对应的次级环流特征有显著差异。潜热加热项对次级环流的贡献最大,其所形成的次级环流中,两个强上升运动区都位于风暴中心的西南侧（顺垂直风切变方向）,与中心的距离分别为150-200km和400-500km,它们分别与Bilis （2006）眼墙和螺旋雨带强降水的潜热释放相对应,而东北侧（逆切变方向）的次级环流很弱。摩擦项所产生的辐合上升运动在眼区,强度较弱,类似于Ekman抽吸作用。在环境风垂直切变较大时,与垂直风切变有关的干动力项在热带风暴内产生了一个与环境风垂直切变相反的次级环流,其在西南侧为上升运动且低层辐合及高层辐散明显,东北侧为下沉运动,高空气流从西南流向东北,低空气流则由东北流向西南,其形成的西南向垂直风切变约抵消环境风垂直切变20～25%的作用,增强（减弱）了顺（逆）切变方向降水,使Bilis （2006）降水的一波非对称结构更为突出;在环境风垂直切变较弱时,该次级环流相应较弱。（3）位于Bilis（2006）西南侧的中尺度对流系统对其登陆后的路径有重要影响。Bilis（2006）登陆后,大尺度引导气流与Bilis（2006）的移动速度在纬向上存在较大差别,在经向上有些时次甚至方向相反;在Bilis（2006）路径转向西南方向时,大尺度引导气流为东南风,与非对称中尺度对流系统相关的引导气流为东北风,对Bilis（2006）转向西南方向移动起着重要作用。

关键词：位涡反演次级环流 Bilis（2006）环境风垂直切变

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黑潮延伸体海区大气次级环流结构和变化初探

黑潮延伸体海区大气次级环流结构和变化初探

作者：杨涛中国海洋大学

学位级别：硕士

本文采用Aviso动力高度数据和NOAA的SST数据分析了2006年，2000年的黑潮延伸体区域的海表面温度锋，利用WRF模式模拟了这两年的12月1日－9日的海洋温度锋海区大气次级环流的结构和特征，在前人的研究当中2006年黑潮延伸体位置偏南，但... 详细信息

本文采用Aviso动力高度数据和NOAA的SST数据分析了2006年，2000年的黑潮延伸体区域的海表面温度锋，利用WRF模式模拟了这两年的12月1日－9日的海洋温度锋海区大气次级环流的结构和特征，在前人的研究当中2006年黑潮延伸体位置偏南，但是海洋温度锋的强度较强，2000年是海洋温度锋偏弱的一年，位置也较平均态偏南。文章重点分析这两年在模拟时间范围内的次级环流的实时变化，并且改变黑潮延伸体南侧的温度，模拟次级环流对温度锋强度的响应。模拟结果表次级环流并不是一直存在的，其受背景大气系统的影响很强，其结构有时甚至在周平均时间尺度上无法分辨。模式结果显示2006年在研究时间段内的次级环流强度比2000年同期要强，文章对研究时间段内海洋温度锋海区的大气结构和气象要素分布进行了分析，对比了不同大气系统影响下温度锋海区大气的结构。在改变温度锋南侧温度之后，温度锋南侧上升运动的最大高度有所增加，可以达到4km以上的高度，海表面高压强度减弱，低压强度加强。而温度锋北侧的次级环流的下沉运动变强，大气底层由于北风引起的冷平流作用增强，潜热通量沿黑潮延伸体呈明显的带状分布，感热通量也呈现类似的分布，但是潜热在这一海区的海气热交换中起主导作用。水汽的变化主要集中2km以下，温度锋南侧温度增加之后，水汽的径向梯度变大。实验中次级环流的增强导致了中高空的西风动量下传作用明显，从而使得温度锋海区的大气底层的西风明显有所增加。

关键词：黑潮延伸体次级环流海洋温度锋 WRF模式

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一次大暴雨过程中急流次级环流的激发及作用

大气科学 2000年第1期24卷 45-47页

作者：张维桓董佩明沈桐立中国人民解放军理工大学气象学院南京211101 中国人民解放军空军第七研究所北京100085 南京气象学院南京210044

使用双向嵌套数值模式ＭＭ４对１９９２年７月２３日发生在副高北侧京津冀地区的一次大暴雨过程进行了成功的数值模拟。利用模拟得到的高时空分辨率资料，对伴随高、低空急流的次级环流进行了诊断，结果表明：激发次级环流的主要... 详细信息

使用双向嵌套数值模式ＭＭ４对１９９２年７月２３日发生在副高北侧京津冀地区的一次大暴雨过程进行了成功的数值模拟。利用模拟得到的高时空分辨率资料，对伴随高、低空急流的次级环流进行了诊断，结果表明：激发次级环流的主要因子和台风、夏季江淮气旋有明显不同；总的次级环流在降水前，有利于天气区不稳定能量的积累，而在降水过程中提供了持续稳定的上升运动条件；急流和暴雨之间通过次级环流存在着正反馈相互作用。

关键词：暴雨过程急流次级环流相互作用暴雨

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次级环流在强对流天气产生和演变中的作用

应用气象学报 1992年第4期3卷 487-491页

作者：杨越奎张铭空军气象学院南京211101

利用1983年4月28日发生的一次强对流天气过程的中尺度资料,从与该过程相伴随的冷锋和干锋入手,对背景场强迫出的次级环流进行了细致的诊断分析。结果表明:在位势不稳定能量集中的区域,背景场可以触发强对流。

关键词：次级环流强对流天气位势不稳定诊断分析天气尺度格点资料间接环流天气过程环流圈环流形势

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急流次级环流对局地持续强风暴天气的作用

气象科技 2005年第3期33卷 214-217页

作者：刘勇陕西省气象局气象台西安710015

利用天气图、雷达回波和地面风场资料对1994年6月28日陕西中部发生的一次罕见的长时间局地大风、冰雹、暴雨天气进行诊断分析。结果表明:这次过程出现在500hPa槽前和700hPa低涡暖式切变线附近;强风暴发生在高空急流入口区右侧辐散和低... 详细信息

利用天气图、雷达回波和地面风场资料对1994年6月28日陕西中部发生的一次罕见的长时间局地大风、冰雹、暴雨天气进行诊断分析。结果表明:这次过程出现在500hPa槽前和700hPa低涡暖式切变线附近;强风暴发生在高空急流入口区右侧辐散和低空急流左前侧辐合重叠区,与地面中尺度气旋活动紧密相关;证实了地面中尺度气旋是由高低空急流耦合产生的次级环流引起,次级环流控制着中尺度系统发展变化。

关键词：次级环流强风暴 500hPa 1994年高低空急流中尺度气旋中尺度系统风场资料雷达回波诊断分析暴雨天气高空急流气旋活动发展变化环流控制天气图长时间地面切变线重叠区大风冰雹低涡辐合

中国西部地区暴雨过程高、低空急流耦合影响机制的个例研究

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大气科学 2023年第6期47卷 1907-1924页

作者：段海霞姚秀萍刘新伟周甘霖赵采玲中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室/中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室兰州730020 中国气象局气象干部培训学院北京100081 兰州大学兰州730000

高、低空急流对中国暴雨有重要影响,但是其对中国西部地区暴雨影响的深入研究缺乏,其耦合过程及机制的研究更少。本文利用常规观测、加密自动气象站降水资料以及NCEP/NCAR再分析资料,借助数值模拟,研究高、低空急流耦合效应对2018年7月8... 详细信息

高、低空急流对中国暴雨有重要影响,但是其对中国西部地区暴雨影响的深入研究缺乏,其耦合过程及机制的研究更少。本文利用常规观测、加密自动气象站降水资料以及NCEP/NCAR再分析资料,借助数值模拟,研究高、低空急流耦合效应对2018年7月8~11日中国西部一次特大暴雨过程的影响及其发生机制。结果表明:(1)此次暴雨过程是在中高纬东移冷涡低槽与副高西伸北抬的有利背景下产生的,高、低空急流耦合有利于暴雨的发展。(2)高、低空急流耦合主要通过次级环流和动量下传得以实现:高空急流加强高层辐散下沉,同时低空急流加强低层辐合上升,促使高、低空急流之间形成次级环流,其下沉支引导高层高值位涡向下层传播,形成动量下传,与中层高值位涡区相衔接,高、低空急流在中层耦合。(3)高、低空急流的耦合,加强了中层不稳定能量的聚集,促使低空急流加强发展;进而增强了辐合强度,促使上升运动加强,从而增强了降水强度。通过增减高、低空风速的敏感性试验发现,高低层风速的增减能够改变中低层最大位涡的增减,其基本对应了强降水时段,且位涡值越大降水强度越强。(4)高、低空急流强度共同对降水强度有重要影响:数值模式敏感试验表明,当同时增加高低空急流强度,降水强度将增强,而仅增加高空或低空急流,降水强度变化不大,但减弱高空或低空急流强度,降水强度均会减弱。

关键词：西部暴雨高、低空急流耦合数值模拟动量下传次级环流