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基于雷达资料四维变分同化和三维云模式对一次超级单体风暴发展维持热动力机制的模拟分析

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大气科学 2012年第5期36卷 929-944页

作者：陈明轩王迎春肖现高峰中国气象局北京城市气象研究所北京100089 北京市气象局北京100089

利用三维云尺度数值模式和雷达资料快速更新循环四维变分同化(4DVar)技术,对京津冀地区一次强降水超级单体风暴发展演变的热动力机制进行了数值模拟和结果分析,并结合雷达、加密探空和自动站资料,揭示了快速变化的近风暴大气环境及风暴... 详细信息

利用三维云尺度数值模式和雷达资料快速更新循环四维变分同化(4DVar)技术,对京津冀地区一次强降水超级单体风暴发展演变的热动力机制进行了数值模拟和结果分析,并结合雷达、加密探空和自动站资料,揭示了快速变化的近风暴大气环境及风暴自身的热动力三维特征对超级单体形成、发展和演变的影响。雷达回波观测分析表明,这是一次由多单体合并加强为"右移"超级单体而后又分裂为多单体的风暴过程。在超级单体形成到发展成熟阶段,风暴前方中低层环境垂直风切变逐渐加强,为超级单体中稳定旋转上升气流和中气旋的形成创造了重要条件。模拟的风矢端图也指示出,风暴前方的低层环境风随高度存在显著的顺时针切变,有利于超级单体风暴的持续发展和右移。与风暴相伴随的冷池以及冷池出流(阵风锋)与低层环境风场的辐合均不断增强,风暴前沿的气流上升明显,低层暖湿空气在强的风切变作用下旋转上升进入风暴内,使得超级单体得以维持和加强。在超级单体消散分裂为多单体阶段,模拟的热动力特征均不利于其进一步发展。此时,中低层切变明显减弱,风矢端图具有明显的有利于多单体风暴发展的"直线型"特征。低层扰动温度显示冷池进一步增强并明显扩展,其扩展速度快于风暴的发展移动速度,冷池前沿伸展到风暴前面。低层风场指示冷池出流(阵风锋)更加强烈且存在明显的"前冲"特征,并开始"脱离"风暴前沿。风暴前方的辐合上升也明显减弱。基于模拟结果计算了与超级单体发展密切相关的风暴相对环境螺旋度(SREH)、风暴整体理查森数(SBRN)和风暴强度(SS)。结果显示,在超级单体形成和发展成熟阶段,SREH>150m2/s2,SBRN0.4,而在超级单体形成之前和接近消散阶段,SREH45,SS<0.4。上述结果与前人研究结论基本一致,反映出模拟的SREH、SBRN和SS对该超级单体风暴过程具有明显指示意义。

关键词：雷达资料 4DVar 云模式超级单体热动力机制

泥页岩成岩过程中黏土矿物脱水转化及热动力机制

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石油化工高等学校学报 2018年第1期31卷 61-70页

作者：李霞王佳谭先锋胡罗嘉娄芸健谭东萍梁迈重庆科技学院石油与天然气工程学院重庆401331 复杂油气田勘探开发重庆市重点实验室重庆401331

在总结前人相关研究基础之上,建立了黏土矿物脱水转化与成岩阶段划分、孔隙裂缝形成的关系,总结了温度、时间、压力、孔隙流体性质以及有机质热演化对黏土矿物转化的影响。通过对比各种黏土矿物转化时的古地温和流体性质变化,将泥页岩... 详细信息

在总结前人相关研究基础之上,建立了黏土矿物脱水转化与成岩阶段划分、孔隙裂缝形成的关系,总结了温度、时间、压力、孔隙流体性质以及有机质热演化对黏土矿物转化的影响。通过对比各种黏土矿物转化时的古地温和流体性质变化,将泥页岩成岩演化划分为3个阶段,每个阶段发生的主要成岩反应不同,致使矿物组合发生差异。实验结果显示,甲烷吸附能力大小与泥页岩成岩过程中黏土矿物转化密切联系,其相对大小顺序为:蒙脱石>伊蒙混层>高岭石>绿泥石>伊利石。蒙皂石伊利石化和蒙皂石绿泥石化是较为重要的成岩反应,探讨他们的成因机制,并建立相应模型,对研究泥页岩储层有一定的参考意义。

关键词：成岩演化黏土矿物脱水作用热动力机制

深对流系统中初始误差增长和传播的热动力机制

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气象科学 2022年第6期42卷 816-824页

作者：杨婷高峰河南省气候中心郑州450003 中国气象局河南省农业气象保障与应用技术重点开放实验室郑州450003 南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室南京210044

利用WRF模式模拟一个典型的超级单体风暴,揭示了深对流系统中初始误差增长和传播的热动力机制,讨论了系统的高度非线性作用和可预报性等问题。结果表明:影响深对流系统发展强度的不稳定能量和潜热释放是影响误差增长和空间分布的主要因... 详细信息

利用WRF模式模拟一个典型的超级单体风暴,揭示了深对流系统中初始误差增长和传播的热动力机制,讨论了系统的高度非线性作用和可预报性等问题。结果表明:影响深对流系统发展强度的不稳定能量和潜热释放是影响误差增长和空间分布的主要因素;误差增长主要集中在对流区,对流区域外的初始扰动有向对流区域传播的趋势,并可在对流区域内迅速增长。随着对流系统的强烈发展,量级为O(10-2)的初始扰动在210 min时即可达到量级O(100),反映了系统高度的非线性作用和单一确定性预报显著的局限性。另外还发现,初始扰动对的相关性迅速增加,这将导致集合离散度偏低,给集合预报捕获极端天气的能力设置了障碍。误差的传播主要以声波和重力波两种波动形式传播。声波主要表现在积分初期,能量较小。重力波则能够在对流系统以外的区域激发新的对流中心(目前这种误差是不可预报的),进而限制了系统的可预报性。

关键词：风暴尺度集合预报系统超级单体风暴始扰动热动力机制

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板块聚合带的热动力机制探讨

海洋地质动态 2001年第5期17卷 1-4页

作者：孙和清青岛海洋地质研究所青岛266071

地幔对流改变了物质的分布状态和热状态，使不同物质的混合为放射性和化学反应生热提供了持续不断的可能性。岩石圈在消亡和增生过程中与地幔成为一个统一的壳幔对流体系。其中岩石圈向聚合带移动，软流圈向另一个方向移动，二者之间... 详细信息

地幔对流改变了物质的分布状态和热状态，使不同物质的混合为放射性和化学反应生热提供了持续不断的可能性。岩石圈在消亡和增生过程中与地幔成为一个统一的壳幔对流体系。其中岩石圈向聚合带移动，软流圈向另一个方向移动，二者之间是相对运动的。软流圈内部的对流是壳幔对流体系得以维持的根本原因。从火山喷发可以直接观察到快速流动。快速对流能够将热量迅速带到岩石圈底部，促使岩石圈的受力状态发生变化，为板块的运动提供了原动力源。板块聚合构造在不同地史时期都有发现，有的已经消亡，有的正在演化，表明动力过程具有统一性。聚合带的构造演化与板块驱动力的生成有直接关系。本文探讨了一种板块运动的动力机制，初步定性分析了理想岩石圈底部受热的4个演化阶段和动力产生机制。

关键词：地幔对流板块运动聚合带岩石圈热动力机制

中国东南沿海冬季渐近线型锋生辐合线及其强降水的发展机制

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大气科学学报 2019年第6期42卷 902-915页

作者：王坚红曲梓祎李洪利黄志刚张翠艳苗春生南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 南京信息工程大学海洋科学学院江苏南京210044 锦州市气象局辽宁锦州121000 福建省气象服务中心福建福州350001 南京信大气象科学技术研究院江苏南京210044

基于中国东南沿海冬季强降水的统计分析,采用EOF、REOF、North检验等方法对2011-2016年冬季(12、1、2月)欧洲中期天气预报中心降水资料进行分类,选取位于内陆的第1、第4 REOF模态,对该两模态的降水样本进行合成分析,合成的降水中心与东... 详细信息

基于中国东南沿海冬季强降水的统计分析,采用EOF、REOF、North检验等方法对2011-2016年冬季(12、1、2月)欧洲中期天气预报中心降水资料进行分类,选取位于内陆的第1、第4 REOF模态,对该两模态的降水样本进行合成分析,合成的降水中心与东南沿海福建的多年统计暴雨中心吻合。与强降水相配合,1000 hPa上有自北向南的渐近线型辐合气流,并伴有锋区,从而形成天气尺度渐近线型锋生辐合线,强降水位于辐合轴线左侧气旋式风切变处。这是一类以前未曾受到关注和讨论的东南沿海地区冬季暴雨系统。利用客观判定方法和建立系统坐标系,以确认并诊断该系统的结构。在冷干少雨、低层盛行偏北风的冬季,此类系统兼有锋区热力抬升与辐合气流动力抬升,在雨区形成旺盛的上升运动;同时,通过辐合线正交风分量将邻近的海面水汽汇集到降水区,与中高层副高边缘偏南气流相向而行,构成较为深厚的交汇式水汽输送层;通过非绝热加热,形成深厚的热力对流不稳定,并通过干区向湿气团下楔入,形成下干上湿的湿动力不稳定,以及假相当位温随高度增加而递减,形成上暖湿、下冷干的对流不稳定层。因此,该系统对冬季强降水的发生发展及落区具有重要影响。通过WRF模式的模拟结果探讨环境热力机制的影响,结果显示,凝结潜热加热可影响辐合线的辐合位置和强度、锋生区的位置及强度,进而影响系统的活跃程度。中层潜热加热抑制平流感热冷却进入暖气团,维持降雨区的热力不稳定和降水强度。渐近线型锋生辐合线有利于东南沿海冬季大范围降水出现暴雨,其中凝结潜热释放具有重要贡献。

关键词：中国东南沿海冬季强降水渐近线型锋生辐合线交汇式水汽输送层数值模拟热动力机制

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天山北坡2次暴雪过程机理分析

沙漠与绿洲气象 2019年第1期13卷 29-38页

作者：庄晓翠李健丽李博渊李如琦贾丽红中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所新疆乌鲁木齐830002 阿勒泰地区气象局新疆阿勒泰836500 新疆气象台新疆乌鲁木齐830002

利用FNL及常规资料,对比分析了2010年2月22—24日(过程Ⅰ)和2015年12月10—13日(过程Ⅱ)天山北坡2次暴雪过程。结果表明,暴雪区上空θse锋区陡立和条件性对称不稳定及次级环流是形成暴雪的主要机制。不同点是:过程Ⅰ暴雪产生在西西伯利... 详细信息

利用FNL及常规资料,对比分析了2010年2月22—24日(过程Ⅰ)和2015年12月10—13日(过程Ⅱ)天山北坡2次暴雪过程。结果表明,暴雪区上空θse锋区陡立和条件性对称不稳定及次级环流是形成暴雪的主要机制。不同点是:过程Ⅰ暴雪产生在西西伯利亚低涡底部强锋区上,南北支短波槽汇合的区域,冷高压为西北路径;过程Ⅱ是乌拉尔山大槽东移北收,冷高压为偏西路径;2次过程在温压的时间演变上有显著的区别。在高低空配置上也有明显的区别:过程Ⅰ 500 hPa以下为暖平流,以上为冷平流,低层为暖湿结构;过程Ⅱ 700 hPa以下为冷平流,700—600 hPa为暖平流,低层有湿冷空气锲入。过程Ⅰ暴雪区位于θse锋区上,锋区低层强,中高层弱;过程Ⅱ暴雪区位于θse锋区中后部,锋区低层弱,中高层强。水汽输送和输入量及比湿过程Ⅰ大于过程Ⅱ。

关键词：天山北坡冷锋暴雪热动力机制对比分析

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华南沿海暖区暴雨系统研究进展

气象科技进展 2017年第4期7卷 38-46页

作者：王坚红杨艺亚苗春生邵彩霞南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气象灾害教育部重点实验室南京210044 江西省气象信息中心南昌330096 国家海洋信息中心天津300171

重点介绍了活跃在华南沿海暖区暴雨系统的研究和进展,主要系统为华南沿海暖区两类低层辐合线系统(偏南向低层辐合线与西南向低层辐合线系统),以及在华南登陆的中低层暴雨东风波系统。目前研究主要是背景环流下暴雨系统活动空间分区特点... 详细信息

重点介绍了活跃在华南沿海暖区暴雨系统的研究和进展,主要系统为华南沿海暖区两类低层辐合线系统(偏南向低层辐合线与西南向低层辐合线系统),以及在华南登陆的中低层暴雨东风波系统。目前研究主要是背景环流下暴雨系统活动空间分区特点,系统分类与追踪、系统基本结构、动力热力及水汽条件特征,环境因子影响的数值模拟,暖区暴雨动力和热力机制数值模拟等方面。综合研究显示,客观判定方法有助于确定暖区暴雨系统,有助于跟踪系统发展过程。暖区暴雨系统的热力发展机制主要是中层潜热释放。环境影响因子包括暖海温和沿海山脉地形对暖区暴雨系统有增强以及位置引导作用。环境因子与系统配置将影响暴雨的位置、强度及持续时间。

关键词：华南沿海地区暖区暴雨低层辐合线暴雨东风波热动力机制地形影响

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天山北坡2次暴雪过程机理分析

天山北坡2次暴雪过程机理分析