1998年夏季江淮地区强暴雨过程的湿位涡诊断分析

为了研究梅雨期江淮流域暴雨发生发展的特征,利用HUBEX资料,根据湿位涡守恒原理和倾斜涡度发展理论,分析了江淮地区2次强暴雨的发生发展的原因。结果表明：2次暴雨是在不同性质的层结状态下发生的,其湿位涡的分布有较大差异。在局地对流稳定条件下,暴雨区上空对流层中、低层Pm1＞0,Pm2＜0,并且（Pm1）的绝对值＞（Pm2）的绝对值,对流层中、低层的垂直风切变和大气的斜压性使垂直涡度显著发展,导致暴雨发生。在局地对流不稳定的条件下,暴雨区上空对流层中、低层Pm1＜0,Pm2＞0,也满足（Pm1）的绝对值＞（Pm2）的绝对值,暴雨过程是对流不稳定和斜压不稳定共同作用的结果。无论是对流稳定或不稳定的强降水过程,Pm1和Pm2均能反映出降水的触发机制和特征,对于暴雨的预报和诊断具有指导意义。     

倾斜涡度发展与β中尺度低涡

利用中尺度暴雨模式MRM1，对1998年7月21、22日湖北黄石的β中尺度低涡及特大暴雨进行数值模拟，采用湿位涡守恒原理对模式输出的高时空分辨率物理量场进行分析。结果表明，β中尺度低涡是在低层θ水平梯度加大，θe等值线变得更加倾斜、近似陡立而发生SVD的情况下产生的。Pm1在本次特大暴雨过程中是主要的，大大超过pm2，低层对流稳定度绝对值的迅速减小造成垂直涡度的急剧增大，从而形成β中尺度低涡。因此，θe等值线变得陡立可能是气旋性涡度激烈发展导致对流性特大暴雨形成的一个重要原因。     

一次贵州暴雨过程的湿位涡诊断分析

应用湿位涡理论,对2012年6月25日贵州省发生的一次暴雨过程进行诊断分析,讨论了湿位涡与此次暴雨过程的关系,结果表明:在此次暴雨过程中,湿空气对流活动层一般仅能达到500 hPa至600 hPa高度,高空大值湿位涡下传,使高空干冷空气入侵低层,即造成动力对流层顶折叠现象,是产生强对流天气的主要原因.湿位涡的正压项是主要的,它反映了强对流天气过程位势不稳定能量的释放过程,而斜压项高绝对值区与暴雨落区吻合很好,对暴雨的强度和落区预报有一定的指示作用.     

贵阳地区暴雨和冰雹湿位涡对比诊断分析

应用湿位涡理论,对1997~2004年贵阳地区的6次冰雹天气和2004年贵阳地区的6次暴雨过程分别合成,进行诊断分析.结果表明:在θe陡立密集区,θe面陡立导致湿斜压涡度发展,密集区内冰雹和暴雨容易发生;MPV1<0和MPV2>0的配置,易产生暴雨,且MPV1数值比MPV2数值大一个量级,说明暴雨发生时正压过程起着主导的作用,而湿斜压项的高值区与暴雨的落区相一致.冰雹发生时,降雹区的低层为对流层不稳定层结下(MPV1<0),有MPV2>0,使湿斜压不稳定增强,倾斜涡度得以发展,冰雹易出现在高值中心偏南一侧,(即MPV1<0与MPV2高值中心交界处),冰雹出现后,高值中心强度减弱.     

两涡相互作用下四川盆地暴雨过程的综合分析

 利用NCEP再分析资料、常规观测资料和MM5模式的高分辨率输出资料,对发生在2009年7月29～31日的一次四川盆地暴雨过程进行了数值模拟与诊断分析,结果表明:此次暴雨产生在高原低涡逐渐减弱而西南涡逐渐增强的过程中,暴雨的水汽主要来自南海,这支水汽经广东、广西流入四川盆地;暴雨中心与等熵面上湿位涡的正值中心对应,湿等熵面气压场和散度场在暴雨区有一定的下陷和辐合.由等压面上的湿位涡分析进而得出,高层有MPV₁正值带下传,使暴雨区对流层中低层MPV₁由负值转变为正值控制,而MPV₂的值与MPV₁相反,在对流层中低层由正值转变为负值控制;倾斜上升运动和条件对称不稳定是此次暴雨产生的一种可能触发机制.     

“珍珠”(0601)台风暴雨的广义湿位涡诊断分析

分析了“珍珠”台风暴雨的有利天气形势和暴雨区广义湿位涡时空分布特征,结果表明:高空急流入口区右侧辐散、低层暖式切变辐合是此次台风暴雨的有利形势;500hPa高空槽后弱冷空气渗漏促使暴雨增幅;暴雨出现在低层广义湿位涡的异常正值区附近,暴雨区走向与低层广义湿位涡正值等值线的走向基本一致;低层广义湿位涡可预报未来暴雨落区和走向,对暴雨预报可有6 ～ 12h的提前量.     

一次寒潮天气过程的发展和成因——基于位涡原理的分析

利用NCAR/NCEP再分析资料,以及MICAPS全国各站点资料,应用等熵位涡原理,对2009年1月下旬发生的寒潮天气过程进行分析.分析结果表明:这次寒潮过程冷空气源地在中高纬新地岛附近.寒潮爆发后,其向南越过长江流域,低层风速加大常以冷涌的形式出现.整个寒潮爆发阶段,高空高位涡向南向东从高层到底层不断侵入到中国,并在垂直方向上出现了对流层顶折叠的现象.此过程中伴随着正涡度增强,对应的低涡系统也越强,当到达我国北方地区时,东亚大槽加深,槽后冷空气随着高空引导气流迅速南下影响我国.     

一次东北暴雨过程的诊断分析

利用一个η坐标暴雨模式的预报结果，研究了1998年8月的一次东北暴雨过程。主要对湿位涡和螺旋度进行了诊断、分析。结果表明，当对流层中低层为正涡度，高层为负涡度，在垂直方向有较大上升运动时，则易导致对流性降水；暴雨落区与低层正MPV1(湿正压项)区域对应。而且，螺旋度和湿位涡与暴雨中心有同时分裂的现象，这对暴雨落区有较好的指示作用。     

2013年滨海新区大雪过程的湿位涡分析

应用湿位涡理论及NCEP再分析资料(水平分辨率1°×1°),对2013年12月17日滨海新区出现的大雪过程进行诊断分析。结果表明:500,h Pa高空冷涡和中低空切变线是造成强降雪的主要天气系统。降水时刻滨海新区相对湿度大于90%。偏东气流带来渤海海面的水汽,同时低空流场汇合有利于水汽辐合。暴雪发生在850,h Pa湿位涡正压项MPV1零值区和湿位涡斜压项MPV2负值区中。MPV2绝对值增大,大气湿斜压性增强导致下滑倾斜涡度发展是形成此次暴雪的重要原因,它对暴雪预报有着很好的指示作用。     

Andrew飓风发展过程中的湿位涡诊断

根据PSU—NCAR中尺度模式(MM5)对1992年Andrew飓风数值试验的高分辨率输出资料，计算了湿位涡。针对湿位涡在飓风中的分布、湿位涡的分布随时间变化而表现出的特征等内容，进行了较为全面的分析。认为在飓风眼壁区，有很好的湿位涡分布与倾斜上升气流对应；指出在飓风眼壁区存在着激发并维持倾斜上升气流的一种可能机制——条件性对称不稳定CSI(Conditional Symmetrical Instability)，正是这种机制维持着整个旺盛阶段内飓风的发展演变。     

Extensive halogen-mediated ozone destruction over the tropical Atlantic Ocean

Increasing tropospheric ozone levels over the past 150 years have led to a significant climate perturbation; the prediction of future trends in tropospheric ozone will require a full understanding of both its precursor emissions and its destruction processes. A large proportion of tropospheric ozone loss occurs in the tropical marine boundary layer and is thought to be driven primarily by high ozone photolysis rates in the presence of high concentrations of water vapour. A further reduction in the tropospheric ozone burden through bromine and iodine emitted from open-ocean marine sources has been postulated by numerical models, but thus far has not been verified by observations. Here we report eight months of spectroscopic measurements at the Cape Verde Observatory indicative of the ubiquitous daytime presence of bromine monoxide and iodine monoxide in the tropical marine boundary layer. A year-round data set of co-located in situ surface trace gas measurements made in conjunction with low-level aircraft observations shows that the mean daily observed ozone loss is approximately 50 per cent greater than that simulated by a global chemistry model using a classical photochemistry scheme that excludes halogen chemistry. We perform box model calculations that indicate that the observed halogen concentrations induce the extra ozone loss required for the models to match observations. Our results show that halogen chemistry has a significant and extensive influence on photochemical ozone loss in the tropical Atlantic Ocean boundary layer. The omission of halogen sources and their chemistry in atmospheric models may lead to significant errors in calculations of global ozone budgets, tropospheric oxidizing capacity and methane oxidation rates, both historically and in the future.     

Some characteristics of the atmosphere during an adiabatic process

Some important characteristics of the atmosphere during an adiabatic process are investigated, which include the invariability of atmospheric entropy range and local surface potential temperature, the conservation of the atmospheric mass intervened between any isentropic surface and the ground, and the isentropic surface intersecting with the ground. The analysis shows that the atmospheric reference state (ARS) for investigation on available potential energy (APE) should be defined objectively as the state which could be approached from the existing atmosphere by adiabatic adjustment, and be related to initial atmospheric state before adjustment. For the initial atmosphere state at any time, its corresponding ARS is different from the one at another time. Based on the above-mentioned conclusions, the reference state proposed by Lorenz cannot be obtained physically, so a new conception, the conditional minimum total potential energy, is put forward in order to objectively investigate atmospheric APE.     

亚印太交汇区低纬上空不同层次大气臭氧的时空变化分析

 利用ECMWF 195709~200208共45a的多层臭氧质量混合比月平均资料,详细分析了亚印太交汇区(AIPO)低纬地带上空平流层、对流层各层次上臭氧浓度的分布特征.结果表明:①区域上空对流层、平流层及臭氧总量大尺度特征均显著,纬度带分布特征明显;②对流层和平流层臭氧各个季节变化趋势相反,平流层臭氧和臭氧总量各个季节变化趋势一致;同一层次夏季臭氧浓度变化趋势与其他3个季节变化趋势相反;③区域上空20~3hPa是臭氧浓度的高值区,50~30hPa臭氧平均变化幅度最大;④对流层臭氧距平变化在整个高度上较为一致,正、负距平随季节绕赤道做南、北半球摆动,且存在季节性突变;⑤赤道上空有明显从平流层上层随季节逐渐往较低层传播的臭氧正负距平现象.     

2008年"2.28"低纬高原强对流成因诊断与数值模拟

 利用常规观测、NCEP1°×1°再分析资料和中尺度WRF模式,对低纬高原云南2008年"2.28"强对流进行成因诊断和数值模拟研究,结果表明:此次复杂强对流在春季低温冷冻灾害和位势稳定背景下,由强垂直风切变、低层潮湿和足够水汽供应以及强抬升机制共同作用造成.过程中,强对流由强斜压不稳定释放诱发在低层湿舌附近;冰雹、雷雪上空-20 ℃温度层在450hPa层上少动, 0~-20 ℃温度梯度是冰雹大于雷雪的;降雹的饱和水汽团高度比雷雪高;垂直干位涡反映了对流层高层强位涡高值的强干冷西北气流向低层、低纬传送和中低层小位涡西南暖湿急流交汇特征.WRF模拟结果佐证了位势稳定条件下存在强垂直风切变会发生剧烈对流的事实,水平风、抬升凝结高度和最大对流有效位能等可为判断云南有无强对流及其种类提供参考依据.     

单模光纤中基黑孤子传输的微扰分析

基于描述光学暗孤子的NLS方程的守恒律,研究了单模光纤中微扰对基黑孤子脉冲传输特性的影响,导出了基黑孤子参数的演化方程组,从其出发讨论了光纤小损耗、三阶色散和内脉冲拉曼散射(IRS)等效应.     

流体模型假定下无氧铜等熵卸载线的计算与分析

等熵卸载线的研究对物态方程、冲击波在自由面的卸载等问题有重要的意义.基于流体模型假定下推导等熵线的方法,计算得到了无氧铜分别以线性和二次Hugoniot关系为参考的等熵卸载线.在P-u图中,随着初始卸载压力增大,两条等熵卸载线间偏离逐渐变大,等熵卸载线与镜像的Hugoniot线逐渐出现较大的偏离.通过与无氧铜向空气卸载实验的数据比较,采用二次Hugoniot关系为参考得到的等熵卸载线与实验结果更相符,并且自由面卸载过程近似为等熵过程分析是合理的.压力大于180GPa时,用自由面速度的1/2近似得到粒子速度的误差达5%以上,实验中试图通过测量自由面速度得到粒子速度时必须做相应的计算修正.      

东亚和西太平洋地区Hadley环流对对流层臭氧分布的影响

 采用了后向轨迹方法,利用臭氧混合比ρ₃和风场资料,来探讨东亚和西太平洋地区上空Hadley 环流对对流层臭氧分布的影响,文中对所研究关键点上7月份对流层高、中、低三层的轨迹进行分向统计后,计算方向概率与ρ₃的相关系数,得出了东亚和西太平洋地区Hadley 环流水平平流作用对臭氧分布的影响.结果表明:①青藏高原地区上空对流层低层Hadley 环流水平平流作用将会使臭氧混合比减少,而对应的高层南半球Hadley环流下沉支,其总体效果则是使臭氧增加;②在西太平洋地区上空对流层低层,北半球Hadley环流上升支其作用是使臭氧混合比减少,对应的高层南半球Hadley环流下沉支,其影响较弱;③另外,东亚季风的水平平流作用似乎和臭氧的分布也有联系,这还有待于进一步研究.     

广州典型小区微气候特征观测与数值模拟研究

根据广州下垫面类型和湿热气候特征,选取广州大学城一个小区为试验基地,在典型的晴朗天气条件下,通过实地观测和微尺度数值模式ENVI-met,探讨该地区的微气候特征。数值模式能较好地模拟温度、湿度及流场的空间分布和时间变化特征,结果显示:1模拟区域内不同的下垫面存在高温低湿、低温高湿的现象;2毗邻两栋建筑之间可形成狭管流效应,风速值约为来流风速的1.4~1.7倍;3单体方形建筑物两侧出现角隅大风,阵风风速可达平均风速的2~3倍;4街谷型建筑之间有微弱的街谷涡旋形成,其强度与街谷的几何配置和来流风向有关。     

一维带阻尼项欧拉方程组的初边值问题

在有界区间上带阻尼项的等熵可压缩欧拉方程组的初边值问题,利用方程组和边界条件得到关于解的高阶导数的边界条件。当初始数据在常状态平衡解附近的小扰动且满足边界的匹配条件时,运用能量估计的方法,证明该初值问题的经典解整体存在且唯一。     

鄯善县一次大降水天气过程分析

应用常规实况观测资料和数值预报产品,分析了鄯善县2008年8月19—20日的一次大降水天气的环流形势和数值预报产品的物理量场演变特征,得出了低层中小尺度的发生东移对降水的重要作用,结合上游台站的降水情况得出了一些大降水预报的经验,对今后的降水预报有一定的借鉴作用。