暴雨中尺度环境场的总动能收支

利用一套分辨率较高的中尺度实验观测资料,对一次暴雨过程的中尺度环境场进行了总动能平衡的诊断研究,讨论了对流活跃和非活跃两个时期动能平衡过程的差异．结果表明,暴雨的能量过程很活跃,非地转运动的绝热耗损和动能的向外界辐散是暴雨过程的主要能汇,而次网格尺度向网格尺度的运动动能转换,是环境场动能的主要能源;暴雨区对流层高层的能量过程比低层活跃,高层急流对环境场动能平衡过程有很大作用．比较对流活跃和非活跃２个时次的动能平衡过程发现,暴雨过程的动能平衡与对流强度变化有联系,２个不同时段的动能平衡过程有差异,尤其在中层这种差异更明显．     

“20030816”云南暴雨过程的中尺度分析

 应用天气图、卫星云图TBB资料和多普勒雷达回波资料,分析了云南2003年8月16日的暴雨天气过程.结果表明:这次暴雨过程时空分布具有明显的中尺度特征,大尺度天气形势为中尺度系统的形成和发展提供了有利的环流背景、不稳定条件、能量条件和动力条件;在卫星云图上切变线云系在西南移过程中发展形成飑线,其上诱发产生的3个中-α尺度云团和1个中-β尺度的云团直接造成了强降水;在多普勒雷达上偏东风和偏西风之间的中-β尺度的切变线和逆风区对中-α尺度飑线的形成和发展起着重要作用,还诱发产生出了超级单体和中气旋,中-α尺度飑线导致了这次暴雨天气过程.     

台风远离后舟山海域突发强风的诊断分析

台风是影响舟山的常见天气系统,台风影响时往往风雨交加。当0407号台风“蒲公英”穿越舟山时,舟山海域风不大,而台风离开后,舟山海域风力却突增到12级。这种情况是比较少见的,危害性很大。利用Micaps平台对台风周围的温度场、变压场、梯度场等大气环流进行分析,发现冷气团与台风外围暖气团相遇,生成了1对中尺度气压偶。因此,冷空气的侵入是造成这次强风的根本原因。     

地形对于对流云发展条件的数值模拟

本文采用地形坐标系，设计了复杂地形热力和动力作用下中尺度天气系统对流云发展的二维数值模式，由模拟试验得出了与理论和观测事实完全一致的结果，即地形的动力热力抬升作用及充沛的水汽源和不稳定层结有利于对流云的发生发展。     

Coupling and propagating of mesoscale sea level variability between the western Pacific and the South China Sea

The coupling and propagating features of mesoscale sea level variability between the western Pacific (WP) and the South China Sea (SCS) were studied based on time series analyses of satellite altimeter measured, along-track sea surface height anomalies (SSHA) along 21°N and the slope of the northern SCS. The analyses show that mesoscale sea level fluctuations in the WP have rather limited coherent effects on the SCS, and no statistically significant propagation of mesoscale variability through the Luzon Strait was observed except in the 45-day band. Evidence suggests that the 45-day fluctuation is very much likely a character of the Kuroshio originating from its low-latitude beginning. It is also sug- gested that the westward propagating Rossby waves will deform when they encounter the dynamical barrier of the Kuroshio. The Kuroshio will then acts on the SCS in its own way. The SCS is a relatively isolated system in the sense of coupling and propagating of oceanic mesoscale waves.     

中国东部地区一个中尺度对流涡旋的涡度收支分析

中尺度对流涡旋(MCV),与其他中尺度涡旋不同,有着其独特的动力机制与发展途径.一旦MCV形成,极易产生灾害性天气过程.为了解我国的MCV,使用非静力中尺度模式天气预报和研究模式对中国东部2003年7月4至5日降水过程进行了高分辨率的双向三重嵌套的数值模拟.与观测资料比较,模拟结果较为准确地再现了当时的大气状况.采用了空间滤波的方法对模式结果进行了大尺度背景场与中尺度扰动场的尺度分离,对MCV的结构与移动进行分析,并追随MCV的活动对其的涡度收支情况进行诊断分析.分析表明,大尺度背景场与中尺度扰动场对MCV的作用有着明显的差异.MCV的移动由大尺度背景风场引导;其中辐合作用直接决定了MCV的形成与发展,大尺度水平运动对中尺度涡度的水平输送为水平平流项的主要部分.而由垂直风速的水平变化所导致的水平涡度的倾斜作用在此MCV形成与发展阶段作用并不明显.成熟时的MCV与成熟时的中尺度对流复合体类似有着3个明显的环流,在对流层高层与低层均为辐散反气旋性环流,对流层中层则为较为深厚的气旋性环流.     

Numerical simulation of Meiyu front and the diagnosis of moist vorticity vector

Moist vorticity vector is introduced to study the development and evolution of mesoscale convective vortex (MCV) in the Meiyu front precipitation with the Advanced Regional Predication System (ARPS). In this study, the heavy rainfall is simulated to investigate the genesis, development and dissipation of middle scale convective vortex, which occurred from 0000 UTC 3 July to 1200 UTC 5 July over the Jianghuai River valley. Moist vorticity vector (MVV) has zonal, radial and vertical components in its 3D spatial distribution. The simulation shows that the vertical component of moist vorticity vector well demonstrates the spatial distribution characteristics of middle scale convective vortex, especially in the process of Meiyu front precipitation. Diagnosis upon zonal, radial averaged and mass-integrated quantities of MVV shows that its vertical component and the surface precipitating ratio are in phase with a correlation coefficient of 0.68, indicating that the vertical component of MVV is closely associated with the Meiyu front precipitation. In addition, the tendency of the vertical component of MVV is mainly determined by the interaction between the vorticity and the zonal and radial gradient of condensational or depositional heating.     

中国东北冷涡背景下连续发生的中尺度对流系统的组织演变特征个例分析

使用雷达、地面加密观测、探空数据和ERA5再分析数据研究2009年7月22日0400—2400 UTC的21小时内东北冷涡后部在京津地区连续发生的4次中尺度对流系统的组织形态演变和中尺度环境特征。研究结果表明, 在东北冷涡后部稳定的西北气流背景下, 由于东北冷涡后部对流层中层西北气流中的浅槽、其在对流层低层发展的低槽和低涡以及对流层低层高压脊西北部的西南暖湿气流与冷池之间复杂的相互作用, 导致4次过程中强对流的组织形态各异。第一次过程受冷涡西侧一个浅槽锋生影响, 在河北北部形成西南?东北走向弱对流线, 对流线位于北京北部的对流发展较强, 移动迅速, 发展为超级单体和弓形回波, 其冷池出流和西南暖湿气流辐合形成西北?东南走向的后部增生型组织形态, 横贯京津地区。第二次过程是第一次过程位于北京南部的冷池出流触发, 形成超级单体, 之后受第一次过程冷池向西出流的影响, 产生西南?东北走向的后部增生型对流线。第三次过程发生在第一个浅槽造成对流层低层低涡发展的环境下, 低涡西侧的偏北风与低层高压脊北部的偏南风在冷池上面辐合, 造成多条平行的西北?东南走向的后部增生型对流线, 产生列车效应, 造成天津的强降水。第四次过程由冷涡西南部的又一个浅槽锋生和冷涡在天津北部调整出的切变线共同触发, 两个初始的西南?东北走向对流线合并形成一条西南?东北走向的线状对流, 最后南侧的对流发展为弓形回波。4次过程中出现的弓型回波部分还具有弓箭回波结构特征。     

Application of mesoscale modeling optimization to development of advanced materials

The rapid development of computer modeling in recent years offers opportunities for materials preparation in a more economic and efficient way. In the present paper, a practicable route for research and development of advanced materials by applying the visual and quantitative modeling technique on the mesoscale is introduced. A 3D simulation model is developed to describe the microstructure evolution during the whole process of deformation, recrystallization and grain growth in a material containing particles. In the light of simulation optimization, the long-term stabilized fine grain structures ideal for high-temperature applications are designed and produced. In addition, the feasibility, reliability and prospects of material development based on mesoscale modeling are discussed.     

湾流及其邻近海域中尺度涡统计特征分析

为了得到中尺度涡的特征,综合利用1993-2012年共20a的卫星高度计资料及Argo浮标资料等,对湾流及其邻近海域的中尺度涡特征进行统计,并采用合成方法对涡的三维结构特征进行分析。结果表明:该海域气旋涡(CE)和反气旋涡(AE)的平均生命史及平均半径十分相近;湾流主体段与延续段的涡动能(EKE)、涡能量密度(EI)和涡度明显大于其他区域,气旋涡平均强度大于反气旋涡;对于生命周期内的长周期涡,半径和EKE的变化幅度较大,EI和涡度的变化较小;涡以西向移动为主,平均移速3.2cm/s;长周期气旋涡和反气旋涡均具有向赤道移动的特征;在垂直剖面上,气旋涡(反气旋涡)存在2个温度负(正)异常结构和上下2个盐度负(正)异常结构,涡对海水温盐的垂向影响可达1km以上。