南海季风低压发生发展机制的探讨

根据FGGEⅢB资料,对发生在1979年8月中旬的一次南海季风低压过程,利用ω方程和Kuo(1974)的积云对流参数化方案进行了诊断研究.结果表明:决定南海季风低压发生发展的物理过程是潜热加热,尤以积云对流的作用最显著,温度平流和涡度平流也起一定作用,其它物理因子贡献较小.南海季风低压是通过积云对流和大尺度环境场的反馈作用而发展增强的,可认为,CISK机制是低压发生发展的主要机制.     

加热过程对热带气旋生成的数值试验

用Pielke等的中尺度两维原始方程数值模式研究海气相互作用和其它非绝热加热过程对热带气旋生成的作用。进行了7种数值试验,即:(1)只考虑无云情况下的辐射加热作用;(2)考虑辐射加热和不均匀的云量效应;(3)只考虑海气交界面上的潜热和感热通量;(4)大尺度凝结、对流调整、辐射和洋面上潜热感热输送;(5)积云对流凝结加热和云天辐射;(6)积云对流凝结加热和洋面上的潜热感热通量;和(7)积云对流凝结加热、洋面上的潜热、感热通量和云天辐射等全部加热过程。 结果表明:积云对流凝结加热对热带气旋的生成起最重要的作用,大尺度凝结加热和对流调整趋于使低压填塞,而洋面上的潜热、感热通量也起不可缺少的作用。     

对流圈上层与平流圈下层动能位能的转换及其间的能量交换输送

本文挑选了一个适当地区适当时段,对於平流圈下层和对流圈上层的动能位能转换及穿越对流圈顶的动能、位能、可感热进行实际计算。发现在平流圈下层仍存在使位能转换为动能的过程,但有动能向位能的淨转换。在对流圈上层有位能向动能的淨转换。在40°—55°N纬带内,巨大的动能、位能和可感热的输送从平流圈进入对流圈,其南及其北的纬带内所有能量则从对流圈输入平流圈。计算结果指出:关於对流圈中能量平衡问题,是不能把对流圈孤立处理的,而必须要考虑到和平流圈及中圈大气的联系问题。     

暴雨系统不同尺度动能相互作用过程

选取一次梅雨期暴雨过程，对实测资料用Ｂａｒｎｅｓ尺度分离方法经自适应技术处理后，应用动能相互作用方程组，计算出雨区内对流层高、中、低各层次方程各项的时空平均值．就整层而言，天气尺度动能主要源和汇分别是产生项和水平输出，而中尺度系统则为对流正反馈和空气逆气压梯度运动所消耗的动能两者接近平衡，两种尺度流场和质量场之间相互作用所制造的动能向两种尺度系统转换．     

完全Q矢量及其在暴雨过程诊断分析中的应用

通过对完全Q矢量的分解.把完全Q矢量分解为动力学部分QD和非绝热过程部分QL,并对我国3次暴雨过程中完全Q矢量变化进行了诊断分析.分析结果表明:完全Q矢量能够较好诊断暴雨过程的中尺度系统,完全Q矢量散度的负值区与强上升区有较好的对应;Qx和Qy的垂直剖面分析表明:垂直上升运动总是位于Qx或Qy的正负区域的交汇处;QD和QL水平散度的垂直分布及其随时间的演变表明,动力学强迫总是位于对流层低层,而非绝热过程的强迫主要位于对流层中层,它与积云对流过程中的潜热反馈有关;并且QD的强迫要比QL的强迫早,这也说明积云对流的最初触发机制是动力学的,积云对流过程中的潜热反馈机制只是在对流发生后对对流过程起激励作用.     

一次爆发性气旋引发的罕见暴风雪过程分析

冬季温带气旋强烈的发展会带来大范围严重的暴风雪天气。针对2007年3月3?5日一次气旋爆发性发展所造成的暴雪、大风和低能见度给辽宁省的交通,特别是航空带来的巨大影响,从大尺度环流背景、气旋移动路径和强度、水汽条件、冷暖空气活动及多种物理量场,对这次气旋的强烈发展及其相关联的垂直环流进行了动力学和热力学的诊断分析。结果表明,大气的强斜压性和其所伴随的冷、暖平流是气旋爆发性发展的主要原因;高位势涡度的下传促进了气旋的强烈发展;气旋中心附近最强的上升运动区基本上是上下垂直的;高、低空急流及相关的高、低空散度场和垂直运动构成了气旋所伴随的强大次级环流;沈阳地区强暴风雪的产生与气旋的强烈发展、偏南风低空急流的水汽输送及气旋内部垂直运动的强弱等密切相关。     

非线性水平动量平流作用对热带气旋运动的影响

本文将热带气旋视为与环境间有动量交换的系统，着重分析了非线性水平动量平流作用对热带气旋运动的影响，从理论上解释了一些热带气旋路径异常变化的原因。     

非阻塞性颗粒阻尼器内部的颗粒莱顿弗罗斯特现象

为了更好地揭示非阻塞性颗粒阻尼器(NOPD)的减振机理,基于振动颗粒物质的流变特性,研究了NOPD的阻尼效果和其内部阻尼颗粒运动形态之间的关系,通过实验确定了NOPD发挥最优阻尼效果时其内部颗粒的运动形态,使用离散元仿真分析了最优阻尼颗粒的耗散特性。研究表明:实验设计参数下的NOPD发挥最优阻尼效果时(激振强度Γ=3.3,f=21 Hz),其内部出现稳定的颗粒莱顿弗罗斯特现象;这种状态下的NOPD最优阻尼效果主要来自两方面,一方面是主系统的部分振动动能通过颗粒间或颗粒与容器壁间发生的碰撞和摩擦以热能的形式散发,是颗粒对主系统振动能量的直接耗散;另一方面是主系统的部分振动动能转化为浮动颗粒的势能以维持颗粒莱顿弗罗斯特效应的稳定,这可看作是颗粒对主系统振动能量的间接耗散。     

油船装货过程中液货舱透气特征研究

在油船装货过程中时刻存在着油品蒸发,产生的油气在舱内运移及透气口排放规律对控制环境污染及作业安全具有重要意义。基于VOF模型、扩散传质模型与扰动能结合建立的蒸发模型及层流模型模拟了油船装货过程中液货舱的油气运移。考虑到装货速率产生的扰动能对舱内油气运移的影响,分析了舱内气相区单位体积动能的变化规律;结合对流扩散方程分析了气相区油气扩散效应、对流效应对透气口油气质量流速作用特征。结果表明,液货舱气相区单位体积动能变化根据蒸发速率、扰动能影响大致可分为三个阶段;液货舱透气口油气质量流速变化按主导因素影响,大致可分为扩散效应、过渡和对流效应三个阶段。     

超临界混合流体自然对流的三维数值模拟

针对三维矩形腔体中超临界氮氩混合流体的Rayleigh-Bénard对流进行了数值模拟,研究了活塞效应、Soret效应和Dufour效应在自然对流发生发展过程中所产生的影响.结果显示:3种效应作用下自然对流可分为稳定边界层、对流产生和发展、稳定对流3个阶段.活塞效应在稳定热边界层时期发挥主导作用并促进对流发生,形成双热边界层结构.受温度梯度驱动Soret效应引起组分定向迁移,产生Dufour效应促进能量输运.与拟纯流体对比后发现,自然对流发展阶段混合流体中Soret和Dufour效应具有促进流动增强换热的效果.     

气柱模式中积云参量的解公式、计算和讨论

本文在改进Haltiner 气柱模式的基础上,推导出便于实际应用的、反映卷挟机制的积云参量的解公式,给出一种云中参量的分层计算方法;论证了卷挟的动力作用使云中不稳定能量只有约50%转变为上升运动的动能,是卷挟减弱积云发展的另一种重要效应.由分层计算方法对各种大气条件进行计算,得到比Haltiner 有进一步的结果.     

江淮梅雨与西太平洋热带气旋的关系

每年初夏长江流域雨期的连续阴雨称为梅雨,西太平洋上靠近热带地区的强气旋称为热带气旋(我国习惯称为台风),这2种天气现象都属于大尺度范围内大气环流引发的.本文采用统计学方法分析了1946～2000年55 a间2个气候系统的相互关系,并计算2个系统指数的相关系数.结果表明:梅雨与台风呈负相关关系,即当年如果梅雨偏多,梅雨期偏长,则台风偏少.反之,台风次数多的年份,梅雨量较小,梅雨期短.春季或梅雨前台风次数较多的年份,入梅时间会晚一些,梅雨量少,梅雨期短;梅雨量较多的年份出梅后的台风较少,尤其是秋季台风明显减少.     

“2016.5.8”抚州市对流性暴雨成因分析

利用常规观测资料、卫星云图资料、NCEP 1°×1°再分析等资料,分析2016年5月8日抚州市对流性暴雨过程。结果表明:此次对流性暴雨过程是在北方冷空气南下过程中产生的,地面冷锋、地面中尺度辐合线、中低层西南风急流、700 hPa干线是主要影响系统;200 hPa急流辐散区与低层强辐合区叠加、高层冷平流与低层暖平流相互叠加,加强了大气对流不稳定,有利于中尺度对流系统生成与发展;暴雨区与垂直速度所表现的强烈上升区对应,并伴有高能高湿条件,暴雨及大暴雨区位于850 hPa假相当位温θse锋区的南侧高值中心附近;这次对流性暴雨是由中尺度对流复合体MCC和多个中尺度对流系统MCS造成的。     

2008年“7.01”昭通罕见大暴雨过程的中尺度特征分析

首先运用气象学与物理量诊断方法,分析了2008年6月30日～7月1日发生在昭通的罕见大暴雨过程的大尺度环境;再利用多普勒天气雷达的高时空分辨率资料结合FY-2C卫星资料及区域自动站雨量资料,对此过程的中尺度对流系统进行分析.结果表明:①此过程具备有利的大尺度条件,中尺度对流系统(MCS)处于前倾疏散的高空槽槽前,高空辐散,低空辐合,为中尺度对流系统的发生提供了有利的大尺度动力条件.②这次降水过程具有强度大、突发性强、时间尺度小的特点,强降水的集中持续时间基本为3～5h,地面降水时空分布具有明显的中尺度特征.③暴雨发生前对流层低层有西南—东北走向的湿舌,为暴雨提供了有利的水汽条件;高空干冷平流与低空的暖湿平流形成的差动平流,造成大气的层结不稳定度增强.④对卫星云图及多普勒雷达回波图进行分析,发现在大尺度的环境风场中,存在着β中尺度对流系统,而β中尺度对流系统由2个中尺度对流云团合并而成,具有椭圆形结构特征,中尺度云团内部的流场辐合带与强的雷达回波带基本对应,强盛阶段雷达回波呈现出典型的人字形回波形态.     

恒星内部氦燃烧3α过程稳定性问题中流体静力平衡偏离产生的对流效应

利用发展的描述恒星内部热核反应的非平衡动力学理论,分析了恒星内部氦燃烧3α过程中由于流体静力平衡的偏离导致的对流扰动运动对其稳定性的影响,获得了稳定性判据中对流效应的表达式。分析表明该效应对稳定性起破坏作用。     

模式湿物理过程的组合对一次南京大暴雨降水模拟的影响分析

以第五代中尺度模式（MM5）为基础,本文对一次南京大暴雨个例进行了三组数值模拟试验,研究了模式湿物理过程参数化方案的组合对梅雨暴雨降水预报的影响.试验结果表明：模式的积云对流参数化方案的选用对南京大暴雨的预报至关重要,积云对流参数化方案的选用比边界层参数化对暴雨数值预报的影响大;对20km模式分辨率而言,采用单一的积云...     

台风变性再度发展的动能收支分析

对1997年的台风Winnie登陆后的变性并再度发展过程进行了分析。发现低层的散度风制造是气旋强度变化的主要原因。在变性阶段,由于冷空气的侵入使低层的动能制造增加,对台风的维持起了主要的作用;在重新加强阶段,高空急流的影响使低层散度风的动能制造明显增加,使气旋斜压不稳定发展。讨论了台风登陆后再度发展的演变模型,可以认为是一种A类和B类温带气旋发展的混合类型,是一个低层变性气旋和高空低槽相互作用和相互发展的过程。     

一次江淮飑线天气过程的边界层湍流输送特征

为了充分了解飑线冷池、湍流动能及湍流输送的特征,利用中尺度天气预报数值模式,对2014年7月12日江淮地区的一次飑线过程进行了数值模拟,分析其边界层冷池、湍流动能和湍流输送特征。结果表明:飑线处于发展期时冷池作用较小,随着飑线系统的增强,冷池作用逐渐显著,对环境风的阻碍作用加强,其前沿辐合加强,有利于触发新对流;飑线发生前,浮力项为边界层湍流动能的主要产生项,湍能随高度减小;飑线系统过境时,切变项为主要湍能源,在边界层高层时较大;飑线对流前的晴空区域内,边界层湍流运动向下输送动量,补充边界层摩擦损耗;飑线强对流影响的区域内,近地层湍流运动向上输送动量,减弱了大风的影响;向上较大的潜热、感热通量增强低层的大气不稳定性,有利于强对流系统的发生发展。分析表明,边界层湍流输送与飑线系统的演变过程密切相关。     

武汉一次大暴雨完全Q矢量的诊断分析

利用常规探空和地面观测资料,对2011年6月18日发生在武汉机场的一次大暴雨过程的环流特征进行分析,结果表明此次大暴雨过程是典型的梅雨锋暴雨.把完全Q矢量分解为动力学部分QD和非绝热过程部分QL,并对其进行诊断分析.分析结果表明:完全Q矢量能够较好诊断暴雨过程的中尺度系统,完全Q矢量散度的负值区与强上升区有较好的对应;在低层QD远大于QL的值,表明在低层动力学强迫作用对垂直上升运动起主导作用,而非绝热过程的强迫作用在对流层中层较为明显.说明暴雨最初触发机制是动力学,积云对流过程中的潜热反馈机制对对流过程起激励作用.     

豫西山区两次典型对流天气过程的对比分析

利用常规气象资料和三门峡多普勒雷达资料,对2013年7月中下旬发生在豫西山区的2次对流天气过程进行对比分析,结果发现:副热带高压所处状态和西风槽的特征在一定程度上决定了降水的性质和强度,有效把握这类天气特点,可很大程度避免预报的空报或漏报;夏季来自北路或东路的冷空气,在高空气流的引导下常常会触发局地强降水,甚至雷雨大风等;在雷达回波上,一个强回波单体长时间稳定维持或列车效应往往产生强降水;风廓线图可以用来判断是否有冷暖平流及风切变的变化.针对这两次对流天气过程,高空形势预报非常准确,但冷空气强度预报偏弱,若结合自动站资料、本地气候特点、地形地貌等特征,则可以准确订正出来.