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切变基流中赤道Kelvin波及纬向对称扰动的稳定性 总被引：3，自引：0，他引：3
本文使用赤道β平面下的热带大气Boussinesq近似方程组,分析了纬向切变基流中的赤道Kelvin波以及纬向对称扰动的稳定性。研究结果表明,在纬向基本气流只具有y方向水平切变的情况之下,基本气流在y方向的切变并不能导致Kelvin波发生不稳定,只能导致不同的纬度上对应于Kelvin波传播的相速度有所不同。扰动位势和扰动风速等物理量在y方向的分布特征与基本气流无关。在只考虑垂直切变基流时,要存在稳定的相对于平均基流向东传播的Kelvin波必须要满足Richardson数Ri>2的条件。基本气流在垂直方向的切变也不能导致Kel-vin波发生不稳定,只能导致Kelvin波的相速度发生Doppler频移效应。扰动位势以及扰动速度在y方向的分布特征与基本气流在垂直方向的切变有关。当风的垂直切变大于零时,对流层低层的扰动位势和扰动速度沿y轴的正反方向衰减较快;而当风的垂直切变小于零时,对流层高层的扰动位势和扰动速度沿y轴的正反方向衰减较快。对于沿纬圈方向的对称天气系统,只要风的垂直切变较大,满足Ri<1时,低纬重力惯性内波一定会发生不稳定。而当基本气流的垂直切变较小(Ri>1)时,本文则给出了该扰动发生不稳定的判据条件。只要风的水平切变足够大,大于某一临界值(该临界值与垂直波数m,β因子,静力稳定度N2以及Richardson数Ri有关),在赤道y—z平面上的重力惯性内波也会发生不稳定,从而引起这种沿x轴对称扰动的激发产生与发展。 相似文献
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该文从f平面线性无粘的二维Boussinesq方程组出发, 通过求取函数的极小值, 提出了从实测风场资料中提取基本气流的方案。用该方案提取的基本气流既满足控制方程, 同时又与实测风场之差其模的平方在垂直方向取平均后达到最小; 将实测风场与该基本气流相减, 可提取出扰动风场, 从而能研究基流的失稳问题和扰动场随时间的演变。该文还给出了该方案实际操作的数值计算方法, 并对实际个例进行了计算和分析, 实践表明用该方案提取基本气流是切实可行的。 相似文献
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利用WRF模式模拟了2007年04号台风"万宜"环流,选取发展初期的低层风场作为基本气流代入三维涡旋扰动分析和模拟模式(3DVPAS),模拟分析了理想的热力扰动在该基本气流中的演变特征。结果表明:基本气流的低层流场特征在热力扰动演变过程中起重要作用。虽然发生在不同径向距离处的热力扰动都会导致基本气流偏离静力平衡状态,但在距离涡旋中心较近的地方,静力平衡状态恢复更快。扰动的演变可分为快速调整阶段和准平衡阶段。在快速调整阶段,扰动沿径向内外同时传播,向外传播的扰动逐渐减弱,向内传的扰动不断在台风眼壁附近聚集,经过一段时间的演变,在内聚集的热力扰动开始向外传播,随着时间的发展向外传播的扰动逐渐减弱。同时,伴随着螺旋带的发展及消亡,热力扰动的演变也表现出不对称的结构。 相似文献
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该文分析了过去的爆炸影响云雾试验，并用来验证文献（1）中提出的爆炸影响气流的理论推测：即爆炸（瞬时的）激起扰动气流场（可维持一段时间），再通过扰动场与基本气流场相互作用，对基本流产生明显作用（可维持更长时间），是爆炸影响气流的可能主导途径。用该理论可以逐项解释试验结果，并在该理论指导下的数值模拟全面再现了试验结果，指出了各项结果的内在联系，因而验证了理论的可信性。 相似文献
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气旋生成机制的位涡反演诊断 总被引：10，自引：2，他引：8
本文采用位涡反演方法,对一次西太平洋地区爆发性气旋的生成机制进行了诊断分析。结果表明：高层位涡扰动（即高空槽脊系统）所诱生的低层扰动风场特征为一支位于高空槽前下方的偏南气流,这支偏南气流是促使低层锋区扰动发展的主要动力因子：而低层位涡扰动（即低层锋区扰动）所诱生的低层扰动位势场和扰动风场是低层降压和气旋性环流生成的主要原因。 相似文献
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利用三维半地转模式讨论了春夏秋冬四季基本气流上非线性斜压扰动的发展过程和锋面形成过程。计算结果表明，在四季基本气流上，斜压扰动的发展能产生冷暖锋，扰动的发展以冬季为最强，春季次之，秋季和夏季最弱，相应地，形成的锋也以冬季最强，春季次之，秋夏季最弱，与实际观测比较一致。 相似文献
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针对1980～1996年间发生在南海地区的两类中层气旋（MTC）典型个例分别进行合成分析,研究了它们的结构特点。研究发现,西风扰动类MTC在强度上要强于东风扰动类MTC;而东风扰动类在垂直三维结构上随高度向西南方向倾斜的程度远远大于西风扰动类,但它们都是一种冷心结构并且随高度向西南方向倾斜的系统。两类中层气旋的涡度、风速都在中层有最大值,对流层中层为辐合区,300hPa以上为补偿辐散区,垂直上升运动在400hPa达到最大。分析各自的演变过程,发现在MTC的发展过程中,西风扰动类MTC基本处于准静止状态略有西移,而东风扰动类MTC由于其发展过程的独特性,往往向西北方向移动并且移速较大。东风扰动类MTC所在的位置较西风扰动类MTC偏高,这是由于夏季南海地区处于西南季风控制下,东风气流所在位置偏高所致。我们还发现西风扰动类MTC西边的西风气流与MTC发展过程相对应有一个风速加大、维持和减弱的过程;东风扰动类MTC东面的东风气流也有类似过程。同时,与两类MTC相对应的代表副高强度的东风气流随MTC发展的演变表明,当有西风扰动类MTC时,副高有减弱的征兆,而有东风扰动类MTC时,副高并未减弱,反而东风有所加强。对1998年个例进行数值实验表明：MTC系统的对流加热在500hPa达到最大,且对流加热对MTC的发展具有很重要的作用,对流加热越弱,系统发展越弱。 相似文献
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本文采用位涡波作用密度和波作用方程,对一次南疆西部干旱区暴雨的组织化过程和机制进行了诊断研究,对影响暴雨对流系统组织化的关键物理过程进行了分析和讨论。位涡波作用密度耦合了多种影响对流云体演变的大气动热力扰动,能够良好描述对流系统的组织化过程。以此为基础,描述位涡波作用密度变化的波作用方程能够用来研究驱动对流系统组织化发展的物理因素。研究发现,波作用方程诊断得到的多个物理过程与扰动斜压性、扰动风切变和扰动涡度的发展演变有关,表明它们对对流组织化有重要作用,多条东西向的对流线发展为东北—西南向的带状对流系统过程中,包含强对流的维持和南北尺度的增大。对流线在东北向弱对流的发展增强与基本态气流对强对流区的热力输送引起扰动斜压性增强有关。影响对流线中部强对流的维持和南北向发展的关键过程包括:上升、下沉气流引起的热力输送导致对流线内扰动斜压性增强,扰动西风与扰动东风形成气旋性环流引起经向切变环流增强,及扰动经向风将扰动纬向风切变向对流中心区输送引起纬向切变增强、垂直环流增强。该研究表明,对流系统的组织化是大气多种动热力扰动演变和配合的结果,通过波作用演变方程能够比较清晰体现其中的关键过程,且波作用方程为波作用密度倾向,未来可探讨其对对流系统组织化的预报意义。 相似文献
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爆炸防雹中可能动力机制的探讨 总被引：5，自引：2，他引：5
文中在进一步归纳观测现象和分析爆炸产物能力的基础上 ,提出了爆炸扰动气流和重力波破碎可以对气流产生显著影响的物理假说 ,并应用数值模式模拟了扰动气流对基本流的作用 ,得到的结果与物理假说所预期的相一致 ;也与过去的实验或试验结果相一致。这说明爆炸(瞬时 )产生扰动场 ,扰动场 (维持一段时间 )再与基本场相互作用来影响基本流 (更长维持时间 ) ,看来这可能是爆炸影响基本流的主导途径 相似文献
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“龙舟水”期间的极端降水,常以近似平行的多条雨带出现,过量的降水会造成流域的或大范围的洪涝灾害。分解大气中的基本变量为瞬变气候与瞬时扰动两个部分,用后者揭示龙舟水期间强降水的区域分布特征。2020年6月5—9日出现在广东省中部和北部地区的多条近似平行的雨带和闪电高密度带只是华南和江南区域降水过程中的一个片段。分析结果表明:控制这片区域雨带活动的是南北两侧缓慢东移的扰动反气旋环流系统。在黄海扰动反气旋环流的南边缘和南海扰动反气旋环流的北边缘各形成了一条扰动风切变线与湿涡度扰动线对应,在它们之间形成了一个扰动低压气流区和其中的多个湿涡度扰动条带,决定了其中条状雨带的走向。分解欧洲中期天气预报中心(ECMWF)模式产品可以提前1~5天获得指示两个扰动反气旋环流系统和扰动低压气流区中湿涡度扰动分布的信息。 相似文献
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中尺度对称不稳定和横波不稳定的波动性质 总被引：2，自引：0，他引：2
使用纬向线性以及非线性切变基流下中尺度扰动的Boussinesq近似方程组，讨论了两种典型的中尺度扰动发生对称不稳定或者横波不稳定时，其不稳定的一些特征以及扰动的波动性质。研究结果表明：（1）对于扰动的等位相面平行于基本气流方向的对称性扰动来说，对称不稳定的波动实质是沿着与基本气流方向相垂直的方向传播的重力惯性内波的不稳定。基流二次切变对于中尺度对称扰动来说是一个不稳定因子，并且驱动不稳定的中尺度对称扰动在南北方向传播；（2）对于扰动的等位相面垂直于基本气流方向的横波性扰动来说，在基本气流为常数或者只具有线性切变的情况下，此时根本不存在涡旋Rossby波，横波不稳定的波动实质则是沿着基本气流方向双向传播的重力惯性内波的不稳定。如果考虑基本流场的风速存在二次切变或者非线性切变时，此时就会产生一支新的波动（涡旋Rossby波），涡旋Rossby波相对于基本气流^-U0是单向传播的，涡旋Rossby波产生的物理根源是基本流场的风速^-U二次切变（β＊=^-Uzz≠0），此时横波型不稳定可能是混合的涡旋Rossby——重力波的不稳定。实际大气中，涡旋Rossby波对于中够尺度对流云核、暴雨团等天气系统的发生、发展和演变的物理机制具有极其重要的意义。 相似文献
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大气变量物理分解原理及其在区域暴雨分析中的应用 总被引：1，自引：0，他引：1
观测的全球大气变量可以物理分解为4个部分:纬圈平均的对称气候、非对称气候、纬圈平均的瞬变对称扰动和非对称扰动。文章用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)ERA Interim全球再分析资料(0.75°×0.75°)介绍大气瞬变扰动量中的扰动风提取方法及其在区域暴雨分析中的应用。结果表明:用欧洲高分辨率再分析资料物理分解得到的扰动气流能够较好地反映暴雨的落区和风与雨之间的关系,如暴雨带位于低层大气扰动气流的辐合线上和稳定的暴雨带两侧扰动气流多呈对峙的辐合状态。 相似文献
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将涡度方程及绝热方程分离变量,化成非线性常微分方程组,以Runge-Kutta法在电子计算机上进行数值积分。从所得的结果中看出:基本气流与扰动是相互制约的,基本气流的变化有准周期性,具有10—13天不等的周期,在各个循环中,基本气流增长及减弱的速率也很不一样。波数为6的扰动,变化周期为11—13天,振幅变化近于正弦曲线;波数为4的扰动,其振幅变化较复杂;波数为2的扰动,变化周期为3天。波数为6的扰动,上下层同时发展或同时阻尼,但波数为4及2的扰动,上下层的变化趋势刚好相反。 最后从所得的结果中看到:对于非线性方程,如果初值不同,那么解的平均周期也不同。 相似文献
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超强台风“天鹅”（2015）路径突变过程机理研究 总被引：2，自引：0，他引：2
本文采用中国气象局的最佳台风路径数据和美国国家环境预报中心1°×1°每6 h再分析资料作为研究工作的基本场,运用了分部位涡反演方法探讨影响2015年第15号超强台风“天鹅”路径突变的物理机制,得到以下结论:（1）就天气系统而言,“天鹅”整个移动过程中都受到周围环境场及引导气流的影响,主要的影响系统包括西北太平洋副热带高压、季风涡旋、邻近台风“艾莎尼”及台风外围反气旋;（2）定量分析了与各影响系统扰动位涡相关的引导气流矢量,发现整个过程中超强台风“天鹅”的移动始终受西北太平洋副热带高压的影响,其次是来自季风涡旋及台风外围反气旋的贡献,而当“天鹅”有向北转向趋势时,与外围反气旋相关的东北向引导气流导致了台风的路径北折;（3）进一步定量分析了总扰动位涡在不同高度层上相关引导气流的贡献,结果表明在垂直方向上对流层中层系统的引导气流矢量与“天鹅”的移动最为吻合,而形成于低层系统的偏南风气流与“天鹅”向北突然转向有着密切的联系,并在转向后逐渐向中高层发展增强。 相似文献
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李梦婕 《沙漠与绿洲气象(新疆气象)》2013,7(6):22-29
应用中尺度气象数值模式WRF模拟再现了2001年8月23日北京时间14时至24日00时发生在北京密云县附近的一次典型强对流风暴天气,重点发掘并分析了密云水库附近一次茁中尺度下击暴流的形成与演变过程。研究表明：（1）WRF模拟结果显示该茁中尺度下击暴流的生命期为1 h左右,水平尺度约为20 km,其水平和垂直流场与下击暴流流场的理论结构基本一致,但辐散气流流速在近地面层未能达到下击暴流定义的18 m/s;（2）模拟的下击暴流环境场中扰动位温、各水成物的比含水量与层结不稳定性以及上升气流的联系紧密,并可推断强下沉气流主要由雨水粒子拖曳作用产生,较大的位温扰动则加强了气流上升运动,迫使暖湿气块更大程度抬升,进一步维持和发展下击暴流系统。 相似文献
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台风发生发展过程中的云型特征与高空环境流场的关系 总被引：4，自引：0，他引：4
根据1978和1979两年中四十一个西太平洋台风发生发展的地球静止卫星云图分析,我们以扰动的环流中心和强对流密蔽云区之间的相对位置关系为依据,把它们的云型分为四类。即环流中心分别位于扰动云团的北侧、东侧、西侧和内部。在扰动的发展过程中,环流中心逐渐由云团之外进入云团内部。这种环流中心与云团的相对位置关系和对流层上部的环境流场密切相关。在扰动发展的初期,尽管不同类型的扰动与不同的高空环境流场相对应,但有一点却是共同的,即环流中心总是暴露在云团所处的高空盛行气流的上风方向一侧的大尺度气流辐散处。这种最有利于台 相似文献
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2020年7月西北太平洋和南海出现了史无前例的“空台”事件。利用NCEP再分析数据集、中国气象局(CMA)台风最佳路径等资料研究了此次“空台”现象的大尺度环流背景及动力和热力学特征。使用台风潜在生成指数(DGPI)分析发现2020年7月大尺度环流背景不利于台风生成,环流系统的异常通过影响对流层垂直风切变和垂直运动限制了台风的活动。2020年7月马斯克林高压较常年明显偏西偏弱,导致索马里急流强度减弱,越赤道气流不活跃,菲律宾以东洋面和南海海域盛行一致的偏东气流,历史同期活跃在该区域的季风槽无法建立,从而不利于热带扰动的生成。北半球极涡主体偏向西半球一侧,影响东半球冷空气势力较弱,副热带高压位置偏西;南亚高压较历史同期偏强且偏东,其东侧强盛的偏东气流将洋中槽截断,在西北太平洋区域出现反气旋性环流,该区域下沉气流增强,导致副热带高压强度增强,对流层中层强烈的下沉气流抑制了台风的生成和发展。此外,受中高层环流系统异常的影响,7月菲律宾吕宋岛以东洋面和南海地区环境垂直风切变较常年偏高2~4 m/s,南海部分海域偏高达4~8 m/s,同时该区域内异常偏强的下沉气流导致对流层低层相对湿度偏低,大气层结处于较为稳定的状态,动力和热力条件均不利于热带扰动的进一步发展。 相似文献