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2009年豫南一次强暴雨过程的位涡方程诊断分析 总被引：1，自引：0，他引：1
利用中尺度WRF模式、NCEP/NCAR再分析格点资料及常规气象观测资料,对2009年8月28—30日河南省南部一次强暴雨过程进行中尺度数值模拟,借助模式输出的模拟数据计算位势涡度及位势涡度方程收支,并利用位涡收支方程对此次暴雨过程进行诊断分析。结果表明,WRF模式对此次暴雨过程的模拟效果较好,模拟暴雨强度及落区与实况较一致,位势涡度能够较好地反映此次暴雨过程的动力及热力特征。位涡异常高值区与暴雨中心有较好的对应关系,暴雨中心大致位于位涡高值中心东南侧。位涡收支方程中各收支项同样能够反映此次暴雨过程的动力、热力性质。暴雨发展过程中大气中低层位涡局地增加,位涡局地变化大值中心驿应暴雨中心。各收支项中,引起中低层位涡局地变化的贡献主要来源于潜热加热作用、水平平流作用、垂直输送作用及摩擦作用。其中潜热加热与水平平流作用对暴雨中低层正变位涡起正贡献作用,潜热加热作用有利于位涡局地增加,水平平流作用易于低层位涡向流场辐合区聚集,引起局地位涡增加;垂直输送及摩擦作用对中低层位涡变化表现为负贡献作用,垂直作用易于将中低层位涡向高层输送,使得低层位涡减小,高层位涡增加。在摩擦作用下,低层位涡被大量耗散,使得中低层位涡局地减小。 相似文献
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在本文中,利用运动方程在β平面条件下,求得了无辐散运动的局地势。从它推出了涡度守恒原理。也就是说,当局地势为最小时,运动是满足涡度守恒的。在文中,还对涡度方程的Lagrange函数、能量等问题作了简单的分析。 相似文献
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一次爆发性气旋的发展与湿位涡关系的研究 总被引：13，自引：3，他引：13
通过对一次陆地爆发性气旋的数值模拟与湿位涡的诊断分析发现，气旋的爆发与湿位涡的平流关系密切，气旋的发展并不是在湿位涡中心位于气旋上空时才开始，而是当湿位涡中心位于气旋的后部，并在200hPa对下有明显的倒圆锥形下伸区时，才有利于气旋的发展。当湿位涡中心位于气旋上空时，气旋发展开始减慢。湿位涡局地变化的大小与水平方向位涡梯度的大小有关。湿斜压位涡负值区的上下贯通与气旋发展也有明显的关系。 相似文献
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In this paper,the continuity and thermodynamic equations including moisture forcings were derived.Using these two equations and the basic momentum equation of local Cartesian coordinates,the budget equation of generalized moist potential vorticity(GMPV) was derived.The GMPV equation is a good generalization of the Ertel potential vorticity(PV) and moist potential vorticity(MPV) equations.The GMPV equation is conserved under adiabatic,frictionless,barotropic,or saturated atmospheric conditions,and it is closely associated with the horizontal frontogenesis and stability of the real atmosphere.A real case study indicates that term diabatic heating could be a useful diagnostic tool for heavy rainfall events. 相似文献
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中尺度涡旋可以持续激发新对流,是造成局地持续性降水的重要系统。基于经典涡度方程的诊断无法描述热力信息对于涡旋发展的贡献。本文采用Boussinesq近似对涡度方程进行整理,将方程唯一强迫项定义为垂直速度位涡,其形式与位涡类似,利用垂直速度替换位温。进一步在垂直速度位涡倾向方程中,以气压水平梯度的形式引入热力过程的间接作用,定量描述动热力配置的贡献。以2021年6月15日发生在南疆的一次极端暴雨为例,利用高分辨率数值模拟资料,初步分析了低层动热力强迫作用向垂直涡度的传递。结果表明,垂直速度位涡的局地变化主要来自热力强迫项中低层垂直风切变与低层冷池的耦合作用,两者在降水区前侧产生大范围的正值区。该区域与垂直速度位涡的正值区重叠,促进垂直速度位涡的增长,进而维持降水前缘的正涡度,有利于产生较强的上升运动,触发新对流并造成持续性降水。 相似文献
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Pierre Welander 《Dynamics of Atmospheres and Oceans》1981,6(2):125-130
Some constraints resulting from a required overall vorticity balance in an ocean forced by a net wind-stress curl are considered. It is pointed out that the Sverdrup balance holds for Ekman-geostrophic flow in an area-averaged sense even in the presence of topography. It is suggested that nonlinear stretching and twisting of vorticity in an inertial boundary current may provide a source of vorticity which may balance a net wind-stress curl, without help of frictional effects at the bottom or sides. It is also suggested that potential vorticity generated by the wind-stress curl can be balanced by other local potential vorticity sources in the top layer. At this stage no proof for the need of bottom or side friction in a generally stratified ocean exists, and a counterexample is also lacking, leaving the question open for further studies. 相似文献
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本文对不同定义的湿位涡做了理论分析,并利用1522号台风“彩虹”的数值模拟结果对各种湿位涡进行了诊断。主要结论有:经典湿位涡、广义湿位涡和改进湿位涡的差异主要是由不同定义的位温造成的,相当位温、广义位温和修改位温的构成均是在位温基础上添加一显含水汽的附加量;经典湿位涡、广义湿位涡和改进湿位涡的构成均能分为干、湿分量两部分,其干分量表达式相同,都与Ertel干位涡的定义一样,水物质相变潜热的影响隐含在位温中;不同定义湿位涡的本质差异表现在不同的湿分量上,湿分量的表达式中显含了水物质的作用。对台风的诊断分析发现,改进湿位涡分布与Ertel干位涡非常相似,呈现中空分布的位涡塔结构,大值区对应眼墙内侧,改进湿位涡湿分量与经典湿位涡的湿分量分布相似,只是湿分量的绝对值更小,这反映了改进湿位涡既能保持干位涡的分布特征,其分布和演变可反映台风的结构和演变,又能合理地体现水汽分布的影响,所以在台风诊断中有更广泛的应用前景。经典湿位涡在低层表现为负值,这与水汽梯度的分布关系很大,但与垂直速度、潜热加热大值区等都没有很好的匹配关系,用其分析台风结构和演变具有一定局限性;广义湿位涡其形式较复杂,仅在近饱和区域才能发挥其诊断优势。 相似文献
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位涡反演理论在台风领域中的应用研究进展 总被引：3，自引：0，他引：3
位涡作为一个综合反映流体动力学和热力学性质的物理量,受到气象学者的广泛关注,位涡反演理论逐渐成为台风研究的重要方法之一。在简要回顾近几十年来位涡反演理论研究进展的基础上,综述了位涡反演理论在台风领域中的应用进展情况,讨论了位涡反演理论应用时可能存在的问题,即位涡平均态求取、近地面摩擦作用以及位涡反演平衡条件等都可能影响反演效果,并对位涡反演理论的应用前景作了展望。 相似文献
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位涡诊断在黄土高原强对流风暴预报中的应用 总被引：4，自引：0，他引：4
利用位涡理论,对2004年6月15~16日宁夏、内蒙、陕西、山西和河南出现大范围的强对流风暴和局地冰雹天气过程作了诊断分析。个例分析发现,干位涡空间结构表现为:从风暴区下游到风暴区形成随高度向西倾斜的大值正位涡柱,风暴区形成对流层高层大值正位涡中心和对流层中低层伴有位涡梯度增强的位涡等值线密集区的叠置。对流层低层干位涡场特征表现为,风暴区形成干位涡等值线密集区和风场切变的耦合。对流层低层湿位涡场特征表现为,风暴区形成湿位涡正压项小于0对流不稳定舌和湿斜压中心以及湿位涡斜压项等值线密集区的耦合。风暴发生前,对流层中层500hPa河套生成经向位涡等值线密集区,500hPa蒙古地区强偏北气流中同时出现正位涡扰动和指向河套的正位涡平流,对黄土高原大范围强对流风暴的发生有指示意义。 相似文献
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登陆台风等熵面位涡演变的数值模拟研究 总被引：3，自引：1，他引：2
选取1997年第11号台风温妮为研究个例,通过中尺度模式MM5模拟再现了该台风登陆后经历初期减弱、变性及变性后再次发展的演变过程.引入Ertel等熵面位涡收支方程,深入分析了登陆台风结构演变的过程中绝热与非绝热作用对对流层低层位涡局地变化的影响.研究表明:台风温妮深入内陆的过程中,对流层低层台风中心西北侧位涡增长,且大值中心不再与台风中心重合;由于摩擦和非绝热加热的存在,对流层低层位涡不守恒,其局地变化主要决定于位涡的水平平流(守恒项)、位涡的垂直平流、加热的垂直微分(非守恒项)的分布;台风温妮变性前后,对流层低层位涡的守恒性逐渐减弱,非守恒项尤其是加热的垂直微分对位涡的局地增长的正贡献不断增强直至占有主导地位. 相似文献
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提出并推导二阶位涡物理量,并利用美国NCEP/NCAR 0.5°×0.5°GFS的24 h预报资料,计算了东北冷涡暴雨、锋面暴雨、低槽暴雨、台风暴雨等类型暴雨500—850 h Pa二阶位涡绝对值的垂直积分,与相对应时刻的24 h累积地面观测降水量进行对比。结果表明：二阶位涡的水平分布与暴雨落区有较好的对应关系,其对观测降水具有指示预测作用。2013年6—8月华南地区（20°—35°N,105°—125°E）24 h预报的6 h累计降水量大于10 mm的ETS评分表明,二阶位涡预报降水的平均ETS评分高于美国GFS预报降水的平均ETS评分,其对降水有较好的指示作用。 相似文献
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该文选择了发展变化机制有一定差异的两例春季爆发性东北低压（分别是1983年4月25～26日气旋（简称A例）和1983年4月28～29日气旋（简称B例）），进行了对比诊断分析。结果表明:（1）非绝热加热和局地斜压不稳定对A例气旋发展来说是十分关键的因子，而空正IPV平流的显著增强及其与低层IPV分布中两个局地最大值的垂直耦合是B例气旋增强的一个重要原因；（2）两个风暴最大不同点在于非绝热加热效应在影响气旋增强的程度上有所不同。另外，B例事件中对流层中部产生的较强高空锋生可以在低压范围内导致深厚的上升运动并使高空锋向下游的正涡度平流得以加强，这对系统的发展是十分有利的。 相似文献
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Eight-year daily mean output of a quasi-global eddy-resolving model is examined with a focus on the large-scale dynamical characteristics of the North Atlantic Ocean in a framework of potential vorticity (PV) and its derivatives. The model has reproduced some of the observed features of the mean potential vorticity field well. The three-dimensional structure of the mean potential vorticity supports baroclinic instability in most of the basin. Eddies are found to play important roles in the formation and maintenance of the mean potential vorticity fields. The contribution of relative vorticity to the mean potential vorticity field is found to be negligible for the most part. However, relative vorticity contribution to the source/sink of potential vorticity and eddy potential enstrophy is not negligible. We also find that eddies are not necessarily diffusive even on a basin-scale. 相似文献
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《Dynamics of Atmospheres and Oceans》2006,41(1):28-59
Eight-year daily mean output of a quasi-global eddy-resolving model is examined with a focus on the large-scale dynamical characteristics of the North Atlantic Ocean in a framework of potential vorticity (PV) and its derivatives. The model has reproduced some of the observed features of the mean potential vorticity field well. The three-dimensional structure of the mean potential vorticity supports baroclinic instability in most of the basin. Eddies are found to play important roles in the formation and maintenance of the mean potential vorticity fields. The contribution of relative vorticity to the mean potential vorticity field is found to be negligible for the most part. However, relative vorticity contribution to the source/sink of potential vorticity and eddy potential enstrophy is not negligible. We also find that eddies are not necessarily diffusive even on a basin-scale. 相似文献
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"04.12"华北大到暴雪过程切变线的动力诊断 总被引：19，自引：3，他引：19
利用地面实测资料和MM5模式输出产品,对2004年12月20~22日发生在华北地区的大到暴雪天气过程的切变线进行了动力诊断分析,结果表明:此次暴雪过程与中尺度切变线的发展东移直接关联。涡度诊断表明:正涡度区的演变与切变线的发展、东移和北抬密切相关,正涡度区内“正涡度核”对预报强降雪的出现有先兆指示意义。涡度、散度垂直剖面图显示,涡度、散度场的空间配置极有利于暴雪切变线发展及暴雪形成与维持。湿相对位涡和涡度变率诊断揭示,涡度变率强度与中低空的条件对称不稳定密切相关;暴雪区上空从低层到高层存在的湿位涡负值中心是造成中低层涡度变率增大及暴雪增幅的重要原因之一;而涡度变率较涡度更能准确反映切变线发生发展的物理机制。 相似文献
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广义湿位涡理论及其应用研究 总被引：6，自引：0，他引：6
押重点介绍了诊断暴雨落区与强度的广义湿位涡理论研究方面的两个内容,一是由于暴雨系统中强降水引起的质量亏空导致的暴雨系统中质量强迫下的湿位涡异常理论,二是非均匀饱和大气中的广义湿位涡理论;对暴雨系统中质量强迫的物理意义和非均匀饱和大气中的广义位温引入的思路与意义作了详细说明,并对位涡理论作了细致推导。在此基础上,针对暴雨个例,利用质量强迫的湿位涡异常和非均匀饱和广义湿位涡异常诊断了暴雨落区,从理论和诊断上论证了利用这两种湿位涡异常判断暴雨落区的可行性。 相似文献
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The influences of interannual surface potential vorticity forcing over the Tibetan Plateau (TP) on East Asian summer rainfall (EASR) and upper-level circulation are explored in this study. The results show that the interannual EASR and associated circulations are closely related to the surface potential vorticity negative uniform leading mode (PVNUM) over the TP. When the PVNUM is in the positive phase, more rainfall occurs in the Yangtze River valley, South Korea, Japan, and part of northern China, less rainfall occurs in southern China, and vice versa. A possible mechanism by which PVNUM affects EASR is proposed. Unstable air induced by the positive phase of PVNUM could stimulate significant upward motion and a lower-level anomalous cyclone over the TP. As a result, a dipole heating mode with anomalous cooling over the southwestern TP and anomalous heating over the southeastern TP is generated. Sensitivity experiment results regarding this dipole heating mode indicate that anomalous cooling over the southwestern TP leads to local and northeastern Asian negative height anomalies, while anomalous heating over the southeastern TP leads to local positive height anomalies. These results greatly resemble the realistic circulation pattern associated with EASR. Further analysis indicates that the anomalous water vapor transport associated with this anomalous circulation pattern is responsible for the anomalous EASR. Consequently, changes in surface potential vorticity forcing over the TP can induce changes in EASR. 相似文献