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基于ERA-40再分析资料以及多尺度子空间变换和多尺度能量分析方法,探讨了大西洋阻塞高压平流层底部冷中心的形成机制,发现该冷中心形成的根本原因为16 d以下(高频尺度)和64 d以上过程(基本气流)向阻高尺度有效位能的正则传输,所获得有效位能在阻高尺度内被输运到西北和东南侧,并转换成动能,起到使阻高强度增加或者维持的作用。这种过程在西北侧表现得尤为明显,这可能是阻高形态不断向西北侧扩展的原因。在传统的认知中,大气有效位能从大尺度向小尺度传输,但本研究发现,阻高发生时,有效位能在平流层底部的传输方向表现为从高频尺度和基本气流尺度同时向阻高尺度传输。此外,前人的研究表明,阻高发展加强之后对流层中阻高动能向有效位能转化使得阻高消亡,而本文的分析表明两种能量的转换方向在平流层底部完全相反——由有效位能向动能转换,起到了使阻高加强或维持的作用。最近的研究表明对流层顶附近的动力学对于阻高的发展和维持非常重要,上述发现增进了对这些动力学深层的了解。 相似文献
2.
高原涡作为经常给我国带来暴雨等灾害的天气系统,其形成一般认为是通过感热和潜热自下而上激发的,然而,2013年5月下旬发生的一次引发其下游灾害性强降水的高原涡却是由对流层高层天气尺度低涡诱发的。为此,基于新发展的多尺度子空间变换和多尺度能量涡度方法以及ERA5再分析资料对其动力学过程进行了详尽的探讨,先将原始场重构到三个尺度子空间,即背景环流尺度子空间、天气尺度子空间和高频尺度子空间,重构场上首次显示此次过程生成于青藏高原西北侧,其成因为对流层高层基本气流尺度向天气尺度的跨尺度动能正则传输,即正压失稳,并且表现为从高层向下。在发展阶段,其能量最终来源为基本气流向天气尺度的有效位能传输和非绝热加热,然而这些过程只发生于涡旋低层的西侧。进一步分析发现,天气尺度内存在一个能量再分配“路径”:首先,低层西侧获得的有效位能转换为动能,西侧垂直的气压梯度力做功将低层获得动能向高层分配;在高层,水平的气压梯度力做功进而将西侧获得的动能向东侧分配;东侧垂直的气压梯度力做功再将动能向低层分配;至此,低层西侧获得的能量被分配到整个涡旋空间中,使得涡旋能够均匀发展。 相似文献
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阿留申低压低频变化及其相关的瞬变动力学过程分析 总被引：2，自引：0，他引：2
利用NCEP/NCAR 1979—2013年的再分析资料,研究了冬季阿留申低压低频变化的环流特征,探讨了阿留申低压低频变化形成和维持的相关天气尺度瞬变强迫机制。冬季阿留申低压的低频变化在850 h Pa环流场上表现为北太平洋海盆区一个异常气旋/异常反气旋在局地强弱变化的过程,即阿留申低压在低频尺度上先异常增强/减弱随后逐渐恢复正常态的演变过程;850 h Pa上大气温度低频变化表现为低频冷中心在西北太平洋建立并逐渐东移的过程。对天气尺度瞬变扰动活动及其强迫的异常进行分析表明,北太平洋海盆区上空的瞬变动力强迫在阿留申低压异常增强的时期为负异常,有利于阿留申低压低频变化异常空间型的形成和维持。由瞬变热力强迫异常引起的温度倾向异常场表现为北太平洋中部以40°N为界南正—北负的空间分布,其南部正异常在一定程度上抑制和削弱了低频冷中心向南的扩张。 相似文献
4.
利用一种新的工具,多尺度子空间变换(MWT),以及基于MWT的局地多尺度能量与涡度分析(MS-EVA)与Lorenz循环诊断方法,对2009年1月中下旬平流层发生的一次强爆发性增温(SSW)事件的内在动力学过程进行了研究。首先用MWT将各个场重构于三个尺度子空间,即平均尺度、爆发性增温尺度(或SSW尺度)和天气尺度子空间上。结果表明,极地迅速增长的温度主要是由于SSW尺度子空间上极区内的斜压不稳定引起的正则传输(有效位能从平均尺度子空间传输到SSW尺度子空间)造成的,显著增加的有效位能(APE)转换到了SSW尺度子空间的动能(KE)中,加之快速增温前极区内正压不稳定引起的正则传输(动能从平均尺度子空间传输到SSW尺度子空间)的作用,共同导致了极夜急流的反转。 相似文献
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采用局地多尺度能量涡度分析法(MS-EVA)和基于MS-EVA的局地正则传输与不稳定性理论对北半球夏季MJO的动能变化进行了诊断分析。结果表明:1)引起对流层上层和下层MJO动能变化的主要影响因素是有效位能转换和气压梯度力做功,其中有效位能转换在对流中心以北有明显的正的大值带,是MJO的主要动能源;气压梯度力做功则主要是将从有效位能转换而来的动能在空间重新分布。2)引起对流层中下层MJO动能变化的主要因素是动能跨尺度传输作用,其中大尺度向MJO尺度的跨尺度传输在对流中心附近表现为明显的正值,因此是该高度上MJO的动能源,并受5~15°N区域上空正压不稳定制约。3)MJO与天气尺度系统间的动能传输则主要表现为MJO的动能汇,其与MJO环流场分布以及MJO对天气尺度波动动量通量的平流输送有关。 相似文献
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2011年7月29日山西大暴雨过程的多尺度特征 总被引：1，自引：0，他引：1
利用1°×1°的NCEP再分析资料、红外辐射亮温（TBB）、多普勒雷达和气柱水汽总量等资料,对2011年7月28-29日发生在山西境内的区域性暴雨进行多尺度特征分析。结果表明：（1）乌拉尔山阻高崩溃,西风槽东移、副高进退是此次暴雨发生的环流特征;（2）850 hPa低涡切变和700 hPa暖式切变线及地面冷锋是暴雨发生的中α尺度触发系统;（3）〉30 dBZ的雷达回波呈南北向位于地面冷锋与700 hPa切变线之间,雷达回波随地面冷锋和700 hPa切变线的东移而东移;（4）低空低涡切变受500 hPa强盛西南气流的引导向东北移动,暴雨落区始终与低涡切变相伴随;（5）暴雨过程山西境内共有9个中β尺度对流云团活动,山西西南部的暴雨主要由5个中β尺度对流云团的相继移入并在自动站极大风速风场切变线附近触发对流发展所致;山西东南部的大暴雨则是3个中β尺度对流云团合并发展的结果,中γ尺度气旋是导致局地大暴雨发生的直接影响系统;（6）暴雨发生在气柱水汽总量空间分布图中水汽锋的南部和东部及靠近气柱水汽总量的大值区一侧,水汽锋的形成比降水开始提前17 h,比暴雨发生提前24 h以上,对暴雨的短期、短时预报有指示意义。 相似文献
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多时间尺度环流对热带气旋海棠(0505)路径的影响 总被引：7，自引：6，他引：1
利用滤波方法将NCEP/NCAR提供的FNL风场资料分离出天气尺度和低频环流场,研究不同时间尺度环流对台风海棠（0505）路径的影响。热带气旋海棠路径的特征可以分两个主要阶段,在第一阶段,海棠西侧的天气尺度反气旋和低频流场副高南侧气流共同引导海棠向西南运动;第二阶段初期,天气尺度环流抑制海棠向北转向,但海棠西侧的QBW气旋和MJO尺度的气流共同引导海棠向北运动。海棠运动后期,海棠与低频气旋的相互作用导致了天气尺度流场中波列的产生和发展,形成了热带气旋的传播分量,令海棠产生了向东北转向的趋势,但是由于MJO环流场中副高的北抬和QBW气旋的引导,最终导致海棠向西运动。 相似文献
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作为气象研究中的一个难点问题,暖区暴雨的动力学一直为学界所关注。基于多尺度子空间变换(MWT)以及基于MWT的局地多尺度能量学分析和正则传输理论,对2018年5月7日的一次闽南暖区暴雨进行研究以了解其多尺度动力过程。首先将原始物理量场重建到三个尺度子空间:背景流子空间、天气尺度子空间和暴雨子空间。重构场上可以很好地看出背景环流尺度的高低空急流,以及暴雨尺度上的垂直环流。以往的研究普遍认为暖区暴雨的动力过程具有弱斜压性这一特征,而就此次事件而言,正压失稳和斜压失稳都起着很关键的作用,暴雨主要落区内既发生了正压失稳,也发生了斜压失稳。研究表明,对流层不同高度上的动力学存在差异,低层主要表现为正压失稳,天气尺度子空间与背景流子空间向暴雨子空间传输的动能相当; 中层主要是混合失稳,除正压失稳外,斜压正则传输也将有效位能从背景流子空间传输到了暴雨子空间,再通过浮力转换将有效位能转为动能,从而维持暴雨在中层的动力过程; 高层则与低层相似,但只存在背景流子空间向暴雨子空间的能量传输。 相似文献
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中国南海夏季风强、弱年多尺度相互作用能量学特征 总被引：1，自引：0，他引：1
中国南海夏季风为东亚季风的主要系统之一,其具有多重尺度特征,除季节平均环流场外,低频（季节内振荡）和高频（天气尺度）扰动也十分活跃,各尺度系统存在明显的年际变化。该研究使用ERA-Interim和NCEP/NCAR两套再分析资料,从季风平均动能（MKE）诊断的角度出发,探讨了1979-2010年中国南海夏季风环流年际变化的能量来源及其和扰动场的相互作用过程。结果表明:中国南海夏季风对流活跃年份,中国南海南部（12°N以南）及中南半岛一带为季风平均动能显著增强区,此与南亚季风区西风急流的增强并向东延伸有关;中国南海北部（12°N以北）及西太平洋为气旋性环流盘踞,季风槽加深。中国南海南部季风平均动能增强的能量源自于扰动动量通量与平均环流的相互作用,强季风年,平均环流失去较少的动能给扰动场（亦即平均环流保留较多的动能）。通过进一步探讨高频（<10 d）及低频（10-90 d）扰动场与平均环流不同分量的（散度、涡度、风垂直切变）相互作用过程,发现季风平均动能的增长主要来自于<10 d扰动与季风平均散度和涡度的相互作用。中国南海北部季风槽区季风平均动能的维持来自于大气热源和平均上升运动的相互作用,但同时有较多的季风平均动能向扰动动能转换,有利于扰动的成长。因此,强季风年,中国南海北部热带气旋生成数目增多,夏季北传的季节内振荡也增强,导致中国南部沿海及华南地区出现较多的灾害天气。 相似文献
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1998年汛期嫩江松花江流域大暴雨成因分析 总被引：6，自引：0，他引：6
分析了 1 998年汛期嫩江、松花江流域大暴雨形成的大尺度环流异常特征 ,指出东亚阻塞高压持续强盛位置偏西 ,乌拉尔山到西西伯利亚维持长波高压脊和西太平洋副热带高压与东亚阻高在 1 30°E附近同位相叠加是形成 1 998年汛期嫩江、松花江流域大暴雨的大尺度环流主要特征。它们为大暴雨的形成提供了优越的大尺度环流背景。频繁活动的东北冷涡是在这一大尺度环流背景下形成大暴雨的天气尺度系统。进一步分析了东北冷涡生成维持的环流条件和活动特征 ,得出东北冷涡在蒙古东部滞留少动是形成嫩江松花江流域特别是嫩江流域持续性大暴雨的主要原因 相似文献
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A new methodology, multiscale energy and vorticity analysis (MS-EVA), is developed to investigate the inference of fundamental processes from oceanic or atmospheric data for complex dynamics which are nonlinear, time and space intermittent, and involve multiscale interactions. Based on a localized orthogonal complementary subspace decomposition through the multiscale window transform (MWT), MS-EVA is real problem-oriented and objective in nature. The development begins with an introduction of the concepts of scale and scale window and the decomposition of variables on scale windows. We then derive the evolution equations for multiscale kinetic and available potential energies and enstrophy. The phase oscillation reflected on the horizontal maps from Galilean transformation is removed with a 2D large-scale window synthesis. The resulting energetic terms are analyzed and interpreted. These terms, after being carefully classified, provide four types of processes: transport, transfer, conversion, and dissipation/diffusion. The key to this classification is the transfer–transport separation, which is made possible by looking for a special type of transfer, the so-called perfect transfer. The intricate energy source information involved in perfect transfers is differentiated through an interaction analysis.The transfer, transport, and conversion processes form the basis of dynamical interpretation for GFD problems. They redistribute energy in the phase space, physical space, and space of energy types. These processes are all referred to in a context local in space and time, and therefore can be easily applied to real ocean problems. When the dynamics of interest is on a global or duration scale, MS-EVA is reduced to a classical Reynolds-type energetics formalism. 相似文献
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A Preliminary Analysis of Features and Causes of the Snow Storm Event over the Southern Areas of China in January 2008 总被引：1，自引：0，他引：1 
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下载免费PDF全文 WANG Donghai LIU Chongjian LIU Ying WEI Fengying ZHAO Nan JIANG Zhin LI Ying CHEN Juying WANG Yafei SHI Xiaohui XU Xiangde 《Acta Meteorologica Sinica》2009,23(3):374-384
Four successive freezing rain/heavy snowfall processes occurred in the southern part of China from 11 January to 2 February 2008 （named ＂0801 Southern Snow Disaster＂ hereafter）, during which a large-scale blocking circulation lasted for a long time over the mid-high latitudes of the Euro-Asian continent. This severe event is featured with a broad spatial scale, strong intensity, long duration, and serious damage. During the event, the blocking situation in the mid-high latitudes maintained quasi-sationary, but weather systems in the lower latitudes were active. Abundant water vapor was supplied, and favorable weather conditions for ice storms were formed over the large areas across the southern part of China. The results in this paper demonstrate that the significant factors responsible for the abnormal atmospheric circulation and this severe event include： 1） the very active Arctic Oscillation （AO）, which helped the permanent maintenance of the planetary-scale waves; 2） the continuous transfer of negative vorticity from the upstream region around 50°E into the blocking area, which caused the blocking situation reinforced repeatedly and sustained for a long time; and 3） the active air currents south of the Tibetan Plateau, which ensured abundant moisture supply to the southern areas of China. The 0801 Southern Snow Disaster was accompanied by extremely severe icing. In this paper, the data from Cloud-Profile Radar onboard the satellite CloudSat are used to study the dynamic and microphysical features of this event. The results show that there existed a melting layer between 2 and 4 km, and ice particles could be found above this layer and in the layer near the ground surface. Surface temperature kept between -4℃ and 0℃ with relative humidity over 90%, which provided the descending supercooled waterdrops with favorable synoptic and physical conditions to form glaze and ice at the surface via freezing, deposition and/or accretion. Causes of the event might be, as a whole, traced back to the planetary-scale systems. The study on the polar vortex anomaly in this paper reveals that changes in the polar vortex in the stratosphere preceded those in the troposphere, especially in early December 2007, while the intensification of the polar vortex in the troposphere delayed dramatically until middle January and early February of 2008. This implies that changes in the polar vortex in the stratosphere may be a precursor of the ensuing severe event and a meaningful clue for extended forecasts of such a disaster. 相似文献
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2018年1月中下旬至2月初我国发生了一次大范围的持续低温异常事件,给国民经济和人们生活带来了很大的不利影响。这次持续低温事件与众所周知的2008年1月发生在我国南方的持续雨雪冰冻事件（简称“0801”事件）有一个共同点,二者都是发生在La Ni?a和前秋北极海冰显著减少的背景之下。对比这两次事件发生的大气环流和热力背景,对认识冬季持续极寒事件的形成有重要意义。本文利用NCEP/NCAR大气环流再分析资料和NOAA卫星观测OLR资料,对这两次过程进行了比较。结果显示,与“0801”事件相比,2018年1月中下旬的低温事件表现出以下明显不同的特征:（1）过程持续短,冷空气路径偏东;（2）乌拉尔阻塞和东亚大槽并存,呈“西高东低”型,不同于“0801”高纬阻塞和低纬南支槽并存的“北高南低”型;（3）异常的环流型与自大西洋经乌拉尔山至东亚传播的波列有关,西伯利亚高压持续时间短;（4）热带对流活跃在海洋性大陆和西太平洋,不同于“0801”主要在印度洋。后者对该年南支槽和西太平洋副热带高压增强有显著贡献。最后,2018年过程期间水汽输送也不如“0801”强,导致降水弱。 相似文献
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2008年初中国南方雪灾大尺度环流背景分析 总被引：22，自引：4，他引：18
分析2008年1月到2月初发生在中国南方雪灾冻雨的大尺度环流场,结果表明:这次南方强雨雪天气过程是北方冷空气和南方暖空气在中国南方地区持续维持、高低纬系统相互作用的一个典型个例.AO指数在1月中旬由负变正,表明了半球尺度环流的大幅度调整,高纬度80°E附近地区阻高形势的维持是1月中下旬到2月初阴雨雪天气过程持续的清晰指标;阻塞高压所伴随的能量频散使得准定常波持续从中高纬地区传播到较低纬度的长江及其以南地区,使得当地的气旋性环流得以维持;在乌拉尔山到贝加尔湖的强大阻塞高压的控制下,冷空气不能大举南下、只是不断的渗透到南方,与此同时受拉尼娜影响西太平洋暖池的海温不断增高,暖湿空气势力也是持续增强,代表暖势力暖池海温达到历史最强,冷空气在南方受阻形成静止态势.一旦阻塞高压在1月30日前后崩溃,供给江南地区气旋性环流的能源被切断,所以2月1日的降水过程以后江南地区的持续性降水也就随之结束. 相似文献
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冬季大范围持续性极端低温事件与欧亚大陆大型斜脊斜槽系统研究进展 总被引：4，自引：4，他引：0
本文总结了近年来关于我国冬季大范围持续性极端低温事件（EPECE）及其对应的欧亚大陆大型斜脊斜槽系统的研究成果。EPECE和普通寒潮是冬季影响我国的两类不同时间尺度大型冷空气活动,对它们的异同点进行梳理和深入理解是非常必要的。最新研究进展可概括为如下:（1）基于极端低温站点的范围和极端低温过程的持续性特点,客观界定了我国冬季EPECE。近年来的研究表明,欧亚大陆大型斜脊斜槽系统是冬季EPECE形成和维持的主要关键环流系统。同时,鉴于大型斜脊斜槽系统的重要应用意义,建立了客观识别方法。（2）从前兆信号、环流演变、阻塞高压和反气旋式波破碎活动的角度,揭示了EPECE和普通寒潮事件之间的关键区别。全国类EPECE的发生具有一周之前的前兆信号,而普通寒潮并不存在这么早的前兆信号。EPECE以从乌拉尔山到东北亚的广阔区域的阻塞高压活动为关键特征,而普通寒潮则主要以区域性阻塞高压为其主要特征。这两类事件对应的阻塞高压活动的差异可由天气尺度波破碎活动的差异加以解释。（3）最新的研究解释了大型斜脊斜槽系统形成和维持的动力学机理。基本流场对位涡扰动的正压作用是大型斜脊斜槽系统的形成和维持最重要的动力学机制。基本流场通过变形场作功和线性平流使大型扰动维持和向下游发展。与阻塞高压不同,非线性作用并非大型斜脊斜槽系统维持的主要原因。 相似文献
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By using ERA-Interim data, the temperature anomaly of the freezing rain and snowstorm event that occurred from 11 to 22 January 2008 in southern China was analyzed. During this period, diabatic heating and temperature advection caused the temperature to increase anomalously over the Tibetan Plateau. The anomalously high temperature moving from the Tibetan Plateau to southern China played several roles. First, the upper-level subtropical jet over China was split into two parts in the north–south direction, which affected the development of freezing rain in southern China; second, a ridge formed because of the warmer air moving to China, which hindered the transport of cold air from its upstream blocking high, forced the cold air to gather behind the ridge, and facilitated the severe cold air outbreak in the later period of the event; third, an inversion layer formed because of the lower-level cold air and upper-level warmer air over southern China, which was conducive to the development of the event over southern China; and finally, because of the temperature anomaly, opposite wind directions appeared at the lower levels (below 700 hPa), which helped transport of warm-moist and cold-dry air to the event area. 相似文献