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采用考虑化学气体传输过程的云模式模拟了2014年7月30日发生在安徽滁州境内一次深对流过程,研究深对流活动对不同高度示踪气体的输送及再分布作用。结果表明,在积云发展阶段,强上升气流使得云内源层示踪气体有效地向上输送,对流层中部强的夹卷过程及水平入流使得云外气体入云输送至主要对流区,并在垂直气流的作用下进一步影响各层示踪气体的分布。各层示踪气体均可向上输送至对流层上部,其中对流层中部示踪气体（2.1~4.5 km、4.5~7.5 km和7.5~10.8 km）的向上输送作用与近地层示踪气体（0~2.1 km）的贡献相当。例如,输送到11~13 km的示踪气体有4.9%来自近地层,6.3%来自2.1~7.5 km。此外,近地层示踪气体可在深对流的水平输送下向云侧边界扩散,将局地污染输送到云外周边地区。源层高度位于2.1~4.5 km的示踪气体可下沉输送至近地层,形成新的局地污染。随着源层高度的抬升,示踪气体向下输送作用减弱,其中对流层上层示踪物（10.8~15 km）无法输送到6 km以下。 相似文献
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夏季是深对流多发的季节,深对流在STE(Stratosphere Troposphere Exchange,对流层-平流层交换)过程中起着重要作用。对2005-2012年夏季我国及周边地区的深对流统计发现,2009年深对流发生的次数较少,2010年深对流发生的次数较多。通过拉格朗日输送模式对2009年和2010年夏季的大气运动状态进行模拟并统计分析,发现30°N以南和以北的地区具有明显不同的平流层-对流层交换特征,30°N以北我国及周边地区TST(Troposphere to Stratosphere Transport,对流层向平流层输送)和STT(Stratosphere to Troposphere Transport,平流层向对流层输送)较为活跃,30°N以南远没有30°N以北地区活跃,但其净输送量却大致相当。在30°N以南,6-8月净输送是对流层向平流层输送。在30°N以北,6月净输送是平流层向对流层输送,7-8月净输送是对流层向平流层输送。比较深对流出现较少的2009年夏季和深对流出现较多的2010年夏季的TST和TST-STT,发现2010年6-8月这3个月的TST和TST-STT总量都超过2009年,表明2010年夏季我国及周边地区对流层向平流层的输送和净输送都强于2009年,与深对流活动的多少可能表现出正相关。 相似文献
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利用NCEP/NCAR再分析资料,通过合成分析和相关分析,研究了2010年、2013年及2016年夏季江淮地区高温事件发生时,大气环流异常的主要特征及其与北极冷异常的可能联系。结果表明:这3年江淮地区夏季高温事件发生频次明显偏高,期间江淮地区500 hPa位势高度为正异常,对流层中低层平均温度为暖异常,整个对流层和平流层纬向风减弱;而北极500 hPa高度为负异常,对流层中低层平均温度异常偏冷,纬向风明显加强。因此,江淮地区高温事件与对流层纬向风存在密切联系,在东亚中低纬度地区呈负相关,而在北极呈正相关。东亚中低纬度地区对流层西风减弱抑制对流活动,地面吸收太阳短波辐射增加,进而有利于高温事件发生。 相似文献
4.
本文以地球静止气象卫星(GMS)云图资料为主,结合地面和高空探测资料分析了早晨云区中间的晴空区(或早晨云区边界)午后对流的发展;华南沿海大陆上的海风对流。描述了这两类对流活动的云图特征及其差异。文中在揭示对流发生、发展成因的基础上,给出了它们的概略图。对用GMS云图来监视和预报局地热力对流天气提出了一些看法。 相似文献
5.
深对流能够向上对流层—下平流层（UTLS）输送大量水汽和污染物,对对流层顶的辐射平衡、平流层的臭氧恢复以及全球气候变化都有着重要的影响。近年来,一系列重要的观测事实发现,青藏高原和亚洲季风区是对流层向平流层物质输送（TST）的重要窗口。本文介绍了近年来取得的一些主要进展和成果,包括:（1）通过卫星观测在青藏高原—亚洲季风区上空发现水汽、气溶胶的极大值区和臭氧的极小值区;（2）深对流活动的主要观测途径和通过卫星观测识别深对流的方法;（3）青藏高原深对流向平流层物质输送的物理过程;（4）青藏高原深对流与亚洲季风区、热带海洋地区深对流的结构差异以及不同环境场对深对流物质输送过程的影响。 相似文献
6.
青藏高原UT/LS夏季CO的季节内变化特征及可能影响因子分析 总被引：1，自引：0，他引：1
基于2005、2006年夏季大气微波临边探测仪(MLS)探测的青藏高原上对流层-下平流层(UT/LS)一氧化碳(CO)和臭氧浓度数据,分析了其浓度的季节内变化特征并对可能机制进行了初步探讨。结果表明,青藏高原及其周边区域UT/LS是大气痕量成分的异常区,具有对流层特性的一氧化碳和具有平流层特性的臭氧在时间变化呈现出反位相变化特征;UT/LS大气成分的变化存在两个主要季节内振荡(ISO)周期,即10～20天和30～60天,但不同的高度上具有不同的表现特征,UT主要表现为10～20天的季节内振荡,而LS主要表现为30～60天的季节内振荡;这两个振荡周期分别和夏季对流活动以及南亚高压的季节内变化具有同位相特征,说明上述两个因子可能是影响该区域不同高度的大气痕量成分季节内振荡的两个主要动力过程。 相似文献
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夏季我国干旱、半干旱区陆面过程能量平衡及其局地大气环流 总被引：28，自引：10，他引：18
利用NCEP资料分析得出,夏季我国干旱,半干旱区在整个欧亚大陆上是陆面感热通量最强的地方,与此对应的陆面潜热通量则最弱.陆面所接收的太阳短波辐射主要以感热和长波辐射的能量形式释放.该区降水量很少,降水量的年际变率也很弱;因此,该区的陆面热量通量都显出很弱的年际变率;然而,这些通量的年代际变率信号则比较显著.我国干旱、半干旱区大气环流的热力过程与其陆面过程特征密切相关.该区对流层大气的辐射冷却很强,达-3 K d-1.由于缺乏水汽和上升运动,大尺度凝结加热率、深对流加热率、浅对流加热率都非常弱.因此,600hPa以上的大气以绝热下沉加热来平衡辐射冷却;600hPa以下,陆面感热引起的垂直扩散加热率非常强,多达8 K d-1,它除了平衡辐射冷却以外还制造对流层低层的对流运动,以绝热上升冷却来平衡多余的垂直扩散加热.总之,我国干旱、半干旱区的陆面过程特征决定了该区大气运动的特殊垂直结构,即对流层低层对流上升运动及其上层的下沉运动.我国干旱、半干旱区陆面能量平衡及其局地大气环流的年代际变率,是全球气候系统年代际变率的必然结果. 相似文献
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深对流云输送对于对流层O3、NOx在分析的作用 总被引：4，自引：0，他引：4
利用一个冰雹云模式与云化学输送模块耦合而成的三维对流云化学／输送模式, 研究对流云对重要的大气污染物臭氧 （Ｏ３）、氮氧化物 （ＮＯｘ, 包括ＮＯ 和ＮＯ２） 的输送作用。模式较好地体现了一个单体积云的发展过程及其特征。云化学／输送模式的结果表明, 云内强烈的垂直输送能在３０ ｍ ｉｎ 左右, 把低层低体积分数的Ｏ３和高体积分数的ＮＯ２快速、有效地输送到对流层的上部, 造成化学物种的再分布。而在云顶附近, 由于对流穿透了对流层的顶部,造成了上层高体积分数Ｏ３的向下侵入,说明云的对流活动除了能把边界层内的污染物向上输送, 其夹卷作用还可以造成平流层和对流层化学物质的交换。 相似文献
10.
对大气环流模式PIAP3进行了30 a季节运行, 对其物理过程的温度调整倾向进行了系统分析, 研究发现:大气总辐射效应以冷却为主, 长波辐射温度倾向与温度本身具有负反馈关系, 与云量有正反馈关系。太阳短波辐射加热倾向直接反映了太阳直射点冬夏的季节转换;深厚对流和大尺度降水, 作为大气的重要加热机制, 是辐射冷却的重要平衡因子, 两者地域互补, 前者加热热带深厚大气, 后者主要加热中高纬对流层中低层大气。干、湿对流是低层大气热力混合的有效机制, 分别完成北半球中高纬和热带地区的低层热力混合, 两者共同作用消除不稳定。垂直涡旋扩散与浅积云对流对低层大气形成热量传输的互补匹配, 两者分别实现陆面和海面低层大气热量的有效传输混合, 并共同构成下垫面边界层和自由大气间的有效垂直传输机制。浅对流活跃区处于强盛深厚对流区的下游方向, 大尺度层结降水有利于浅积云的发展。物理过程净温度调整是各过程调整平衡的结果, 除赤道南北两侧的热带地区存在两个深厚的温度调整柱外, 边界层以上的整个对流层主体均以降温为主, 而边界层以下则以加热为主。 相似文献
11.
T. W. Krauss A. A. Sin’kevich N. E. Veremei Yu. A. Dovgalyuk V. S. Makitov V. D. Stepanenko 《Russian Meteorology and Hydrology》2011,36(2):102-111
Basing on airmass motion trajectory calculations over the Arabian Peninsula on April 10, 2008, it can be assumed that in the lower and middle troposphere, zones with increased air moisture exist due to air inflow from the Red Sea. As a result, mesoscale volumes of dry and moist air are neighboring, though large-scale field is comparatively homogeneous with low humidity. In the mesoscale zones, intense thunderstorm and hailstorm Cb clouds developed, whose characteristics and evolution are studied in the paper. Continuous radar observations of the clouds are carried out during 5 hours. Numerical simulation of the cloud evolution is performed with nonstationary 1.5-dimensional model. It is noted that under the mentioned atmospheric conditions, in the area under consideration, heavy rain and hail from the Cb clouds are observed. The main factors of their origination are high thermal instability of the atmosphere and moist air inflow from outside. 相似文献
12.
本文研究冬半年华南时常出现的一类稳定层,该稳定层具有上层偏北气流暖而干,下层偏南气流涼而湿的特性,它的出现始于秋而终于初夏,范围较大,时间持久。 该类稳定层的生成是上层偏北气流下沉绝热增温和下层偏南气流上升绝热降温共同作用的结果。它的生长和消失决定于东亚大型天气过程。 华南冬季对流层大气具有三层流场的结构,即近地面的东北气流和其上一层的西南气流,以及对流层上半部的偏北气流。在春季则具有低空偏南气流及其上偏北气流的两层流场结构。这种流场结构,东亚大地形所起的作用是相当重要的。本文所讨论的稳定层就是这种流场结构下的产物。 相似文献
13.
利用ACTIVE（aerosol and chemical transport in tropical convection）试验资料,取2006年1月20日澳大利亚北部达尔文岛附近发生的一次飑线强对流天气的AE17航次和2006年1月27日无对流天气的AE21航次飞行路径中的探测资料,对澳大利亚达尔文地区夏季风盛行期间发生的有无强对流发生时O3和CO浓度垂直分布变化进行对比,考察强对流性天气发生对O3和CO浓度垂直输送作用。深对流云内强烈的垂直上升运动将O3和CO等化学气体携带输送至对流层上部并在对流层顶堆积,从而在对流层上部产生浓度峰值。当有强对流发生,飞机进入对流云上层时,O3浓度和CO浓度升高,O3和CO浓度变率增大,在对流层上部浓度出现峰值;当飞机飞出对流云时,O3和CO浓度相对较低,在对流云外出现谷值。在无对流发生的条件下O3和CO浓度相对较小,浓度变率也较小,无峰值产生。分析表明:O3和CO浓度分布不仅与强对流的垂直输送作用关系密切,且与气象要素垂直和水平分布以及动力输送过程密切相关。 相似文献
14.
N. Chaumerliac R. Rosset M. Renard E. C. Nickerson 《Journal of Atmospheric Chemistry》1992,14(1-4):43-51
Gases emitted in the planetary boundary layer can be transported very efficiently to the free troposphere through vertical motion along a frontal surface. A mesoscale numerical model was used to simulate the vertical transport of a tracer by clouds during frontogenesis in a moist atmosphere (an evolving Eady wave) in order to illustrate such vertical transport conditions. It is shown that the efficient vertical transport of a tracer occurs only when clouds are present, either when a surface or an in-situ source is considered. Insoluble, partially soluble, and soluble tracers are studied in order to determine the relative importance of vertical transport and scavenging on their redistribution. 相似文献
15.
The responses of vertical structures,in convective and stratiform regions,to the large-scale forcing during the landfall of tropical storm Bilis(2006) are investigated using the data from a two-dimensional cloud-resolving model simulation.An imposed large-scale forcing with upward motion in the mid and upper troposphere and downward motion in the lower troposphere on 15 July suppresses convective clouds,which leads to ～100% coverage of raining stratiform clouds over the entire model domain.The imposed forci... 相似文献
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亚——非季风区非绝热加热与夏季环流关系的诊断研究 总被引：4，自引：0，他引：4
基于热力适应理论,本文利用 ＮＣＥＰ／ ＮＣＡＲ再分析资料对撒哈拉沙漠、青藏高原和孟加拉湾地区的非绝热加热与夏季环流进行了诊断研究。在非洲撒哈拉沙漠地区,以感热输送为主的加热仅局限于近地面层,边界层以上的大气则以辐射冷却占优势。因而除了边界层内存在着浅薄的正涡度和微弱的上升运动以外,整个对流层几乎都维持负涡度并盛行下沉运动。对于青藏高原地区,强大的表面感热通量引起的垂直扩散是近地面大气加热的主要分量,与大尺度上升运动相关的凝结潜热对低层大气的加热也有一定的贡献。长波辐射造成的对流层中、上层大气的冷却则主要由深对流潜热释放来补偿。夏季高原地区总非绝热加热是正值,且最大加热率出现在边界层内。低空大气辐合产生正涡度,而中、高层大气辐散伴有较强的负涡度。因而高原盛行上升运动,最大上升运动位于近地面层。夏季孟加拉湾地区的深对流凝结潜热释放远大于长波辐的冷却作用,因而整个对流层几乎都保持较强的非绝热加热。４００ｈＰａ层附近的最大加热率引起３００－４００ｈＰａ最强的上升运动。对流层上层是负涡度区,而中、低层为正涡度区。结果还表明,垂直和水平辐散环流与大气的热源和热汇区密切相联：在高层,辐散气流从热源区流向热汇区;在低层则相 相似文献
17.
云的垂直结构特征作为云重要的宏观特征之一,直接决定了云的类型,进而通过发射和吸收辐射的方式影响着地气系统的能量收支平衡,因此对云垂直结构特征的研究一直都是云物理研究的一个重要方向。作为观测云垂直结构特征的一种方式,探空气球通过获取沿路径方向高分辨率的廓线信息,采用一定反演方法从而能够较为准确的识别云的垂直结构。本文即利用我国业务布网探空站的观测资料,采用相对湿度阈值法识别云垂直结构,并同激光云高仪、“风云四号”静止卫星和毫米波云雷达对识别的云结构特征量进行了一致性检验。在此基础上,统计分析了2015～2017年单层、两层和三层云的垂直结构分布特征、日变化和季节变化特征以及全国区域分布特征,结果表明:（1）整体分布上,单层云在垂直方向上出现的高度范围介于多层云的高度范围内,并且随着云层数的增加,云在垂直方向上更为伸展,即高层云越高,低层云越低;（2）在日变化中,中午单层和多层云中最低层云的云底高度均高于早晨,而夜间单层和多层云中最高层云的云顶高度则高于早晨和中午,同时中间层云厚的变化要小于最上层和最下层云厚的变化;（3）在季节变化中,夏季云量较其他季节更多,云体发展也更为深厚,表明温暖的大气条件更有利于云的形成和发展;（4）我国云垂直结构分布特征具有明显的纬向变化趋势,从以青藏高原为中心的西南地区的云底较高云体较薄的云,逐步过渡到以东南沿海地区为中心的云底较低云体较为深厚的云,表明不同地形和气候带的差异与不同云类型的分布直接相关。 相似文献
18.
The importance of clouds in the upper troposphere (cirrus) for the sensitivity of the Earth's climate e.g., requires that these clouds be modeled accurately in general circulation model (GCM) studies of the atmosphere. Bearing in mind the lack of unambiguous quantitative information on the geographical distribution and properties of high clouds, the simulated distribution of upper tropospheric clouds in a spectral GCM is compared with several satellite-derived data-sets that pertain to high clouds only, for both winter and summer seasons. In the model, clouds are assumed to occupy an entire gridbox whenever the relative humidity exceeds 99%: otherwise the grid box is assumed to be free of cloud. Despite the simplicity of the cloud prediction scheme, the geographical distribution of the maxima in the model's upper tropospheric cloud cover coincides approximately with the regions of the observed maxima in the high cloud amount and their frequency of occurrence (e.g., intertropical convergence zone and the monsoon areas). These areas exhibit a minimum in the outgoing longwave radiation (OLR; Nimbus-7) and are also coincident with regions of heavy precipitation. The model, with its relatively simple cloud formation scheme, appears to capture the principal large-scale features of the tropical convective processes that are evident in the satellite and precipitation datasets, wherein the intense, upward motion is accompanied by condensation and the spreading of thick upper tropospheric layers of high relative humidity and cloudiness in the vicinity of the tropical rainbelt regions.This paper was presented at the International Conference on Modelling of Global Climate Change and Variability, held in Hamburg 11–15 September 1989 under the auspices of the Meteorological Institute of the University of Hamburg and the Max Planck Institute for Meteorology. Guest Editor for these papers is Dr. L. Dümenil 相似文献
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从大气基本运动方程及大气总能量概念出发,提出将大气动力学与能量天气学相结合的物理量——干能量位涡与湿能量位涡,并确定其守恒性.通过分析发现,以静力温度表达的能量位涡数学计算更方便,物理意义更明确.以2007年湖北的一次典型雷雨大风天气为例,对雷雨大风天气用能量位涡进行诊断分析.结果表明:本文提出的干能量位涡与湿能量位涡可以较好地预示雷雨大风天气,高空干能量位涡的增强与向下发展使对流层中下层不稳定能量增大,有利于雷雨大风天气发生;低层湿能量位涡的不稳定能量高值区与斜压系统耦合时预示该区域将有雷雨大风发生. 相似文献
20.
Utilizing data from NCEP/ NCAR reanalysis, the summertime atmospheric diabatic heating due to different physical processes
is investigated over the Sahara desert, the Tibetan Plateau, and the Bay of Bengal. Atmospheric circulation systems in summer
over these three areas are also studied. Thermal adaptation theory is employed to explain the relationship between the circulation
and the atmospheric diabatic heating.
Over the Sahara desert, heating resulting from the surface sensible heat flux dominates the near-surface layer, while radiative
cooling is dominant upward from the boundary layer. There is positive vorticity in the shallow boundary layer and negative
vorticity in the middle and upper troposphere. Downward motion prevails over the Sahara desert, except in the shallow near—surface
layer where weak ascent exists in summer. Over the Tibetan Plateau, strong vertical diffusion resulting from intense surface
sensible heat flux to the overlying atmosphere contributes most to the boundary layer heating, condensation associated with
large—scale ascent is another contributor to the lower layer heating. Latent heat release accompanying deep convection is
critical in offsetting longwave radiative cooling in the middle and upper troposphere. The overall diabatic heating is positive
in the whole troposphere in summer, with the most intense heating located in the boundary layer. Convergence and positive
vorticity occur in the shallow near—surface layer and divergence and negative vorticity exist deeply in the middle and upper
troposphere. Accordingly, upward motion prevails over the Plateau in summer, with the most intense rising occurring near the
ground surface. Over the Bay of Bengal, summertime latent heat release associated with deep convection exceeds longwave radiative
cooling, resulting in intense heating in almost the whole troposphere. The strongest heating over the Bay of Bengal is located
around 400 hPa, resulting in the most intense rising occurring between 300 hPa and 400 hPa, and producing positive vorticity
in the lower troposphere and negative vorticity in the upper troposphere. It is also shown that the divergent circulation
is from a heat source region to a sink region in the upper troposphere and vice versa in lower layers.
This work was jointly supported by “ National Key Program for Developing Basic Sciences” G1998040904 by NSFC projects 49805003,
49635170, 49823002, and 49825504. 相似文献