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1.
对流有效位能（CAPE）是强对流天气分析预报的重要参数。通过理论推导，提出了载水气块和非载水气块两种情况下对流有效位能的两个新的计算公式，便于业务应用；并讨论了对流有效位能的局地变化因子和预报思路。 相似文献
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对流有效位能计算的新方案 总被引：2，自引：1，他引：1
对流有效位能是强对流天气分析预报的重要参数。本文通过理论推导,提出了载水气块和非载水气块两种情况下,对流有效位能的两个新的计算方案,分别记作CAPEw和CAPE。该方案与以往的方案有很大的不同和根本的区别,更加合理和符合实际。编制了相应的计算程序,可以计算两种情况下的对流抑制能量CINw、CIN,对流有效位能CAPEw、CAPE,抬升凝结高度LCL(二者相同),自由对流高度LFCw、LFC,对流凝结高度CCL(二者相同)以及平衡高度ELw、EL;可以预报对流温度Tg(二者相同);可以分析地面和高空温度、湿度、等压面高度发生变化时,CINw、CIN和CAPEw、CAPE等的数值变化情况,便于业务应用和理论研究。还讨论了影响对流有效位能局地变化的因子和预报思路。 相似文献
3.
不稳定能量参数在一次强对流天气数值模拟中的应用 总被引：5，自引：0，他引：5
采用常规观测资料和1°×1°NCEP／NCAP再分析资料，运用MM5V3．7高分辨率中尺度数值模式，对2004年7月12日17时30分前后发生在江苏南通的一次强中尺度对流系统（龙卷）进行模拟分析。结果表明：南通上空处在上干冷、下暖湿的大气不稳定层结中。干冷空气侵入与边界层暖湿气流强烈辐合，大量能量释放造成了本次龙卷的发生。运用数值模拟结果，计算了最佳对流有效位能IBCAPE、对流抑制能量ICIN、归一化对流有效位能INCAPE、能量—螺旋度指数，刚和强对流天气威胁指数／SWEAT等不稳定能量参数。通过分析上述参数的空间分布和在南通上空的时间分布，发现它们对强对流天气的发生有一定反映。 相似文献
4.
一次暴雨天气过程的物理量分析 总被引：27，自引：2，他引：27
对2002年发生在闽东的一次暴雨天气过程进行分析。结果表明：螺旋度和对流有效位能对暴雨的预报有指示意义，暴雨产生在低层正螺旋度中心与高层负螺旋度中心相配合和中低层有不稳定能量储存的高能区。在暴雨强盛期，螺旋度呈中低层正值，高层负值的上下配置，最大值位于700hPa。对流有效位能大值区与暴雨中心相对应，对流有效位能的时空变化能较好地反映暴雨的时空演变特征。利用中尺度数值模式输出的结果对不稳定能量场进行分析表明，位势不稳定能量的释放是暴雨产生发展的可能机制之一。 相似文献
5.
对2005-2007年4-9月安徽省冰雹、雷雨大风等强对流天气日数进行统计,分析了基于探空资料计算的不稳定指标与强对流天气发生的关系。结果表明：K指数、A指数、沙氏指数和对流有效位能、归一化对流有效位能和对流抑制能量这几个指标对于强对流天气指示意义较好。基于此结果,挑选K指数、沙氏指数和对流有效位能针对不同季节划分闽值,建立强对流天气潜势预警指标,并利用中尺度模式MM5的数值预报产品计算该指标,对2005—2010年13个强对流天气过程预报结果进行对比检验表明。MM5模式给出的强对流天气潜势预警产品对大多数过程均能起到预警作用。对其中两次强对流天气过程分析表明,模式具备预报强对流发生潜势的能力,预报结果对强对流天气发生的时间、落区有预警意义。 相似文献
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CAPE等环境参数在华北罕见秋季大暴雨中的应用 总被引：13，自引：7，他引：13
采用中尺度数值模式MM5(V3)对2003年10月10～12日发生在华北地区的一次大暴雨过程进行模拟,利用模拟结果计算分析了对流有效位能(CAPE)、风暴相对螺旋度(SRH)、能量螺旋度指数(EHI),结果表明,以上3个参数对这次大暴雨的发生发展有较好的指示作用:在大暴雨发生前能量得到充分积累,大气处于强不稳定状态,强对流天气爆发后,不稳定能量逐渐释放减弱;大暴雨中心位于低层局地螺旋度大值中心南部等值线密集区。低层局地螺旋度大值中心轴线与切变线和地面倒槽辐合线走向一致,高层局地螺旋度与高空急流相对应;大暴雨过程主要发生在高风暴相对螺旋度结合低对流有效位能的环境中(SRH>200m2·s-2,CAPE<1500J·kg-1)。 相似文献
7.
对流有效位能在强对流预报中的应用研究 总被引：6，自引：4，他引：6
利用2003年3-10月清远探空站逐日资料，得到不同气块抬升高度的对流有效位能（CAPE），利用相关统计方法，对CAPE与强降水、雷雨大风的关系进行统计分析，结果表明：不同气块起始高度得到的对流有效位能相差很大，其中最佳对流有效位能始终是最大的；CAPE850与强降水呈显著正相关；CAPE850、MUCAPE、CAPEINV与雷雨大风呈显著正相关；CAPE850、MUCAPE、CAPEINV三者中，CAPE850与强对流的相关系数最高，但计算MUCAPE，了解大气的极端不稳定状况可以减少漏报的几率；CAPE变化趋势与强对流日的对应关系在前后汛期有不同的表现，前汛期对应关系较好。 相似文献
8.
从不稳定能量角度对条件不稳定相关问题的讨论 总被引：1，自引：0，他引：1
大多数深厚的局地对流是在条件不稳定的层结中发生的,这就有必要考虑较厚气层对由底部上升气块所可能产生的总影响。从能量角度讨论了条件不稳定问题中的不稳定能量和对流有效位能,并利用观测资料、结合实例分析了单站地面湿静力能与条件不稳定中不稳定能量的关系。主要结论如下:（1）从能量观点,对对流有效位能的两种定义进行了讨论,认为对流有效位能定义为正、负不稳定能量之差时,其与动能相联系的表达式中包含了低层抬升速度,可以更全面地用于强对流天气预报,尤其是中国南方暖季的强对流预报。（2）气块从底层上升时,无论经历的是干绝热还是湿绝热过程,湿静力能守恒,所以总能量的变化就是动能的变化,等于外界合力对气块做功的大小,不存在湿静力能向动能的转换。（3）从本质上来说,单站低层湿静力能的时序变化用于对流预报的意义在于预示着正、负不稳定能量的改变,从而影响不稳定能量的值。这可以弥补由于高空探测时间分辨率较粗,不能计算逐时正、负不稳定能量的不足。 相似文献
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10.
动力和能量参数在强对流天气预报中的应用研究 总被引：38，自引：5，他引：38
较强的热力不稳定和适宜的动力环境是强对流发展的基础 ,造成灾害的强对流一般是一种深厚对流 ,深对流指数和对流有效位能可反映对流上升运动的潜势和强度 ,对流有效位能还隐含地反映了对流层大气总体垂直热力结构。下沉对流有效位能和大风指数反映了对流下沉运动和下击暴流潜势 ,对流下沉和中层干空气的入侵高度、干燥程度及对流层中下层的稳定度和湿度有关。强风暴特别是超级单体一般都具有很高的螺旋性 ,高螺旋度有利于风暴生命的维持 ,而风暴相对螺旋度则对风暴发生及风暴类型有一定的预示。粗里查逊数反映了对流能量和环境场动力之间的平衡关系 ,能量螺旋度指数反映了动力和能量对强对流天气发展的共同效应 ,它们都综合了动力和热力两方面的因子 ,对强风暴及其类型的预报有指示意义。风暴强度指数和瑞士雷暴指数成功地把动力和对流能量参数结合起来 ,在实际研究和业务工作中这种方法值得借鉴。随着高分辨率中尺度和风暴模式的发展 ,模式输出的对流动力和能量参数将有广泛的应用前景。 相似文献
11.
Assessment of several moist adiabatic processes associated with convective energy calculation 总被引：5，自引：0，他引：5
Several methods dealing with the moist adiabatic process are described in this paper. They are basedon static energy conservation, pseudoequivalent potential temperature conservation, the strict pseudoadiabatic equation, and the reversible moist adiabatic process, respectively. Convective energy parameters, which are closely related to the moist adiabatic process and which reflect the gravitational effects ofcondensed liquid water, are reintroduced or defined, including MCAPE [Modified-CAPE (convective available potential energy)], DCAPE (Downdraft-CAPE), and MDCAPE (Modified-Downdraft-CAPE). Two real case analyses with special attention given to condensed liquid water show that the selection of moist adiabatic process does affect the calculated results of CAPE and the gravitational effects of condensed liquid water are not negligible in severe storms. Intercomparisons of these methods show that static energy conservation is consistent with pseudo-equivalent potential temperature conservation not only in physical properties but also in calculated results, and both are good approximations to the strict pseudo-adiabatic equation. The lapse rate linked with the reversible moist adiabatic process is relatively smaller than that linked with other moist adiabatic processes, especially when considering solidification of liquid water in the reversible adiabatic process. 相似文献
12.
A mass-flux cumulus parameterization scheme for large-scale models: description and test with observations 总被引：10，自引：1，他引：9
Tongwen Wu 《Climate Dynamics》2012,38(3-4):725-744
A simple mass-flux cumulus parameterization scheme suitable for large-scale atmospheric models is presented. The scheme is based on a bulk-cloud approach and has the following properties: (1) Deep convection is launched at the level of maximum moist static energy above the top of the boundary layer. It is triggered if there is positive convective available potential energy (CAPE) and relative humidity of the air at the lifting level of convection cloud is greater than 75%; (2) Convective updrafts for mass, dry static energy, moisture, cloud liquid water and momentum are parameterized by a one-dimensional entrainment/detrainment bulk-cloud model. The lateral entrainment of the environmental air into the unstable ascending parcel before it rises to the lifting condensation level is considered. The entrainment/detrainment amount for the updraft cloud parcel is separately determined according to the increase/decrease of updraft parcel mass with altitude, and the mass change for the adiabatic ascent cloud parcel with altitude is derived from a total energy conservation equation of the whole adiabatic system in which involves the updraft cloud parcel and the environment; (3) The convective downdraft is assumed saturated and originated from the level of minimum environmental saturated equivalent potential temperature within the updraft cloud; (4) The mass flux at the base of convective cloud is determined by a closure scheme suggested by Zhang (J Geophys Res 107(D14), doi:10.1029/2001JD001005, 2002) in which the increase/decrease of CAPE due to changes of the thermodynamic states in the free troposphere resulting from convection approximately balances the decrease/increase resulting from large-scale processes. Evaluation of the proposed convection scheme is performed by using a single column model (SCM) forced by the Atmospheric Radiation Measurement Program’s (ARM) summer 1995 and 1997 Intensive Observing Period (IOP) observations, and field observations from the Global Atmospheric Research Program’s Atlantic Tropical Experiment (GATE) and the Tropical Ocean and Global Atmosphere Coupled Ocean–Atmosphere Response Experiment (TOGA COARE). The SCM can generally capture the convective events and produce a realistic timing of most events of intense precipitation although there are some biases in the strength of simulated precipitation. 相似文献
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利用济南多普勒天气雷达资料,结合探空和天气实况资料,对2次历时超过4 h的孤立非超级单体风暴强度结构、流场结构和环境物理量及其差异性进行了分析。结果表明,0611和0915风暴均产生于东北冷涡底部西北气流和低层切变线环境形势下,上干冷下暖湿,0~6 km具有强垂直风切变,600 hPa为起点的下沉对流有效位能（DCAPE）具有较大值。旺盛阶段,0915风暴的最大反射率因子（DBZM）、基于单体的垂直累积液态含水量（C-VIL）和强中心高度（HT）参数平均值明显大于0611风暴,差值分别是6.7 dBZ、11 kg·m-2和2.4 km。0915风暴成熟阶段的前期表现为明显中层径向辐合（MARC）特征,中期风暴中层表现为强气旋性旋转气流结构,后期又演变为MARC特征,同时辐合强度更加显著。0611风暴旺盛阶段中层具有双涡结构,但前期气旋性旋转强度明显大于反气旋性旋转强度,后期情况相反,反气旋性旋转强度明显大于气旋性旋转强度。两次过程中环境物理量差别明显的是对流有效位能（CAPE）和低层比湿,0915风暴CAPE和低层比湿明显大于0611风暴过程。在相似的形势背景下,低层湿度大,具有大的CAPE值,风暴内部上升气流的最大上升速度较大,利于强反射率核的悬垂和维持。 相似文献
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Although the parcel method and the convective available potential energy (CAPE) are widely used to predict the strength and height of convection, they ignore the pressure perturbation and fail to explain strong updrafts observed in tropical cyclones and hurricanes without CAPE, or deep, strong warm downdrafts in hurricane eye-walls, tropopause folds, or downslope winds leeward of mountains. Those phenomena can be explained by the Bernoulli equation that conserves the sum of kinetic energy, potential energy and enthalpy in an inviscid fluid. Our analytic and numerical results also show how, in a moist stable environment without CAPE, updrafts and clouds can develop against negative buoyancy. Deep warm downdrafts can also form in cloud-free regions or areas without significant evaporative cooling from precipitation. 相似文献
15.
李小凡 《热带气象学报(英文版)》2009,15(2):148-154
A lag correlation analysis is conducted with a 21-day TOGA COARE cloud-resolving model
simulation data to identify the phase relation between surface rainfall and convective available potential
energy (CAPE) and associated physical processes. The analysis shows that the maximum negative lag
correlations between the model domain mean CAPE and rainfall occurs around lag hour 6. The minimum
mean CAPE lags mean and convective rainfall through the vapor condensation and depositions, water
vapor convergence, and heat divergence whereas it lags stratiform rainfall via the transport of hydrometeor
concentration from convective regions to raining stratiform regions, vapor condensation and depositions,
water vapor storage, and heat divergence over raining stratiform regions. 相似文献
16.
利用常规观测资料及NCEP再分析资料,在分析环流背景、探空资料的基础上,通过选取不同的高度和温度,对比研究四种CAPE以及CAPE场与地面要素场的关系,对发生在辽宁沈阳的一次冷涡背景下的强对流天气进行不稳定条件成因分析.结果表明,水汽潜热是不稳定能量的主要组成部分,冷涡背景下低层暖湿平流、高层冷干平流有利于不稳定能量的累积,从而导致强对流天气的发生;对流温度CAPE可以反映午后发生强对流所必需的不稳定能量,对强对流天气预报具有一定指示意义. 相似文献
17.
积层混合云是中国主要的降水云型之一,它的动力和热力特征比单一的层状云或对流云都要复杂。利用NCEP的 1°×1°再分析资料,通过WRF模式对东北地区一次典型积层混合云过程进行数值模拟,通过对模拟结果分析并结合实际资料,从热力和动力方面研究了积层混合云的形成过程。结果表明：从稳定性上分析,此次过程属于潜在不稳定型,在积云初始生成时,对流有效位能并不大,假相当位温随着高度递减,有利于对流的发展;在积云嵌入大片层状云的过程中,水汽高低空辐合辐散场的变化起了决定性作用,热力作用为积层混合云过程提供了条件,动力因素起主要作用。 相似文献