地形追随垂直运动方程在南疆极端暴雨中的诊断分析     

周括  冉令坤  蔡仁  屈涛  陈蕾 《大气科学》2022,46(3):745-761

针对2021年6月15～17日发生在昆仑山脉北坡的南疆极端暴雨过程,本文综合考虑地形对暴雨发生、发展的作用后,利用地形追随坐标控制方程并采用Boussinesq近似推导建立了地形追随坐标的非静力平衡广义垂直运动方程。诊断结果表明,经向气压梯度力耦合经向散度项（项一）、垂直气压梯度力耦合纬向散度项（项二）和非绝热加热经向梯度项（项三）是激发暴雨垂直运动发展演变的三个主要强迫项。项一体现了偏北风逐渐增强,在昆仑山脉的阻挡下导致经向辐合增强,触发了垂直上升运动。经向气流辐合始终是对流活动最主要的强迫过程,其次为纬向气流辐合。在地形追随坐标形式下,经向和垂直气压梯度能够增强项一和项二。对流发展阶段,水汽辐合与非绝热加热过程增强了非绝热加热经向梯度,促进了垂直上升运动发展。在地形的影响下,对流层中高层西风过山气流波动特征明显。重力波活动导致的高层辐散进一步促进了山脉迎风坡对流活动。经向和纬向气流辐合、非绝热加热过程以及重力波活动等多个因素共同造成了此次南疆极端暴雨。  相似文献   

影响夏季青藏高原横切变线演变的动力和热力作用分析     

高媛  姚秀萍  李山山  王晓芳 《大气科学》2022,46(2):486-500

青藏高原横切变线（简称切变线）是引发青藏高原夏季暴雨的主要天气系统之一。本文基于欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,简称ECMWF）提供的ERA-5再分析资料,选取14个生成于6~8月、生命史为38小时且引发高原暴雨的切变线个例进行合成分析,探究动力和热力作用对夏季切变线生成和强度演变的影响。结果表明:（1）500 hPa切变线生成于伊朗高压和西太平洋副热带高压两高之间的鞍形场中,处于580 dagpm闭合低值中心和272 K高温中心内,比湿大值区的北侧;200 hPa南亚高压北部边缘、西风急流入口区南侧。（2）切变线强度表现出明显的日变化特征,在当地时间（LT=UTC+6h）23时最强,13时最弱。（3）涡度收支诊断表明,青藏高原上空高低层散度变化对切变线强度变化具有指示意义,500 hPa涡度最大值（最小值）出现时间滞后于辐合作用最大值（最小值）3小时。（4）切变线演变过程中,切变线发展时位涡随之增大。位涡收支诊断表明,青藏高原上空的水汽和非绝热加热对切变线的生成和发展演变起到重要作用。当边界层感热加热增强时,低层辐合增强,上升运动增强,在充足的水汽配合下,凝结潜热释放使非绝热加热中心抬高至大气中层,从而有利于切变线生成及发展。  相似文献   

初生阶段西南涡发展与消亡的物理机制          下载免费PDF全文

刘春  李跃清  刘自牧  叶秣麟 《高原山地气象研究》2022,42(4):27-32

采用涡旋运动稳定性方法,结合大尺度环境场和积云对流潜热释放,研究初生西南涡发展与消亡的物理机制。结果表明:（1）在稳定层结和不稳定层结条件下,当大气扰动频率超过对应的临界频率时,初生西南涡均可以维持并向成熟涡转变;当大气扰动频率未超过临界频率时,初生西南涡要么因频散而消亡,要么在维持一段时间的纯涡结构后消亡,不能发展为成熟西南涡。（2）初生阶段,大尺度场的辐合辐散是西南涡发展和消亡的主要因素,辐合才有可能使得初生西南涡发展,辐散只能导致初生西南涡消亡;小尺度的潜热加热则决定着稳定层结下的扰动临界频率,进而影响稳定层结下初生西南涡的发展及向成熟西南涡的转变。   相似文献   

天然气水合物加热开采机理及数学模型     

王计堂 《地质与勘探》2012,48(1):185-190

在目前已有的主要水合物开采方法研究的基础上,进一步研究了天然气水合物加热开采法的机理。研究认为,水合物是加热分解、热传导和含化学分解的液、气两相渗流流动,它们之间既相互独立,又相互联系。并将水合物区划分为分解区和未分解区,将分解区前缘作为可移动的分界面,分区建立了加热分解热传导数学模型及含分解化学反应的液、气两相渗流流...  相似文献   

冬季青藏高原大气热状况分析Ⅱ：年际变化   总被引：4，自引：3，他引：1  

宇婧婧  刘屹岷  吴国雄 《气象学报》2011,69(1):89-98

通过诊断3套再分析资料的非绝热加热场,研究冬季青藏高原上空大气的热力特征.结果表明,与夏季为强热源的特征不同,冬季高原上空不是欧亚大陆上最强的冷源中心.冬季高原上空整体是偏弱的冷源,在高原西侧及东南地区上空甚至出现非绝热加热正值区,这一分析对以往研究提出的高原是冷源的特性给出了修正.各种非绝热加热分量的诊断表明,冬季高原上空这种总的非绝热加热分布主要是由于高原主体的长波辐射冷却较周边地区弱,以及西侧至东南地区凝结潜热释放造成的.为了说明再分析的非绝热加热资料对冬季高原上空大气的这种热力特征描述的可信性,文中还利用了地表辐射能量、TRMM及PREC/L降水、垂直速度等资料进一步辅助分析,证实了由于高原位势较高造成大气整层温度偏低,向外长波辐射偏少,以及高原地势的隆起造成局地较强的上升运动,高原西侧至东南角降水大值区潜热偏大,最终造成高原上空总非绝热加热负值偏小.最后理想高原隆起的水球试验结果说明,冬季,高原的存在减弱了陆地上空的冷却效应,因而其上为弱冷源,再次证实了资料分析的结果.  相似文献   

2003年夏季华南持续高温天气过程及热力诊断   总被引：4，自引：0，他引：4  

方宇凌  简茂球 《热带海洋学报》2011,(3)

利用华南观测的逐日最高气温资料和NCEP逐日再分析资料,对2003年6月29日—8月15日华南持续高温过程的大气环流背景、动力和热力条件进行了诊断分析。结果表明,2003年6月29日—8月15日华南大范围持续高温的前2段高温峰期与副高有关,第3段高温期大陆高压有关,而且3次高温过程都与热带气旋外围下沉气流有密切联系,而前2次持续高温的缓解都与热带气旋登陆和影响华南地区有密切联系。热力诊断发现,3段持续高温期间,近地层大气的局地增温主要是由非绝热加热作用(白天地表感热通量和地面长波辐射加热)造成的,水平温度平流对局地增温作用有负贡献。高温天气过程的晴空少云天气背景有利于白天太阳辐射加热地面,并可造成明显的地面感热通量和地面长波辐射加热近地面层大气,从而导致了持续高温天气过程。  相似文献   

华南沿海2011年7月15—18日持续暴雨过程中的季风槽与中尺度对流系统相互作用   总被引：1，自引：0，他引：1  

蒙伟光  张艳霞  袁金南  李春晖  梁巧倩  吴乃庚 《气象学报》2014,72(3):508-525

应用NCEP FNL再分析资料及位涡分离反演等方法,对华南沿海2011年7月15—18日持续暴雨过程中季风槽与中尺度对流系统的相互作用进行了研究,主要针对暴雨发生期间季风槽气旋性涡度向上发展的机理及其对季风槽维持发展和中尺度对流系统活动的影响进行分析。结果发现,季风槽的中尺度对流系统发展于弱斜压性环境中,大多在槽东西两端涡度中心区发展最强。南侧盛行的西南低空急流为对流反复发生提供了对流发展的“可维持性”条件,是对流得以组织发展成为中尺度对流系统的重要原因。涡度收支诊断表明,季风槽气旋性涡度生成主要由中尺度对流系统低层辐合引起。位涡分离反演结果证实,季风槽气旋性环流增强主要由与中尺度对流系统潜热加热相关的扰动位涡造成,并随着中尺度对流系统加热峰值高度升高而向上发展,是大尺度环流对中尺度对流系统潜热加热动力响应的结果。在季风槽东西两端,由于中尺度对流系统发展强烈且持续,具有更高的加热效率,引起的气旋性涡度向上发展最为明显。其结果可引起中尺度对流系统西南一侧向北非地转风发展,并在地转偏向力作用下增强西风,维持低空急流的发展,为对流反复发生提供条件。这些都说明季风槽大尺度环流与中尺度对流系统相互作用在中尺度对流系统和持续暴雨形成过程中有重要作用。  相似文献   

高低空位涡扰动、非绝热加热与气旋的发生发展   总被引：5，自引：3，他引：5  

袁佳双  寿绍文 《热带气象学报》2002,18(2):121-130

从湿位涡的扰动量出发，来分析气旋发展过程中高低空位涡的变化，结果表明：低层位涡扰动先于气旋并孤立于高层位涡扰动而存在，在气旋发生过程中，低层正值位涡扰动发展上伸，与高层下传的位涡相接，形成一条正值位涡扰动柱，而湿位涡扰动柱的形成正是气旋发生的重要标志。江南暴雨期的非绝热加热主要由降水产生的凝结潜热造成，最大加热层的出现，是低层位涡扰动产生和向上发展的一个重要原因，对气旋的发展起着促进作用。  相似文献   

青藏高原、东亚季风区、西北太平洋地区云系结构及相联加热机制的对比分析   总被引：1，自引：0，他引：1  

刘建军  陈葆德 《热带气象学报》2017,33(5):598-607

应用7年(2006年5月18日—2013年5月18日)的CloudSat卫星观测资料,对比分析了青藏高原、东亚季风区、西北太平洋地区云发生频率的特征,并利用欧洲中心再分析资料,计算了三个地区的视热源、视水汽汇Q₁、Q₂,分析探讨了三个地区与云发生频率相联系的加热机制。结果表明:青藏高原、东亚季风区、西北太平洋地区云的发生频率分别为35%、22%、27%,其中:青藏高原和东亚季风区的低云频率最大,中云次之;西北太平洋地区的高云和低云的频率大,分别为19%和16%。具体云型来看,青藏高原多高层云、雨层云;东亚季风区多高层云和卷云,夏季深对流云频率增大明显;西北太平洋地区多卷云、深对流云和高层云。三个地区视水汽汇Q₂的垂直分布特征及季节变化与云发生频率对应较好,青藏高原的低云(雨层云)、中云(高层云)形成过程中,凝结释放潜热,加热大气;东亚季风区低云(深对流云)、中云(高层云)对加热大气贡献大;西北太平洋地区大气的主要加热机制是深对流云形成过程中凝结释放潜热以及湿静能涡旋垂直输送。   相似文献   

青海治多公元1374年以来树轮记录的青藏高原地面加热场强度变化     

时兴合  秦宁生  刘洪滨  汪青春  冯蜀青  刘义花 《第四纪研究》2013,33(1)

根据青海省南部玉树藏族自治州治多县629a树木年轮年表序列,依据相关等方法,分析了该年表与树木生长时气温、降水、地面加热场强度的关系.结果表明:该年表对高原年地面加热场强度反映敏感,由其重建了该区域地面加热场强度的历史序列,并应用交叉检验方法对校准方程进行了检验,证明重建方程稳定,所重建的年地面加热场强度变化比较可靠,具有一定的区域代表性.通过对重建序列的进一步分析得出,重建序列在一定程度上反映了青藏高原年地面加热场强度年际的历史变化.1374年以来在年代际尺度上,持续时间较长的年地面加热场强度特强时段有4个,即1396～1416年、1684 ～1699年、1816 ～1826年和1875 ～1889年;持续时间较长的年地面加热场强度特弱时段有4个,即1374～1384年、1417～1436年、1802～1812年和1897 ～1909年.在629a中共出现22个极端强年和8个极端弱年,15世纪出现7个极端强年和5个极端弱年.15 ～ 17世纪是年地面加热场强度的多变时期,18～20世纪是年地面加热场强度的相对稳定时段.  相似文献