Study of initial vorticity forcing for block onset by a 4-dimensional variational approach     

QIAO Fangli  ZHANG Shaoqing  YIN Xunqiang 《大气科学进展》2005,22(2):246-259

With the aid of a global barotropic model, the role of the interaction of the synoptic-scale disturbance and the planetary flow in block onset is examined by a 4-dimensional variational approach. A cost function is defined to measure the squared errors of the forecasted stream functions during block onset period (day 4 and day 5 in this study) over a selected blocking domain. The sensitivity of block onset with respect to the initial synoptic-scale disturbance is studied by examining the gradient of the defined cost function with respect to the initial (during the first 24 hours) vorticity forcing, which is evaluated by the adjoint integration. Furthermore, the calculated cost function and gradient are connected with the limited-memory quasi-Newton optimization algorithm for solving the optimal initial vorticity forcing for block onset. For two studied cases of block onset (northern Atlantic and northern Pacific) introducing the optimal initial vorticity forcing, the nonlinear barotropic advection process mostly reconstructs these blocking onset processes. The results show that the formation of blocking can be correctly described by a barotropic nonlinear advection process, in which the wave- (synoptic-scale) flow (planetary-scale) interaction plays a very important role. On an appropriate planetary-scale flow, a certain synoptic-scale disturbance can cause the blocking onset by the interaction between the synoptic scale perturbations and the planetary scale basic flows. The extended forecasts show that the introduction of the optimal initial vorticity forcing can predict the blocking process up to the 7th or 8th day in this simple model case. The experimental results in this study show that the 4-dimensional variational approach has a good potential to be applied to study the dynamics of the medium-range weather processes. This simple model case study is only an initial trial. Applying the framework in this study to a complex model will further our understanding of the mechanism of the atmospheric/oceanic processes and improve their prediction.  相似文献   

喷冲气举机构试验研究     

刘孟家  辛海英  马小兵  朱儒弟 《海岸工程》2005,24(4):67-72

介绍了气举机构的工作原理,并对正压冲固平台特定沉贯施工条件下的多种气举泵设计方案进行了来列试验研究．试验研究获取了气举装置的骑气量与排水量的关系和气举高度特性以及各种泵体结构参数,为正压冲固平台基础的沉贯设备设计提供了科学依据．  相似文献   

Numerical Physical Mechanism and Model of Turbulent Cascades in a Barotropic Atmosphere     

黄锋  刘式适 《大气科学进展》2004,21(1):34-40

In a barotropic atmosphere, new Reynolds mean momentum equauons including turbulent viscosit,dispersion, and instability are used not only to derive the KdV-Burgers-Kuramoto equation but also to analyze the physical mechanism of the cascades of energy and enstrophy. It shows that it is the effects of dispersion and instability that result in the inverse cascade. Then based on the conservation laws of the energy and enstrophy, a cascade model is put forward and the processes of the cascades are described.  相似文献   

2000—2009年5、6月华南暖区暴雨形成系统统计分析   总被引：11，自引：5，他引：6  

陈翔翔  丁治英  刘彩虹  常越  朱传林 《热带气象学报》2012,(5):707-718

利用2000—2009年5月和6月的NCEP 1 °×1 °再分析资料和气象台站常规资料,对产生华南暖区暴雨的500 hPa及以下的环流特征进行统计分析,并将影响暖区暴雨的环流系统划分为三大类型,即切变线型、低涡型和偏南风风速切变辐合型（简称偏南风型）。切变线型在南海夏季风爆发前以冷式切变为主,季风爆发后以暖式切变为主;低涡型在季风爆发前的发生次数远少于季风爆发后,在低涡中心的东北-东南方向最易产生暖区暴雨;偏南风型总体以西风风速切变辐合为主,而南风风速切变辐合在季风爆发后的比例有所增加。对影响暖区暴雨的高空槽分析发现,高原槽对暖区暴雨影响明显,其次为南支槽。低涡型最易受高空槽影响。对各种类型暖区暴雨的合成分析发现,各类型暖区暴雨500 hPa高空槽的位置特点均不相同,暴雨辐合中心均在850 hPa以下的低层,副高脊线距雨区约6～8纬距是产生华南暖区暴雨的重要天气形势。   相似文献   

2009年7月17日唐山地区强降水成因分析   总被引：7，自引：2，他引：5       下载免费PDF全文

张晓东 《气象与环境学报》2011,27(1):48-53

利用常规天气资料和NCEP/NCAR再分析资料,对2009年7月17日唐山地区暴雨天气过程进行分析。结果表明：强降水是暖湿空气向北输送与低层冷空气交汇引起的。降水前期,唐山地区中低层水汽强辐合为强降水准备了条件。冷空气从底层侵入,抬升暖湿气流,低层暖锋锋生使对流不稳定性增大,上升运动加强,降水量增大。强降水区存在低层辐合、高层辐散和斜升运动机制。850hPa湿位涡正压项MPV1＞0区域能较好地反映出冷空气活动特征,强降水出现在MPV1零线附近偏冷空气一侧。  相似文献   

城市与湖泊对华东地区一次切变线暴雨过程的影响     

李哲  高艳红  蒋盈沙  文莉娟  潘永洁 《高原气象》2022,(3):655-670

城市和湖泊对区域降水都有显著的影响,但二者对暴雨过程的相对影响尚需定量评估。为了揭示城市与湖泊相对及共同作用对暴雨过程的影响,本文选取华东地区为研究区域,利用WRF模式,针对2015年6月27日一次江淮梅雨期间由低空切变线引发的暴雨过程,进行了敏感性试验对比研究。结果表明,太湖和周围城市的存在会增强研究区域的降水,并且城市的影响要大于太湖;太湖和周围城市与其他区域的温度差会导致地面风场在城市及其附近区域辐合,进而产生强对流;形成的强地面辐合线还会影响低空切变线的生成位置,并在其移动过程中相互调整、相互增强。总而言之,太湖与周围城市的共同作用对于地面风场辐合以及低空切变线的形成与强度都存在重要影响,进而影响本次暴雨的位置和强度。  相似文献   

两次昆明准静止锋的对比分析     

李锐  孟庆怡  张梦  蒙仕红 《中低纬山地气象》2022,46(5):10-15

利用EAR5再分析气象数据,分析了两次昆明准静止锋天气过程的高低空环流形势、锋面结构、锋面位置、以及相关要素场等基本特征及其异同。结果表明：中高纬度地区阻塞形势的存在是昆明准静止锋形成的背景环流。当冷暖气团均强且势均力敌时,更有利于锋面的维持;冷空气较强时,锋面会向西移动,越过云贵高原地形的阻挡;反之,锋面则会向东移动。当锋面维持在高原地形东侧时,冷空气被地形阻挡时,锋面的移动缓慢,此时锋区最为明显。当锋面维持在地形东侧时,风场的最大水平切变、温度的最大水平梯度和相当位温的密集区,描述的锋面位置几乎相同。两次过程寒潮爆发时冷空气均只能维持到700hPa附近,且水平风场也均为600hPa以下的低空切变,说明昆明准静止锋为浅薄系统。昆明准静止锋与一般冷锋锋后不同,两次个例昆明准静止锋锋后低空为湿区,而锋前水汽是否充足则要看南支槽所处的位置。  相似文献   

安顺市一次飑线天气过程的诊断分析     

王兴菊  周文钰  蒙军  曾妮  王芬  李启芬 《中低纬山地气象》2021,45(5):11-18

该文利用FNL再分析资料(水平分辨率1°×1°)、常规的地面观测资料、中国国家卫星中心提供的TBB资料、贵阳雷达站提供的雷达资料,针对安顺市2020年5月31日出现的飑线天气过程,进行了环流背景、物理量、数值预报检验以及雷达回波、卫星云图特征等分析。结果表明：此次强对流天气过程是由地面辐合线、高空槽、中低层的低涡切变线和低空急流共同影响造成的;不稳定层结、大的垂直风切变、适当的0 ℃层和-20 ℃层高度为当日的飑线过程提供了有利的不稳定层结条件。贵州省上空出现了大范围的高温高湿区,大值区位于贵州省的中部以南地区,并在该区域存在明显的Ω型能量锋区和湿舌,为此次贵州飑线的触发和发展提供了很好的能量条件。此次飑线过程中,普定和安顺城区雷达回波图上均出现了高反射率因子和速度大值区,飑线中的普通单体在安顺城区发展为超级单体。卫星云图上贵州省中部出现了带状云系,强对流天气发生在对流云团边缘TBB的梯度大值区。从GRAPES-3 km逐小时的预报场与实况对比来看,对此次飑线过程的位置和强度预报都很好,说明该产品对短时预报和监测都有很好的指示意义。  相似文献   

1981—2013年6—7月江淮地区切变线及暴雨统计分析北大核心CSCD     

马嘉理  姚秀萍 《气象学报》2015,(5):883-894

为了研究20世纪80年代以来的江淮切变线及暴雨的气候态特征,从而为未来的江淮切变线暴雨的业务预报和科研提供参考,利用欧洲中心风场再分析资料和地面气象站基本气象要素日值数据集(V3.0)的降水资料,通过纬向风的经向切变、相对涡度和纬向0风速线3个客观判据,统计了1981—2013年6—7月江淮地区暴雨、切变线以及切变线暴雨。结果表明:1981—2013年6—7月,江淮地区有30.2 d出现暴雨,有33.2 d出现切变线,22.0d出现切变线暴雨,切变线暴雨日数占切变线日数的近2/3,占暴雨日数的近3/4;6—7月江淮地区出现切变线和暴雨的日数有不显著的年际增长趋势,增长率比江淮切变线暴雨大一个量级,而后者的日数在近33年基本维持不变。江淮地区的切变线日数、暴雨日数和切变线暴雨日数2000年前年际波动较大,2000年后年际波动较小。6—7月江淮地区的暴雨日数、切变线日数和切变线暴雨日数均存在一定的年代际变化特征,且三者的年代际变化特征较为一致,在1981—2007年,江淮地区降水量的年代际变化与暴雨日数、切变线日数和切变线暴雨日数的年代际变化较为一致。1995年前,6—7月江淮切变线暴雨日数存在2—3年的周期,1995年后没有显著的周期。在6月上中旬和7月中下旬,江淮切变线暴雨日数存在2—4 d的周期,在6月下旬到7月上旬,江淮切变线暴雨日数不存在明显周期,切变线暴雨日数在梅雨期内稳定维持,且江淮切变线暴雨最集中发生在6月下旬到7月上旬的梅雨期内,说明梅雨期降水以切变线引发的降水为主。  相似文献   

一次高原低涡过程的数值模拟与结构特征分析   总被引：5，自引：1，他引：4       下载免费PDF全文

宋雯雯  李国平 《高原气象》2011,30(2):267-276

利用非静力中尺度数值模式MM5,模拟了2009年7月29～31日的一次高原低涡过程,结果表明,TBB卫星资料显示出在低涡发展过程中具有同热带气旋类低涡相似的涡眼结构.MM5模式能较好地模拟出低涡的降水落区、强度以及内部结构,正位涡区随着低涡的东移而东移.在动力结构上,低涡发展过程中,涡心处散度和涡度的变化不大,垂直速度...  相似文献