Interpreting Reynolds stress from perspective of eddy geometry     

《Dynamics of Atmospheres and Oceans》2021

Geometric features in oceanic mesoscale eddies such as tilt and anisotropy can influence the properties of the Reynolds stress that provides feedback between the eddies and the background flow. By regarding an eddy as a wave, previous studies have parameterized the Reynolds stress based on the equivalence in the tilt angle between the phase of the eddy stream functions and the variance ellipse for the Reynolds stress (RS-ellipse). However, the wave assumption cannot predict the anisotropy of the RS-ellipse, and also largely simplifies the eddy geometry, which would naturally be an ellipsoid rather than a wave. The present study explores the shape relation between elliptical eddies and the RS-ellipse, by mathematically reformulating the Reynolds stress based on the eddy shape. The new formula reveals that the shape relation is regulated by the horizontal extent of the occurrence probability distribution (PDF) of the eddy, and that the shape of the eddy and RS-ellipse are identical at the place of maximum PDF when the horizontal scale of the PDF is sufficiently larger than the size of the eddy. A similar tendency is found in eddies detected by satellite altimetry in the Kuroshio Extension jet region. A detailed analysis of the PDF in this region shows that the tilts of the eddies are likely to be consistent with the destabilization effect on the jet, suggesting a strong relation between the eddy geometry and the jet's stability in this region. These findings may open a path toward a new method to parameterize the Reynolds stress with the background state, exploiting the shape equivalence between the eddies and the RS-ellipse.  相似文献   

基于区域自动站数据的兰州地区降水精细化特征     

李蓉  刘新伟  魏栋  段海霞  段伯隆  李嘉睿  狄潇泓 《干旱气象》2022,(1)

基于2012—2019年兰州地区146个区域自动气象站小时降水数据,从不同时间尺度分析兰州地区近8 a降水精细化特征。结论如下:(1)2012—2019年,兰州地区年均降水量总体呈"北少南多、外多内少"的空间分布特征;年降水量具有明显的年际变化,2018年降水异常偏多46%,而2015、2017年降水异常偏少,尤其2015年偏少30%。(2)兰州地区降水主要集中在7—8月,受环流形势影响,7—8月南部降水明显多于北部,其余月份南北降水差异不明显。(3)兰州地区降水量和降水范围分别表现为"朝少夕多"、"夜大日小"的日变化特征;受海拔高度影响,城区降水量总体比山区小,且因热岛效应,城区降水主要集中在午后至傍晚前后,多为对流性降水,而山区降水日分布较为均匀,整体日波动较小。(4)安宁区短时强降水发生频次最高,但短时强降水频发的站点出现在皋兰县六合站和永登县徐家磨村站,永登县是兰州地区短时强降水预报需重点关注的地区。  相似文献   

基于区域自动站数据的兰州地区降水精细化特征     

李蓉  刘新伟  魏栋  段海霞  段伯隆  李嘉睿  狄潇泓 《干旱气象》2022,(1)

基于2012—2019年兰州地区146个区域自动气象站小时降水数据,从不同时间尺度分析兰州地区近8 a降水精细化特征。结论如下:(1)2012—2019年,兰州地区年均降水量总体呈"北少南多、外多内少"的空间分布特征;年降水量具有明显的年际变化,2018年降水异常偏多46%,而2015、2017年降水异常偏少,尤其2015年偏少30%。(2)兰州地区降水主要集中在7—8月,受环流形势影响,7—8月南部降水明显多于北部,其余月份南北降水差异不明显。(3)兰州地区降水量和降水范围分别表现为"朝少夕多"、"夜大日小"的日变化特征;受海拔高度影响,城区降水量总体比山区小,且因热岛效应,城区降水主要集中在午后至傍晚前后,多为对流性降水,而山区降水日分布较为均匀,整体日波动较小。(4)安宁区短时强降水发生频次最高,但短时强降水频发的站点出现在皋兰县六合站和永登县徐家磨村站,永登县是兰州地区短时强降水预报需重点关注的地区。  相似文献   

A Comprehensive Observational Analysis for the Effects of Gas Cannons on Clouds and Precipitation     

吴彬  王丹丹  李艳芳  尹浩  杜爽  黎朋红 《热带气象学报(英文版)》2022,28(2):237-251

To analyze the effects of gas cannons on clouds and precipitation, multisource observational data, including those from National Centers for Environmental Prediction (NCEP) reanalysis, Hangzhou and Huzhou new-generation weather radars, laser disdrometer, ground-based automatic weather station, wind profiler radar, and Lin''an C-band dual polarization radar, were adopted in this study. Based on the variational dual-Doppler wind retrieval method and the polarimetric variables obtained by the dual-polarization radar, we analyzed the microphysical processes and the variations in the macro - and microphysical quantities in clouds from the perspective of the synoptic background before precipitation enhancement, the polarization echo characteristics before, during and after enhancement, and the evolution of the fine three-dimensional kinematic structure and the microphysical structure. The results show that the precipitation enhancement operation promoted the development of radar echoes and prolonged their duration, and both the horizontal and vertical wind speeds increased. The dual-polarization radar echo showed that the diameter of the precipitation particles increased, and the concentration of raindrops increased after precipitation enhancement. The raindrops were lifted to a height corresponding to 0 to -20 ℃ due to vertical updrafts. Based on the disdrometer data during precipitation enhancement, the concentration of small raindrops (lgNw) showed a significant increase, and the mass-weighted diameter Dm value decreased, indicating that the precipitation enhancement operation played a certain“lubricating”effect. After the precipitation enhancement, the concentration of raindrops did not change much compared with that during the enhancement process, while the Dm increased, corresponding to an increase in rain intensity. The results suggest the positive effect of gas cannons on precipitation enhancement.  相似文献   

辽宁电线覆冰日数气候特征与大气环流异常的关系     

孙秀博  张婉莹  张建强  罗聪 《气象与环境学报》2021,37(3):125-131

利用1980—2019年辽宁地区11个有电线覆冰观测项目的气象站资料、NCEP再分析资料和Hadley海温资料,分析辽宁电线覆冰日的气候特征以及利于覆冰发生的环流特征和影响因素。结果表明：辽宁电线覆冰现象出现次数存在三个高值地区,分别为辽宁北部地区、辽东山区和辽宁中西部沿海地区。辽宁电线覆冰主要发生在10月至翌年4月,1980—2019年辽宁电线覆冰日数呈显著减少趋势。电线覆冰日数具有显著的年际变化周期,主要的年际变化周期为5—7 a,近40 a年际振荡能量经历了3次增强—减弱的变化。辽宁覆冰高指数年与低指数年秋季9—11月SST距平之差表现为El Nino型分布。覆冰日数异常偏多年,太平洋海温呈现El Nino型,西北太平洋海表温度整体偏冷,日本海区海表温度存在明显负异常;同时大陆上贝加尔湖上空存在高压中心,北半球亚洲地区纬向为“北高南低”的形式,冬季风偏强,冷空气南下频繁。辽宁受到贝加尔湖异常反气旋环流东南侧东北气流控制,鄂霍茨克海上空存在弱反气旋环流,导致日本海上空有异常东风,当南下冷空气与东侧日本海输送的偏冷水汽交汇,容易导致温度较冷的大雾,引发雾凇现象,过冷水汽在电线上凝结,导致电线覆冰现象的发生。  相似文献   

天津市东丽区一次持续性雾霾天气过程的特征及影响要素分析     

史珺  赵玉洁 《气象与环境学报》2021,37(5):8-12

基于常规气象观测资料和PM_2.5浓度资料,分析了2019年1月10—14日天津市东丽区出现的一次持续性雾霾天气特征及其成因。结果表明：此次雾霾天气具有明显的阶段性特征,高空平直西风环流、中层暖脊和地面弱气压场为此次雾霾天气出现提供了有利的天气形势。轻雾和霾阶段,能见度变化更易受到相对湿度的影响;而雾阶段,能见度变化更易受到风速的影响。PM_2.5浓度与地面气象因子关系密切,与能见度、风速负相关,与相对湿度正相关。当其他气象条件稳定,且周边地区污染物浓度较高时,近地面风向转变,对本地区雾霾的出现起到关键性作用。  相似文献   

基于MCI指数的福建省干旱气候特征     

庄瑶  鲍瑞娟  张容焱  何金海  汪澜 《气象与环境学报》2021,37(5):93-99

采用目前国家干旱监测业务实行的MCI指数,利用Morlet小波、经验正交函数（EOF）等方法,分析了福建省1961—2019年全省66个气象站MCI指数表征的干湿状况和干旱变化特征。结果表明：福建省存在明显的干湿气候特征,具有显著的6—8 a和22 a的周期振荡,内陆山区干湿变化周期比沿海长,在季节尺度上各季均存在多时间尺度和地域差异化的特点;其空间变化具有3种典型模态,反映了季风降水多寡和地形差异。MCI表征的干旱过程时空分布与历史干旱事件相吻合,秋季和冬季是福建省干旱发生频率最高的季节,春季和夏季是干旱强度最强的季节;闽江口以南沿海地区干旱发生率明显高于内陆地区,全省出现同步干旱的机率较小（12%）。  相似文献   

2020年5月17日和6月1日山东强冰雹风暴双极化特征分析          下载免费PDF全文

刁秀广 《山东气象》2021,41(1):68-81

利用济南、青岛和烟台S波段双偏振多普勒天气雷达资料和常规观测资料以及天气实况,对2020年5月17日和6月1日两次强对流天气过程的关键环境物理量和风暴低层强冰雹区偏振量、三体散射、强冰雹衰减等偏振特征等进行了分析。结果表明:1)两次强对流天气都具有大的温差和强垂直风切变,中层较干。5月17日山东半岛0～6 km垂直风切变更强,低层湿度更大,湿球0 ℃层高度较低,是产生多个超级单体风暴并出现特大冰雹的关键物理量。2)5月17日城阳风暴低层强冰雹区具有适中的差分反射率（ZDR）和偏小的相关系数CC及偏大的差分相移率（KDP）。ZDR多在0.30～2.60 dB之间,平均为1.50 dB;CC多在0.900～0.965之间,平均为0.931;KDP多在2.0～6.3(°)·km-1之间,平均为4.1 (°)·km-1。少量融化的冰雹粒子和大的雨滴导致适中的ZDR和偏大的KDP。3)6月1日长清风暴低层强冰雹区具有偏小的ZDR和偏小的CC及大的KDP。ZDR多在-0.12～1.50 dB之间,平均为0.68 dB;CC多在0.925～0.970之间,平均为0.950;KDP多在4.0～7.6 (°)·km-1之间,平均为5.8 (°)·km-1。高浓度的液态雨滴和融化的小冰雹粒子导致大的KDP。4)三体散射、旁瓣回波、衰减及波束非均匀填充(nonuniform beam filling,NBF)等特征可作为冰雹识别判据。衰减特征在ZDR产品上表现较为明显,风暴核后侧较长径向上出现负值区,显著衰减可作为特大冰雹的判据。NBF仅在CC产品上有明显特征,风暴核后侧较长径向上CC明显较小。  相似文献   

2021年圣克鲁斯群岛M_S 6.0地震PKPPKP震相识别     

陈阳  李波  白世达  李万金 《地震地磁观测与研究》2022,43(4):23-34

采用云南省地震局3个有人值守国家测震台和5个无人值守国家测震台记录到的2021年11月25日圣克鲁斯群岛M_S 6.0地震波形,运用测震学分析方法,对此次地震进行分析,提出其常见震相的一般性特征,并且重点总结了PKPPKP震相的特征,以免误将该震相分析为1个新地震的P波,分析结果表明PKPPKP震相在震中距约为70°时明显。  相似文献   

2022年云南宁蒗M_S 5.5地震前云南地区异常特征分析     

吴艳芳  付虹  胡小静  王赟辉 《地震地磁观测与研究》2022,43(2):188-197

通过对2022年1月2日宁蒗M_S 5.5地震前震中附近地区地震学、地下流体、定点形变等观测资料进行分析,发现本次地震前多学科异常呈现以下特征： ① M_S 5.5地震发生在宁蒗地区M_S ≥ 5.0地震平静近10年背景下,震中附近M_L ≥ 3.0地震于震前1年形成空区,主震发生在空区边缘,空区长轴180 km,按照川滇地区统计公式计算,未来发生地震的震级为5.8±0.5,与宁蒗M_S 5.5地震大小相当; 2015年以来,震中附近50 km范围内M_L ≥ 3.0地震呈平静—活跃—平静—发震的特征; ②地球物理观测异常均于震前7个月内出现,集中分布在滇西北地区距震中300 km范围内,且水温和水位测项异常出现较早; ③定点形变采用NS向与EW向幅值相加来描述同一观测资料的变化,数据曲线幅值增大可作为临震异常3个月短期指标,距震中越近,观测台项异常比例越高;④大部分宏观异常出现在震前3个月内,宏观异常增多可作为时间预测判据。综合上述多学科异常,认为地震学异常出现最早,可用于判定发震区域,用流体和定点形变观测异常追踪时间,宏观异常更多作为短期判定指标,可为宁蒗地区M_S ≥ 5.0地震资料积累提供跟踪思路和方法。  相似文献