闪电和固、液态降水关系差异的数值模拟     

郭凤霞  吴鑫  梁梦雪  江涛  陆干沂 《大气科学》2015,39(6):1204-1214

为了进一步认识闪电和固、液态降水的关系,本文利用三维雷暴云动力-电耦合数值模式,通过设置敏感性试验组,模拟了一次雷暴过程,分析雷暴中闪电和降水的特征,以及闪电和固、液态降水对垂直风速的依赖关系,探讨闪电与固、液态降水的时空分布关系和单次闪电表征的降水量(RPF:rainyields per flash)。结果表明:对流云降水中,液态降水占主要部分,但固态降水比液态降水对于垂直风速的依赖性更强。随着对流的增强,固态降水在总降水中占的比重越来越大。首次放电时间不断提前,闪电峰值落后垂直风速峰值,总闪数一开始随对流的增强而增加,对流一旦增强到一定程度,总闪数则逐渐减小。固态降水和液态降水的开始时间和峰值时间均随着对流的增强而不断提前,而液态降水出现时间和峰值时间均提前于固态降水。雷暴云首次放电的时间滞后于液态降水,而闪电峰值提前固态降水峰值或与固态降水峰值同时产生。雷暴云中的放电活动集中在强降水区域前缘的较弱降水区,强降水区对应的闪电较少,对流的增强会使降水区域面积、降水量和降水强度增加。由于液态降水总量远大于固态降水总量,固、液态RPF的数值相差达到一个量级,但单位时间内固态降水和液态降水增加的速率相近。在单位时间内闪电次数越多,RPF则越小,而固态RPF和闪电次数的线性相关性明显好于液态RPF,所以利用固态降水可以更好地预报闪电。这些结果有助于进一步认识闪电和降水的关系,并可为闪电预报提供新的思路。  相似文献   

地球-电离层空腔舒曼共振日变化特征分析     

银峰  张其林  纪彤彤  姜苏 《气象科学》2015,35(4):480-487

全球雷电活动在地球-电离层空腔中产生的极低频(ELF)信号干涉叠加,在一系列固定频率上产生舒曼共振(SR)。利用2012年5月以色列Mitzpe-Roman(MR)站ELF水平磁场资料,采用频谱变换、时间平均、分析了实测SR日变化信号的时域和频域特征。同时基于全球ELF传播模式,利用OTD/LIS雷电卫星资料模拟了5~30 Hz磁场功率谱日变化情况。结果表明:时域背景信号幅值的均值和偏差满足正态分布的期望和标准差;水平磁场前三阶SR谐振频率非常稳定,月平均下的谐振频率日变化相对8、14、20 Hz理论值的偏移量分别不超过0.3 Hz、0.55 Hz和0.6 Hz。东南亚和美洲地区雷电活动主要响应于南北磁场分量第一阶SR的07—09时和19—22时时段内。而东西磁场分量前三阶SR在12—15时时段内都对非洲地区雷电活动有指示作用。磁场功率谱日变化模拟结果与实测基本一致,表明利用单站正交磁天线的不同阶SR信号能够指示全球不同"热斑"区域的雷电活动。  相似文献   

2007/2008和2008/2009冬季平流层强、弱极涡事件对应的行星波活动的对比分析     

邓淑梅  陈月娟  易明建 《大气科学》2015,39(2):433-444

在对逐日气象资料进行纬向谐波分析的基础上, 对比和讨论了2007/2008年冬季强极涡期间和2008/2009冬季弱极涡期间平流层和对流层不同波数的行星波的变化特征, 特别关注强极涡或弱极涡发生之后, 500 hPa 沿60°N和30°N行星波1波和2波振幅和位相的差异, 以及相应的500 hPa位势场的差异, 进而讨论为什么不同的平流层极涡异常会对东亚有不同的影响, 特别讨论为什么同一种极涡异常, 对我国南北方近地面气温的影响会不同。结果表明:平流层极涡发生异常时, 平流层行星波活动有明显的异常。随着极涡异常的下传, 对流层行星波的振幅和位相也有明显的变化, 而且, 对于不同的纬度带, 其变化又有不同, 表现为:2008年1月强极涡发生之后, 500 hPa行星波1波和2波的扰动都向南伸, 而2009年1月的弱极涡(SSW)期间和之后, 1波和2波的扰动都偏北; 在对流层, 强极涡和弱极涡发生之后不但行星波1波和2波的振幅有所差异, 其位相也有明显的不同。特别是, 其位相的差异还随纬度而变化。就同一年(或者说对于同是强极涡或者同是弱极涡)而言, 无论是1波还是2波, 在60°N和30°N附近的扰动相比, 几乎反位相。这样就使得它们的500 hPa 位势场也有明显不同:在东半球, 主要表现为乌拉尔高压和东亚大槽的强度和位置不同。2008年1月强极涡发生之后, 乌拉尔高压和东亚大槽东移, 不利于冷空气向欧亚大陆北部(包括我国北方)的输送, 使这些地区的温度偏高;而2009年1月弱极涡之后, 东亚大槽西退, 利于冷空气向欧亚大陆北部输送, 导致这些地区较冷。对于同一种极涡异常(如2008强极涡或者2009弱极涡)由于南方和北方行星波扰动的位相不同, 对南方和北方冷暖空气的输送也就不一样。所以同一种极涡异常对(我国)南北地区的温度影响是不同的。  相似文献   

伴随对流层中低层气温持续下降的雪转雨过程分析   总被引：2，自引：0，他引：2  

李海军  张雪慧  潘士雄 《气象科技》2015,43(6):1164-1169

利用欧洲中期天气预报中心（ECMWF）0.25°×0.25°分辨率细网格模式产品、探空观测资料和风廓线雷达等资料,对2014年2月18日浙江嘉兴雨雪天气过程中降水相态先由雨转雪、再由雪转雨的变化条件进行了分析,并对ECMWF细网格模式产品进行了预报性能检验,结果表明：模式形势预报准确,但未能预报出雪转雨过程。在对流层中低层气温持续降低的情况下,水汽凝结高度不同是造成两次相态转换的主要原因。上午垂直运动加强,水汽充沛,降水粒子的凝结高度高,足以形成大的雪花,在较低的零度层高度以下降落时不至于融化;下午垂直运动减弱,水汽集中在低层,尽管这一高度层的气温在-3～-2 ℃,但是不足以凝结成固态降水,同时地面气温受海上暖平流影响而回升,因此降水相态由雪转雨。  相似文献   

多普勒雷达风场资料在临近预报中的应用   总被引：1，自引：1，他引：0       下载免费PDF全文

刘红艳  魏鸣  管理 《大气科学学报》2015,38(4):483-491

为了研究对流单体移动的运动学和动力学特征,本文综合应用多普勒雷达反射率因子资料和径向速度资料进行雷达回波的外推预报.采用速度方位显示方法(Velocity Azimuth Display,VAD)和交叉相关法(Tracking Radar Echoes by Correlation,TREC),分别得到设定的8个高度的水平风场,并作为回波的引导风,对相应高度的等高平面位置显示(Constant Altitude Plan Position Indicating,CAPPI)反射率因子进行外推.通过两次降水过程分析比较两种方法的外推结果,表明用这两种方法获得的未来60 min内的回波位置与回波实况较吻合;二者在某些高度上预报的评分接近.从两个个例的外推试验发现,预报效果最好的高度层与实际天气过程有关,关键是与降水回波中水平风的垂直分布有关,而不仅仅限于2.5～3.0 km高度.  相似文献   

大连“11．28”翻船事故风浪分析     

李燕  黄振  刘晓初  赵繁盛  刘大刚 《气象与环境学报》2015,(3)

利用自动气象站资料、常规气象观测资料、NCEP全球再分析资料及WAVEWATCH III模式预报资等料对2012年11月28日大连翻船事故的大风大浪实况、事故成因及演变情况进行分析。结果表明：大连此次翻船事故高空的强冷空气促使冷涡加强,西部大陆高压和蒙古气旋不断加强东移,东南部海上高压稳定少动,蒙古气旋底前部与海上高压顶后部梯度加大,梯度密集区正好位于渤海海峡,造成黄海和渤海偏西大风;低层辐散和中层辐合的垂直结构加强了低层以下的上下扰动,构成南北垂直环流,中层以下动力强迫下沉气流将北侧中层的动量下传至辽东半岛南部地面及黄海、渤海海面,使其不断获得动能,有利于偏西大风的加强;西南向岸大风有利于浪高增长,偏西大风及与其同时增长的大浪是大连地区此次翻船事故的主要原因。  相似文献   

Impact of the Vertical Velocity Field on Charging Processes and Charge Separation in a Simulated Thunderstorm          下载免费PDF全文

WANG Fei  ZHANG Yijun  ZHENG Dong  XU Liangtao 《Acta Meteorologica Sinica》2015,29(2):328-343

A three-dimensional(3D) charging-discharging cloud resolution model was used to investigate the impact of the vertical velocity field on the charging processes and the formation of charge structure in a strong thunderstorm. The distribution and evolution of ice particle content and charges on ice particles were analyzed in different vertical velocity fields. The results show that the ice particles in the vertical velocity range from 1 to 5 m s-1obtained the most charge through charging processes during the lifetime of the thunderstorm. The magnitude of the charges could reach 1014 n C. Before the beginning of lightning activity,the charges produced in updraft region 2(updraft speed 13 m s-1) and updraft region 1(updraft speed between 5 and 13 m s-1) were relatively significant. The magnitudes of charge reached 1013 n C, which clearly impacted upon the early lightning activity. The vertical velocity conditions in the quasi-steady region(updraft speed between –1 and 1 m s-1) were the most conducive for charge separation on ice particles on different scales. Accordingly, a net charge structure always appeared in the quasi-steady and adjacent regions. Based on the results, a conceptual model of ice particle charging, charge separation, and charge structure formation in the flow field was constructed. The model helps to explain observations of the"lightning hole" phenomenon.  相似文献   

Atmospheric Circulation Changes in Response to an Observed Stratospheric Zonal Ozone Anomaly     

Dieter H. W. Peters  Andrea Schneidereit  Marianne Bügelmayer  Christoph Zülicke  Ingo Kirchner 《大气与海洋》2015,53(1):74-88

Abstract

In a sensitivity study, the influence of an observed stratospheric zonal ozone anomaly on the atmospheric circulation was investigated using the Fifth Generation European Centre Hamburg Model (ECHAM5) which is a general circulation model. The model was run from 1960 to 1999 (40 years) with a mean seasonal cycle of zonally symmetric ozone. In order to isolate the induced dynamical influence of the observed zonally asymmetric part of the three-dimensional stratospheric ozone, a second run was performed for the boreal extratropics using prescribed monthly means from the 40-year reanalysis dataset from the European Centre for Medium-range Weather Forecasts (ERA-40). The main findings are the interdecadal westward shift of the polar vortex at about 65°N and a significant increase in the number of stratospheric sudden warmings during the 1980–99 period. Under the action of zonally asymmetric ozone a decrease in the Arctic Oscillation was identified between the mid-1980s and the mid-1990s. The lag correlation between the mean Arctic Oscillation at the surface and the daily stratospheric northern annular mode increased in mid-winter. Furthermore, we examined the influence of the stratospheric zonal ozone anomaly on Rossby wave breaking in the upper troposphere and found a significant westward shift of poleward Rossby wave breaking events over western Europe in the winter. By this we show that the stratospheric zonal ozone anomaly has a strong influence on the tropospheric circulation as a result of enhanced dynamical coupling processes.  相似文献   

SRES A2 情景下中国区域性高温热浪事件变化特征   总被引：3，自引：0，他引：3  

杨红龙  潘婕  张镭 《气象与环境学报》2015,31(1):51-59

随全球变暖,应对高温热浪事件是未来现代化城市面临的难题之一。本文利用全球模式-HadAM3p提供的3组不同边界场和初始场驱动区域气候模式系统PRECIS的输出结果,模拟未来情景下中国区域性高温热浪事件发生频率、强度及持续时间的变化趋势。结果表明：全球PRECIS对基准时段（1961-1990年）的高温热浪事件的发生的频率、强度和持续时间及对应的大气环流特征具有较强的模拟能力。相对于基准时段,未来情景下未来时段（2071-2100年）中国各地区的高温热浪的强度增加,发生频率增幅超过了100 %,且持续时间增加30 %以上。此外,观测资料和模拟结果均表明武汉和哈尔滨地区的高温热浪与500 hPa高度场的正距平密切相关。而未来情景下,武汉和哈尔滨地区500 hPa高度场的正距平呈增加趋势,表明这些地区未来可能面临危害更严重的高温热浪事件。  相似文献   

Ronge-Kutta法在计算复杂构造区域地震波旅行时中的应用     

邹长桥  段永红  唐秋惠  徐佼  陈立波 《大地测量与地球动力学》2015,35(5):894-897

采用Ronge-Kutta射线追踪法对地震勘探中几个典型地质模型的地震波射线路径和旅行时计算的实例和效果进行分析。将Ronge-Kutta射线追踪模拟的结果与程函方程计算的时距曲线结果进行对比,验证了Ronge-Kutta射线追踪法的易实现性和程函方程有限差分旅行时算法的强稳定性,表明Ronge-Kutta射线追踪法在复杂构造区域进行地震射线路径和旅行时计算时能得到较好的模拟效果。  相似文献