地形追随垂直运动方程在南疆极端暴雨中的诊断分析          下载免费PDF全文

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   

循环同化雷达资料对一次飑线系统临近预报的改进作用     

董琪如  邱晓滨  王莹  王泽林  李季  梁绵 《气象与环境学报》2021,37(3):1-11

利用WRF（Weather Research Forecast）模式及其3D-Var（Three-Dimensional Variational assimilation）变分系统,针对2017年7月7日一次飑线进行了雷达资料的循环同化敏感性试验。结果表明：以循环同化雷达资料至飑线成熟期时刻的试验预报效果最好,主要原因在于预报的低层西北冷空气较强,从而导致较强的低层切变,再配合强的热力不稳定条件从而使飑线的发展得以维持。通过七组试验对比表明,对于单次雷达资料,同化的时机更为重要。同化飑线成熟阶段的雷达反射率,对低层热力层结有改善作用,为飑线发展提供了不稳定能量;对于循环同化,通过观测的影响和模式自身的热动力调整,对流场也有较好的修正作用,为对流系统的持续发展提供了充分的动力条件。  相似文献   

2018年春季北京一次沙尘天气边界层特征及来源分析     

桂海林  秦贺  赵培涛  王飞  唐志军  王继康  朱媛媛  褚旸晰 《气象与环境学报》2021,37(4):18-25

2018年3月27-28日,内蒙古中东部、中国东北地区、华北等地出现一次大范围沙尘天气。28日凌晨,沙尘进入北京,受此影响北京出现了严重的污染天气。本文利用中国气象局地面常规观测资料、气溶胶激光雷达、风廓线雷达资料、生态环境部大气成分等资料分析了北京沙尘天气前后边界层特征、沙尘来源以及沙尘天气前后大气污染特征。结果表明：此次沙尘天气期间,北京沙尘气溶胶退偏振比约为0.25-0.40,退偏振比数据显示此次沙尘首先从高空进入北京,比地面提前6 h。此次影响北京的沙尘主要来自于北路,东路沙尘有一定补充;沙尘影响时段,北京Ca、Fe、Na、K、Mn等元素浓度显著升高,与该物质地壳丰度相当,污染物元素Cu、Zn、Pb、Cd、As等浓度有所降低,丰度远大于该物质在地壳中丰度。  相似文献   

华南飑线系统对流与层云区闪电起始和通道位置处的云微物理特征     

赵川鸿  郑栋  张义军  刘显通  张阳  姚雯  张文娟 《热带气象学报》2021,37(3):358-369

利用广州S波段双偏振雷达观测数据和低频电场探测阵列三维闪电定位数据, 分析了2017年5月4日和5月8日华南地区两次飑线过程中闪电起始和通道位置处的雷达偏振参量和降水粒子特征。两次飑线中约80%的闪电起始和通道(统称闪电放电)定位于对流区。对流区闪电放电位置处的雷达反射率(Z_H)要比层云区平均大4~5 dBZ, 其它偏振参量的平均值较为接近。闪电放电位置处的Z_H中值随高度增加而减小, 但差分反射率(Z_DR)、差分传播相移率(K_DP)和共极化相关系数(CC)在-10 ℃层以上随高度变化不大; -10 ℃层以下, 对流区闪电放电位置对应Z_DR和K_DP随高度下降明显增大。闪电起始位置的平均Z_H比闪电通道位置处的平均Z_H大1~2 dBZ, 但前者在对流区内对应Z_H分布峰值区间为25~30 dBZ, 弱于后者的30~35 dBZ; 同时, 它们的对比关系在-20 ℃层上下不同。对流区内闪电放电位置处的主导性粒子是霰和冰晶, 它们的区域占比接近。在层云区内, 闪电放电位置主要是干雪和冰晶, 干雪区域的占比显著大于冰晶。   相似文献   

不同台风降水强度下风廓线雷达适用性     

郭运  汤胜茗  王旭  汤杰  赵兵科  张帅 《热带气象学报》2021,37(2):268-276

以2019年8月在浙江舟山对1909号超强台风“利奇马”的移动观测试验为基础,利用同一地点释放的9次GPS探空气球,对比了风廓线雷达和多普勒激光测风雷达与GPS探空的吻合程度,并利用车载雨滴谱仪对风廓线雷达在不同台风降水强度下的适用性进行了研究。结果表明,在100~300 m高度范围内激光测风雷达观测风速比风廓线雷达更准确。由水平风速对比结果可知,风廓线雷达在3~4 km高度范围内偏差最小(3.59 m/s),相关性最高(0.86),而在1 km高度下偏差最大(6.39 m/s),相关性最低(0.54);在中雨及大雨条件下适用性最差,最大风速偏差约为18 m/s。由水平风向对比结果可知,风廓线雷达与GPS探空总体上吻合较好,相关系数均大于0.85,均方根偏差均小于11 °。另外,降水强度对风廓线雷达的风向观测影响较小,风向偏差随降水强度的变化总体趋于平稳,基本分布在-20 °~20 °之间。   相似文献   

我国台风高发期东海和南海海区GIIRS/FY-4A温度反演廓线精度研究     

黄艺伟  陈淑仪  何敏  张蕾  赵兵科  刘琼  陈勇航  邬贤文 《热带气象学报》2021,37(2):277-288

基于欧洲中期天气预报中心再分析资料ERA5,对GIIRS/FY-4A温度反演廓线在我国台风高发期东海和南海海区的反演精度进行研究,结果表明:（1）东海海区,无云时GIIRS质量控制0的数据总体RMSE为1.71 K,150~450 hPa高度范围内RMSE小于1 K,450 hPa至近海面RMSE在2 K以内。质量控制1的数据反演精度低且随高度的增加误差增大;有云时,质量控制0和1的反演数据总体RMSE为4.72 K和5.55 K。（2）南海海区,无云时,质量控制0的数据总体RMSE为1.67 K,150~800 hPa范围内RMSE小于1 K,反演精度较东海海区略高。质量控制1的数据RMSE为5.07 K。有云时,质量控制0和1的数据RMSE为6.68 K和7.56 K。（3）随着台风“利奇马”等级加强直至最大等级（海上发展阶段）,GIIRS可信度较高的反演数据量呈现下降趋势,反演台风周边热力结构存在诸多不确定性,需要借助其他资料进行验证。   相似文献   

华南飑线升尺度增长过程中的多尺度能量相互作用分析     

张弛  沈新勇  张玲  王林  郭春燕  李小凡 《热带气象学报》2021,37(1):102-111

采用WRF模式对华南飑线的升尺度增长过程进行模拟,利用Barnes滤波将模式数据分解为三个尺度,分别代入相应的能量方程中进行计算,从能量角度研究飑线升尺度增长过程中动能和位能的变化,以及三个尺度系统能量的相互转化。研究表明:动能的变化与飑线过程中各尺度系统的演变有较好的对应,β中小尺度对流的发展对应β中小尺度系统动能的变化,而在飑线升尺度增长过程中,α中尺度系统动能快速增长。在飑线发展过程中环境场通过位能向动能的转化使得β中小尺度对流快速发展加强,而β中尺度飑线的快速发展与合并加强导致了飑线的升尺度增长。在飑线的升尺度增长过程中,β中小尺度动能大量转化为α中尺度动能使得α中尺度飑线迅速增强,而环境场对飑线升尺度增长过程的直接影响较小。   相似文献   

CT淋巴管成像对原发性乳糜尿患者诊断及分级的应用价值初探     

郝琪  张妍  李兴鹏  刘梦珂  孙小丽  王仁贵 《CT理论与应用研究》2022,31(4):459-468

目的:探讨CT淋巴管成像（CTL）对于原发性乳糜尿患者诊断及分级的应用价值。方法:回顾性收集确诊为原发性乳糜尿的79例患者的临床及CTL影像学资料,CTL指标主要包括:①肾脏受累侧别及肾内淋巴管分布范围:单肾、双肾、肾窦、肾实质及肾门上区、肾门下区;②腹膜后异常淋巴管分布情况:包括腹膜后、腰干区域、肾血管周、肾周脂肪囊、肾上腺区域等;③腹盆部及胸部扩张淋巴管分布及淋巴反流情况;④其他异常表现:包括腹盆部、胸部及骨骼等部位的淋巴管相关异常改变;⑤影像学分级:按照腹膜后累及区域范围进行影像学分级,将腹膜后区域分为左侧和右侧肾门上区、肾门下区、腰干区、肾血管旁区、肾周区等10个区域,累及5个及以内区域为轻度,累及6个及以上区域为重度。根据乳糜尿临床分级标准进行临床分级,对于原发性乳糜尿患者临床特点及CTL征象采用分类变量资料中的构成比进行统计描述,利用一致性Kappa检验评估原发性乳糜尿患者影像分级及临床分级的一致性。结果:79例CTL示肾内异常碘油沉积74例（93.7%）,单肾55例（69.6%）,双肾19例（24.1%）,肾窦74例（93.7%）,肾实质37例（46.8%）;肾门上区61例（77.2%）,其中单侧52例（65.8%）,双侧9例（11.4%）;肾门下区61例（77.2%）,其中单侧47例（59.5%）,双侧14例（17.7%）;腹膜后78例（98.7%）;腰干区域76例（96.2%）,其中单侧20例（25.3%）,双侧56例（70.9%）;肾血管周72例（91.1%）,其中单侧45例（57.0%）,双侧27例（34.2%）;肾周脂肪囊14例（17.7%）,其中单侧13例（16.5）,双侧1例（1.3%）;肾上腺区域12例（15.2%）;膀胱内31例（39.2%）,膀胱周12例（15.2%）,髂血管周73例（92.4%）,腹盆壁14例（17.7%）,会阴12例（15.2%）,直肠周14例（17.7%）,肠系膜26例（32.9%）,肠壁11例（13.9%）,肠管内5例（6.3%）,胰腺周15例（18.9%）,脾周2例（2.5%）,肝周7例（8.8%）;肺门1例（1.3%）,纵隔14例（17.7%）,心包1例（1.3%）,胸膜外25例（31.6%）,胸壁2例（2.5%）,骨骼2例（2.5%）,胸导管末端70例（88.6%）。79例原发性乳糜尿患者中,临床分级为轻度27例,重度52例,影像学分级为轻度40例,重度39例,两种分级的一致性中等。结论:CTL能够准确评价原发性乳糜尿患者的肾内及腹膜后扩张淋巴管分布及范围,评估胸腹盆部淋巴管及胸导管异常情况,为原发性乳糜尿的诊断、分级及治疗提供影像依据。   相似文献   

陆域蒸散的测算理论方法:回顾与展望     

刘元波  邱国玉  张宏昇  杨永辉  张寅生  王权  赵文智  贾立  吉喜斌  熊育久  鄢春华  马宁  韩淑敏  崔逸凡 《中国科学:地球科学》2022,(3)

蒸散是地球水分循环与能量转换的关键环节.陆域蒸散的精准测算是地球物理、生物乃至环境过程研究的共同科学难题.以英国Dalton和Penman等人为代表的开创性工作,以及大气边界层湍流交换理论与实验的不断发展,奠基了现代主流的蒸散测算方法.20世纪90年代以来技术趋于成熟的涡动相关系统和卫星遥感等观测手段,跨越寒带到热带、干旱区到湿润地区,涵盖水体、湿地、森林、农田、草地、裸地、城市等不同下垫面类型,极大地拓展了对蒸散过程认知的深度和广度;捕捉了诸如地表夜间蒸散、蒸散迟滞现象、非均匀下垫面的湍流间歇、平流关联的岛屿效应、下垫面转捩效应等新的现象和事实,对经典相似性理论和蒸散测算理论等提出了新的挑战;最大熵增蒸散模型和非参数化蒸散模型等新方法和新理论的萌芽已经出现.与此同时,点位高频观测和航空航天遥感技术构筑了从植物气孔到叶片、植株、冠层、景观、流域等跨尺度测算手段,在地表蒸散过程观测及机理解析上,形成纵向深化及横向综合的新进展.陆域蒸散新理念、新模型、新技术的综合性发展,成为突破蒸散精准测算难题的基础条件,这将为揭示地球系统的水-热-碳循环机理等全球性重大基础理论问题,为满足农业灌溉与粮食安全、水资源精细化管理与生态环境保护、城市热环境调控与全球升温适应对策等国家重大需求,提供更为严谨坚实的科学理论依据和实验支撑.  相似文献   

深海海底边界层原位观测系统研发与应用     

季春生  贾永刚  朱俊江  胡乃利  范智涵  胡聪  冯学志  余和雨  刘博 《地学前缘》2022,29(5):265-274

为进一步研究南海北部陆坡海洋动力过程对深海海底边界层的影响,研发了“深海海底边界层原位观测系统(In-situ Observation System for Bottom Boundary Layer in Abyssal Sea)”,ABBLOS。观测系统主体为坐底式深海运载平台,最大工作水深可达6 700 m(实际工作水深取决于搭载设备的耐压水深),是研究深海海底边界层问题的重要技术创新。观测平台由上下两部分框架结构组成,上部框架用于搭载和回收观测设备,下部支撑架为配重,并且用于提供距离海底1 m的观测空间;同时创新性地设计了“卡槽定位-螺栓紧固”的连接方式连接上下两部分,连接方式简单可靠,保证了平台回收成功率。ABBLOS集成了75 k-ADCP、高频ADCP、ADV、高精度压力计、海底摄像机等设备,以及甲烷、温盐深、浊度、溶解氧、氧化还原电位等传感器,首次实现了内波、中尺度涡等海洋动力过程与海底边界层物理化学参数的动态变化同步观测,特别是可以观测距离海底1 m高度范围的水体流速剖面,并且达到7 mm一层的垂向空间分辨率。研制完成后,2020年在南海北部陆坡神狐海域655 m和1 405 m水深处分别成功布放并回收,观测时间共计34天,采集到观测站位上覆海水的流速剖面结构,捕捉到了平均周期为1天1次的内波作用过程,以及海底边界层的多种物理化学参数。初步分析655 m水深处的观测数据后,发现深海海底边界层的温度、压力、溶解氧、密度和盐度等参数受控于海洋潮汐过程,尤其是温度和压力的变化基本与潮汐周期同步。海底边界层氧化环境较为稳定,甲烷浓度由高变低,但是基本在海洋溶解甲烷平均浓度范围内。与潮汐相比,内孤立波对深海海底边界层水体的影响程度较小,但是明显可以引起沉积物的再悬浮,引起的海底边界层的海水浊度从背景值的0.01 NTU增大到48 NTU,海底摄像机也记录到了内孤立波期间深海底层海水突然变浑浊的过程,说明南海内孤立波可以影响海底沉积物的输运。  相似文献