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地形追随垂直运动方程在南疆极端暴雨中的诊断分析
被引量：
7
1
作者
周括
冉令坤
+2 位作者
蔡仁
屈涛
陈蕾
《大气科学》
CSCD
北大核心
2022年第3期745-761,共17页
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...
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。
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关键词
地形追随坐标
广义垂直运动方程
水平辐合
非绝热加热
惯性重力波
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职称材料
一次黄河气旋新生过程中湿斜压不稳定机制的数值模拟研究
被引量：
1
2
作者
李驰钦
鲁蓉
+2 位作者
张万诚
金小霞
高守亭
《高原气象》
CSCD
北大核心
2024年第3期635-654,共20页
作为温带气旋形成的主要机制,湿斜压不稳定在气旋动热力学研究中占据中心地位,其可进一步分为干斜压不稳定、湿不稳定、非绝热Rossby波和Type C气旋新生(对流层顶干侵入)四类。2016年7月18日黄河气旋快速生成后东移进入华北造成“7·...
作为温带气旋形成的主要机制,湿斜压不稳定在气旋动热力学研究中占据中心地位,其可进一步分为干斜压不稳定、湿不稳定、非绝热Rossby波和Type C气旋新生(对流层顶干侵入)四类。2016年7月18日黄河气旋快速生成后东移进入华北造成“7·20”特大暴雨,相比气旋成熟期,其初生阶段的动热力机制尚不清楚。本文利用ERA5再分析资料与WRF模式,对该气旋新生过程的湿斜压不稳定机制进行了数值模拟研究。模拟结果指出,对流层中低层呈非绝热Rossby波形态,即系统东移发展主要由垂直运动-非绝热效应的循环所推动,其中波动触发和传播所依赖的垂直运动更多由涡度平流提供;高层位涡汇与非地转风延缓了对流层顶干侵入位涡的东移,维持了高低层相位差,最终在干侵入前部发展出贯穿对流层的位涡柱。利用非线性片段位涡反演,分别从初始场中移除非平衡分量、对流层顶干侵入位涡、低层非绝热源位涡,设计了若干敏感性试验,结合广义垂直运动方程分析可得:本次过程斜压波必须在充足水汽条件下与非绝热过程耦合才能强烈发展,关闭潜热气旋新生将被抑制,干斜压不稳定无法解释本次过程;初始非平衡场的去除不影响本次斜压不稳定性质但将延后系统发展时间,受湿度条件和中尺度环流结构限制,低层非平衡风的活跃区域主要由干斜压动力学控制;该个例近地面位温梯度小,仅依赖低层初始位涡难以有效组织起非绝热Rossby波东传,同时有别于Type C气旋新生,高层位涡异常也不足以激发起强大的中低层非绝热加热。于本次黄河气旋新生而言,一方面要求初始低层位涡异常具有一定强度,以抵消高层干侵入前部伴随的冷却下沉对其的抑制;另一方面也需要高层位涡异常通过垂直渗透以涡度平流形式加强低层位涡东侧上升运动,在高低层初始相位差合适情况下,持续促使非绝热Rossby波东移发展,推动系统进入水汽条件更好的华北地区。干斜压不稳定、非绝热Rossby波和Type C气旋新生机制均不能独立解释本次事件,此次黄河气旋新生是在非绝热Rossby波和对流层顶干侵入混合作用下,初始时刻最优扰动增长形成的。
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关键词
湿斜压不稳定
气旋新生
暴雨
位涡反演
广义垂直运动方程
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职称材料
题名
地形追随垂直运动方程在南疆极端暴雨中的诊断分析
被引量：
7
1
作者
周括
冉令坤
蔡仁
屈涛
陈蕾
机构
中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴实验室
乌鲁木齐市气象局
乌鲁木齐市米东区气象局
贵州省气象服务中心
出处
《大气科学》
CSCD
北大核心
2022年第3期745-761,共17页
基金
国家重点研发计划项目2018YFC1507104
中国科学院战略性先导科技专项XDA17010105
吉林省科技发展计划项目20180201035SF。
文摘
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。
关键词
地形追随坐标
广义垂直运动方程
水平辐合
非绝热加热
惯性重力波
Keywords
Terrain following coordinate
Generalized vertical motion equation
Horizontal convergence
Diabatic heating
Inertial gravity wave
分类号
P433 [天文地球—大气科学及气象学]
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职称材料
题名
一次黄河气旋新生过程中湿斜压不稳定机制的数值模拟研究
被引量：
1
2
作者
李驰钦
鲁蓉
张万诚
金小霞
高守亭
机构
江苏省气象台
中国气象局交通气象重点开放实验室
南京市气象局
云南省气象科学研究所
中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴重点实验室
出处
《高原气象》
CSCD
北大核心
2024年第3期635-654,共20页
基金
国家自然科学基金面上项目(42075013)
中国气象局复盘总结专项(FPZJ2023-049,FPZJ2024-047)
+1 种基金
江苏省气象局面上项目(KM202302)
北极阁开放研究基金重点项目(NJCAR2018ZD02)。
文摘
作为温带气旋形成的主要机制,湿斜压不稳定在气旋动热力学研究中占据中心地位,其可进一步分为干斜压不稳定、湿不稳定、非绝热Rossby波和Type C气旋新生(对流层顶干侵入)四类。2016年7月18日黄河气旋快速生成后东移进入华北造成“7·20”特大暴雨,相比气旋成熟期,其初生阶段的动热力机制尚不清楚。本文利用ERA5再分析资料与WRF模式,对该气旋新生过程的湿斜压不稳定机制进行了数值模拟研究。模拟结果指出,对流层中低层呈非绝热Rossby波形态,即系统东移发展主要由垂直运动-非绝热效应的循环所推动,其中波动触发和传播所依赖的垂直运动更多由涡度平流提供;高层位涡汇与非地转风延缓了对流层顶干侵入位涡的东移,维持了高低层相位差,最终在干侵入前部发展出贯穿对流层的位涡柱。利用非线性片段位涡反演,分别从初始场中移除非平衡分量、对流层顶干侵入位涡、低层非绝热源位涡,设计了若干敏感性试验,结合广义垂直运动方程分析可得:本次过程斜压波必须在充足水汽条件下与非绝热过程耦合才能强烈发展,关闭潜热气旋新生将被抑制,干斜压不稳定无法解释本次过程;初始非平衡场的去除不影响本次斜压不稳定性质但将延后系统发展时间,受湿度条件和中尺度环流结构限制,低层非平衡风的活跃区域主要由干斜压动力学控制;该个例近地面位温梯度小,仅依赖低层初始位涡难以有效组织起非绝热Rossby波东传,同时有别于Type C气旋新生,高层位涡异常也不足以激发起强大的中低层非绝热加热。于本次黄河气旋新生而言,一方面要求初始低层位涡异常具有一定强度,以抵消高层干侵入前部伴随的冷却下沉对其的抑制;另一方面也需要高层位涡异常通过垂直渗透以涡度平流形式加强低层位涡东侧上升运动,在高低层初始相位差合适情况下,持续促使非绝热Rossby波东移发展,推动系统进入水汽条件更好的华北地区。干斜压不稳定、非绝热Rossby波和Type C气旋新生机制均不能独立解释本次事件,此次黄河气旋新生是在非绝热Rossby波和对流层顶干侵入混合作用下,初始时刻最优扰动增长形成的。
关键词
湿斜压不稳定
气旋新生
暴雨
位涡反演
广义垂直运动方程
Keywords
moist baroclinic instability
cyclogenesis
heavy rain
potential vorticity inversion
generalized omega equation
分类号
P447 [天文地球—大气科学及气象学]
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职称材料
题名
作者
出处
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被引量
操作
1
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》
CSCD
北大核心
2022
7
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
一次黄河气旋新生过程中湿斜压不稳定机制的数值模拟研究
李驰钦
鲁蓉
张万诚
金小霞
高守亭
《高原气象》
CSCD
北大核心
2024
1
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