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台风暴雨过程中位势散度波作用密度分析和预报应用研究 被引量:11
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作者 冉令坤 刘璐 +1 位作者 李娜 齐彦斌 《地球物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2013年第10期3285-3301,共17页
在位涡的基础上,考虑散度效应,把水平风矢量旋转90°后的旋度在广义位温梯度方向上的投影定义为位势散度,并把其二阶扰动量定义为位势散度波作用密度,该波作用密度代表扰动热量的扰动输送,与位势稳定度的发展演变有关.登陆台风Morak... 在位涡的基础上,考虑散度效应,把水平风矢量旋转90°后的旋度在广义位温梯度方向上的投影定义为位势散度,并把其二阶扰动量定义为位势散度波作用密度,该波作用密度代表扰动热量的扰动输送,与位势稳定度的发展演变有关.登陆台风Morakot(2009)的诊断分析表明,在台风登陆台湾岛,进入台湾海峡和登陆大陆三个阶段,波作用密度高值区与大陆和台湾降水区相重叠,扰动热量的扰动输送显著;在前两个阶段,大陆和台湾降水区波作用密度逐渐增大,扰动热量的扰动输送逐步增强;在台风登陆福建霞浦市后,大陆地区波作用密度减小,扰动热量的扰动输送减弱.在影响波作用密度局地变化的诸多物理因素中,扰动非地转风位涡项是主要强迫项.统计分析表明,波作用密度与观测降水有一定的相关性,据此发展了位势散度波作用密度降水预报方程,其本质是数值模式预报资料的动力延伸释用,预报应用表明,利用24h模式预报场计算的波作用密度降水能够较好地再现观测降水的落区,对台风Morakot引发的暴雨有一定的预报技巧. 展开更多
关键词 位涡 位势散度 波作用密度 作用通量散度
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广义波作用量密度在一次华北暴雨模拟诊断中的应用研究 被引量:5
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作者 骆凯 李耀东 章亦涛 《高原气象》 CSCD 北大核心 2011年第1期74-82,共9页
先运用WRF模式对2008年8月发生在华北地区的一次暴雨过程进行了数值模拟,结果表明,WRF模式比较合理地再现了这个时段的暴雨天气过程。然后利用模式输出结果对两种特殊的广义波作用量密度进行诊断分析,发现两种广义波作用量密度的高值区... 先运用WRF模式对2008年8月发生在华北地区的一次暴雨过程进行了数值模拟,结果表明,WRF模式比较合理地再现了这个时段的暴雨天气过程。然后利用模式输出结果对两种特殊的广义波作用量密度进行诊断分析,发现两种广义波作用量密度的高值区基本上能够覆盖主要的降水区域,但是在其高值中心与降水中心的对应上存在一定偏差。于是,再借鉴"配料法"的思想,构造了nzh指数,研究发现,其对流层中低层平均值的高值区与前1 h降水落区的对应比单一的诊断量要好;在降水区域上空,nzh指数高值中心位置的上升会伴有降水强度的加大;与此同时,随着其中心强度的增大,降水强度也会增大。 展开更多
关键词 华北暴雨 数值模拟 广义作用密度 “配料法” nzh指数
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台风“凤凰”强降水过程中的波作用诊断分析 被引量:4
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作者 周冠博 高守亭 冉令坤 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2013年第1期7-19,共13页
介绍了"扰动热力切变平流参数"的概念,并基于此概念及波流相互作用的理论,对登陆台风"凤凰"2008年7月27日00:00—31日00:00(世界时)的暴雨过程进行了诊断分析。通过采用ARPS模式的资料,对波作用密度M和波作用通量... 介绍了"扰动热力切变平流参数"的概念,并基于此概念及波流相互作用的理论,对登陆台风"凤凰"2008年7月27日00:00—31日00:00(世界时)的暴雨过程进行了诊断分析。通过采用ARPS模式的资料,对波作用密度M和波作用通量散度▽·F进行计算,分析其与6h累积地面降水的关系。结果表明,波作用密度的异常值区始终覆盖观测雨区,二者在水平分布和时间演变趋势上比较相似,该波作用密度能够比较准确地综合表征强降水系统典型的动力场和热力场扰动的垂直结构,因而与降水系统的发生演变密切相关,其正高值区与观测的6h累积地面降水具有良好的对应关系。同时对波作用通量散度▽·F的分析表明,在登陆台风引发的暴雨过程中,非地转风位涡扰动和一阶扰动平流与动力场和热力场扰动梯度耦合项是影响扰动热力切变平流异常变化的主要强迫项。进一步分析表明扰动与基本态的交换主要是扰动热量平流交换,而扰动动量平流交换非常弱。 展开更多
关键词 扰动热力切变平流参数 波作用密度 对流涡度矢量 广义位温 台风降水
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台风莫拉克登陆期间的中尺度波动特征分析 被引量:4
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作者 林青 沈新勇 高守亭 《气候与环境研究》 CSCD 北大核心 2014年第5期536-546,共11页
利用波作用理论对台风莫拉克登陆期间的降水进行诊断分析。结果表明:波作用密度异常能在一定程度上指示暴雨雨区发展移动,其异常值的空间分布能够反映雨区上空动力场和热力场的典型垂直结构特征。台风内中尺度波动与暴雨落区宏观上具有... 利用波作用理论对台风莫拉克登陆期间的降水进行诊断分析。结果表明:波作用密度异常能在一定程度上指示暴雨雨区发展移动,其异常值的空间分布能够反映雨区上空动力场和热力场的典型垂直结构特征。台风内中尺度波动与暴雨落区宏观上具有一定联系。为了详细研究台风内部的波动特征,利用WRF(Weather Research and Forecasting model)模式模拟的高分辨率资料对台风登陆过程中波动特征进行分析,低波数波动的传播主导强对流的非对称分布,2波在登陆初期对对流分布起着关键作用,中尺度波动中同时存在涡旋罗斯贝波以及重力惯性波的特征,对登陆期间涡旋混合的现象有重要作用。 展开更多
关键词 波作用密度 数结构 动能量
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一次东风波暴雨的动力因子预报研究 被引量:10
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作者 吴贤笃 冉令坤 +1 位作者 李娜 王勇 《高原气象》 CSCD 北大核心 2013年第5期1339-1348,共10页
针对2010年7月2427日闽浙沿海地区东风波暴雨过程,利用NCEP/NCAR全球预报系统(GlobalForecastSystem--GFS)每日4次6,12和24h预报场资料计算了湿热力斜压涡度、二级位涡和位涡波作用密度等动力因子,根据这些因子的异常值区可判断... 针对2010年7月2427日闽浙沿海地区东风波暴雨过程,利用NCEP/NCAR全球预报系统(GlobalForecastSystem--GFS)每日4次6,12和24h预报场资料计算了湿热力斜压涡度、二级位涡和位涡波作用密度等动力因子,根据这些因子的异常值区可判断未来降水落区,实现对此次东风波暴雨的预报,其本质是GFS预报场资料的动力延伸释用。结果表明,这些动力因子均能提前6~12h对7月25日降水过程做出预报,对降水落区有一定的预测指示作用。但这些动力因子的降水预报略有差异,其中位涡波作用密度和二阶位涡的预报效果要优于湿热力斜压涡度。这种差异主要是因为这些动力因子包含不同的物理信息,而任何降水过程中起主导作用的物理因素也不尽相同。由于滤去了对降水无直接作用的大尺度背景场信息而保留了中小尺度扰动系统信息,所以位涡波作用密度能够较好地预测指示观测降水的落区范围。 展开更多
关键词 东风 湿热力斜压涡度 二级位涡 位涡波作用密度
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“7.21”暴雨过程动力因子分析和预报研究 被引量:63
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作者 冉令坤 齐彦斌 郝寿昌 《大气科学》 CSCD 北大核心 2014年第1期83-100,共18页
针对2012年7月21~22日发生在我国华北地区的暴雨过程,利用美国全球预报系统资料对湿热力平流参数、对流涡度矢量的垂直分量、热力波作用密度、热力位涡波作用密度、热力位势散度波作用密度和湿斜压涡度等动力因子进行计算和诊断分析... 针对2012年7月21~22日发生在我国华北地区的暴雨过程,利用美国全球预报系统资料对湿热力平流参数、对流涡度矢量的垂直分量、热力波作用密度、热力位涡波作用密度、热力位势散度波作用密度和湿斜压涡度等动力因子进行计算和诊断分析,结果表明,该暴雨过程是由高、低空急流、高空槽、副热带高压、冷锋和辐合切变线等多个天气系统共同作用造成的。降水区具有垂直上升运动强烈,垂直热量输送明显,湿等熵面向下伸展和水平风垂直切变显著等动、热力学特征。湿热力平流参数等动力因子综合反映了上述动、热力垂直结构特征,因而与6小时观测降水的发展移动有~定相关性。全球预报系统48小时预报的动力因子高值区在走向和落区上与6小时观测降水区比较接近,代表动力因子对降水落区有一定的指示意义。利用全球预报系统的预报场资料对动力因子暴雨预报方程进行计算,结果表明,在降水中心位置预报方面,动力因子降水预报比全球预报系统本身的降水预报更接近观测实况。ETS(EquitableThreatScore)评分计算表明,对于降水的早期预报,动力因子降水预报评分略高于全球预报系统本身的降水预报评分,说明动力因子暴雨预报方程有一定的降水预报能力,可以应用到实际天气业务预报中。 展开更多
关键词 暴雨 动力因子 湿热力平流参数 波作用密度
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Energy-Casimir方法在中尺度扰动稳定性研究中的应用 被引量:8
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作者 冉令坤 楚艳丽 高守亭 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2009年第4期530-539,共10页
考虑湿空气中的水汽效应,引进Casimir函数(它是虚位温的单值函数),在x方向动量方程和总能量方程的基础上,采用Energy-Casimir方法建立了三维非地转平衡和非静力平衡的拟能量波作用方程,由于该方程建立在非地转平衡和非静力平衡的动力框... 考虑湿空气中的水汽效应,引进Casimir函数(它是虚位温的单值函数),在x方向动量方程和总能量方程的基础上,采用Energy-Casimir方法建立了三维非地转平衡和非静力平衡的拟能量波作用方程,由于该方程建立在非地转平衡和非静力平衡的动力框架下,因此可用于讨论层结稳定大气内中尺度扰动系统的发展演变。理论分析表明,拟能量波作用方程具有非守恒形式,其中的拟能量波作用密度主要由扰动动能、有效位能和浮力能三部分组成;拟能量波作用密度局地变化除了受拟能量波作用通量散度影响之外,纬向基本气流切变、科氏力作功以及由非绝热加热和水汽相变所构成的波作用源汇项对其也都有贡献。诊断分析结果表明,对流层中低层的拟能量波作用密度与观测的6 h累积地面降水在水平空间分布和时间演变趋势上比较接近,说明拟能量波作用密度能够较好地抓住强降水区上空对流层中低层动力场和热力场的扰动特征,并在一定程度上可以有效地表征降水系统的发展演变,因而与地面降水量存在紧密联系。波作用方程各项的计算分析表明,波作用通量散度与拟能量波作用密度局地变化的倾向以及强降水区的变化比较一致,并且在强度上强于纬向基本气流切变项和科氏力作功项,因此波作用通量散度对拟能量波作用密度的局地变化具有重要贡献。 展开更多
关键词 拟能量波作用密度 作用通量 层结稳定 不稳定
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一个新动力因子在登陆台风“凤凰”强降水过程中的应用 被引量:1
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作者 周冠博 冉令坤 高守亭 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2014年第6期786-793,共8页
根据波动和风场辐合辐散与登陆台风强降水密切相关的特点,利用高分辨率的数值模拟资料,采用分别表征强降水区波动特征和辐合辐散特征的两个动力参数——位势散度波作用密度和散度垂直通量,对登陆台风"凤凰"的强降水过程做诊... 根据波动和风场辐合辐散与登陆台风强降水密切相关的特点,利用高分辨率的数值模拟资料,采用分别表征强降水区波动特征和辐合辐散特征的两个动力参数——位势散度波作用密度和散度垂直通量,对登陆台风"凤凰"的强降水过程做诊断分析;同时结合波扰动和辐合辐散两特征,发展了一个新的物理量——热力切变散度参数,并据此对台风"凤凰"的强降水过程做进一步诊断分析,结果表明在整个研究时段内,地面雨区被热力切变散度参数的异常值区始终覆盖,二者具有较一致的空间分布和时间演变趋势。基于GFS(Global Forecast System)预报产品的动力释用分析表明,利用数值预报场计算的热力切变散度参数的强信号出现在强降水区,而弱信号出现在非降水区,该参数对强降水落区有较好的指示作用。 展开更多
关键词 散度垂直通量 位势散度波作用密度 热力切变散度参数 垂直速度
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