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数值模式垂直切变基流地形重力波参数化评估方法: 本发明涉及垂直切变基流地形重力波参数化，具体涉及一种数值模式垂直切变基流地形重力波参数化评估方法。本发明的数值模式垂直切变基流地形重力波参数化评估方法通过垂直切变基流地形重力波解析解，研发了数值模式中的考虑垂直切变效应的...; 张蓉蓉庄园黄宗慈李特丁志成高丽波范子琪陆伟徐昕

一次垂直切变不稳定背景下的重力波过程分析: 2022年; 利用常规气象观测数据以及再分析资料,对2022年1月30—31日,广西中部至南部出现大面积具有波动特征的带状回波过程中重力波的发展及传播进行了诊断分析。结果表明:(1)此过程广西受南支槽前西南急流控制,强垂直风切变为重力波的发展提供了扰动背景。广西位于锋面冷空气一侧,低层静力稳定层结为重力波的传播提供了必要条件。(2)此过程受到周期为5~7h的重力波影响。在过程初期,切变不稳定增强对重力波具有激发作用。在波动成熟和维持阶段,基本气流向重力波的能量输送,弥补了波动传播过程中的能量耗散。Richardson数具有较好的指示意义。(3)波动中的上升运动将水汽向高层输送,潜热加热的正反馈以及不稳定能量释放使得重力波的抬升扰动可以延展至更高层次。; 覃皓; 关键词：重力波急流

中尺度对流系统的动热力特征及其演变对风垂直切变的响应被引量：4: 2020年; 为探究环境风切变在对流系统发生发展与维持过程中的重要性,利用2009年6月5日20时(北京时)上海宝山站的探空资料生成理想试验初始场,设计了包含改变整层、中层和低层风切变在内的多组试验,对比分析各试验系统的动热力结构特征及其演变发现:(1)整层环境风切变的改变对中尺度对流系统的影响最显著,其次是中层风切变。增大整层风切变时,对流系统强度及组织性最强,生命史增长。减小整层风切变时,系统强度最弱且组织结构易发散。(2)风切变增加,水平涡度增大,其受垂直运动影响转化为垂直涡度,涡旋对与垂直运动间相互作用形成的正反馈过程是系统强度增强并可以长时间维持线状结构的重要原因。(3)风切变减小,对流系统移动速度远小于阵风锋,阵风锋移至系统前方,阻断系统前沿上升气流必需的暖输送。阵风锋后冷而稳定的环境令系统逐渐消散。; 孙晓蕾闵锦忠王仕奇沈菲菲杜宁珠

风垂直切变对大气静力适应过程的影响——第一部分:波动响应被引量：1: 2020年; 本文基于描述可压缩大气静力适应过程的线性模型,分别采用正交模法和WKBJ法,从波动响应的角度研究了风垂直切变对大气静力适应过程的影响.结合实际天气现象构造了四种风垂直切变模型,分别为垂直无切变的定常模型、类似锋面特征的线性切变模型、表征东风急流的反气旋式切变模型和类似西风急流的气旋式切变模型.分析了相应模型下静力适应过程中的波动特征及波能量演变规律.得到结论:(1)在定常模型中,破坏静力平衡的能量激发出四支两两成对的、传播性质类似声波和重力波的波动,波动能量在闭合系统假设下为守恒量;(2)风切变的存在改变了波动及其能量的传播特征,也改变了波动能量的守恒性;(3)在大气稳定层结下,若波动多普勒频率大于0且小于0.7倍的浮力振荡频率,则发展(衰亡)型波动的螺旋结构分别为:(a)在线性切变模型中,等相位线自下而上需向西(东)倾斜;(b)在反气旋式切变模型中,等相位线在急流轴上层自下而上需向西(东)倾斜,在急流轴下层自下而上需向东(西)倾斜;(c)在气旋式切变模型中,等相位线在急流轴上层自下而上需向东(西)倾斜,在急流轴下层自下而上需向西(东)倾斜;若波动多普勒频率大于0.7倍的浮力振荡频率,则情形相反.; 郭海龙刘宇迪崔新东

风垂直切变对大气静力适应过程的影响——第三部分:能量转换: 2020年; 基于前两部分的研究,第三部分从能量转换的角度揭示了风垂直切变对大气静力适应过程的影响.研究显示,对非静态等温大气,初始时刻加以有效势能和有效弹性势能的强迫后,风垂直切变改变了适应过程中扰动能量在各能量形式中的分配比例,这种作用随扰动尺度和时间的变化有显著差异,系统尺度越小影响越显著.比较东风急流模型和西风急流模型显示,负的风切变应力使得四类扰动能量谱随系统尺度的变化趋于平缓,使得微尺度和小尺度(中尺度)系统中扰动垂直动能(扰动水平动能)的比例随时间减小,正的风切变使得扰动能量谱随系统尺度的变化显现跳跃的特征,使得中尺度(微尺度和小尺度)系统中扰动垂直动能(扰动水平动能)的比例随时间减小.风垂直切变引起的动量通量输送是扰动能量与基本气流能量之间交换的通道,当风切变应力和动量输送方向相同时,风垂直切变使得能量向基本态转移,维持基本气流,削弱扰动能量,缩短静力适应过程的周期;当风切变应力和动量输送方向相反时,风垂直切变作用相反;此作用随着扰动尺度的变化差异明显.; 郭海龙刘宇迪崔新东; 关键词：能量转换能量谱

风的垂直切变对滞弹性大气中静力适应过程的影响被引量：2: 2018年; 本文基于描写滞弹性大气静力适应过程的线性方程组,从波动频散关系、气团运动规律和能量转换的角度出发,研究了水平基流及其垂直切变对该模式大气静力适应过程的影响.构造四种水平基流垂直分布模型进行比较,分别为常数型、线性切变型、反气旋切变型和气旋切变型,得到结论:(1)具有重力波性质的波动是滞弹性大气静力适应过程中扰动能量传播的方式,当垂直折射指数大于零时,基本气流及其垂直切变的存在,不仅改变了波动频率的大小,而且改变波动传播的方向;(2)在静力适应过程中气块的运动轨迹呈椭圆形,水平基流及其垂直切变影响椭圆的扁率,同时也影响扰动物理量之间的偏振关系;(3)水平基流的垂直切变是扰动能量和水平基流能量发生转换的媒介,当存在垂直向上的动量输送时,正的垂直风切变对应扰动能量的衰减,水平基流能量的增加,负的垂直风切变对应扰动能量的增加,水平基流能量的衰减;(4)不同的风的垂直切变模型,对静力适应过程的影响不同;对于水平基流呈反气旋切变型和气旋切变型,扰动发展的波动垂直结构为,急流轴上方波动等相位线自下而上向西倾斜,急流轴下方波动等相位线自下而上向东倾斜,反之亦然.; 郭海龙刘宇迪; 关键词：能量转换

台风环境风垂直切变的计算被引量：6: 2017年; 环境风垂直切变小大对台风强度变化有显著影响。通过查阅文献和会议交流发现,由于算法上的细微区别,导致同一个台风在计算环境风垂直切变时结果有所不同,有时差异较大。本研究针对这一问题,以南海快速增强台风为例,利用中国气象局整编的热带气旋年鉴、NCEP FNL、个例数值模拟资料等,计算并对比分析了南海台风在快速增强阶段不同环境风垂直切变计算方案和数据对计算结果的影响,并对业务应用时应该注意的问题展开讨论。; 程正泉杨国杰邓文剑; 关键词：台风

西北太平洋环境风垂直切变和热带气旋移动对涡旋内对流非对称分布影响的特征分析被引量：10: 2017年; 热带气旋(TC)预报特别是强度预报是当今大气科学研究和业务预报的重点、难点问题,TC环流内部的对流系统对气旋的结构和强度变化有着十分重要的影响。利用FY-2C/2E黑体亮温(TBB)资料和NCEP分析资料,研究了2005—2012年西北太平洋热带气旋外雨带区的对流非对称分布特征,及其与环境风垂直切变和TC移动的关系。分析发现,整层风垂直切变的方向与TBB一波非对称大值区关于方位角的分布有很好的对应关系。在弱整层风垂直切变条件下(<5 m/s),TC移动引起的非对称摩擦效应会使对流易出现在移动方向的右前象限。在中强整层风垂直切变条件下(>5 m/s),风切变成为影响对流非对称分布的主要因子,TC外螺旋雨带区的对流集中于顺风切方向及其左侧,对流偏离顺切变左侧的程度一方面受到TC内逆时针环流的影响,另一方面与风垂直切变的强度有关:对于发展阶段的TC,当风垂直切变增强时,一波非对称分布更加显著,切变越强,TC强度越大,外雨带区的对流越偏离顺风切左侧;对于消亡阶段的TC,风垂直切变的影响作用并不明显。; 杨璐费建芳黄小刚程小平阳向荣马占宏; 关键词：热带气旋中尺度对流系统环境风垂直切变

旋转层结流体中垂直切变基本流、β效应、地形效应和强迫耗散共同作用下的Rossby波被引量：2: 2017年; 本文运用摄动法和WKB方法(多尺度方法),从位涡守恒方程出发,分析旋转层结大气中基本流有垂直切变以及层结效应对β效应、地形效应和强迫耗散共同作用下的Rossby波的影响,得到一个非标准形式的非线性Schr?dinger方程,而在水平波数小于3时该方程有包络孤立波解;又进一步说明基本流的垂直切变对包络Rossby孤立波的波速的影响;强迫耗散对包络Rossby孤立波稳定度的影响.另外,本文还应用常数变异法求解了非齐次的Bessel方程,得到包络Rossby孤立波的经向结构.; 赵波杨联贵宋健; 关键词：非线性SCHRODINGER方程

利用风廓线雷达资料分析一次强降水过程的风垂直切变特征被引量：15: 2017年; 联合应用5部风廓线雷达、多普勒天气雷达组网观测资料,并结合海河流域自动气象站资料详细分析了2012年7月21日海河流域强降水发生、发展过程中温度场、风场演变特征。结果表明:这次强降水天气具有明显的中尺度天气特征,强降水主要发生在露点温度梯度区内。低空急流指数变化对短时强降水的峰值有一定的指示作用,它的快速增加意味着强降水将要开始。垂直风切变对短时强降水的形成具有参考价值:降水开始前,2 500—3 000 m的风速和风切变首先开始增大,之后大风向1 000 m以下扩散,风切变梯度增强预示着短时强降水开始;1 000—1 500 m风速迅速减小,高层也随之减小,强降水趋于减弱或结束。风廓线雷达中风向风速的变化能够指示系统的过境时间,以上结论对预报强降水的起始及降水的持续时间具有使用价值。; 王彦刘一玮孙晓磊; 关键词：风廓线雷达强降水

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