台风莫拉克(2009)暴雨过程中位势切变形变波作用密度诊断分析和预报应用

在水平风场切变形变的基础上引入物理量——位势切变形变, 把水平风场的垂直分量和切变形变与广义位温的空间梯度结合起来. 该物理量的二阶扰动被定义为波作用密度, 在局地直角坐标系中推导了能够描述中尺度扰动系统发展演变的波作用方程. 对2009年登陆台风莫拉克引发的暴雨过程进行诊断分析, 结果表明, 台风中心区切变形变向涡度的转化显著, 该转化通过纬向风的经向梯度实现. 纬向风速的经向梯度与广义位温垂直梯度的耦合引起位涡和位势切变形变之间的转化, 以至于位势切变形变和位涡的异常值区分别位于台风环流的外侧和内侧. 波作用密度因能够描述水平扰动风场的垂直切变和切变形变以及凝 结潜热函数扰动梯度而与观测降水联系紧密. 相关统计分析表明, 2009年夏季波作用密度与6 h观测降水存在明显滞后相关性, 对未来6 h降水有一定的指示意义. 另外, 波作用密度通量散度和扰动非地转风位涡是影响波作用密度局地变化的主要物理因素. 基于波作用密度与观测降水的良好相关性, 建立了波作用密度暴雨预报方程. 2009年登陆台风"苏迪罗", "天鹅", "莫拉菲"和"巨爵"的暴雨预报个例分析和长时间序列的ETS评分计算表明, 波作用密度对台风暴雨具有较好的预报效果, 其预报降水能力略优于美国全球预报系统(GFS)的直接降水预报. 关键词： 位势切变形变 波作用密度 波作用通量散度 台风暴雨     

强对流降水过程动力因子分析和预报研究

利用对流涡度矢量垂直分量,湿热力平流参数和波作用密度等动力因子对2009年7月8日发生在我国华北南部地区的强对流降水过程进行诊断分析,结果表明,这些动力因子能够综合描述降水系统水平风场垂直切变,涡度扰动以及位温平流和广义位温(及其扰动)的经向梯度等动力学和热力学特征,在降水区对流层中低层表现为强信号,在非降水区表现为弱信号.利用美国NCEP/NCAR 0.5度GFS的6 h,12 h,18 h和24 h预报资料计算分析2009年6月2日至10月1日动力因子对观测降水的指示预测作用,结果表明,动力因子对观测 关键词： 对流涡度矢量垂直分量 湿热力平流参数 波作用密度     

2009年一次华北强桑拿天气过程的动力识别

本文数值模拟并诊断分析了2009年7月华北的一次桑拿天过程, 分析了高温高湿天气的环流特征, 温度、 湿度的水平和垂直分布特征, 位涡分布特征等. 分析发现, 此次桑拿天事件高层为反气旋性环流的高压控制, 水平分布图上, 低层相对湿度大. 垂直剖面上, 中低层为下沉气流和暖湿区, 有明显的水汽梯度和垂直温度梯度, 有倾斜的位涡分布. 既然桑拿天发生在夏季普遍高温的大环境之下, 因此靠单纯的温度或湿度来动力识别和诊断桑拿天, 有较大难度. 本文抓住华北地区桑拿天过程高温、 高湿、 高位涡的特点, 引入一个适合于桑拿天的湿热力位涡参数(MTPV, 它表示为▽ q · (▽ θ × ▽ Q), 这里q是湿度, 表示为大气或者云中水汽和所有水凝物的总和, θ 是位温, Q是位涡), 对桑拿天进行动力诊断分析, 并通过实际个例的计算分析作出简化. 个例分析发现, 此次高温高湿的桑拿天过程伴随MTPV的异常. 虽然2009年7月此次华北地区桑拿天过程有较高的温度, 较大的湿度和倾斜位涡发展, 但是单个变量的范围远大于我们要研究的华北地区桑拿天的爆发范围. 而结合这三个变量引入的MTPV及其简化形式, 无论从经向还是纬向剖面图来看, MTPV的异常大值区相对集中在北京及其周边的华北地区对流层的低层, 并维持. 因而, MTPV及其简化形式均能对此次高温高湿的桑拿天进行较好的动力识别。