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[天气图分析] 2010年4月26日天气图分析(00UTC)

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发表于 2010-4-26 23:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
平流层-200hPa:

蒙古国东部有一臭氧浓度高值区,在200hPa以上层面形成暖区,这降低了此处低层的位势,有利于低层冷涡的维持。
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100hPa层面的极涡为偶极型,主中心位于挪威Svalbard,副中心位于鄂海;低层位于蒙古国东部的深厚冷涡在此处仍可见槽,其上游的中亚脊也可见。
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 楼主| 发表于 2010-4-26 23:40 | 显示全部楼层
200-700hPa:

我们尝试从涡度(vorticity)的角度进行分析。图中给出的是相对涡度,正值表示逆时针流场,利用地转风近似可知它在北半球对应于槽和低涡等相对周围为低值的区域。因为是“相对周围”而言的,所以如果两个低值系统并排存在,它们的正涡度中心会相互排斥,即比低位势中心的距离拉得更开,而反过来,对于相邻的槽和脊,其各自的涡度中心则会相互吸引。这在GFS的图上看得比较清楚,可惜只有4/25 12UTC的:
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相对涡度是相对地球表面计算的,加上科里奥利系数后即为绝对涡度,在北半球一般为正值。由于惯性因素,绝对涡度沿风向的变化会带来(水平)散度,在北半球绝对涡度下降为辐散(例如从槽流向脊),上升为辐合。将水平散度由上向下积分即得垂直运动的速度(以上各层整体为辐散,则本层为上升运动),如果积到地面则为地面上的垂直运动速度(用气压坐标来衡量),它取决于地面气压的变化率和沿近地面风向的地面坡度。在平地上没有地面坡度的影响,除去地面气压变化率和近地面边界层摩擦所带来的散度等因素,各层的惯性辐合与辐散是大致平衡的,因此绝对涡度在某种平均意义下会沿风向传播,风速较高的层面(比如200-300hPa的急流区)对绝对涡度传播的影响权重较大。温度场则决定了这些涡度在各个层面上的分布,如果某一层面上的空气较暖,则低层的涡度会高一些(地面低压),高层的涡度会比较小,反过来冷气团则会使正涡度集中于较高的层面。

在今天的天气图中,北亚经向非常强烈,巴湖暖脊近几日来在其东侧将来自极涡的冷空气和正涡度源源不断地向南输送(注意北半球高纬的科里奥利系数大,绝对涡度本来就高),在蒙古国东部产生了强烈冷涡,这是我国西北一些地区近日出现强降温和沙尘暴天气的原因。冷涡东侧的强烈暖平流又在日本海一带形成了暖脊,它向北输送的负涡度导致冷涡在200hPa层面上就几乎被切断了,同时也减缓了冷涡的东移和南下。在日本海暖脊以东,鄂海上又有槽存在。从500hPa涡度图上可见,正涡度中心位于内蒙古中部至渤海湾一带(巴湖以北的正涡度拖尾体现了涡度输送的路径),其上游的蒙古国西部为高层辐合区,对应于700hPa的下沉区,而在下游的东北地区(特别是渤海湾以北)则出现了高层的辐散和700hPa上升区。

南方的形势则较为平和,在西南到长江下游出现了一系列浅槽,在500hPa涡度图中体现为弱的正涡度区,槽前(东南侧)为上升运动,槽后为下沉运动。
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 楼主| 发表于 2010-4-26 23:40 | 显示全部楼层
700-925hPa:

北方的形势与高层并没有太大的不同,槽脊的位置只是稍稍偏东了一点,说明其斜压性已经不是很强;相应地,北方的温度槽脊非常强烈,等温线密集,但风向与等温线大致平行,为我国东部地区带来的冷暖平流还不是特别强,即冷空气东移南下的速度受其下游暖脊的阻挡已经减慢了。然而,它在北方产生的24小时降温幅度还是很可观的,东北地区西南部的降幅达15C。冷涡东侧的偏南气流则为东北一些地区输送了水汽,并配合上升运动出现了湿区。

南方小槽的位置在低层明显变得更加偏东,相应地槽前上升所产生的湿区也越来越偏东。受高层蒙古低涡南侧急流的引导,南方的槽会较快地东移,云雨区随之东移南压。
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 楼主| 发表于 2010-4-26 23:41 | 显示全部楼层
地面形势:

气压场与低层相比差别不大,东北地区位于蒙古冷涡东侧,受偏南方向水汽输送和上升运动的影响为阴天,一些站点出现了降水。南方对应于700hPa上升区的地方也出现了降水。
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 楼主| 发表于 2010-4-26 23:45 | 显示全部楼层
半球形势:

极涡主中心位于Svalbard至新地岛一带,向东延伸至整个极区。北美中部的阻高受其东侧低涡的引导有所南退。
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发表于 2010-4-27 10:38 | 显示全部楼层
好贴,分析得非常好,这次冷涡的持续活动给华北带来了3天次的强对流天气,并伴有雷暴大风,青岛26日夜间阵风达21m/s,预计27日后半夜到28日早晨还将有一次雷暴活动。
发表于 2010-4-30 09:43 | 显示全部楼层
我们尝试从涡度(vorticity)的角度进行分析。图中给出的是相对涡度,正值表示逆时针流场,利用地转风近似可知它在北半球对应于槽和低涡等相对周围为低值的区域。因为是“相对周围”而言的,所以如果两个低值系统并排存在,它们的正涡度中心会相互排斥,即比低位势中心的距离拉得更开,而反过来,对于相邻的槽和脊,其各自的涡度中心则会相互吸引。

不大明白楼主想表达的意思。

我举个例子:藤原效应。其系统中质点,忽略下垫面的前提下,受力主要来源于系统风场、气压梯度力、外环境流场强迫和移动路径地转力。那么,系统风场对各质点的作用力,导致其互旋分力的存在,假设两个TC同等强度并不受其他力的影响,那么将表现为单纯的互旋;如果TC强度有差异,那么,两个系统之间的气压差异,导致其不同位置质点表现出“互吸”的分力存在。这就是我们看到的整体系统来说,大TC吞并小TC,并且在吞并过程中,由于各自系统风场不同的干扰现象。对于双温带气旋或双大气涡旋,也是同理。
  
对于TC与副高两个正负涡系统,副高的强大表示了气压梯度力和所提供的风场分力的强劲,所以在低层,副高质点地面辐散流向TC形成辐合的一支,然后在TC高层流出下返回副高系统,整个过程由于跨赤道热量和所处洋面热量的加入,导致TC和副高整体系统和各自系统的能量同步加强,而后TC在高空风切加大能量消耗或下垫面能量消耗下入不敷出而消亡。由于偶极子两个系统互为正反馈,所以不会吞并。槽脊、阻高和切低也是同理。
   
而实际上,大气是个混沌系统,存在无限循环反馈机制,无论双TC还是TC与副高,其整体系统存在所谓的“非线性交互”,而且系统更受外环境影响,包括流场、摩擦和热量输入输出,这也是数值的局限。

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 楼主| 发表于 2010-4-30 13:51 | 显示全部楼层
7# 将臣

谢谢提醒。这里用词不当,所谓“吸引和排斥”在这里只是单纯指涡度中心在某一时刻比位势中心远还是近,并不涉及它们未来的移动趋势。

这样说来藤原效应似乎也可以解释了。我对台风不是很熟悉,不过印象中它在低层近中心的正涡度应该大于很高层面上可能的负涡度(因为气流在上升运动中涡度降低,本身就会带来辐散),因此各层平均而言仍然是个正涡度系统。在北半球,如果两个台风并存,那么它们的低层正涡度中心相比低位势中心应该更为远离,因此涡度沿地转风的平流方向正是让两者逆时针互旋的方向。反过来,如果台风处于副高边缘,那么其低层正涡度中心应该会偏向副高一侧,有沿副高边缘作顺时针运动的趋势。

当然,摩擦和热力场的影响也很重要。
发表于 2010-4-30 14:01 | 显示全部楼层
8# r6144
哦,原来是比较涡度中心与位势高度中心,看得我晕半天:lol
  
回复后面的分析在理想状态对的,实际计算一般考虑速度项差异也就差不多了(有时需要考虑季风风速)。
发表于 2011-4-7 20:18 | 显示全部楼层
其实从简单的天气学理论分析天气就够了

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