文章目录

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 高原切变线研究现状与进展

    1.2.1 高原切变线发生发展及移动机制

    1.2.2 高原切变线与高原低涡的关系

    1.2.3 高原切变线的天气影响

1.3 本文工作及论文的章节安排

第二章 资料与方法

2.1 资料说明

2.2 动能梯度简介

2.3 总比能、水汽通量散度的表达式

2.4 HYSPLIT轨迹模式简介

2.5 扰动动能方程的表达式

2.6 动能分解方程的表达式

第三章 高原切变线的结构特征

3.1 高原切变线天气概况

3.2 高原切变线的水平结构

    3.2.1 涡度、散度的水平分布特征

    3.2.2 动能梯度的水平分布特征

    3.2.3 假相当位温的水平分布特征

3.3 高原切变线的垂直结构

    3.3.1 涡度、散度的垂直分布特征

    3.3.2 动能梯度的垂直分布特征

    3.3.3 假相当位温的垂直分布特征

3.4 本章小结

第四章 高原切变线演变过程中的能量和水汽特征

4.1 高原切变线的总能量演变

    4.1.1 显热能和潜热能的分布特征

    4.1.2 显热能平流和潜热能平流的分布特征

4.2 扰动动能的空间分布及局地变化

4.3 高原切变线的扰动动能收支

    4.3.1 扰动动能平流项和正压转换项的分布特征

    4.3.2 斜压转换项和扰动位势平流项的分布特征

4.4 高原切变线的水汽特征及其与降水的联系

4.5 本章小结

第五章 动能的空间尺度分解在高原切变线的分析应用

5.1 扰动动能的变化特征

    5.1.1 整层扰动动能及其收支项随时间的变化

    5.1.2 扰动动能趋势及其各收支项的时空分布

    5.1.3 高原切变线各发展阶段的扰动动能收支

5.2 平均动能趋势及其各收支项的时空分布特征

5.3 背景场和扰动场的相互作用与能量串级

5.4 本章小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2 讨论与展望

参考文献

作者在读期间科研成果简介

致谢

文章摘要:本文应用NCEP FNL 1°×1°全球分析资料,选取了一次初生于青海东南部之后东移到四川中部并产生天气影响过程的高原切变线个例,结合常见的动力诊断量,并引用新型物理量—动能梯度,分析了此次高原切变线的结构特征。接着分析了高原切变线不同发展阶段的湿总能量、扰动动能和水汽的演变特征。最后,应用动能空间尺度分解方法对此次高原切变线过程进行了能量诊断分析,并根据扰动动能和平均动能的转换项初步讨论了背景场和扰动场的相互作用机理。通过以上各章的分析、讨论,得到以下主要结论:（1）中纬度低压槽的东移与西太副高的西伸、加强是常见的有利于高原切变线生成、发展的环流条件。高原切变线同时是正涡度带和散度辐合带,且为较浅薄的系统,切变线上正涡度带和辐合带基本位于400h Pa以下。从能量学的角度来看,在高原切变线发生发展时,切变线的位置与地转偏差及动能梯度大值区相对应,动能梯度模值的水平、垂直分布与相应的散度分布一致,能量场的这些分布可以反映切变线的基本结构特征。（2）高原切变线基本位于暖湿区,切变线南北两侧温度、湿度差异明显,北侧受偏北风的影响,表现为相对干冷区,而切变线南侧受湿润西南气流的影响,呈现为暖湿区。在切变线生成和成熟时刻,切变线上都有对流不稳定能量的存在,尤其在切变线成熟时刻,低层不稳定而高层稳定,近地层是高能、高湿区,切变线上伴随有较强的上升运动。（3）高原切变线生成后,显热能的变化量和潜热能的变化量量级相当,两者都对总比能的变化有贡献。当切变线发展到成熟阶段后,潜热能的变化占主导地位。切变线所在区域对应有潜热能大值区,表明相关区域易发生水汽凝结,且切变线基本位于正负显热能平流和正负潜热能平流之间。（4）扰动动能大值区的分布和切变线的走向一致,在切变线发展初期,扰动动能明显增大。扰动动能平流项和正压转换项的值都比较小,尚不足以反映切变线演变过程中的能量变化,而斜压转换项和扰动位势平流项是扰动动能收支的主导项;在切变线成熟时刻,扰动有效位能向扰动动能的转换最大,斜压转换项是高原切变线发展过程中能量转换的重要途径,有利于切变线上的上升运动加强。扰动动能趋势项可以较好预示切变线的发展态势,扰动非地转位势通量及其散度对高原切变线的生消及移动具有较好的指示意义。（5）不同阶段水汽辐合带基本位于切变线上,为切变线附近的强降水提供了充足的水汽供应条件。切变线水汽辐合区位于对流层中、下层（400h Pa以下）,在切变线成熟时刻,水汽辐合区厚度最大,伸展高度最高。低层水汽通量散度的辐合带大体能够反映未来6小时强降水的分布。对本次降水过程贡献最多的水汽来自局地,其贡献率为48%,其次是孟加拉湾,为26%。（6）低层扰动动能的增幅与高原切变线的发生发展密切相关,在切变线的生成阶段至成熟阶段,扰动动能增加为切变线的发生发展提供了能量保障;平均动能变化大体与扰动动能呈相反趋势,在切变线生成阶段和发展阶段,中低层平均动能随时间减小。在影响动能变化的各因子中,斜压转换项贡献最大;在切变线生成阶段,低层平均动能与扰动动能间的转换对扰动动能变化影响明显。背景场和扰动场的相互作用使得扰动动能增大而平均动能减小,构成动能的降尺度串级转换,这种能量转换方式有利于属于中尺度的高原切变线生成。