诊断分析-09 若干诊断量的分析应用.ppt

第九章若干诊断量的分析应用
现代天气预报方法是以数值天气预报产品为基础,综合应用多种气象信息和预报技术的预报方法。要求预报员不但要了解数值预报模式中所包含的基本物理过程、性能特点以及误差分布规律等,而且要熟悉有关诊断量的物理意义,能够借助天气诊断分析工具,至少是定性地理解大气中正在发生的以及数值预报所模拟的动力学、热力学过程。
§ Q矢量分析
§ 位涡思想的应用
§ 条件性对称不稳定
§ 强对流天气分析预报中新引入的参数
§ Q矢量分析
垂直运动的分析判断在天气分析预报中有着特殊重要的作用。大尺度垂直运动的分布决定了大范围天气现象的分布,大气中发生的热量和动量的垂直输送以及位能与动能之间的相互转换等,都与垂直运动有密切的关系,因而垂直运动常被作为天气系统发生和发展的一个重要指标。
但是垂直运动至今无法测量。掌握其诊断方法,对于实际天气分析和预报,特别是暴雨预报具有重要的意义。
(σ▽2 + f2∂2/∂p2) ω= - f(∂/∂p)[-Vg •▽(f +ζg)]

- ▽2 [Vg •▽(∂Φ/∂p)]

- R /pCp •▽2 dQ/dt
根据1000hPa和500hPa上散度的垂直分布来讨论气旋的发展
记VT=V5-V0 为热成风,ζT=ζ5-ζ0为热成风涡度,
假定500hPa近似为无辐散面
Sutcliffe得到1000hPa等压面上的散度诊断方程
–▽p •V0 = -(2/f0 )VT •▽pζ0

-(1/f0 ) VT •▽pζT

-(1/f0 ) VT •▽Pf
右侧第一项代表了热成风引导效应:主要控制气旋的移动。沿热成风方向,上升运动出现在正涡度中心的前方,下沉运动出现在正涡度中心的后方。因此,利用某一层等压面图资料,即可判断该等压面上的垂直运动方向。
Sutcliffe认为气旋的产生与低层的辐合相联系(气旋低层的辐合还必须为高层的辐散所补偿,否则气旋仍然发展不起来)。
§ Q矢量及其物理意义
§ 垂直运动的诊断
§ 锋生锋消的分析
§ 理论上Q矢量的进一步深入研究与探讨
§ Q矢量及其物理意义
一、Q矢量形式的方程的推导
Hoskins等人(1978)论证了在忽略了科氏参数随纬度变化这一小的作用,不考虑非绝热加热以后,方程的右侧可以写成一种避开潜在抵消作用的形式。
P坐标中不考虑摩擦项、略去垂直变化项的水平运动为:
(1)
式中va = v-vg,ua = u-ug。
(2)
利用地转近似得:
(3)
——将上式作f(/p)运算,得
考虑热成风
利用热成风:
即:
和
得:
则(3)式化为:
(4)
热力学方程
绝热
得
(5)