搜索
您的当前位置:首页正文

大气对流层重力波研究进展

2022-03-15 来源:独旅网
第41卷第5期 2013年1O月 气象科技 Vol_41。NO.5 METEOROLOGICAI SCIENCE AND TECHNOLOGY Oct.2013 大气对流层重力波研究进展 覃卫坚 寿绍文 王咏青 (1广西壮族自治区气候中心,南宁530022;2南京信息工程大学大气科学学院,南京210044) 摘要 重力波对暴雨等强对流天气有着触发机制的作用,甚至影响着大气环流、大气结构和演变。综合近5O年来 国内外有关大气对流层重力波的研究成果,为重力波的进一步研究提供参考。多年研究表明:暴雨等强对流系统、 山脉地形等为对流层重力波波源;重力波强度与风垂直切变、背景绝对涡度成正比,传播速度与波的振幅、水平波 宽成正比,重力波在稳定大气中得到了加强,潜热加热有利于重力波的形成;重力波的探测手段为微压器、卫星、雷 达观测等,通过重力波探测目前基本掌握了重力波的日、月、季节的活动规律。 关键词 重力波急流暴雨冰雹 引言 麦村 提出重力波对暴雨起到触发机制作用,进入 80年代孙淑清 ]、Koch等 、Uccellini等一 、Fritts 等 ]、陆汉城等…]、Todd P.Lane 、Fiona M. Guest[ ]、J.F.ScinoccaE“J、林永辉 朝指出急流的切 变不稳定激发出重力波,与急流相伴的垂直切变是 重力波产生的能量源。 重力波是因静力稳定大气受到扰动而产生的一 种波动,它和台风、暴雨、冰雹等天气过程的发生发 展存在着密切的关系,能够频散传输能量,它甚至影 响着大气环流、大气结构和演变l1 ]。近半个多世 纪以来受到国内外学者的关注,他们运用大气运动 学理论分析、仪器探测、数值模拟等方法对大气重力 波的发生发展、传播及其活动规律进行了研究,其中 包括对流层、平流层、中间层、热层等大气层的重力 波,高度涵盖O~100 km的范围。由于天气过程活 动主要在对流层中进行,下面把近50年有关对流层 重力波的科研成就和进展做一个简单总结,希望能 够引起天气预报工作者对重力波的关注,也为重力 波的进一步研究提供一些思路。 1 重力波动力学研究 1.1 重力波波源的研究 进入90年代以后国内很多专家研究指出山脉 地形、水汽运动等也是大气重力波的波源之一,如桑 建国等l_】 提出地形引起地形重力波的发生,并可分 为过山波和背风波。吴池胜 ]和王兴宝[1。 提出上 坡地形促进重力波的发展,下坡使其减弱。李子良 等_l 研究地形重力波中提出山脉地形、风速、水 汽分布影响着山脉重力波的发生发展和传播。 Christoph Zulickel2 利用无线电探空仪观测到大气 的风速廓线、气温和气压资料,研究指出重力波波跟 地形和湿对流有关。 1.2重力波动力学理论研究 重力波存在于大气中,如何利用大气运动方程 组来描述进而解释其动力学机制呢?60年代以R. R.Long Eez]、锋面、低涡、气旋、急流等天气系统形成的非地 转平衡激发产生大气重力波。Rossby 在2O世 D.M.Benney 为代表首先提出大气 纪30年代最先提出锋面、低涡和气旋等中尺度天气 系统发展总是非地转平衡的,非地转平衡可激发出 惯性重力波,通过惯性重力波的能量频散作用,使大 气恢复地转平衡状态理论。70年代我国科学家李 波动的振幅满足KdV方程,后来很多研究就是从基 本动力学方程推导出重力波的非线性KdV方程,求 得重力波的振幅解。我国以刘式达和刘式适为代表 的科学家在80年代在这方面做了大量了工作,如刘 http://www.qxkj.net.cn气象科技 国家自然科学基金项目41005027、广西科学基金项目(2011GXNSFA018002、20l3GXNSFBB053010、201 3GXNSFAA01 9273)资助 作者简介:覃卫坚,男,1971年生,在读博士研究生,高级工程师,主要从事天气气候动力学研究,Email:qinweijian20O8@1 26.corn 收稿日期:2O12年4月27日;定稿日期:2013年3月25日 第5期 覃卫坚等:大气对流层重力波研究进展 865 式达等 和刘式适等 5]从非线性大气运动方程出 发,用比较简洁的方法求大气非线性惯性波、非线性 重力内波和非线性Rossby波的周期解和椭圆余弦 波解,发现重力波振幅跟传播速度成正比。而卜玉 康等 和王玉清 则分别从/2坐标系的非线性大 气动力学方程组和半地转近似下的正压大气运动方 程组出发,导出惯性重力内波满足非线性的KdV方 程,它的解为椭圆余弦波和孤立波,得到重力波水平 波宽与波速成正比。夏友龙等_2 ]利用行波法导出 非线性常微分方程,求解了KdV方程,并讨论了线 性CISK、非线性CISK、惯性稳定度参数和大气风 速垂直切变对惯性重力孤波强度和宽度的影响。李 国平等_29]利用相平面分析法,由Boussinesq方程组 导出了与非线性重力内波有关的KdV方程,得到热 源强迫对重力波的影响规律,潜热有利波的形成,感 热不利于波的形成。近期,覃卫坚等 叫对惯性重力 波的活动规律进行分析,推导出重力波非线性KdV 方程,并求出其振幅解: A—w 一w 一 一 ・ [ ± ± ± 二丝 r +mnN (1一 )一amN ] 得到惯性重力波强度和风速垂直切变(U )成 正比,随着风速垂直切变增大而增大,在中高纬度地 区尤其明显;惯性重力强度随着大气背景流场的绝 对涡度增大而增大;波向下传播时,惯性重力波强度 随层结稳定度(N )增大而增大,说明了惯性重力波 在稳定大气中强度得到发展和加强;急流为重力波 发生的主要原因,急流下方为激发惯性重力波最强 的地方,重力波传播在稳定大气中强度得到发展和 加强;在同样的条件下,重力波传播强度随着纬度增 高而增大,纬度越低振幅减小。 我国其他一些科学家利用WKB近似解等方法 来分析重力波与大气环境场的关系。如巢纪平[3 、 吴池胜[3 、赵平 等应用WKB近似方法分析了大 气层结对重力惯性波垂直运动发展的影响,指出在 大尺度背景条件下,在不稳定大气中只有对流和重 力惯性波,不能有重力内波,波动从不稳定能量的高 值区向低值区传播时,波动能量将增加,反之则减 小;静力平衡条件会使惯性重力波传播加快,层结不 稳定性增强使波动能量增长,当波向层结不稳定性 增强或稳定性减弱的方向传播时,波动能量增长。 Lott等口 利用WKB近似方法,证明了切变的位涡 异常产生重力波,在全球环流模式中通过计算E—P 通量把重力波波源进行了参数化。近期,吴洪等 朝 采用分层浅水波方程和WKB方法研究山脉对重力 波发展的影响,推导得到判据: 籍( 一) : 定 (2) 表明西风随高度增强,或东风随高度减弱时,山 脉的北坡有利于波动不稳定,山脉的南坡则不利于 重力波不稳定。 1.3 重力波动力学数值模拟研究 近年来随着数值模式的快速发展,国内外专家 开始利用天气模式、云模式、气候模式等来研究重力 波的发生发展。Todd P.Lane等 。明利用二维云 模式研究对流产生重力波及改变孤云环境的机制, 发现不同模式分辨率对模拟结果造成很大影响,研 究了对流云和重力波相互作用,重力波在小尺度云 的形成初期起到重要的作用,并通过一个特性的对 流尺度来定义重力波的垂直波长和周期。Brian F. Jewett等[ ]、Shuguang Wang等[ ]、Riwal Plo— ugonven等_41]利用MM5或WRF中尺度模式分别 成功模拟出风暴、锋面和急流过程激发重力波的发 生。覃卫坚等 ]利用WRF中尺度模式模拟和小波 分析方法,研究一次冰雹过程重力波的活动规律和 动力学机制,发现短周期重力波更容易向垂直方向 传播,而长周期重力波倾向于水平方向传播;强的低 空急流和风速垂直切变对重力波起到“破碎”的作 用,并触发对流系统或湍流发生和加强,对流又激发 产生新的重力波;高空急流激发产生了向东传播的 长周期重力波,造成了高空急流中心往往处于强低 频重力波的西部;长周期重力波在降冰雹后周期有 明显变短现象,随高度越加明显;由地形形成的重力 波在最高山峰上空振幅最大,重力波强度随着高度 加强。刘蕾等_43_在中尺度模式(WRF)中使用地形 重力波参数化方案后可提高山区暴雨天气过程的模 拟能力。最近还有专家利用大气环流和气候模式进 行重力波影响的研究,如Hye—Yeong Chun等I4 ]利 用大气气候模式(WACCM)研究重力波参数化在热 带上升运动变化的影响,发现在影响因子里对流重 力波的作用是最大的,尤其在春季,而且重力波的作 用中大小随着纬度变化而不同。Marvin A.Geller 气 象 科 技 第41卷 等 指出在GISS气候模式中使用地形重力波和非 2.2重力波观测资料分析 地形重力波拖曳参数化方式可以提高模式对海平面 气压等参数的模拟能力。 2大气重力波的探测及分析研究 2.1 重力波观测方法 赵彩等 叩利用重力波观测资料统计分析发现: 大气重力波有明显的季节变化特征,冬春季明显强 于夏秋季,重力波振幅在5月和1O月发生急剧下降 和上升的转变;没有天气过程时一般在午后强度较 弱,午夜强度较强,长周期波中午较强,短周期波午 夜较强;周期小于20 min和120~160 min的重力 波强度弱,周期为4O~80 rain的重力波强度最强, 在国内外重力波研究中有一种重要的方法是利 用现有的气象观测资料,用直观的流场图来表示重 力波过程,例如:有的以在700、850 hPa的散度场上 如果存在着辐合辐散交替出现的链式分布,就确定 这是一个重力波的过程 。 ;有的用散度、位温的 剖面图的上下垂直运动来表征惯性重力波 。另 一种重要的方法是使用精密的仪器对大气气象要素 如气压等进行观测,探测方法通常有:微压计、卫星 空间遥感观测、无线电探空[4 、火箭探测、激光雷达 (测大气温度和密度扰动)、雷达探测(测风)和飞机 观测。仪器观测方法在国外使用比较多,而由于经 济和技术条件限制国内相对使用比较少。进入70 年代后,微压计得以广泛应用在重力波观测上,M. J.Curry 。。在英国伦敦使用3个连网的微压计进行 大气重力波观测,发现在雷暴过程中有重力波产生, 并观测到大气重力波在超过数百公里的远距离中传 播。E.E.Gossard|l5 使用微压计在地面观测到的 气压变化并结合风速脉动资料来研究大气重力波波 谱和波的频散。F.Einaudi等 、F.M.Ralph等 ] 利用微压计和雷达资料分析来研究大气重力波和对 流系统或急流的相互关系。在国内,李启泰等 5_ 采用的灵敏度很高的电容式微压计作为观测仪器, 独创了重力波观测系统,应用于冰雹过程的预警中, 并取得很好效果。9O年代后雷达、卫星观测资料被 很好地应用于重力波的研究中,Swales等 。 利用雷 达观测得到重力波产生于高风切变区。Paul J. Neiman等 利用卫星、雷达观测锋面和山脉地形 重力波关系,提出重力波可以影响锋面的发生和传 播。Ling Wang等 利用探空气象资料研究重力 波的波长及传播,提出重力波频率随纬度增高而增 大,在平流层的低层冬季的频率比夏季高。张灵杰 等[5 利用青藏高原上的红原探空站的无线电探空 资料分析了重力波的波动特征,发现重力波的垂直 波长主要集中在2~4 km之间,重力波能量在垂直 方向以上升传播为主。 当周期小于20 min时存在着重力波强度随周期变 短有急剧减弱的趋势,周期大于80 min以后也有明 显的减弱。 覃卫坚等 在分析一次冰雹天气过程重力波 活动中发现:冰雹发生前,每隔1~4 h会出现一次 短周期的阵性重力波增强的现象。在降冰雹中有超 强的重力波发生,强度可增强10倍以上。降冰雹后 重力波强度比降冰雹前明显增强,强重力波周期范 围也相应变宽了。在同一强度而周期不同的重力波 在产生过程中,短周期重力波的产生和消亡都比长 周期重力波在时间上来得早,长周期重力波比短周 期重力波滞后。在地面观测到的大气重力波基本上 都是从西方和北方传来。 3重力波对我国天气的影响研究 大气重力波影响着台风、暴雨、冰雹等天气系统 的生成和发展,20世纪60年代以来引起了我国科 学家极大关注。 3.1 台风过程中的重力波 重力波对台风发生发展起到启动触发和增强作 用。陈秋士l6 在6O年代提出非热成风的建立和破 坏的过程中,依靠惯性重力波不稳定,扰动发展过程 中产生强烈的上升运动,为台风形成的启动机制。 李志楠等 研究得到,台风外围的低空急流的非地 转产生的重力波触发台风云团的发生发展。郑祖光 等 提出涡度和切向风垂直变化、热成风偏差、层 结稳定度的水平分布等台风发展因子与重力波传播 方向的共同作用,使台风能量发展,强度增大。 台风激发重力波的产生。8O年代,廖洞贤 等 研究指出,台风中的潜热释放、地形抬升作用 及大气层结的变化可以激发重力波。还有很多研究 认为台风过程的螺旋雨带跟重力波有关,如徐祥德 等 阳等研究指出台风系统存在涡旋螺旋波动力特 征,这种重力波列传播可能与台风涡旋基本态波流 第5期 覃卫坚等:大气对流层重力波研究进展 867 及其能量频散动力效应相关;钮学新 。 研究认为热 带气旋螺旋雨带形成是重力波造成的。 3.2暴雨过程中的重力波 重力波对暴雨起到触发的机制作用。6O年代 李麦村l_6 8]研究发现重力波的非线性使得大气扰 动传播速度不一致造成扰动重叠,扰动轮廓发生形 变,最后形成畸变,引起气象要素发生激烈的变化, 使气压发生跳跃式的变化,从而发生飑线;天气系统 猛烈发展过程中非地转平衡激发出强的重力波,重 力波组织积云对流,积云加热使重力波得到加强,反 过来重力波又加强了天气系统的发展,重力波在条 件不稳定大气中对暴雨起到触发机制的作用;中纬 度在具有狭长带状的雨区和急流的条件下,会造成 惯性重力波不稳定,这种不稳定性可造成特定的非 热成风分布和垂直环流之间的正反馈,使垂直环流 加强,造成暴雨。后来朱乾根等l6 、孙淑清 、陈 桂樵 、Peng Jiay{ 引、许小峰 、杨波 、胡伯 威 、赵玉春 、易军等 、张勇等 。 证实了重力 波不仅是中尺度暴雨的触发机制,还可能是中尺度 暴雨的传播机制。 3.3冰雹过程中的重力波 大气重力波还跟冰雹过程发生发展有着密切的 联系,如李启泰等利用3测点布阵探测大气重力波, 发现在降冰雹的3~6 h前地面观测到重力波有明 显增强现象,10~60 min周期的重力波每隔1~3 h 出现一次振幅在40 Pa以上的大值中心,持续20~ 40 min,并把这作为冰雹预测的指标之一。巴特尔 等利用重力波冰雹预警系统观测大气重力波,得到 在降冰雹过程中,重力波中心振幅大于80 Pa,周期 范围一般为25~70 min。覃卫坚等研究冰雹过程 的重力波活动规律,提出由地形形成的重力波在最 高山峰上空振幅最大,尤其当经过一段平缓地形后 有下坡时会使波振幅增大,且地形坡度越陡振幅越 大,这样的地形和急流及风速垂直切变相结合激发 产生了120 min左右周期的重力波,该重力波倾斜 向上传播,对降冰雹对流过程起到触发机制 作用[79-82]。 4结论及展望 回顾关于对流层重力波的研究得到以下结论: (1)通过多年来研究认为强对流系统、山脉地形 等激发产生大气重力波。理论研究方面,从基本大 气运动方程出发,通过推导波动方程并求其周期解、 振幅解、孤立波解等,或利用WKB近似解等方法来 分析重力波与大气环境场的关系,分析重力波的发 生发展的动力学机制。近年来更多地使用数值模式 进行模拟分析研究,在天气气候数值模式里使用重 力波参数化提高模式模拟能力。 (2)重力波的探测手段从微压器发展到近年来 利用卫星、雷达观测,通过重力波探测基本掌握了重 力波的日、月、季节的变化特征。 (3)大气重力波对台风、暴雨、冰雹等强对流天 气起到触发和加强的作用,同样强对流天气也激发 产生重力波。 虽然人们对重力波的基本动力学机理已经有了 一些认识,在很多方面取得了进步,但仍然需要我们 去总结一些研究成果,进一步提高对大气中重力波 影响机理的认识和对重力波的预报能力,这些未知 的东西还是值得我们将来去研究的,随着大气探测 手段的增多,数值模式的快速发展和模拟能力的提 高,未来重力波的更多动力学机制将被发现,反过来 通过重力波的认识可以促进天气气候模式模拟能力 的提高。 参考文献 [1] Fritts D C,Alexander M J.Gravity wave dynamics and effects in the middle atmosphere[J].Rev Geophys,2003,41(22): 10O3 1064. [2] Fritts D C,Vanzandt T E.Spectral estimates of gravity wave energy and momentum fluxes.Part I:Energy dissipation,ae— celeration,and constraints[J].J Atmos Sci,1993,50(22): 3685 3693. [3] Alexander M J,Holton J R,Durran D R.The gravity wave response above deep convection in a squall line simultion[J].J Atmos Sci,1995,52(2):2212 2226. [4] Rossby C G.On the mutual adjustment of pressure and velocity distribution in certain simple current system I[J].J Mar Res, 1937,1:15-28. [5]Rossby C G.On the mutual adjustment of pressure and velocity distribution in certain simple current system lI[J].J Mar Res,1938,2:239-263. [6]李麦村.重力波对特大暴雨的触发作用[J].大气科学,1978,2 (3):201-209. [7]孙淑清.低空急流对内重力波不稳定发展的作用[J].大气科 学,1983,7(2):136—144. [8] Koch S E.Observed interactions between strong convection and internal gravity waves[M]//Preprints at the 14 Confer ence on Severe Local Storms,1 985:198—201. [9] Uccellini I W,Koch S E.The synoptic setting and possible energy sources for mesoscale wave disturbances[J].Mon Wea 868 气 象 Rev,1987,l15:721—729. [1 O]Fritts D C,Luo z.Gravity wave excitation by geostrophic ad— justment of the jet stream[J].J Atmos Sci,1992,49: 681—697. [】1]陆汉城,吕梅,何齐强.一次冷锋后飑线的大振幅重力波特征 分析[J].应用气象学报,1992,3(2):1 36 144. [1 2]Lane T P,Doyle J D,Plougonven R.Observations and numer— ical simulations of inertia—gravity waves and shearing instabili ties in the vicinity of a jet stream[J].J Atmos Sci,2004,61: 2692-2706. [13]Guest F M,Reeder M J.Inertia—gravity waves observed in the lower stratosphere over Macquarie Island[J].J Atmos Sci, 2000,57:737-752. [14]Scinocea J F,Ford R.The Nonlinear forcing of large—scale in— ternM gravity waves by stratified shea ̄instability[J].J Atmos Sci,2000,57:653-672. [15]林永辉,廖清海,王鹏云.低空急流形成发展的一种可能机 制一重力波的惯性不稳定[J].气象学报,2003,61(3): 374—378. [16]桑建国,李启泰.小尺度地形引起的切变重力渡口].气象学报, 1 992,50(2):227 231. ,r17]吴池胜.地形对重力惯性波发展的影响[J].大气科学,1994,18 (1):81—88. [18]王兴宝.地形对重力惯性波传播与发展的影响[J].气象科学, 1996,1 6(1):i l1. [19]李子良.三维多层流动过孤立山脉产生的山脉重力波的数值 试验[J].北京大学学报:自然科学版,2006,42(3):351 356. [2O]李子良.水汽空间分布对大气船舶重力波影响的数值实验[J]. 气象学报,2006,64(3):308—314. [21]Zulicke C,Peters D.Simulation of inertia—gravity waves in a poleward—breaking rossby wave[J].J Atmos Sci,2006,63: 32 53-3276. [22]Long R R.Solitary waves in the westeries[J].J Atmos Sci, 1964,21:1 97-200. [23]Benney D M.Long nonlinear waves in fluid flows[J].J Math and Phys,1966,45:52 63. [24]刘式达,刘式适.大气非线性波动方程的解[J].气象学报, 1982,40(3):279-288. ,r25]刘式适,刘式达.正压模式中的非线性波动[J].大气科学, 1983,7(2):I25 135. [26]h玉康,刘式适,刘式达.大气中非线性的惯性重力内波[J].北 京大学学报,1983,19(1):36—43. [27]王玉清.非线性正压Rossby波的精确解[J].气象学报,1991, 49(4):411—420. [28]夏友龙,王永中.切变流中的CISK机制与惯性重力波[J].热 带气象学报,I996,12(4):341-348. [29]李国平,杨小怡.热源强迫对非线性重力内波影响的初步分析 [J].大气科学,1 998,22(5):791-797. ,r3o]覃卫坚,寿绍文,李启泰,等.影响惯性重力波活动规律的动力 学因子研究[J].高原气象,2007,26(3):519 524. [311巢纪平.非均匀层结大气中的重力惯性波及其在暴雨预报中 的初步应用[J].大气科学.1980,4(3):230—235. [32]吴池胜.层结大气中重力惯性波的发展r-J].大气科学,1990,14 (3):379 383. [33]赵平,孙淑清.非均匀大气层结中大气惯性重力波的发展[J]. 科 技 第41卷 气象学报,1990,48(4):397—403. ,r34]Lott F,Plougonven R.Gravity waves generated by sheared three—dimensional potential vorticity anomalies[J].J Atmos Sci.2012,69:2134-2151. [35]吴洪,林锦瑞.垂直切变和地形影响下惯性重力波的发展[J]. 气象学报,1997,55(4):499—505. [36]Lane T P,Reeder M J.Convectively generated gravity waves and their effect on the cloud environment[J].J Atmos Sci, 2001,58:2427 2440. r37]Lane T P,Knievel J C.Some effects of model resolution on simulated gravity waves generated by deep,mesoscale convec tion[J].J Atmos Sci,2005,62:3408 341 9. [38]Lane T P,Zhang F.Coupling between Gravity Waves and Tropical Convection at Mesoscales[J].J Atmos Sci,2011, accepted. [39]Jewett B F,Ramamurthy M K,Rauber R M.Origin,evolu— tion,and finescale structure of the St Valentine’s day me— soscale gravity wave observed during STORM—FEST.PartⅢ: Gravity wave genesis and the role of evaporation[J].Mon Wea Rev,2003,131:61 7-633. [4O]Wang S,Zhang F.Sensitivity of mesoscale gravity waves to the baroclinicity of jet—front systems[J].Mon Wea Rev,2007, 135:670—688. E41;Plougonven R,Snyder C.Inertia—gravity waves spontaneously generated by jets and fronts.Part I:Different baroclinic life cycles[J].J Atmos Sci,2007,64:2502—2520. [42]覃卫坚,寿绍文,高守亭,等.一次冰雹过程的惯性重力波观测 及数值模拟[J].地球物理学报,2010,53(5):1039 1049. [43]刘蕾,丁治英,常越,等.WRF中地形重力波参数化方案在一 次华南暖区暴雨形成机制分析中的应用[J].气象科技,201 2, 40(2):232-240. [44]Chun H Y,Kim Y H,Choi H J,et a1.Influence of gravity waves in the tropical upwelling:WACCM Simulations[J].J Atmos Sci,2011,68:2599-2612. [45]Geller M A,Zhou T,Ruedy R,et a1.New gravity wave treat— ments for GISS climate models[J].J Climate,2O11,24: 3989-4002. E46]周淑玲,吴增茂.山东半岛一次中口尺度暴雨的数值模拟分析 [J].中国海洋大学学报,2005,35(6):900—906. ,r47]林曲风,吴增茂,梁玉海.山东半岛一次强冷流降雪过程的中 尺度特征分析[J].中国海洋大学,2006,36(6):908—914. [48]龚佃利,吴增茂,傅刚.一次华北强对流风暴的中尺度特征分 析r-J].大气科学,2005,29(3):453-464. ,r49]卞建春,陈洪滨,吕达仁.用垂直高分辨率探空资料分析北京 上空下平流层重力波的统计特征[J].中国科学(D辑):地球科 学,2004,34(8):748—756. [5O]Curry M J,Murty R C.Thunderstorm—generated gravity waves rJ_.J Atmos Sci,1974,31:1402—1408. [51]Gossard E E,Sweezy W B.Dispersion and spectra of gravity waves in the atmosphere[J].J Atmos Sci,1973,31: 1540—1 548. r52]Einaudi F,Clark W L,Fua D,et a1.Gravity waves and con vection in Colorado during July 1 983[J].J Atmos Sci,1987, 44(11):1 534 1553. [53]Ralph F M,Mazaudier C,Crochet M.Doppler sodar and ra— 第5期 覃卫坚等:大气对流层重力波研究进展 869 dar wind— profiler observations of gravity—wave activity associ [67]李麦村.飑线形成的非线性过程[J].中国科学,1975,6: 592 601. ated with a gravity current[J].Mon Wea Rev,1993,121: 444—463. [68]Chen Qiushi.The instability of the gravity inertia wave and its relation to low level jet and heavy rainfall[J].J Met Soe Ja— pan,i982,60:1041—1057. [54]李启泰,谢金来,杨训仁.灾害性冰雹过程的重力波演变特征 [J].气象学报,1993,51(3):361-367. [55]李启泰,李诗明,赵彩.大气重力波布阵探测灾害性冰雹过程 的研究[J].贵州地质,2001,J8f2):73—78. [56]Swales D J,Young G S,Sikora T D.Synthetic aperture radar remote sensing of shear—driven atmospheric internal gravity [69]朱乾根,段永明,洪永庭,等.锋面暴雨雨团活动的波动性[J]. 南京气象学院学报,1980,l(1):33 41. [70]孙淑清.低层风场在暴雨发生中的动力作用[J].大气科学, 1982,6(4):394 4O4. waves in the vicinity of a warm front[J].Mon Wea Rev, 2012,140:1872—1882. [71]陈桂樵.1989年5月16日广州局地大暴雨的特征和机制分析 [J].热带气象,1991,7(1):94—96. [72]Peng Jiayi,Wu Rongsbeng,Wang Yuan.Initiation mechanism of meso一0 scale convective systems[J].Adv Atmos Sci,2002, 1 9(5):870—884. [573 Neiman P J,Ralph F M,Weber R I .Observations of non— classical frontal propagation and frontally forced gravity waves adjacent to steep topography[J].Mon Wea Rev,2001,129: 2633—2659. [73]许小峰,孙照渤.非地转平衡流激发的重力惯性波对梅雨锋暴 雨影响的动力学研究[J].气象学报.2003,61(6):655-665. [74]杨波,高山红,吴增茂.一次秋季大暴雨过程动力机制的数值 分析[J].中国海洋大学学报,2005,35(4):545—553. [75]胡伯威.梅雨锋上MCS的发展、传播以及与低层“湿度锋”相 关联的CISK惯性重力波[J].大气科学,2005,29(6):845—853. [76]赵玉春.梅雨锋对引发暴雨的中尺度对流系统发生发展影响 的研究口].大气科学,2011,35(1):81—94. [583 Wang Ling,Geller M A.Spatial and temporal variations of gravity wave parameters.Part I:Intrinsic frequency,wave length,and vertical propagation direction[J].J Atmos Sci, 2005,62:125-142. [59]张灵杰,林永辉.青藏高原红原站平流层下部重力波观测特征 分析[J2.气象科技,2011,39(6):768—771. [6O]赵彩,田英,周涛.贵州中部大气重力波活动的天气气候分析 _J].高原气象,1998,17(4):420—426. [77]易军,寿绍文,高守亭,等.一次梅雨锋暴雨过程的中尺度特征 分析[J].气象科学,2009,29(6):76卜767. [61]陈秋士.惯性波的对流不稳定和台风形成初期阶段的物理分 析[J].气象学报.1964,34(4):433—442. [62]李志楠,郑新江,赵亚民,等.9608号台风低压外围暴雨中尺度 云团的发生发展l_J].热带气象学报,2000,16(4):316 326. [78]张勇,寿绍文,王咏青,等.山东半岛一次强降雪过程的中尺度 特征[J].南京气象学院学报,2008,31(1):5卜6O. [79]李启泰,李诗明,赵彩.大气重力波布阵探测灾害性冰雹过程 的研究_J].贵州地质,2001,18(2):73—78. [8O]巴特尔,巩迪,单久涛.重力波冰雹预警系统应用研究口].自然 灾害学报,2007,16(6):21-24. [81]和卫东,杨俊山,赖云华,等.滇西北高原一次冰雹灾害天气过 程成因诊断及预报l_J].气象科技,2012,40(1):107—113. [82]张俊兰,罗继.新疆天山南麓一次冰雹天气成因分析[J].气象 科技,2012,40(3):436—444. [63]郑祖光,夏友龙.台风内核与外围能量发展的物理因子[J].热 带气象学报,1994,10(4):300—308. [64]廖洞贤,王两铭.数值天气预报原理及其应用[M].北京:气象 出版社,1 986:43—54. [65]徐祥德,张胜军,陈联寿,等.台风涡旋螺旋波及其波列传播动 力学特征:诊断分析[J].地球物理学报,2004,47(1):33~41. [66]钮学新.热带气旋动力学[M].北京:气象出版社,1992:53 59. Progresses in Researches on Tropospheric Gravity Waves Qin Weij ian , Shou Shaowen。 Wang Yongqing。 (1 Guangxi Climate Center,Nanning 530022;2 College of Atmospheric Science,Nanjing University of In{ormation Science&Technology.Nanjing 210044) Abstract:Gravity waves(GWs)play a role in exciting and enhancing typhoons,rainstorms and hail storms.and have myriad effects and major contributions to the circulation,structure.and variability of the atmospheric.The main advancements in tropospheric GWs researches in last 50 years are summarized. which include the sources.dynamical mechanisms.and observation of GWs.Results show that GWs are mainly excited by iet streams,followed by deep convection,mountain terrain,and water vapor.Normally, the strength of GWs is proportional to the vertical wind shear,absolute vorticity,buoyancy frequency, and the frequency of GWs.GWs propagation velocity is proportional to the amplitude and pulse width of GWs.GWs is strengthened in the stability atmosphere.Latent heating is favorable to the formation of GWs,and therma1 heating is not.The means of GWs detection include micro—pressure devices,satellites. radar,etc.The basic activity regularity of GWs has been founded out through detection in recent years. Key words:gravity wave,j et stream,rainstorm,hail storm 

因篇幅问题不能全部显示,请点此查看更多更全内容

Top