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云娜台风暴雨的Q矢量与螺旋度诊断分析
云娜台风暴雨的Q矢量与螺旋度诊断分析
利用非地转ω方程说明了Q矢量散度的物理意义,并通过计算台风"云娜"影响过程中的Q矢量散度和高低空螺旋度,分析了这两个物理量的演变特征及其与台风、台风暴雨的关系,指出低层等压面上Q矢量散度场及相对螺旋度对台风暴雨预报具有较好的参考价值.
作者：朱健沈晓玲ZHU Jian SHEN Xiao-ling 作者单位：朱健,ZHU Jian(北京大学,物理学院大气科学系,北京,100871;绍兴市气象局,浙江,绍兴,312000)
沈晓玲,SHEN Xiao-ling(绍兴市气象局,浙江,绍兴,312000)
刊名：科技通报 ISTIC PKU英文刊名：BULLETIN OF SCIENCE AND TECHNOLOGY 年，卷(期)：2007 23(1) 分类号：P4 关键词：台风暴雨 Q矢量垂直运动螺旋度。
Q矢量在天气预报中的应用
寇正
【期刊名称】《《教学与研究》》
【年(卷),期】2002(023)002
【摘要】上期作者介绍了准地转Q矢量分析的理论与方法，给出了一般形式的准地转Q矢量表达式，同时详细讨论了Q矢量的物理意义。
本文以一次气旋快速发展过程为例，说明了准地转Q矢量在实际天气过程诊断分析中的应用。
【总页数】4页(P45-48)
【作者】寇正
【作者单位】解放军理工大学气象学院大气科学系南京 211101
【正文语种】中文
【中图分类】P4
【相关文献】
1.现场重构法在天气预报误差原因分析中的应用——以一次节日天气预报误差为例[J], 林丽萱;薛凌英;林彬
2.基于太阳电池片的全天球太阳矢量确定及在双矢量定姿中的应用 [J], 高海云; 张科科; 夏喜旺; 徐文明; 孙宁; 孙国文
3.准地转Q矢量的计算及其在强天气预报中的应用 [J], 滕卫平;卢家麟;李清泉
4.位涡和Q矢量诊断在毛乌素沙地沙尘天气预报中的应用 [J], 井喜;屠妮妮;井宇
5.准地转矢量分析方法在宁夏夏季降水天气预报中的应用 [J], 车锡果;刘庆军;沈跃琴;卢云
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几种Q矢量的比较
岳彩军;寿绍文
【期刊名称】《大气科学学报》
【年(卷),期】2002(025)004
【摘要】利用1991-07-05T20-06T20一次江淮梅雨锋暴雨过程实况资料,结合地面降水分布,从定性(矢量场,即Q)、定量(散度场,即2*Q)的角度细致、具体地比较分析了准地转Q矢量、半地转Q矢量、非地转Q矢量及湿Q矢量的诊断特性.结果表明:半地转Q矢量诊断能力优越于准地转Q矢量.非地转Q矢量、湿Q矢量诊断能力明显优越于准地转Q矢量、半地转Q矢量.准地转Q矢量诊断能力最差;从定性的角度分析,非地转Q矢量与湿Q矢量诊断能力相差不大.但进一步定量分析发现,在整个梅雨锋暴雨过程中,湿Q矢量的诊断能力大于其他Q矢量;700hPa 高度上各Q矢量的矢量、散度辐合区较其在850hPa和500hPa上对降水反映更好,尤其是700hPa湿Q矢量散度辐合区与降水区有非常好的对应关系.
【总页数】8页(P525-532)
【作者】岳彩军;寿绍文
【作者单位】南京气象学院,大气科学系,江苏,南京,210044;南京气象学院,大气科学系,江苏,南京,210044
【正文语种】中文
【中图分类】P425.81
【相关文献】
1.几种Q矢量在皖东一次特大暴雨中的比较分析 [J], 贾天山
2.几种矢量化软件成图精度的分析与比较 [J], 李洪玉;唐诗华;廖中平
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4.Q矢量和湿Q矢量在暴雨诊断中的应用比较 [J], 赵桂香;程麟生;李新生
5.几种国外火箭发动机推力矢量测量装置概述 [J], 刘万龙;王得志;刘硕;田国华;朱昊伟
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第35卷第4期 2020年8月成都信息工程大学学报JOURNAL OF CHENGDU UNIVERSITY OF INFORMATION TECHNOLOGYVol.35 No.4Aug.2020文章编号：2096-1618(2020)04~0479*08一次四川暴雨过程的0矢量和湿位涡分析研究殷菲，王磊，李谢辉(成都信息工程大学大气科学学院高原大气与环境四川省重点实验室，四川成都610225)摘要:针对四川省的暴雨灾害，为给此后同种类型的暴雨预报提供一定的参考意义，结合大气动力学的g矢量和湿位涡的诊断方法，利用NECP再分析资料和国家气象自动站降水资料，对2018年7月2日四川省一次暴雨天气过 程的进行了分析研究。
结果表明:700 hPa g矢量散度辐合区与暴雨落区位置基本重合，辐合带移动和强度变化与强 降水移动和强度变化一致。
0矢量散度高层的辐散气流向南北输送，下沉气流在低层堆积，形成了垂直方向的闭合 环流有利于暴雨维持，垂直环流的位置与降水区对应。
强降水主要位于在700 hPa湿位涡M PV1、M PV2项的正负值交 界处，并且暴雨中心偏向M PV1负值区，对流层低层M PV1<0、MPV2>0的配置可作为降水落区的判断依据。
关键词：大气动力学；诊断分析；暴雨；0矢量；湿位涡；四川中图分类号：P458.3 文献标志码:Adoi：10. 16836/j. cnki.jcuit.2020. 04. 0180引言针对四川省的暴雨天气，许多气象工作者从各个角 度用不同的方法展开了研究。
尤其是一些诊断方法如 湿位涡，2矢量，螺旋度等也逐渐应用于暴雨过程的诊 断分析中。
从1978年Hoskins等〜提出可以利用2矢 量代替原始w公式诊断准地转上升运动以来，关于(2矢量的研究得到了广泛的发展[24]。
Keyser等[5]和 Martin[6]将0矢量在自然坐标系下分解为平行和垂直 于等位温线的两个分量，对垂直运动场进行尺度分离，并运用于温带气旋垂直运动的研究中。
两次相似路径台风对浙江降水影响的对比分析廖君钰;龚理卿;季丹【摘要】利用NCEP 1°×1°客观再分析资料和地面自动加密观测资料,对2016年“莫拉蒂”和“鲇鱼”两次相似路径台风从高空形势、物理量场、锋生函数3个方面进行对比分析,结果表明:台风的强度越强,造成的短时降水越大,维持时间越长,降水的持续时间也随之增加;水汽输送带对台风暴雨的形成有着至关重要的作用;锋生带与雨带的分布是否一致主要受冷空气影响时间的长短影响,有稳定冷空气输入的则较为一致,否则不一致;垂直螺旋度越大,越有利于强降水的产生.【期刊名称】《贵州气象》【年(卷),期】2017(041)003【总页数】6页(P35-40)【关键词】莫拉蒂;鲇鱼;水汽来源;垂直螺旋度;锋生函数【作者】廖君钰;龚理卿;季丹【作者单位】浙江省衢州市气象局,浙江衢州324000;浙江省衢州市气象局,浙江衢州324000;浙江省衢州市气象局,浙江衢州324000【正文语种】中文【中图分类】P458.1+24台风是一种强烈的气旋性涡旋，往往伴有暴雨和大风等灾害性天气[1]。
台风是对浙江影响最大的主要系统之一，每年有4～5个台风影响浙江省[2]，常常对影响地区造成巨大的经济损失和人员伤亡，而登陆台风造成的灾害往往是由暴雨直接引起或者引发的，因此加强对台风暴雨的研究是十分必要的。
影响台风暴雨的因子有很多，对于预报员来说，最常接触的是各层的高空形势以及各种数值模式提供的物理量，如何在现有的预报产品支持下准确预报出台风暴雨是一个需要攻克的难题。
在对台风暴雨进行诊断分析时，分析台风的水汽输送以及高空流场和地面形势[3]是较为有效的一种分析方法，同时也可以配合分析Q矢量、螺旋度、位涡以及位涡反演等近几年来较为先进的诊断方法[4]，对台风暴雨的形成做进一步分析。
在实际台风的业务预报中常对比历史上的相似台风，把相似台风的风雨影响和移动路径作为预报依据之一。
非地转湿Q矢量在台风暴雨预报中的应用试验张亚洲;邵邹;邓文彬;赵文斌【期刊名称】《气象与减灾研究》【年(卷),期】2011(34)4【摘要】利用NCEP/NCAR全球格点资料和TRMM卫星资料,采用改进后的非地转湿Q矢量,对0908号台风“莫拉克”引起的台湾南部特大暴雨过程进行预报应用试验.试验结果表明:(1) 850hPa高度层的非地转湿Q矢量散度及水汽通量散度分布可以预报未来24 h暴雨的落区及其雨带的分布,暴雨发生在Q矢量散度梯度大值区靠近辐合区域,同时该区域要有水汽辐合中心,雨带分布与该梯度大值区分布基本一致.(2)Q矢量辐合区的倾斜式发展很好地描述了暴雨中心强对流系统垂直结构,强对流系统发展旺盛期出现在暴雨发生前的18h,具有一定预报意义.(3)台风暴雨发生在次级环流的上升支附近,最强次级环流上升支出现在暴雨发生时期；次级环流中的上升气流从低层到高层的倾斜方向较好地描述了雨带的移动,次级环流的调整比雨带移动提前了24h,具有较好的预报应用价值.【总页数】7页(P23-29)【作者】张亚洲;邵邹;邓文彬;赵文斌【作者单位】解放军61936部队,海南海口571100;解放军61828部队,新疆喀什844000;解放军61936部队,海南海口571100;解放军61741部队,北京100085【正文语种】中文【中图分类】P458.1+21.1【相关文献】1.鲁西北持续性暴雨非地转湿Q矢量分析 [J], 高留喜;刘畅;杨晓霞;万明波;李静2.非地转湿Q矢量在川北大暴雨过程分析中的应用 [J], 刘运成;王澄海;隆霄3.江淮气旋暖锋上小对流带的非地转湿Q矢量诊断分析 [J], 刘瑾4.非地转湿Q矢量在台风"云娜"暴雨过程中的分析应用 [J], 颜琼丹;蔡亲波5.非地转湿Q矢量分解在暴雨分析中的应用 [J], 杨晓霞;沈桐立;刘还珠;薛德强;万丰因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
Q矢量研究进展岳彩军;曹钰;寿绍文【摘要】1978年至今30多年期间,Q矢量一直不断得到改进与完善,并被广泛应用于天气诊断分析及实际业务预报.p矢量理论研究主要包括:准地转Q矢量、C矢量、广义Q矢量.半地转Q矢量、非地转于Q矢量、非地转湿Q矢量及非均匀饱和大气中的非地转湿Q矢量等.Q矢量应用研究主要包括:Q矢量分解及对Q矢量诊断分析能力的提高;Q矢量散度被定性用于短期天气预报工作;对以Q矢量散度为强迫项的ω方程的迭代计算及水汽作用的考虑,则将Q矢最分析应用于定量降水预报(QPF).基于对30多年来Q矢量分析的理论研究及应用的总结、分析基础上,最后进行了有意义的讨论,指出了现阶段仍然存在的问题,并对未来研究工作方向进行了展望.【期刊名称】《暴雨灾害》【年(卷),期】2010(029)004【总页数】10页(P297-306)【关键词】Q矢量;诊断分析;预报应用;研究进展【作者】岳彩军;曹钰;寿绍文【作者单位】中国气象局上海台风研究所,上海200030;中国气象局台风预报技术重点开放实验室,上海200030;南京信息工程大学江苏省气象灾害重点实验室,南京,210044;南京信息工程大学江苏省气象灾害重点实验室,南京,210044【正文语种】中文【中图分类】P43众所周知，垂直运动是大气过程发展的产物，是导致云、降水等天气现象的重要动力条件。
大气中发生的凝结和降水过程，热量和动量的垂直输送，以及大气中位能与动能之间的相互转换等，都与垂直运动有密切关系，因而垂直运动常被作为天气系统生成、发展的一个重要指标，对天气预报有着十分重要的意义。
但垂直运动至今无法直接测量，一般都是基于其他观测物理量资料，通过诊断分析而得，因此，能否较好地描述垂直运动，对其诊断方法的先进与否，将显得尤为重要。
准地转（QG）理论是近代动力气象学的基础。
中纬度大气的许多基本结构都可以使用准地转理论加以描述，因此，它是中纬度天气学，或者说是中纬度地区天气预报的主要理论依据。
引言我国是受台风影响最严重的国家之一。
台风暴雨直接造成的洪涝及间接引发的泥石流等次生自然灾害极为严重，给国民经济及人民生命财产造成重大损失。
然而，台风暴雨预报一直是天气预报业务工作中的重点和难点之一，即使登陆点相近、运行路径相似的两个台风，彼此降水分布特征、降水强度均可能存在明显差异。
影响台风暴雨形成的因子很多，涉及台风环流结构、强度、移动路径和移速的特征、变化，环境场与台风系统的相互作用和演变特征，以及下垫面动力、热力过程的影响等。
这些因子相互联系，其过程又十分复杂。
关于台风暴雨的综述性研究工作，国内已有许多学者做过[1-17]。
鉴于台风暴雨成因的复Q 矢量、螺旋度、位涡及位涡反演在台风暴雨研究中的应用进展岳彩军（中国气象局上海台风研究所，上海200030）摘要：Q 矢量、螺旋度、位涡及位涡反演是近代天气学中的先进动力诊断工具。
Q 矢量被视为估算垂直运动的有效方法。
螺旋度是表征流体边旋转边沿旋转方向运动的动力性质的物理量。
位涡是一个综合反映大气热力和动力性质的物理量并具有守恒性和可反演性。
位涡反演是指在给定位涡分布和边界条件且假定运动是平衡的情况下，可以反演出同一时刻的风、温度、位势高度等物理量的分布。
台风暴雨形成机理及其预报研究一直是大气科学研究领域的重点和业务天气预报工作的难点。
文章将着重总结分析国内外有关将Q 矢量、螺旋度、位涡及位涡反演方法应用于台风暴雨研究的进展状况，并对未来如何综合应用上述诊断工具进行了展望。
关键词：Q 矢量；螺旋度；位涡；位涡反演；台风暴雨；应用研究中图法分类号:P43;P458.1+21.1文献标志码：Ａdoi:10.3969/j.issn.1004-9045.2014.03.001Progress in application study of Q vector,helicity,potential vorticity and itsinversion to torrential rainfall associated with typhoonYUE Caijun(Shanghai Typhoon Institute of the China Meteorological Administration,Shanghai 200030)Abstract:Q vector,helicity,potential vorticity and its inversion are advanced diagnostic tools of synoptic meteorology in modern times.Q vector is taken as an effective method to estimate vertical motion.Helicity depicts dynamic feature of fluid that is rotating while moving along the rotating direction.Potential vorticity comprehensively describes the thermodynamical and dynamical characteristics of atmosphere,and it has the properties being conservative and invertible.Potential vorticity inversion is the procedure that the corresponding wind,temperature,geopotenrial height and so on can be derived when potential vorticity and boundary conditions are given with a premise of balanced motion.The mechanism and prediction of torrential rainfall in typhoon is always one of important issues in atmospheric science and one of difficult questions in operational forecasting.The applications of the above diagnostic methods in past research on torrential rainfall associated with ty-phoon is thoroughly reviewed in this study,along with prospective applications of these tools in the future.Key words:Q vector;helicity;potential vorticity;potential vorticity inversion;torrential rainfall in typhoon;application study岳彩军.Q 矢量、螺旋度、位涡及位涡反演在台风暴雨研究中的应用进展[J].暴雨灾害,2014,33(3):193-201YUE Caijun.Progress in application study of Q vector,helicity,potential vorticity and its inversion to torrential rainfall associated with ty-phoon [J].Torrential Rain and Disasters,2014,33(3):193-201收稿日期：2013-11-17；定稿日期：2014-03-28资助项目：国家自然科学基金项目(40875025，40875030，40775033，4117505)；上海市自然科学基金项目(08ZR1422900)；公益性行业(气象)科研专项(GYHY201306012)第一作者：岳彩军，主要从事中尺度动力学、海气相互作用研究。
E-mail:yuecaijun2000@暴雨灾害第33卷杂性，对其诊断工具的先进与否就显得尤为重要。
众所周知，Q矢量、螺旋度、位涡及位涡反演是目前用于大气科学研究的先进诊断方法。
关于Q矢量、螺旋度、位涡及位涡反演的理论及其应用，许多学者做过大量综述研究[18-31]。
但是，关于Q矢量、螺旋度、位涡及位涡反演在台风暴雨研究中的应用情况如何？很少有人专门为此做过系统、全面的总结工作。
另外，针对未来如何更进一步深入开展上述诊断方法在台风暴雨中的应用研究？目前，关于这方面的思考也并不多见。
本研究将着重总结分析国内外有关将Q矢量、螺旋度、位涡及位涡反演方法应用于台风暴雨研究的进展状况，并对未来如何综合应用上述诊断工具作了有意义的展望。
1Q矢量在台风暴雨研究中的应用状况与分析Q矢量包含了大气中的动力学和热力学信息，是诊断垂直运动的一种先进方法[32]。
自1978年Hoskins 等[33]提出Q矢量概念之后，被广泛应用于天气诊断分析研究。
同时，在理论上得到持续发展，先后提出了广义Q矢量、半地转Q矢量、非地转干Q矢量、非地转湿Q矢量（即湿Q矢量、完全Q矢量）（记为Q*）、非均匀饱和大气中的非地转湿Q矢量以及C矢量概念。
关于Q矢量分析方法的研究及应用，岳彩军等[18-21]还先后做过具体总结。
自1997年以来，国内气象工作者将Q矢量分析方法广泛应用于台风暴雨研究。
邓之瀛等[34,35]先后利用准地转Q矢量、广义Q矢量诊断分析了8506台风环流本体暴雨突然增幅、9116号强热带风暴倒槽暴雨过程。
黄文根等[36]利用准地转Q矢量对9406号登陆台风造成的华北暴雨初步分析表明，700 hPa Q矢量散度辐合区与暴雨区位置相当一致。
针对9608号登陆台风暴雨过程，姚秀萍等[37-39]利用湿Q矢量诊断分析也发现Q矢量散度辐合区与降水落区存在最佳对应关系。
之后，郭荣芬等[40]、鲁亚斌等[41]、高留喜等[42]及郑沛群等[43]利用湿Q矢量诊断分析不同台风暴雨过程也均取得相似发现。
此外，杨宇红等[44]分析研究台风“碧利斯”暴雨成因指出，台风暴雨位于对流层低层湿Q矢量散度辐合、辐散交界处。
Q矢量散度辐合区不仅对雨区有指示作用，同时也有预报意义。
姚秀萍等[37-39]用湿Q矢量诊断分析9608号台风倒槽暴雨过程时就指出，湿Q矢量散度辐合区能较好地预报出未来6h降水落区，而且其中心数值大小与未来6h降水强度存在正相关对应关系。
颜琼丹等[45]、吴星霖等[46]及傅灵艳等[47]先后利用湿Q矢量诊断分析“云娜”、“圣帕”台风暴雨过程时也得到类似结论。
此外，朱健等[48]通过计算2004年对浙江省造成重大影响的三个主要台风（“蒲公英”、“云娜”、“海马”）影响过程中的准地转Q矢量散度场指出，低层925—850hPa 等压面上Q矢量散度场对暴雨区的移动及强度变化有诊断意义。
鉴于台风暴雨预报工作仍面临着巨大困难，Q矢量被广泛应用于台风降水成因研究。
李志楠等[49]在对9608号台风低压外围暴雨中尺度云团的发生发展研究时，通过计算分析Q矢量锋生函数发现，该环流圈形成了暴雨区与东北远距离的西风带系统之间的能量转换机制。
李江南等[50]从Q矢量角度研究了非地转强迫对Fitow（0114）台风暴雨的影响。
钱传海等[51]利用湿Q矢量揭示“碧利斯”（0604）台风降水过程中垂直运动非对称分布特征。
结合“海棠”台风暴雨过程，岳彩军等[52-55]利用改进的湿Q矢量及其分解揭示了暴雨中心上空的Q矢量散度垂直结构、变化特征，探讨了台风环流内不同天气尺度系统对垂直运动场产生的激发与强迫作用，并分析了台风降水非对称分布特征及雨强差异的可能成因。
针对此次台风暴雨过程，岳彩军[56]还利用Q矢量分解方法分析研究了台风环流的几何结构（如等高线的汇合、疏散、曲率以及水平切变造成的温度平流等）对暴雨形成过程中垂直运动场产生所起得激发与强迫作用。
最近，傅灵艳等[57]也利用湿Q矢量分解详细诊断分析研究了“圣帕”台风暴雨过程。
张亚洲等[58]则利用改进的湿Q矢量研究分析了热带风暴“天鹅”登陆后非对称降水特征成因，指出非地转湿Q矢量散度分布较好描述了台风登陆后降水的非对称性，与降水的分布有较好的对应关系，强降水主要位于湿Q矢量散度梯度的大值区。
上述研究成果表明，Q矢量应用于登陆台风暴雨研究获得了许多有意义的发现。
