天氣學(xué)診斷實(shí)習(xí)報(bào)告

南京信息工程大學(xué)天氣學(xué)診斷分析實(shí)習(xí)報(bào)告實(shí)習(xí)名稱天氣學(xué)診斷分析日期2023年12月17日得分指導(dǎo)教師系大氣科學(xué)專業(yè)大氣科學(xué)年級(jí)班次姓名學(xué)號(hào)實(shí)習(xí)目的熟練使用天氣學(xué)原理和中國(guó)天氣中所學(xué)的知識(shí)，診斷分析常用的動(dòng)力和熱力參量〔渦度、散度、渦度平流、溫度平流、水汽通量、水汽通量散度、垂直速度等〕。

1、學(xué)會(huì)使用Fortran

程序讀入有格式的數(shù)據(jù)文件，輸出二進(jìn)制數(shù)據(jù)文件。

2、學(xué)會(huì)使用Fortran

編程計(jì)算渦度、散度、渦度平流、溫度平流、水汽通量、水汽通量散度、垂直速度等動(dòng)力和熱力參量。

3、學(xué)會(huì)使用Grads

讀入二進(jìn)制數(shù)據(jù)文件，繪制等值線圖、矢量圖等，并存儲(chǔ)。

4、掌握如何分析得到的各物理量的圖形。二、實(shí)習(xí)要求

完成計(jì)算各物理量的Fortran程序，并畫出各物理量的圖形，結(jié)合所繪出的圖形，分析這次南方氣旋形成時(shí)各要素場(chǎng)的配置情況，對(duì)這次降水過(guò)程進(jìn)行天氣診斷分析。三、實(shí)習(xí)資料該過(guò)程的觀測(cè)資料和再分析資料，實(shí)習(xí)要求用micaps資料進(jìn)行計(jì)算和分析。1、觀測(cè)資料：計(jì)算范圍：東經(jīng)30-160，北緯10-80，格距2.5*2.5。所給要素為高度場(chǎng)，風(fēng)場(chǎng)，溫度以及溫度露點(diǎn)差，共11層。時(shí)次是2023年5月21日08時(shí)到2023年5月31日18時(shí)，每12小時(shí)一次，共22個(gè)時(shí)次。2、再分析資料：東經(jīng)30-160，北緯10-80，格距2.5*2.5。所給要素為高度場(chǎng)，風(fēng)場(chǎng)，溫度以及比濕〔單位為：kg/kg〕，共17層，時(shí)次是2023年1月1日00時(shí)到2023年5月31日20時(shí)，每6小時(shí)一次，共604個(gè)時(shí)次。四、實(shí)習(xí)內(nèi)容：利用所給資料和繪圖軟件繪制等高線、等壓線、等溫線，了解當(dāng)時(shí)環(huán)流形勢(shì)〔主要是500和850hPa〕。計(jì)算渦度和散度〔主要是300，500，850hPa〕，500hPa實(shí)測(cè)風(fēng)渦度平流，計(jì)算850hPa溫度平流并繪圖，利用高空和地面形勢(shì)預(yù)報(bào)方程，從熱力和動(dòng)力因子分析南方氣旋生成、開展的原因，以及散度上下層的配置。計(jì)算850，700，500hPa水汽通量并繪圖，分析水汽通量輸送較大的層次及水汽通量散度，指出水汽輸送通道大致范圍，并說(shuō)明水汽輻合區(qū)域的位置，什么位置有利于降水的發(fā)生，原因是什么。比擬水汽通量中水汽平流和風(fēng)的散度項(xiàng)的大小編制計(jì)算垂直速度程序，并繪制500hPa垂直速度。用第二種修正方案，其中大氣層頂?shù)拇怪彼俣瓤梢灾苯硬捎?，也可以用絕熱法。以上任務(wù)完成后，有興趣的同學(xué)可以編寫計(jì)算流函數(shù)和勢(shì)函數(shù)的程序。也可以對(duì)以上計(jì)算結(jié)果模仿文獻(xiàn)繪制一些垂直剖面圖等，從不同角度對(duì)該次過(guò)程進(jìn)行分析。五、結(jié)果分析本次實(shí)習(xí)內(nèi)容為2023年5月25-28日一次南方氣旋開展過(guò)程，25日20時(shí)氣旋在貴州境內(nèi)生成，處于波動(dòng)階段，至26日08時(shí)開展成熟，此時(shí)降雨強(qiáng)度也明顯加大，氣旋在成熟階段持續(xù)了近一天時(shí)間，26日20時(shí)氣旋開展至最強(qiáng)，且移動(dòng)緩慢，于27日20時(shí)開始減弱，28日08時(shí)氣旋填塞。=1\*GB3①環(huán)流形勢(shì)分析從850hpa的高度場(chǎng)可以看出，5月25日20時(shí)大約在北緯30度、東經(jīng)100度貴州附近有一個(gè)氣旋生成，氣旋強(qiáng)度較弱，之后開始加強(qiáng)并向東移動(dòng)。500hpa高空大約東經(jīng)85度附近有一個(gè)低槽，此后低槽緩慢東移并加強(qiáng)開展。初始階段溫度場(chǎng)大致落后于高度場(chǎng)，為氣旋開展提供有利的開展條件，這是此次南方氣旋過(guò)程的環(huán)流背景。中低空東移的低渦和切變線是主要的影響系統(tǒng)，此次氣旋活動(dòng)伴隨著降雨的發(fā)生。=2\*GB3②500hPa渦度平流分析：500hpa的8個(gè)時(shí)次渦度平流差異較大，上下值中心有些散亂，但從正負(fù)值所處的區(qū)域來(lái)分析，可大致得出，5月25日東經(jīng)95度地區(qū)有正渦度平流中心，對(duì)應(yīng)有利于氣旋的形成，隨后正渦度平流中心向東移動(dòng)，氣旋也隨之向東移動(dòng)。正相對(duì)渦度平流對(duì)應(yīng)的是負(fù)變高，為槽的開展和形成創(chuàng)造良好的條件，而負(fù)相對(duì)渦度平流對(duì)應(yīng)的是正變高，有利于脊的開展和形成，500hPa高度上的正渦度平流是氣旋生成重要條件，氣旋在我國(guó)大約西南地區(qū)形成，隨后往東移動(dòng)。=3\*GB3③850hPa溫度平流分析：從850hpa溫度平流的圖中可以看出，有冷平流從我國(guó)北方向東部沿海輸送冷空氣，較弱的暖平流從南海洋面向東部沿海輸送暖濕空氣，在我國(guó)中東部地區(qū)會(huì)聚，為降水提供有利的條件。從500hpa的溫度平流可以看出，大致槽前有暖平流，槽后有冷平流，有利于槽的加深開展，槽的加深開展有利于地面槽前的氣旋加深開展。分析上下空的散度：在我國(guó)東部高空有輻散，地空有輻合，對(duì)應(yīng)著上升運(yùn)動(dòng)，為降水提供有利的條件。=4\*GB3④850hPa水汽通量分析：從850hPa水汽通量圖可看出，水汽主要來(lái)自于洋面上，水汽通量矢量箭頭聚集與此地，有較強(qiáng)的水汽來(lái)自南海和我國(guó)東部沿海地區(qū)，是較強(qiáng)的水汽輸送帶，西南方向即孟加拉灣地區(qū)也有些微水汽通量，作用要弱一些，為降水提供了充足的水汽條件。低層水汽通量較大。=5\*GB3⑤850hPa水氣通量散度分析：水汽通量散度在我國(guó)沿海，也即氣旋對(duì)應(yīng)的區(qū)域是負(fù)值中心，水汽通量的負(fù)值中心是對(duì)應(yīng)著水汽的輻合，這也說(shuō)明氣旋附近有著很強(qiáng)的降水。5月25日20時(shí)，水汽通量輻合，之后最大輻合區(qū)隨著氣旋東移。水汽輻合持續(xù)時(shí)間較長(zhǎng)，輻合較強(qiáng)，為此次暴雨提供了充足的水汽。對(duì)各層水汽通量和散度場(chǎng)的比照分析:發(fā)現(xiàn)在低層850hpa和900hpa水汽通量較大地區(qū)風(fēng)的散度也比擬大，水汽輻合比擬明顯，為降水提供有利條件。由于其低層?xùn)|南邊有著豐富的水汽輸送，而從北面有冷空氣南下，干冷和暖濕的氣流在我國(guó)東部地區(qū)相遇，水汽在此處輻合，有利于降水的發(fā)生，氣旋附近會(huì)形成強(qiáng)烈的輻合上升運(yùn)動(dòng)，有利于降水的形成。=6\*GB3⑥500hPa垂直速度分析：在w方程中，負(fù)值代表上升，正值代表下沉。對(duì)流運(yùn)動(dòng)得以形成，主要?dú)w功于垂直運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)生，而我們可以通過(guò)散度來(lái)衡量大氣的垂直運(yùn)動(dòng)情況，低空輻合，高層輻散對(duì)應(yīng)著上升運(yùn)動(dòng)。通過(guò)對(duì)上下層散度的分析，可以看出來(lái)，在降水區(qū)多是低層輻合，而高層對(duì)應(yīng)著輻散。5月25日上升運(yùn)動(dòng)不太強(qiáng)，隨后上升運(yùn)動(dòng)向我國(guó)東部地區(qū)擴(kuò)展。26日上升運(yùn)動(dòng)到達(dá)最強(qiáng)，強(qiáng)烈的垂直上升運(yùn)動(dòng)為此次降水的形成提供了充足的動(dòng)力條件，此時(shí)降雨強(qiáng)度也是最強(qiáng)的。隨后上升運(yùn)動(dòng)明顯減弱，氣旋于27日20時(shí)開始減弱，28日08時(shí)氣旋填塞。六、實(shí)習(xí)小結(jié)

通過(guò)對(duì)本次南方氣旋的分析，讓我對(duì)南方氣旋的生成過(guò)程有了深刻的認(rèn)識(shí)，讓我認(rèn)識(shí)到氣旋生成的動(dòng)力、熱力、水汽及垂直運(yùn)動(dòng)等條件。本次實(shí)習(xí)著重考察了我對(duì)天氣過(guò)程中對(duì)各變量的診斷分析能力，它既要求我擁有足夠的編程和繪圖知識(shí)，同時(shí)，還對(duì)我