天气学诊断分析实习报告.doc

天气学诊断分析实习报告
一、实习目的
熟练使用天气学原理和中国天气中的知识，诊断分析常用的动力和热力参量（涡度、散度、相对湿度、水汽通量、水汽通量散度等）。
1、学会使用Fortran程序读入有格式的数据文件，输出二进制数据文件；
2、学会使用Fortran编程计算涡度、散度、相对湿度、水汽通量等动力和热力参量。
3、学会使用Grads读入二进制数据文件，绘制等值线图、矢量图等，并存储。
4、掌握如何分析得到的各物理量的图形。
二、实习要求
完成读取数据及利用给出的资料数据计算各物理量的fortran程序，将已有基本量数据及计算出的物理量数据写入out.grd文件里。利用GRADS软件画出具有代表性的高度上的各物理量的图形，结合所画出的图形及韩国分析图和辅助图分析2009年4月18-20日南方气旋发展过程的各要素场配置情况，对这次过程进行天气诊断分析。
三、实习内容（含数据资料与方法说明）
实习资料：计算范围：东经32~160，北纬12~80，格距 4*4。所给要素为高度场，风场，温度以及温度露点差，共11层。
实习内容方法说明：
1. 利用所给资料（格点）和绘图软件绘制等高线、等压线、等温线，了解当时环流形势（主要是500和850hPa）。
2. 计算涡度（实测风涡度和地转风涡度）和散度（主要是300，500，850hPa）：计算18日08时 ，18日20时，19日08时，19日20点 ，20日08时500hPa实测风涡度平流，分析并比较实测风涡度和地转风涡度不同的原因，分析南方气旋发展生成的原因，以及散度高低层的配置。绘图： 19日20点850hPa实测风涡度和地转风涡度以及他们的差， 19日08时，19日20点 ，20日08时500hPa实测风涡度平流。
3. 计算1000-300hPa各层水汽通量并绘图，分析水汽通量输送较大的层次及其水汽通量散度，指出水汽输送通道大致范围，并说明水汽辐合区域的位置，什么位置有利于降水的发生，原因是什么。比较水汽通量中水汽平流和风的散度项的大小。绘图：19日08点，20点，20日08点850，700，500hPa水汽通量和水汽通量散度
4. 在以上任务完成后，有时间的同学编制计算垂直速度程序并绘图，用第二种修正方案，其中大气层顶的垂直速度可以直接采用0，也可以用绝热法
四、结果分析
1. 环流形势分析
由韩国天气图和所给由资料画出的500hPa和850hPa的高空等压面图分析本次南方气旋过程的环流形势。
500hPa上，高纬在鄂霍次克海处有一深厚低压中心，在南方气旋形成后开始随时间变化东移。在乌拉尔山一带有一低槽发展显著，随着该低槽的东移加深，在两低之间于19日左右形成了阻塞高压。中纬乌拉尔山一带发展起来的槽不断分裂出短波槽，随西风带环流向东输送，堆积叠加在下游，使得中国东南地区上空的槽不断加深加强。低纬上也有低槽在波动，与中纬的长波槽相配合。
850hPa上，高纬上鄂霍次克海上空的低值中心依旧很明显，但从乌拉尔山发展起来的槽在850hPa图上体现的并不明显。由于地面的影响，各个系统可能会有些不规则，但可以看出我国华南一带一直被不断发展并向东北移动的低涡所控制。
地面图上，从18日开始，可以很明显的看出低压中心的发展和东移，并在19日20点于我国华南地区生成南方气旋。
2. 4月18日20点到4月20日08点的物理量图（850hPa实测风涡度和地转风涡度，500hPa涡度平流，850hPa水汽通量，水汽通量散度），分析系统生成和发展的原因

上述四图为4月18日20点到4月20日08点850hPa实测风涡度图。（为方便作图，编程时将所有数据已乘1.e+5）

上述四图为4月18日20点到4月20日08点850hPa地转风涡度。（为方便作图，编程时将所有数据已乘1.e+5）
由于地转风涡度的计算忽略了地转偏差，将实际风视为地转风考虑，因此得到的地转风涡度与实测风涡度的值也有些差异，但大体趋势相同。在我国东南地区地转风涡度和实测风涡度都为正值，在4月19日08时和20时的图中体现的尤为明显。大气低层的风涡度为正值，有气旋式环流生成，有利于南方气旋的生成。

上述四图为4月18日20点到4月20日08点500hPa实测风涡度平流。（为方便作图，编程时将所有数据已乘1.e+5）
在如上图中，我国东南地区在500hPa上有正的实测风涡度平流，在4月19日08时体现的最为明显。根据天气学原理所学的知识，正的相对涡度平流对应负变高，有利于槽的发展和空气的上升运动，有利于南方气旋的形成和发展。

上述四图为4月18日20点到4月20日08点的850hPa水汽通量。（为方便作图，编程时将所有数据已乘1.e+5）
由上述水汽通量的的矢量图可看出，从我国南海和孟加拉湾都有水汽输送至我国南部，强大的低空急流带来充足的水汽与西北干冷气流汇合与我国南部，为降水提供了良好的条件。

上述四图为4月18日20点到4月20日08点的850hPa水汽通量散度（为方便作图，编程时将所有数据已乘1.e+5）
在这段时间内我国东南部上空有一不断东移的负的水汽通量散度中心，负的水汽通量散度意味着低空水汽辐合，更多的水汽汇集与我国东南地区，有利的降水条件与南方气旋相配合。从20日开始，该负的水汽通量散度中心已基本移至海上，未来水汽输送将减弱，降水开始减弱。

上述四图为4月18日20点到4月20日08点的850hPa水汽通量散度中的散度项。（为方便作图，编程时将所有数据已乘1.e+5）
850hPa水汽通量散度中的散度项的图像与水汽通量散度的图像类似，在东南地区都为负值区，且量级大小相同，因此散度项为主要影响水汽通量散度的项，水汽在我国东南地区的辐合为降水提供充足的水汽条件。
3. 分析散度场的高低层配置，分析垂直速度的条件，并给出气旋生成时850和300hPa散度场。

在19日20点南方气旋生成的时刻的850hPa和300hPa的散度图上可以看出，低空850hPa华南地区为一低值中心，高空300hPa华南地区为一高值中心。因此，低空气流辐合，高空气流辐散，对应的垂直运动为强烈的上升运动。
五、实习小结
本次实习中，通过画出南方气旋过程中各物理量参数的图形和分析这些图形，我对南方气旋的发生发展过程和机理有了更多的了解。有利的高低空配置是此次南方气旋发展的前提，良好的水汽输送条件和水汽辐合提供了良好的降水条件，有利的动力扰动是触发气旋的重要因子。上述因素都为南方气旋的发生发展做出了贡献，使得该次过程为我国南方带来了降水。