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天气学诊断分析实习报告学号：20111336086姓名：缪昊班级：长望1班一、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、实习要求完成计算各物理量的Fortran程序，并画出各物理量的图形，结合所绘出的图形，分析南方气旋形成时各要素场的配置情况，对这次降水过程进行天气诊断分析。三、实习资料观测资料：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。四、实习内容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实测风涡度平流和500hPa、850hPa温度平流，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，500hPa、850hPa温度平流。3.计算1000-300hPa各层水汽通量，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.计算垂直速度，采用第二种修正方案，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。绘图：19日08点，20点，20日08点850，500hPa垂直速度5.在以上任务完成后，有时间的同学编制计算流函数和势函数程序并绘图，垂直速度用第二种修正方案五、结果分析1、环流形势850hPa等高线（蓝）和等温线（红）500hPa等高线（蓝）和等温线（红）分析：1.850hPa图上，环流中心比较散乱，但可以看出温度场落后于高度场；2.500hPa图上，可以看到西风带上短波槽的东移发展过程，呈现阶梯槽。西南低涡逐渐形成，东亚大槽先减弱后又重建。明显能看到的是位于鄂海附近的低压中心，且环流场分布较850hPa而言更有规律。位于贝加尔湖西北的低槽渐渐南伸与华南上空的槽慢慢合并，于是南方气旋形成。2、物理量图2.1.1850hPa实测风涡度和地转风涡度850hPa实测风涡度850hPa地转风涡度850hPa地转风涡度与实际风涡度差分析：1.从实际风涡度图上看，我国东部沿海地区有明显的正涡度中心，周围是负涡度环绕，气旋性环流增强；2.从地转风涡度图上看，正负涡度分布不是很明显，可能由于地转风涡度计算中把地球大气看作是地转平衡，与实际大气存在一定的区别，实际大气存在摩擦力和地转偏差；3.从地转风涡度和实测风涡度的差值图和各自对比，可以很明显的看出来，我国东部大范围地区主要是正涡度控制，与当时时段850hPa的高度场形势很好地契合，因为低压对应的是气旋式的环流，而气旋式环流对应的又是正涡度，这样也很好地配合大气的环流场情况。2.1.2500hPa涡度平流分析：19号08时，东部沿海地区有很强的正涡度平流中心，对应有利于气旋的形成，到19号20时，气旋已出现，所以该地区的涡度平流有所减弱。2.1.3850hPa温度平流分析：高空温压场的配置，导致槽前有暖平流，槽后有冷平流，冷平流从西部和东北部向东部沿海输送冷空气，暖平流从南海洋面向东部沿海输送暖湿空气，在我国东部地区汇聚。2.1.4850hPa、700hPa、500hPa的水汽通量及水汽通量散度图分析：1.水汽主要来自于西南方向即孟加拉湾地区以及南海海面。2.水汽通量散度在我国沿海，也即气旋对应的区域是负值中心，水汽通量的负值中心是对应着水汽的辐合，说明气旋附近有着很强的降水。2.1.5系统生成和发展的原因我国的东部沿海地区为正涡度平流控制，在19日08时的图上表现尤为明显，由于正的相对涡度平流对应的是负变高，即有利于槽的加深和发展，低空辅合，高空辅散，形成大气的垂直运动。再加上来自西南低涡带来的充足的水汽条件在我国东部沿海汇合，有利于南方气旋的形成，并能伴有大范围的强降水，所以可以认为我国东部沿海地区的正相对涡度平流与气旋的形成有着十分紧密的关系。3、水汽输送条件分析3.1辐合辐散图850hPa500hPa300hPa分析：在低层我国东北华北，江淮地区对应着较强的辐合，而高层相同地区则对应着较强的辐散，中层大气则不断地进行水汽输送，从而有利于垂直速度的产生。3.2垂直速度图（500hPa）分析：在W方程中，负值代表上升，正值代表下沉。19号08时，在我国东部沿海地区，有明显的负值中心，水汽发生垂直输送。到了19号20时，气旋开始形成，大气垂直运动更明显。六、实习小结本次实习着重考察了我对天气过程中对各变量的诊断分析能力，它既要求我拥有足够的编程和绘图知识，同时，还对我对课堂上所学的各物理量的计算和处理有足够的理解和把握。在实习初期，由于所编写的程序过于复杂，导致自己获得的数据有很大偏差，但经过向同学的请教，总算顺利完成了读写数据这一步。在接下来的物理量计算中，由于存在程序优化等方面的问题，我发现自己还是不够熟练。出图方面，我更需要学习如何将一个变量用更明显的方式展现出来。最后，天气学诊断分析这门课，让我觉得自己的理论知识和动手能力得到了充分的锻炼，是一门很实用的课程。