天气动力学与诊断分析

课程编码：180083070601P3003H 英文名称：Synoptic Dynamics and Diagnostic Analysis 课时：50 学分：2.50 课程属性：专业课 主讲教师：崔晓鹏等

热带气旋是在热带或副热带温暖洋面上生成的、具有暖心和低压结构的强大而深厚的大气涡旋，是对人类影响最大的天气系统之一，热带气旋（尤其是登陆热带气旋）常常可以带来巨大灾害，受到广泛关注。热带气旋是庞大而复杂的天气系统，对其发生、发展机理的认识，以及相关诊断分析方法的了解，无论是对热带气旋研究，还是对其他类型天气系统的动力学和诊断分析研究都具有积极的借鉴和启发作用！本课程以热带气旋发生、发展相关的天气动力学和诊断分析教学为主，主要包括3部分教学内容：（1）热带气旋生成过程：主要介绍热带气旋生成过程研究进展和讲解生成过程中的多尺度相互作用机制；（2）热带气旋登陆过程及其异常变化：主要讲授热带气旋登陆过程中路径、结构、强度、风雨分布的（异常）变化特征和机理以及热带气旋陆上维持机制等；（3）天气动力学诊断分析方法及应用：主要讲解天气动力学的基本动、热力物理量、有限区域风场分解、分解分析理论、广义湿位涡理论以及地面降水诊断方程等诊断分析方法及其在热带气旋、暴雨、强对流等高影响灾害性天气过程诊断分析中的应用。通过课程讲授，希望研究生们对热带气旋生成及登陆过程研究进展及相应机理有一个整体认识，并能初步掌握相关研究诊断分析方法与流程。要求学习本课程的研究生具备一定的天气学原理基本知识。

天气学原理和方法或动力气象学

第一章 热带气旋生成过程 6学时 崔晓鹏
第1节 热带气旋生成过程
第二章 热带气旋登陆过程及其异常变化
第1节 热带气旋登陆过程的科学问题与研究进展 1学时 李英
第2节 登陆过程中热带气旋路径、结构和强度异常变化特征 1学时 李英
第3节 登陆过程中影响热带气旋路径、结构和强度变化的主要因子 1学时 李英
第4节 热带气旋登陆问题的研究思路、方法和技术 1学时 李英
第5节 近海热带气旋结构和强度变化 1学时 李英
第6节 岛屿对近海热带气旋结构和强度变化的影响机理 1学时 李英
第7节 热带气旋陆上维持机制——统计、合成特征 1学时 李英
第8节 热带气旋陆上维持机制——与西风槽、西南季风的相互作用 1学时 李英
第9节 热带气旋陆上维持机制——与湿地、水体和海岸等下垫面的相互作用 1学时 李英
第10节 热带气旋登陆过程中边界层风特性及演变 2学时 李英
第11节 登陆热带气旋变性过程的结构变化 1学时 李英
第12节 登陆热带气旋变性发展和消亡 1学时 李英
第13节 总结和讨论——总结天气学概念模型，开展问题讨论 1学时 李英
第14节 登陆热带气旋降水时空分布及主要影响因子 3学时 崔晓鹏
第15节 登陆热带气旋风场、温度场和湿度场时空分布 1学时 崔晓鹏
第16节 影响登陆热带气旋风雨的中尺度系统 2学时 崔晓鹏
第17节 登陆热带气旋降水云微物理过程 2学时 崔晓鹏
第18节 登陆热带气旋风雨动力预报技术 1学时 崔晓鹏
第三章 天气动力学诊断分析方法及应用
第1节 天气动力学诊断中常用的热力学物理量基本意义及其诊断分析应用 1学时 周玉淑
第2节 天气动力学诊断中常用的动力学物理量基本意义及其诊断分析应用 1学时 周玉淑
第3节 全球和有限区域风场分解特点及有限区域风场分解常用方法和原理 1学时 周玉淑
第4节 有限区域调和-正弦（余弦）谱展开方法原理、优势、诊断分析应用及存在问题 1学时 周玉淑
第5节 改进的调和-余弦谱方法原理及其在热带气旋诊断分析中的应用 1学时 周玉淑
第6节 改进的有限区域调和-余弦谱分解方法在暴雨分析中的应用 1学时 周玉淑
第7节 风场分解理论向其它矢量场分解的理论扩展及在暴雨诊断分析中的应用 1学时 周玉淑
第8节 任意形状有限区域调和-余弦谱分解方法理论和任意形状有限区域差分方法理论及其诊断分析应用 1学时 周玉淑
第9节 分解分析理论及其应用：位势高度（标量场）的调和-余弦谱分解；流函数方程、速度势方程和位势高度方程联立的分解分析理论 1学时 周玉淑
第10节 分解分析理论在登陆热带气旋暴雨增幅以及华北极端降水过程研究中的应用 1学时 周玉淑
第11节 广义湿位涡理论及其在锋面暴雨、大雾和高温热浪等高影响天气诊断分析中的应用 1学时 周玉淑
第12节 质量强迫湿位涡理论及其在暴雨诊断分析中的应用 1学时 周玉淑
第13节 常规诊断分析、风场分解理论、广义湿位涡理论等在暴雨、强对流和热带气旋诊断分析中的综合应用 2学时 周玉淑
第14节 课程阶段性总结、答疑与讨论 1学时 周玉淑
第15节 地面降水诊断方程及其应用 2学时 崔晓鹏
第16节 课程总结、答疑与讨论 1学时 崔晓鹏
第四章 课程考试 3学时 崔晓鹏
第1节 课程考试

崔晓鹏，男，博士，中科院大气所云降水物理与强风暴重点实验室研究员/博导，中国科学院大学首批岗位教授和研究生专业课首席教授，中国气象学会天气学委员会和台风委员会副主任委员，世界天气研究计划中国委员会（CNC-WWRP）委员，《Advances in Atmospheric Sciences》和《气象》编委等。主要从事中小尺度灾害性天气机理和预报方法研究。先后主持973课题2项和专题1项、中科院重点部署项目子课题和A类先导子课题各1项、国家基金面上项目多项。发表论文100余篇，软著多项，成果在国家级和省级气象业务部门广泛应用。曾荣获国家科学技术进步奖（二等，排名第4）、中国科学院朱李月华优秀教师奖、中国科学院卢嘉锡青年人才奖、“学笃风正”全国优秀青年科技工作奖、全国优秀青年气象科技工作者、大气所科技创新贡献奖等。独立指导的研究生获得“中国科学院院长优秀奖”、“大气所优秀博士学位论文奖”、“国家奖学金”10余人次。李英，女，博士，中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室，研究员/博导。1990-1994年在丽江地区气象台工作，1994-2004年在云南省气象台工作。2004年至今在中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室工作。先后主持或参加科研项目20余项，其中主持国家自然科学基金面上项目5项，作为骨干参加国家自然科学基金重点项目1项和面上项目2项， 973项目3项、社会公益类行业专项（气象）4项以及国家科技部社会公益重点项目1项等。在国内外核心学术刊物上发表论文88篇，其中SCI收录21篇，专著2部。培养硕士、博士研究生20余名。获省部级一等奖1项（排名第3）、二等奖1项（排名第4）、三等奖3项（排名第一1次，第四2次），个人获省部级奖2次。周玉淑，女，博士，研究员/博导。1995年毕业于南京气象学院气象系并获学士学位，1998年毕业于中国气象科学研究院并获硕士学位，2003年毕业于中国科学院大气物理研究所并获博士学位。主要从事天气学和中尺度气象学研究。先后主持国家自然科学基金项目6项；作为课题负责人和骨干分别参加过中国科学院知识创新工程重要方向项目3项；作为骨干先后参与多项国家973项目、国家重大自然灾害监测预警与防范专项和科技部行业（气象）科研专项等。获得中国科学院院长奖学金优秀奖及中国气象学会大气科学基础研究成果二等奖（排名第3）等。发表论文80余篇，均与暴雨、台风及强对流等灾害性高影响天气过程的动热力机理和高分辨数值模拟及诊断分析有关。