2008年1月下旬南昌冻雨天气过程分析

利用南昌探空和地面观测资料,对2008年1月20日-31日南昌大气垂直温湿场进行了分析。结果表明,逆温层中冷、暖层的变化以及中低层湿度的变化是影响冻雨天气出现的重要因素。逆温层中暖层增温,以及暖层下冷层的加强,是冻雨天气发生发展的重要因素;逆温层中暖层的减弱以及冷层的加强,可导致冻雨天气减弱或结束。中低层维持深厚高湿环境也是冻雨天气出现与维持的一个重要条件;深厚高湿环境的破坏、低层湿度的减小,是导致冻雨天气减弱或结束的重要因素。     

雨雪冰冻天气多普勒雷达产品特征

2008年1月下旬至2月上旬福建省西部北部出现了历史罕见的雨雪冰冻灾害。利用多普勒雷达反射率、回波顶高、径向速度、垂直风廓线等产品对此次雨雪冰冻天气进行特征分析,通过分析发现:①冰晶和雪的回波强度通常比连续性降水回波弱,在反射率图上,回波表现为边缘毛松,丝缕状纹理结构明显,边缘模糊不清,没有确定的边界;②回波顶高和零度层较低,因为垂直方向大气相对较稳定,不利于对流发展,降水粒子没有发展到高空;③在径向速度图上存在牛眼,说明在低空有急流存在。在低层有环形的零速度线,中高层的零速度线为倒"S"形,表明低层有风切变存在,中高层有冷平流;④风廓线图上高层为西南风,中层为西北风,低层为西南风,近地层为东北风。说明从近地层到高层为"冷-暖-冷-暖"的层结结构,有利于冻雨天气形成。     

贵州铜仁一次罕见暴雪过程分析

本文将利用常规探测资料、NCEP再分析资料和多普勒雷达资料,对2018年12月29～30日铜仁市暴雪过程的环流形势特征与成因进行分析,结果表明：此次暴雪过程发生在高空南支槽、多波动槽东移、700hPa西南暖湿急流输送及850hPa东北回流冷垫的环流背景下,表现出持续时间长、范围广、强度大、积雪深的特征;强降雪阶段对流层低层有来自孟湾的源源不断的水汽输送,湿层厚度增强,且有较强的水汽辐合;700hPa较强的垂直上升运动及对流层中低层较强的垂直风切变利于暴雪天气的发生;强降雪时刻暴雪区800hPa以上位于高层冷平流、低层暖平流的叠加区域,为不稳定大气;此次降雪具有对流性和持续性特征,雷达反射率回波云团具有列车效应。     

冷垫背景下冻雨和极端大暴雪成因机制分析

利用常规气象资料、通辽市和赤峰市多普勒雷达资料、气候极端降雪以及NCEP的FNL(1°×1°)逐6 h再分析资料,对2020年11月17-19日内蒙古中东部极端回流大暴雪天气进行分析。研究表明：500 hPa东移高空槽前暖湿气流、 700 hPa西南急流以及暖式切变线为降雪提供了丰富的水汽和动力辐合抬升机制,地面至850 hPa均为偏东风冷垫,中高空西南暖湿空气沿低层冷垫爬升产生锋生,是造成此次大暴雪的主要原因。降雪最强时段,从低层到高层均为上升运动,中低层水汽几乎接近饱和状态,深厚湿层有利于产生高效率的强降雪;通辽探空图有冰相层、逆温层、融化层、中性层等多种特殊层结,并有明显表征冻雨的“象鼻”层结曲线;低层东北风急流与中高层西南急流形成强的垂直风切变和温度差,动力锋生在降雪期间一直维持,动力锋生最强阶段和降雪最强时刻相对应。雷达反射率有0℃层亮带,50～55 dBz带状强回波;基本径向速度低层长时间维持东北急流构成的冷垫,并有一对正负速度中心的风速核,形成“牛眼”结构,“牛眼”结构代表边界层出现急流核;雷达基本径向速度图低层东北风,中高层西南急流,很好地反映了西南暖湿急流在冷垫上爬升...     

毫米波云雷达冻雨 降雪微物理和动力特征分析

目前冬季冻雨和降雪垂直结构的精细化研究十分缺乏,为开展这方面的研究,对垂直指向Ka波段毫米波云雷达冬季在贵州威宁观测的功率谱数据进行反射率因子、速度谱宽参数的提取,且新颖地提取了可以反映粒子下落过程变化的偏度参数。通过反演空气垂直运动速度得到粒子的下落末速度,进而得到垂直方向上的平均粒子半径,随后分析了垂直方向上液态水含量和冰水含量的变化,并结合探空数据及各参数在垂直结构上的变化分析了下落过程中粒子的发展变化过程。分析结果表明:冻雨回波特征是片状不均匀结构,而降雪的丝缕状结构明显;冻雨和降雪过程初始形成的平均粒子半径分别在40和120μm附近;冻雨过程粒子从初始形成到迅速碰并形成大的粒子并开始下落大约要0.2 km左右;云顶高度较云中液态水含量、冰水含量的高度高0.1 km左右,高出范围内的云内含水量很小,各参数在垂直结构上的变化相一致。     

MM5模式对2008年1月25—30日我国南方强冰雪过程的数值模拟

利用NECP 1°×1°6 h再分析资料,分析2008年1月25-30日我国南方一次强降雪天气的大尺度环流形势.结果表明,高空环流波动为此次强降雪提供了有利的高空环流形势,中低层阻塞高压及其南部低涡的长期维持是导致低层锋区形成和强降雪发生的关键;由于部分地区大气垂直结构呈上下冷、中间暖的状态,致使冻雨形成.同时,利用中尺度模式MM5对此次过程进行72 h数值模拟,并以模拟结果对湖南湘潭的冰冻成因进行再分析,进一步证实了低层低温、逆温层的存在及充足的水汽是冰冻形成的主要原因.     

诊断分析技术在山西强降雪预报中的应用

利用常规探测资料和诊断分析方法,对2009年11月9 12日山西大范围持续强降雪天气过程进行了综合分析。结果表明:(1)500 hPa阻塞形势和低空低涡切变线稳定维持,700 hPa西南急流、850 hPa偏东急流、850 hPa和925 hPa强偏东北气流等三支强气流稳定维持,地面回流形势与河套倒槽共同强烈发展并稳定维持,是造成此次大范围持续强降雪的重要原因。(2)强降雪出现前,低层中纬度持续有暖湿空气向山西地区输送,暖湿中心强度持续增强;从其水平结构变化看,可将此次过程分为锢囚降雪、回流降雪、暖倒槽降雪和持续降温四个阶段,各个阶段降雪特点不同。(3)强降雪区上空垂直热力结构为上冷、中暖、下冷,低层冷平流强度为普通暴雪的3倍;对流层中低层持续存在对流性不稳定,不稳定区内存在空气辐散,且持续有暖湿平流输入,导致对流性不稳定及其降水不断增强。(4)此次强降雪天气过程中,山西上空大气可降水量累计达到35~88 mm;随着低层和近地层风场的加强和辐合,大气可降水量不断增加,强降雪也呈现持续增加的趋势。(5)强降雪前及整个强降雪期间,强降雪区上空300 hPa以下为水汽散度通量正值区,其强度在500~600 hPa达到最强,且强度为普通暴雪的6倍,而高层和低层均存在弱的辐散。     

一次致灾大暴雪的多尺度系统配置及落区分析

利用高时空分辨率T6390场预报资料、FY-2C卫星资料和Doppler雷达产品,详细分析了2010年2月23日发生在新疆天山北坡中部致灾大暴雪的多尺度系统和物理量场配置以及发生时间和落区.结果表明,南北支短波槽的合并、加强使得冷暖空气强烈交汇是造成大暴雪的主要环流背景,低空急流、辐合线和切变线是大暴雪的主要触发机制,低空急流输送的大量水汽和高低空急流的有利配合有助于低层上升运动加强,为暴雪强度的增强提供了有利条件.大暴雪发生在南北支短波槽交汇处、高空急流入口区右后方辐散区、低空西南暖湿急流出口区左侧辐合区、辐合线前部、切变线南侧以及地面冷锋附近的重叠区域内.大暴雪期间中高层辐散大于中低层辐合,上升运动强盛且深厚,水汽辐合强烈、湿层深厚.中-α和中-β尺度冷云团是造成大暴雪的主要系统,降雪强度、范围和持续时间与冷云团强度、面积及其生命史呈正相关,大暴雪发生在冷云团内部局地增强及强中心维持阶段,并位于TBB≤-65℃的中-α尺度和TBB≤-70℃的中-β尺度冷云团边缘的TBB梯度最大处.强降雪时段雷达回波呈带状分布,回波移动方向与带状长轴方向一致,使得降雪时间较长;回波强度演变、强中心范围与降雪量分布及强降雪中心范围基本一致,强降雪中心的回波强度达35～40 dBz,回波强度梯度大,“S”形速度场曲率大,垂直累积液态水含量有短时的跃增过程,回波演变具有短时弱对流特征.     

一次大面积降雪多普勒速度特征

利用CINRAD／CC多普勒雷达速度回波资料分析了2002年12月15—16日凌晨新疆北部沿天山一带的大面积降雪过程。结果表明：速度资料中的冷(暖)平流和辐合(散)与降雪的形成、维持和消散关系密切。逆风区和速度梯度大的区域附近一般与反射率因子较大值区域相对应。而且，速度回波分布变化较强度回波分布变化提前，对降雪的短时预报有一定指导意义。     

冻雨形成的天气条件分析

应用常规观测资料和1°×1°的NCEP资料,对2008年1月中旬河南出现的一次冻雨天气过程的环流形势和影响系统的演变及气温垂直分布特征的分析结果表明:中层西南暖湿气流叠加在华北入侵强冷空气之上非常有利于冻雨天气的产生.因此,冷、暖、冷的大气温度垂直结构特征和中层暖平流的活动是冻雨产生、维持的必要条件;冻雨强度和地面的温、风、湿及降水强度均有密切的关系.     

我国近30年龙卷风研究进展

从3方面总结了龙卷风研究成果:①研究概况,最初的龙卷风灾后调查到开展天气气候特征分析至近年来开展龙卷风本体结构、产生机制的探讨,获得了丰硕成果;②研究方法提高,从事实调查到利用统计方法,从利用台站常规观测资料到运用卫星、多普勒雷达、风廓线仪等非常规资料开展分析,近年数值模式WRF、ARPS等也被用来研究龙卷风,研究的方法手段不断得到改进;③龙卷风研究、预报面临的困难和未来展望。     

河西走廊农业区春季气溶胶光学特性

为研究干旱农业区农耕季节气溶胶的基本光学特性,2014年4月利用地面气溶胶移动集成系统在甘肃武威黄羊镇农场开展气溶胶综合观测试验。结果表明,河西走廊黄羊镇农场PM2.5和PM1.0的散射系数以及PM2.5的吸收系数分别为98.2±38.3、74.6±29和8.8±6.3 Mm-1,均小于中东部地区观测值。气溶胶单次散射反照率为0.90±0.03,PM2.5和PM1.0的Angstrom指数分别为1.31±0.29和2.10±0.24。散射系数和吸收系数的日变化具有明显的双峰特征,单次散射反照率在散射系数出现峰值的时间段出现谷值。黄羊镇农场受人为气溶胶影响较大,西、西南和东南方向来的气溶胶散射系数和吸收系数值较大,西北方向传输过来的气溶胶主要是农业生产活动产生的。     

武汉市气候变暖与极端天气事件变化的归因分析

根据武汉市1951—2007年间年平均、最高、最低气温与8类年极端天气日数的序列,计算分析其变化趋势及年平均气温与极端天气日数的相关性,引入格兰杰因果性检验法,探讨气候变暖与极端天气事件之间的因果关系。结果发现:(1)近57年来武汉市年平均最低气温增幅为0.45℃/10a,明显高于年平均最高气温0.19℃/10a的增幅,可见气候变暖主要是由夜间气温升高所致;(2)高温和闷热天气事件为增多趋势,其中闷热天气事件最明显,达到2.8 d/10a,而年雷暴、降雪、低温、大风、雾日则均为下降趋势,雷暴、雾和低温事件降幅明显,每10年减少3.0 d、4.0 d和2.1 d。大风和降雪事件,每10年减少1.8 d和1.5 d。暴雨事件波动幅度较小。(3)年平均气温与当年及超前、滞后1～2年的极端天气事件具有高相关性;(4)格兰杰因果性检验结果发现,气候变暖是闷热天气增多和降雪事件减少的原因,同时亦是大风和低温减少的结果。这种因果关系的存在对极端天气事件预测和预估有重要的价值。     

城市气象研究进展

中国数十年来在城市气象研究这一新兴学科领域开展了大量研究并获得了多方面的丰硕成果。文中从城市气象观测网与观测试验、城市气象多尺度模式、城市气象与大气环境相互影响、城市化对天气气候的影响等4个方面论述了城市气象的主要研究进展:中国各大城市已建立或正在完善具有多平台、多变量、多尺度、多重链接、多功能等特点的城市气象综合观测网;北京、南京、上海等地开展了大型城市气象观测科学试验,被世界气象组织列入研究示范项目;成功开展了风洞实验、缩尺度外场实验研究;建立了多尺度城市气象和空气质量预报数值模式,并应用于业务;在城市热岛效应、城市对降水影响、城市气象与城市规划、城市化对区域气候及空气质量的影响、城市气象与大气环境相互作用等研究领域取得长足进展。最后指出,未来需要重点从新观测技术及观测资料同化应用、城市系统模式研究、城市化对天气气候的影响机理、城市化对大气环境和人体健康的影响、城市水文气象气候与环境综合服务等方面开展科学研究与应用,为中国城市化、生态文明建设、防灾减灾和应对气候变化等国家需求提供科技支撑。      

Trends in Temperature Extremes in Association with Weather-Intraseasonal Fluctuations in Eastern China

Trends in the frequencies of four temperature extremes (the occurrence of warm days, cold days, warm nights and cold nights) with respect to a modulated annual cycle (MAC), and those associated exclusively with weather-intraseasonal fluctuations (WIF) in eastern China were investigated based on an updated homogenized daily maximum and minimum temperature dataset for 1960–2008. The Ensemble Empirical Mode Decomposition (EEMD) method was used to isolate the WIF, MAC, and longer-term components from the temperature series. The annual, winter and summer occurrences of warm (cold) nights were found to have increased (decreased) significantly almost everywhere, while those of warm (cold) days have increased (decreased) in northern China (north of 40°N). However, the four temperature extremes associated exclusively with WIF for winter have decreased almost everywhere, while those for summer have decreased in the north but increased in the south. These characteristics agree with changes in the amplitude of WIF. In particular, winter WIF of maximum temperature tended to weaken almost everywhere, especially in eastern coastal areas (by 10%–20%); summer WIF tended to intensify in southern China by 10%–20%. It is notable that in northern China, the occurrence of warm days has increased, even where that associated with WIF has decreased significantly. This suggests that the recent increasing frequency of warm extremes is due to a considerable rise in the mean temperature level, which surpasses the effect of the weakening weather fluctuations in northern China.     

Changes in polar amplification in response to increasing warming in CMIP6

由于全球变暖,极地地区的气候经历了明显的变暖放大.在本项研究中,我们根据CMIP6模式的三种变暖情景(SSP1-2,6,SSP2-4.5和SSP5-8.5)下,极地放大变化对各个反馈机制(包括普朗克,温度递减率,云,水蒸气,反照率反馈,CO2强迫,海洋热吸收和大气热传输)的响应进行了分析.结果表明,通过用“辐射核”方法量化不同反馈机制对地表温度的增温贡献,北极放大(AA)强于南极放大(ANA),由温度递减率反馈主导,其次是反照率和普朗克反馈.此外,海洋的热吸收导致冬季比夏季有更强的极地变暖.在冬季,温度递减率反馈主导了AA大于ANA.AA和ANA的模式间差异随着全球变暖的增强而减小.     

我国东部地区冬季模式边界层探空效果评估

应用中尺度气象模式MM5对2006年和2007年12月东部地区进行逐日模拟,并用地面常规观测资料及南京和安庆12h一次的逐日探空资料对模拟的地面及边界层内气象要素进行检验,计算地面和边界层内不同高度的温度、湿度、风向和风速等要素的多种常用统计参数;并分别评估雾发生前和发生时边界层探空的模拟效果。结果表明:(1)MM5模式模拟的地面温度和湿度均较理想,但风速误差较大。温度、相对湿度、风速的观测与模拟的偏差概率分布均呈近正态分布,峰值中心分别为-1.52℃、4.59%和1.92m·s-1,白天模拟效果优于夜间。(2)以南京、安庆两站为例,模拟的08:00(北京时,下同)和20:00边界层内探空基本可靠,但20:00的效果比08:00好;模拟效果均随高度上升而变好;且南京站边界层内温度、湿度的模拟效果优于安庆站,但安庆站风的模拟效果优于南京站。(3)以南京站为例,雾发生前和发生时温度、湿度模拟效果较平均情况差,风速模拟较其他模拟时段无明显变化。(4)南京、安庆冬季近地层逆温发生频率都比较高,常见多层逆温,MM5模式能再现近地层逆温,但有高估的倾向,且对边界层中上部逆温模拟效果不佳。此外,敏感性试验的结果表明,模拟方案中地面负的温度偏差不是由近地层高垂直分辨率所致。     

夏季全国降水EOF展开与黑龙江省降水的关系

用EOF对全国160个站夏季降水展开，取前5个特征向量进行分析，发现全国主要有4种雨型分布，依次呈“＋－＋”、“＋－”、“－＋－”、“－“型。与黑龙江省降为第1种，即东北区及黄河下游多雨，江浪少雨， 长江中下游流域多雨；夏末雨带南退至长江以南，华南多雨，而中国中部为广大的少雨区。     

Recent advances in monsoon studies in China

This review provides a synopsis of the major progress that has been made in monsoon studies in China and to further bridge the gap between the Chinese and international meteorological community. It consists of seven major sections. After the introduction, the second section begins with the global monsoon systems and their seasonal variation, based on some new methods proposed in recent years. Besides, some major intraseasonal features of East Asian monsoon, including the onset of South China Sea summer monsoon are discussed. In the third section, we review the interactions between ENSO and the East Asian monsoon, focusing in particular on the results of Chinese meteorologists that indicate the influence of ENSO on the East Asian summer monsoon(EASM) is obviously different from that on the tropical monsoon. Besides the tropical Pacific,other ocean basins, such as the Indian Ocean and the Atlantic Ocean, are also important to the East Asian monsoon, and this topic is discussed in the fourth section. In the fifth section, we address the role of land surface processes in East Asian monsoon. For example, we describe work that has shown more snow cover in spring on the Tibetan Plateau is followed by a weakened EASM and more summer rainfall in the Yangtze River valleys. The sixth section focuses on the influence of atmospheric circulation in the Southern Hemisphere(SH) on EASM, demonstrating how the signal from the SH is likely to provide new clues for the seasonal forecasting of summer rainfall in China. Finally, in the seventh section, we concentrate on the interdecadal variations of EASM. In particular, we look at a significant interdecadal variation that occurred at the end of the 1970 s, and how our understanding of this feature could affect forecasting ability.     

Quantile Trends in Temperature Extremes in China

A number of recent studies have examined trends in extreme temperature indices using a linear regression model based on ordinary least-squares. In this study, quantile regression was, for the first time, applied to examine the trends not only in the mean but also in all parts of the distribution of several extreme temperature indices in China for the period 1960-2008. For China as a whole, the slopes in almost all the quantiles of the distribution showed a notable increase in the numbers of warm days and warm nights, and a significant decrease in the number of cool nights. These changes became much fas- ter as the quantile increased. However, although the number of cool days exhibited a significant decrease in the mean trend estimated by classical linear regression, there was no obvious trend in the upper and lower quantiles. This finding suggests that examining the trends in different parts of the distribution of the time-series is of great importance. The spatial distribution of the trend in the 90th quantile indicated that there was a pronounced increase in the numbers of warm days and warm nights, and a decrease in the number of cool nights for most of China, but especially in the northern and western parts of China, while there was no significant change for the number of cool days at almost all the stations.