舟曲泥石流天气过程中云团合并的卫星观测

利用极轨和静止气象卫星红外云图资料,对2010年8月7日甘肃舟曲发生的特大泥石流天气过程中出现的对流云合并现象进行分析。从卫星监测结果来看,多个对流单体合并而成的中尺度对流系统,在发展过程中产生了局地强降水,从而引发了特大泥石流灾害。整个过程中有5个阶段出现了合并现象:首先,多个对流单体合并形成中尺度对流系统; 在中尺度对流系统的发展和维持过程中,3个阶段出现了新旧对流系统的合并; 在系统即将消散的阶段又出现了两个强中心的合并。合并过程不仅促成中尺度对流系统的生成,使得云体增强发展,而且为对流系统维持补充了能量,使系统生命史延长。另外,在5个阶段的合并过程中,合并机制可以归结为内部动力结构变化和外致碰撞合并两大类。其中,在系统形成阶段,外致碰撞合并是主要机制; 而在发展维持阶段,包括气压梯度力、辐合抬升、下沉-上升环流加强等在内的内部动力结构变化影响是发生合并的主要原因。     

一次暴雨过程中两个降水阶段的差异分析

利用NCEP格点再分析资料和WRF模式输出的高分辨率资料、自动站降水资料、雷达资料对2010年8月14 16日发生在重庆的一次大暴雨过程进行了数值模拟和诊断分析。结果表明:此次暴雨过程分为两个阶段,降水系统主要有两个:第一阶段的主要降水系统是低空切变线;第二阶段的主要降水系统是低空切变线和850 h Pa西南低涡,并且第二个阶段内的降水量较大、持续时间也较长。风垂直廓线的时间演变表明,暴雨发生、发展过程中,中低层强西南风风速的下传和低层切变辐合的存在对中尺度对流系统的增强有着重要的作用;数值模拟分析显示,第一阶段,弱的冷平流影响暴雨区,在低空切变线的作用下,引起气团在水平方向辐合,触发中尺度对流系统的发生、发展;第二阶段,中高层强的冷空气倾入降水区,850 h Pa低涡生成后东移至重庆东北地区,其低涡附近的垂直上升运动与700 h Pa切变线附近的上升运动相耦合,强迫抬升中低层暖湿空气并再次触发降水区域的中尺度对流系统。     

土地利用变化对气候影响的研究进展

为满足人类对食物、纤维、水和居住地的需求,全球土地利用格局发生了巨大的变化,IPCC 第四次评估报告（IPCC,2007）指出土地利用变化是人类影响气候的重要强迫之一。土地利用变化对气候的影响分为生物地球物理作用和生物地球化学作用。分别对有关生物地球物理作用和生物地球化学作用的研究进展以及研究热点进行了综述;并从定量评估两者对气候影响的相对贡献以及两者共同效应的角度,回顾了辐射强迫计算和耦合模式数值模拟两种方法的研究进展,及其在森林恢复、人工造林以及碳封存等气候变化应对措施可行性评估中的应用。最后分析和展望了当前土地利用变化对气候影响相关研究中的不确定性以及未来发展方向。     

两个中尺度对流系统的降水结构和闪电特征

对两个处于不同发展阶段的中尺度对流系统(MCS)降水结构的分析结果表明,处于初生至发展阶段的MCS,对流降水和层云降水的面积比相对较大,处于成熟至消亡阶段的MCS的相对较小。本文进一步分析了这两个MCS个例在6km高度处的雷达回波特征及其和闪电的关系,结果表明处于初生至发展阶段的MCS的绝大部分事件(闪电资料的一种)集中发生在MCS中的强对流单体回波区,而对处于成熟至消亡阶段的MCS,事件集中发生在对流区和对流云向层云转化的回波区。     

近30a中国龙卷风灾害特征研究

基于中国气象局气象灾害灾情普查数据库中龙卷风灾情数据,采用时间序列统计分析、趋势分析和GIS空间分析方法,对1984—2013年中国龙卷风发生频次及其灾情进行了统计分析,同时分析了中国龙卷风及其灾害的时空分布特征。结果表明:近30 a,中国龙卷风灾害年发生次数和龙卷风导致的死亡(含失踪)人数、倒损房屋数量和直接经济损失均呈现下降趋势,其中龙卷风灾害发生频次和死亡人数下降趋势明显,而直接经济损失下降趋势较弱;中国龙卷风灾害发生次数及其导致的死亡人数、倒损房屋和直接经济损失均表现为夏季最多,春季次之,其中,7月份龙卷风发生次数最多且灾情最重;空间分布上,中国龙卷风灾害发生次数和直接经济损失均表现为西少东多的特征,死亡人数和倒损房屋数量主要分布在我国东部偏南地区;西北和西南地区龙卷风灾害发生少、灾情轻,而中东部地区的江苏、安徽、湖北、湖南、江西和广东龙卷风发生频次高、死亡(含失踪)人数多且经济损失较重,其中江苏和安徽最为严重。     

梅雨锋上中尺度低压发生的数值模拟实验

本文使用细网格降水模式对梅雨锋上中尺度低压过程进行了数值模拟,发现:(1)这种中尺度系统的形成至少应划分为发生和发展两个阶段.就发生阶段来说,动力作用是不容忽视的;在维持与发展阶段中,则水汽潜热的影响较为明显.(2)对潜热反馈作用的实验表明,对中尺度低压发展影响最为显著的加热过程也应具有明显的中尺度特征.     

柴达木盆地春小麦种植区低温冷害特征分析研究

本文以格尔木、德令哈、诺木洪3个气象站为代表,根据《青海省地方气象灾害标准》(DB63/T372.2001)中的低温冷害标准,统计分析了近50a柴达木盆地春小麦在苗期、开花期、灌浆期三个不同阶段,低温冷害发生频率和严重低温冷害的年际变化特征。     

北京地区一次持续性大雾的宏观物理特征

通过分析北京地区2004年11月30日和12月2日出现的两场大雾生成的天气背景,大雾生成阶段和消散阶段的温度、湿度、气压和风场特征,探讨北京地区大雾的宏观物理特征。所用数据资料是通过系留气球探测所得,分析了气象要素的廓线和时间剖面图特征,从而得到了北京地区有雾生成时的天气背景特征;辐射雾与平流雾的能见度变化区别,雾生成时、持续阶段及雾消散前温度场、湿度场的变化特征;逆温层在辐射雾和平流雾中的形成原因和作用都不同;比湿值增大是判断有暖湿平流带来水汽的重要指标;气压变化平稳、缓慢,使强对流没有发生,逆温层不能被冲破,雾能长时间维持。     

2016年5月7—8日抚州地区对流天气过程特征及能量变化分析

基于NCEP再分析资料和常规气象观测资料,采用数值模拟方法,从大尺度环流、中尺度系统和对流能量三方面,对2016年5月7—8日江西省抚州地区的一次连续性对流天气过程的两个阶段暴雨进行了对比分析。结果表明,对流层高层辐散气流、中层短波槽前正涡度平流、低层切变线和低空急流的良好配置以及系统长时间的稳定维持,是造成此次连续性对流过程的主要原因。阶段一,对流在切变线附近产生,对流产生后形成的中尺度锋区又使得新对流在锋区附近激发,形成列车效应,造成了暴雨的发生;阶段二,对流位于暖区,由降水区上游移来的对流系统在低层暖中心附近得到发展加强,暖中心的长时间维持造成了暴雨的发生。阶段一的能量主要来源于前期大气积累的不稳定能量;阶段二的能量则是在西南气流输送下数小时内快速累积。     

雷电的贡献与怎样防雷击

世界上每秒钟大约会发生上百次闪电。在雷电发生的一瞬间 ,除了产生极强的电流和高温外 ,还会产生大量的臭氧 ,而大气中的臭氧层是地球上一切生物的保护伞 ,能使地球表面的生物免遭紫外线的危害。雷电产生的巨大声波 ,可使空气中的细菌和微生物丧生 ,所以雷雨后的空气特别洁净、清新。雷电又可产生一种高效肥料 ,雷电发生时 ,空气中的氮和氧会经电离与化合而形成易被植物吸收的氮肥。可见雷电对大自然的贡献是巨大的 ,可是由于雷击 ,每年也会给人类的生命和财产造成巨大损失。科学家研究发现雷击具有明确的选择性。雷击经济发生在水位高和特…     

一次大暴雨过程中两个强降水时段差异对比

基于FY-2G卫星云图资料、ERA5再分析资料、自动站与CMORPH降水产品融合的小时分辨率降水资料,重点针对2015年6月26—29日川陕交界附近发生的一次强降水天气过程两个强降水时段[28日03:00—15:00(第1阶段)和28日20:00至29日08:00(第2阶段)]的云图特征、环流形势、假绝热过程和可逆绝热过程中的不稳定特征进行对比分析。结果表明:200 h Pa强辐散的维持,500 h Pa切变稳定少动和850 h Pa川陕交界气流辐合区维持,为第1阶段暴雨的发生发展提供了有利条件,中-α尺度对流系统(meso-αconvective system,简称MαCS)在中高层西南气流引导下北上影响川陕交界区形成强降水。500和700 h Pa切变、低层偏南气流维持是导致第2阶段暴雨的重要因素,切变附近对流云团发展合并影响川陕交界形成第2阶段强降水。与第2阶段暴雨中心相比,第1阶段暴雨中心低层水汽含量更高,暴雨区上空上升气流区伸展高度更高、强度更强,影响第1阶段暴雨区的云层更为深厚密实。两个时段强降水中心气块按可逆绝热过程抬升的不稳定度比按假绝热过程抬升更高;两个时段暴雨中心CAPE高值区均分布在低层800～700 h Pa附近,表明800～700 h Pa抬升的气块在绝热过程中受到的浮力均较大;低层有利的不稳定条件和水汽条件相配合,更有利于暴雨的发展。     

襄阳一次强雷暴过程的雷达回波与地闪特征分析

利用湖北省闪电定位仪、新一代天气雷达资料并结合常规气象观测等资料,对2011年7月24日下午出现在湖北襄阳的一次强雷暴天气过程进行了分析。该过程的两个强风暴分别产生了冰雹和雷雨大风（后期强降水）,重点分析了两个强风暴系统生命期雷达回波和闪电（地闪）特征。结果表明：产生冰雹的强风暴是一个孤立的超级单体,降雹发生在超级单体成熟阶段;产生雷雨大风和强降水的强风暴是一个弓状回波,雷雨大风发生在弓状回波顶部,强降水回波成片状且移速较慢;两个风暴的地闪演变特征及闪电在风暴生命史各阶段分布的位置不同。     

2019年中国龙卷等对流大风过程及灾情特征

2019年我国可确认的龙卷天气过程有8次、共9个龙卷,主要发生在4-8月。其中,强龙卷有4个,分别是EF4级龙卷1个,EF3级龙卷1个和EF2级龙卷2个;EF1级或以上强度龙卷数量较2004-2013年的年平均数明显偏少,但2019年龙卷致灾重,9个龙卷共造成16人死亡、218人受伤,其中辽宁省铁岭市开原区EF4级龙卷是我国自1961年以来的第7个EF4级龙卷,导致7人死亡,190人受伤。     

2010年梅雨期间我国东部地区降水异常的成因

基于我国台站的逐日降水观测资料,根据2010年梅雨期间(6—7月)我国东部地区雨带的落区,将该年梅雨期间的降水划分为3个主要阶段:第一阶段为6月7—11日,雨带主要集中在长江中下游地区;第二阶段为6月18—22日,雨带中心南压至江南地区;第三阶段为7月7—17日,此时雨带北抬重回到长江中下游地区.结合NCEP/NCAR逐日的再分析资料,分析了上述3个阶段的环流特征,结果表明:1) 雨带出现南北摆动的现象与强冷空气南下有关;2) 在第一阶段和第三阶段,长江中下游地区分别处在暖式切变和弱的暖式切变的控制之下,是造成降水的主要原因;3) 6—7月西太平洋副热带高压脊点位置明显偏西,脊线位置明显偏南,二者与长江中下游降水存在显著的负相关,3次强降水过程的发生时间都对应着西太平副热带高压位置偏西,降水发生的位置正好位于西太平洋副热带高压的北侧.     

超强台风“利奇马”(1909)的闪电活动特征

利用风云四号A星(FY-4A)装载的闪电成像仪探测到的闪电实时定位资料和中央气象台提供的台风定位资料,分析了2019年第9号超强台风“利奇马”的闪电时空演变特征。结果表明:“利奇马”在强台风阶段的日平均闪电密度最大,其次是超强台风阶段。处于增强阶段(△V>0 m·s^-1)时的闪电活动强于减弱阶段(△V<0 m·s^-1),气旋强度稳定时(-5 m·s^-1≤△V<5 m·s^-1),闪电活动最弱。台风成熟以后闪电密度基本呈现出三圈结构。闪电的空间分布具有不对称性,在台风移动方向左侧的闪电数量明显多于右侧。台风外围雨带中的闪电远远多于台风中心发生的闪电,台风中心发生的闪电所占比例不到总数的1%。在台风两次增强阶段均出现闪电的爆发,在台风最强阶段也有较多的闪电发生。在台风最强时期的前半段,眼壁闪电数明显爆发至最大,在台风减弱阶段,眼壁闪电发生很少。     

东北冷涡过程中的飑线分析

利用哈尔滨站的飑线资料和常规高空、地面观测资料,对冷涡过程中的飑线从天气尺度环流背景、大尺度动力条件和中尺度天气系统等几个方面进行了分析。结果指出：①飑线发生在冷涡发展较强阶段,②飑线发生在冷涡浊温压场结构不对称性较强的锋区上,③层结不稳定、低层水汽输送与辐合、强烈的上升运动等是必要的天气尺度条件,④地面上有明显的中尺度系统,⑤飑线发生时天气尺度动能明显向中尺度系统转换。     

多时间尺度环流对台风“天鹅”(1515)突变路径的影响

利用NCL滤波方法将NCEP提供的FNL风场资料分离出天气尺度,准双周振荡(QBWO,Quasi-Biweekly Oscillation)和热带季节内振荡(MJO,Madden-Julian Oscillation)环流场,研究不同时间尺度环流对台风"天鹅"(1515)突变路径的影响。台风路径的特征能够分3个阶段,其中第二阶段台风发生突然转折。第一阶段,天气尺度上台风东侧的反气旋和QBWO环流场中的波列共同引导台风向西偏北方向运动,而MJO环流场中的引导气流作用较小;第二阶段,天气尺度上台风东侧的反气旋和低频环流场中台风附近的气旋共同促进了"天鹅"近90°的突然转向,其中,高、低频分量分别促使台风突然向北、向东转向;第三阶段,天气尺度上的气旋与反气旋、QBWO环流场中的反气旋以及MJO环流场中的脊共同引导"天鹅"向东北方向运动,其中MJO环流场中气旋附近的偏东风促使"天鹅"向西运动,但由于它被天气尺度上强烈的偏西风所抵消,故"天鹅"仍向东运动。     

1990—2019年全球气象水文灾害演变特征

根据全球紧急灾害数据库(EM-DAT),利用Mann-Kendall趋势检验以及Pettitt、Buishand和SNHT突变检验等方法,分析了1990—2019年全球及中国气象水文灾害的趋势及突变特征。结果表明:1)近30 a全球洪水灾害和极端气温灾害的发生频次呈显著的增加趋势;全球洪水灾害年死亡人数呈显著的减少趋势,而风暴灾害的年经济损失存在显著的上升趋势。2)全球极端气温灾害和洪水灾害年发生频次均在1999年发生了突变;2000年以来极端气温灾害和洪水灾害平均发生频次约是前10 a(1990—1999年)的2倍。3)近30 a中国洪水灾害发生频次在1999年前后出现由少到多的转折,但年死亡人数却在1999年前后出现反向转折;相比于全球,近30 a中国风暴灾害及洪水灾害年死亡人数的下降趋势更显著;与全球类似,中国风暴灾害的年经济损失呈长期增加趋势,且增加趋势更显著,并于2012年发生了突变。     

北京春季一次霾和沙尘混合污染天气过程分析

2015年3月26—31日北京地区发生一次霾和沙尘天气交替出现的混合型污染天气过程。利用常规气象观测数据、南郊观象台探空数据以及北京环境保护监测总站的空气质量数据,分析了典型个例的发生发展过程。结果发现:此过程可分为霾—沙尘—沙尘回流—霾4个发展阶段。第1阶段北京受弱辐合区控制,大气层结稳定,风速较小,以霾天气为主;第2阶段受蒙古气旋影响,沙尘天气南下影响北京;第3阶段沙尘从华北南部回流,再度影响北京;第4阶段沙尘天气逐渐减弱,北京地区再次出现霾。HYSPLIT后向轨迹模型的模拟结果表明,这是一次典型的沙尘回流所导致的混合污染型天气个例。     

高原低值系统影响下一次极端强降水天气诊断分析

采用常规观测资料、地面加密观测资料、逐时云顶亮温TBB资料和1°×1°NCEP/NCAR再分析资料,对2013年7月8~11日四川盆地持续性暴雨天气过程的中尺度对流系统活动及其发生发展的物理机制进行了分析。结果表明:(1)暴雨过程发生在对流层中层中高纬度两槽一脊稳定维持的环流背景下,由活跃的高原低值系统以及异常稳定的副高西侧偏南气流配合低层冷空气作用造成。(2)极端降水过程分为暖区强对流性降水和相对稳定的锋面降水两个阶段;暖区对流性降水阶段,偏南暖湿气流源源不断向盆地输送水汽和能量,为暴雨发生提供了高能高湿条件,大气层结极不稳定,中尺度对流云团发展旺盛;锋面降水阶段层结趋于稳定,对流云团有所减弱,但仍有充足的水汽输送且降水云系稳定少动,致使盆地西部产生持续性降水。(3)500h Pa高原低槽前的正涡度平流诱发盆地西部低层气旋性涡度增加、低涡生成和发展,致使暖湿气流持续在盆地西部形成辐合上升,为暴雨的维持提供了很好的动力条件,两个降水阶段均为明显的低层辐合高层辐散的特征,暖区对流性降水阶段正涡度发展较锋面降水阶段更强。(4)青藏高原东侧的地形作用强迫气流在盆地西部强烈辐合上升,使得暖湿水汽更加有效率地形成降水,是此次极端强降水天气出现的一个重要动力因素。