黄土高原一次引发短时致洪暴雨MCC的特点及成因

利用MICAPS资料、多普勒天气雷达资料和NCEP资料等,对2013年7月25日黄土高原一次引发短时致洪暴雨MCC的特点及成因进行了分析。结果表明:300hPa天气尺度反气旋和500hPa天气尺度西南气流是MCC在对流层中上层的直接影响系统,700hPa α-中尺度横切变和850hPa副热带高压西侧α-中尺度低涡是MCC在对流层低层的直接影响系统;地面湿焓场低值舌的活动是MCC触发机制之一;地面湿焓场≥40℃高值中心区和MCC生成区相对应;MCC生成区在径向速度场上出现西南低空急流的生成和维持、逆风辐合区的生成和维持,低层辐合和高层强辐散的配置,为MCC的生成及暴雨的形成提供了动力条件;冷暖平流的配置也为MCC生成和东移发展创造了有利条件;空间剖面图上看到的湿螺旋度高值带对MCC生成发展和东移具有指示意义。      

云贵高原东段山地MCC的普查和降水特征

利用2006-2010年夏季FY静止气象卫星1 h间隔相当黑体亮温TBB、高空及地面天气观测、贵州85个气象站降水和2010年乡镇加密观测自动站逐时降水数据,普查云贵高原东段山地中尺度对流复合体(MCC),统计分析了MCC的时空特征、强度特征、生命史、移动路径及其降水分布和强度特征。结果表明,夏季云贵高原东段山地MCC主要出现在5-7月,MCC形成时间在19:00(北京时,下同)至次日03:00,生命史普遍在8 h以上;发展为MCC的初生对流云团主要生成在13:00-18:00,初生源地主要出现在贵州西部区域(103°E-105.6°E、25°N-27.5°N),贵州西部边缘涡是造成对流云团频繁生成的直接影响系统;贵州山地MCC内部最大降水集中在MCC形成中心的西北和东北象限,且距MCC形成中心3个经纬度范围内,山地短历时强降水出现在MCC的发展成熟阶段,在临近预报中可以将TBB≤-70℃的区域作为重点监测防范区。     

一次MCC过程雷达回波特征分析

2011年8月15—16日,在河北南部和山东北部地区的中尺度对流复合体（MCC）产生了区域性的暴雨,局部地区出现了大暴雨和特大暴雨。利用多普勒雷达、卫星云图、区域自动站等资料,对这次MCC过程进行了分析,结果表明：MCC中的中-β尺度结构显著,系统有多个中-β尺度对流云团发展而成;不同触发机制的对流回波的合并发展是MCC发展成熟的重要标志;辐合线右侧对流单体的生成、发展,且并入到对流云团主体,是MCC长时间维持的重要因素;径向速度场上表现为中尺度辐合线、局部逆风区和中-γ尺度气旋性涡旋等特征,为强降水提供了动力条件,是出现短时强降水的重要特征;雷达径向速度场直观反映MCC的内部气流结构状况,为判断MCC的演变和强降水落区提供了重要信息。     

夏季黄河下游地区中尺度对流系统的气候特征分布

利用1996~2008年逐小时卫星资料、NCEP再分析资料及统计方法, 研究了位于黄河下游地区的中尺度对流系统(Mesoscale Convective System, 简称MCS)的气候特征, 其中包括中尺度对流复合体(Mesoscale Convective Complex, 简称MCC)、持续拉长状对流系统(Permanent Elongated Convective System, 简称PECS)、β中尺度对流复合体(Meso-β Scale MCC, 简称MβCCS>)、β中尺度持续拉长状对流系统(Meso-β Scale PECS, 简称MβECS)4类。结果表明:MCC和PECS是黄河下游地区影响夏季降水的主要MCS, 其中7月份MCC最多, 并且MCC的数量明显大于PECS;与发生在美国的MCS比较, 发生在黄河下游地区的MCC和PECS在成熟期的面积和平均偏心率较大、生命史较长, 但MβCCS和MβECS的生命史较短、平均偏心率变化不大;黄河下游地区PECS表现出成熟较快和消亡较慢的特征, 其最低相当[A1] 黑体温度 (BlackBody Temperature, 缩写为TBB) 平均值为-72℃, 比MCC低1℃左右, 生命史比MCC长0.9 h;在MCC的形成、成熟及消亡期, 其日循环特征均表现为明显的双峰特征, 而PECS却呈现出单峰特征;黄河下游地区MCC的发生时间主要集中在2个时段, 一个是在下午形成, 傍晚成熟, 凌晨消亡, 另一个则在后半夜形成, 凌晨成熟, 上午甚至中午才消亡;MCS具有明显的年际变化特点, 在MCS较少的1999年, 500 hPa的副热带高压偏南, 华北地区位势高度较常年明显偏高, 而在MCS较多的2001年, 副高异常偏强, 华北地区位势高度较常年明显偏低, 850 hPa上为一低压槽, 黄河下游地区主要受副高边缘的西南气流影响。     

江苏北部一次由MCC引发的致洪暴雨综合分析

利用卫星云图、NCEP资料和MICAPS系统提供的实况资料和物理量等,对2008年7月23日江苏北部一次中尺度对流复合体（MCC）和暴雨天气过程进行诊断分析。结果表明：MCC是造成暴雨的直接影响系统;200hPa中尺度反气旋环流的形成．配合500hPa西南急流左侧切变线生成以及边界层925hPa锋生与西南强风带或西南急流左侧中尺度低涡生成,有利于MCC生成和发展：925hPa以下边界层10．7m·s^-1·km^-1强风速垂直切变的形成,配合边界层正涡度中心生成、对流层高层辐散增强,是激发MCC生成和发展的动力机制;850hPa江苏中北部MPV1≤-0．5PVU的中尺度对流不稳定中心的生成,配合北方MPV2≥0．6PVU湿斜压场纬向高值带的生成和稳定,有利于江苏北部地区中尺度强对流系统重复出现和MCC生成发展。     

江苏北部一次由MCG引发的致洪暴雨综合分析

利用卫星云图、NCEP资料和MICAPS系统提供的实况资料和物理量等,对2008年7月23日江苏北部一次中尺度对流复合体(MCC)和暴雨天气过程进行诊断分析.结果表明:MCC是造成暴雨的直接影响系统;200 hPa中尺度反气旋环流的形成,配合500 hPa西南急流左侧切变线生成以及边界层925 hPa锋生与西南强风带或西南急流左侧中尺度低涡生成,有利于MCC生成和发展;925 hPa以下边界层10.7 m·s-1·km-1强风速垂直切变的形成.配合边界层正涡度中心生成、对流层高层辐散增强,是激发MCC生成和发展的动力机制;850 hPa江苏中北部MPV1≤-0.5 PVU的中尺度对流不稳定中心的生成,配合北方MPV2≥0.6 PVU湿斜压场纬向高值带的生成和稳定,有利于江苏北部地区中尺度强对流系统重复出现和MCC生成发展.     

两次MCC红外云图特征与天气实况异同性分析

利用FY-2E红外云图、多普勒雷达资料,结合环境形势及物理量场,分析了2011年8月15—16日(简称"0815MCC")山东北部和河北南部、2015年7月30—31日(简称"0730MCC")山东中部和南部地区两次中尺度对流复合体(MCC)产生的区域性暴雨过程。结果表明:(1)两次MCC过程,降水集中在MCC形成到成熟阶段。强降水分布都具有非对称性,主要在风暴传播方向上黑体亮温(TBB)冷中心附近及其西侧和南侧。地面中尺度辐合系统的强度、移向与新生单体的发展密切相关。(2)正涡度高值区、散度和垂直速度的负值中心的重叠区具有显著的动力条件,对MCC具有强"吸引力",导致明显的后向传播特征。(3)雷达VWP产品显示,有超低空急流的建立,为MCC的形成与维持提供了能量与动力条件。低层风之间的辐合切变,为新对流单体的生成提供了抬升触发机制。当相邻雷达之间的速度差迅速增大时,强降水开始。(4)"0815MCC"的-52℃冷云面积是"0730MCC"的4倍,TBB比"0730MCC"平均低10℃。"0815MCC"低层辐合和高层辐散更强烈,能量更集中,使风暴发展更高,云顶亮温更低;风暴顶强烈辐散将云中冰晶粒子等带到更远的高空,在红外云图上出现较大的冷云面积;同时"0815MCC"强垂直风切变将高空冰晶粒子带到云砧处造成蒸发,降低了降水效率,导致"0815MCC"过程暴雨范围和降水强度小于"0730MCC"。     

1960-2010年中国华北东北地区热量资源时空变化

利用1960-2010年华北、东北地区165个气象站日平均气温资料,运用线性倾向估计等方法,对近51 a来≥0 ℃和≥10 ℃积温及其持续天数和起止日期的时、空分布特征进行分析,以了解气候变暖对华北、东北地区热量资源分布的影响。结果表明：近51 a来华北、东北地区气温增暖趋势明显,气候倾向率达0.32 ℃/10 a（P<0.001）,且与各项热量资源指标相关显著。随着气候变暖,≥0 ℃和≥10 ℃积温及持续天数普遍显著增加,其气候倾向率分别在（30 ℃·d）/10 a和2 d/10 a以上;2000年以后亚热带北界和暖温带北界在华北、东北地区均出现了北移,以亚热带北界移动幅度更大;20世纪90年代以后,一年两熟制种植北界在山西和辽宁两省明显北抬,平均移动幅度超过1.5个纬距。华北、东北地区≥0 ℃和≥10 ℃积温及持续天数普遍增加是受起始日期提前和终止日期延后共同影响,≥0 ℃前者比后者的影响更明显,≥10 ℃两者作用相当。     

2017年7月大气环流和天气分析

2017年7月大气环流特征为,极涡呈偶极型分布,主体强度较常年偏强;中高纬环流呈5波型分布,北半球副热带高压强度偏强,西太平洋副热带高压整体位置偏北,脊线持续北抬。7月我国平均气温为23.2℃,较常年同期（21.9℃）偏高1.3℃。全国平均降水量112.5 mm,较常年同期（120.6 mm）偏少6.7%,东北地区西部、江南地区东北部、江淮地区西南部和新疆北部等地降水偏少显著。强降水天气主要出现在东北地区和南方,7月我国出现9次区域性暴雨天气过程,7月13—14日降水过程多方面突破历史极值。7月西北太平洋地区有8个台风生成,其中7个台风活跃,3个台风登陆我国,数量较历史同期明显偏多;台风生成个数与1994、1967和1971年并列为历史同期最多。内蒙古东部出现气象干旱,江淮江汉伏旱发展。中东部地区和新疆持续高温天气,最长持续天数为20 d,1884站出现35℃以上高温天气;高温极值为49℃,发生在吐鲁番站。     

一次MCC红外云图演变特征及成因分析

利用FY-2E红外云图及TBB资料,结合环境形势及物理量,对2011年8月15日夜间发生在河北南部和山东北部的强降水过程进行了分析。结果表明,冷锋触发的云团与地面中尺度辐合线触发的云团合并形成MCC:冷锋触发对流云团,云团脱离冷锋东移、发展、加强,形成MβCCS;MβCCS前侧有对流云团沿地面中尺度辐合线生成、发展、少动,与冷锋触发形成的MβCCS合并发展,形成MCC。MCC系统维持阶段,其西侧有新的对流云团生成,合并到MCC主体,使其向低压中心一侧发展。小时强降水并不是产生在MCC云团的冷中心,而是基本产生在TBB冷中心的西侧,实测小时强降水发生在MCC形成前2个小时以及发展成熟阶段的前4个小时之内,MCC减弱阶段的降水量明显减小。MCC成熟阶段,TBB基本维持在-73℃以下,最低达-78℃。华北南部上空明显的上升运动及低层强的正涡度区为强降水的产生提供了动力条件。低空东北气流及低空西南气流在华北南部形成辐合,超低空东北急流和超低空西南急流的形成与维持使得辐合进一步加强,维持强的辐合上升运动导致了强降水形成。     

2007—2012年夏季中国青藏高原以东地区MCC的分布特征

用FY-2D和FY-2E地球静止卫星相当黑体温度资料,对2007—2012年夏季(6—8月)中国青藏高原以东地区的中尺度对流复合体(MCC)进行普查分析,并分为MCC和类MCC(偏心率在0.5~0.6之间),共计190个MCC和62个类MCC。西南和华南地区的MCC和类MCC占总数的60%,华东和华中地区占总数的27%,东北、华北和西北地区最少。两类MCC的生成源地和消散地的海陆性质相同。东北和华北地区MCC主要向东北移动,华中和华东地区MCC向东南移动。华南和西南地区的MCC移动方向具有多样性,大多为不移动类型。从月际变化来看,MCC在6月份最多,类MCC在7月份最多。MCC的日变化具有区域性特征,西南地区的MCC在22:00—23:00是形成高峰,03:00—04:00达到成熟,06:00—08:00开始消散。东北、华北、华中和华东地区的MCC形成高峰在16:00—18:00,19:00—23:00和02:00—03:00是成熟高峰,21:00—01:00消散。华南地区的MCC主要形成在23:00—03:00,11:00—14:00成熟,14:00—15:00消散。     

基于静止卫星红外云图的MCS普查研究进展及标准修订

基于静止卫星红外云图的MCS普查标准不统一不利于各种MCS普查结果的对比分析, 该文在总结MCS普查研究进展的基础上, 依据Orlanski尺度分类标准对MβCS普查的最小尺度标准作了修订, 即修订为TBB≤-32 ℃的连续冷云区直径≥20 km。根据马禹等的MβCS普查标准和该文修订的MβCS普查标准, 利用GOES-9卫星红外云图普查了2003年6月19日—7月22日淮河大水期间的MCS, 结果发现共有10个MαCS和24个MβCS, 并对24个MβCS作了普查标准修订前后的统计结果对比, 发现新的普查标准比根据马禹等的MβCS普查标准获得的结果多7个MβCS, 并且这7个MβCS中有6个都引起强降水, 因此这种对比分析结果表明:新MβCS普查标准对揭示淮河大水和MCS的关系更具合理性。此外, 还分析了3个因MβCS而引起局地强降水的典型个例, 这些MβCS的直径尺度只有几十至一百多公里, 不符合马禹等的MβCS普查标准。对这3个MβCS分析结果表明:该文新MβCS普查标准有助于对产生剧烈天气的MCS的普查研究和预报。     

华北平原中尺度对流复合体发生的环境和条件

中尺度对流复合体（MCC）会给华北平原带来暴雨灾害。在对MCC普查的基础上，选取发生在华北平原上的3个典型个例合成出代表MCC发生前的环境场，并通过诊断分析考察了华北平原发生MCC的条件。结果表明，华北平原发生MCC的环境既不同于我国南方的MCC，也不同于北美。对于具有明显夜发性的MCC，所得到的MCC发生环境和条件，对预报当天傍晚华北平原是否有MCC发生有一定的参考价值。     

我国南方地区的中尺度对流复合体

根据日本GMS资料和部分常规资料，对我国南方地区春末夏初的10个中尺度对流复合体(MCCs)做了分析。它们的基本特征与美国MCC相近。它们主要活动在夜间，一般在山地背风一侧斜坡上或坡底附近形成;并在对流层中低层中低纬度地区几个天气系统的迭加处获得发展;向东偏南方向移动，与700～500 hPa之间的平均气流方向大体一致，冷云罩面积约为1.4×105 km2,比美洲的(2～3×105 km2)略小;持续时间为12小时左右，比美洲的(10小时)稍长。云区形状呈椭圆形，但偏心率≥0.6。云顶最低温度一般在-86℃以下，出现在冷云罩面积达到最大之前4～6小时。     

全球升温控制在1.5℃和2.0℃时中国分省人口格局

《巴黎协定》正式生效, 为国际社会应对气候变化提出新的机遇与挑战,也必将对中国人口、资源和环境带来重要影响。本文结合IPCC发布的可持续发展（SSP1)、中度发展（SSP2)、局部或不一致发展（SSP3)、不均衡发展（SSP4)、常规发展（SSP5）5种共享社会经济路径,以2010年中国第六次人口普查数据为基准,综合考虑人口现状和发展政策设定不同发展路径下各省人口模型的相关参数,在全球升温控制在1.5℃和2.0℃时,对比研究中国和各省分年龄、性别、教育水平的人口演变和分布特征。结果表明：(1)全球升温1.5℃时,SSP1和SSP4路径下总人口较2010年增加0.44亿人;升温2.0℃时,SSP2和SSP3路径下较2010年分别增加0.23亿和0.67亿人,SSP5路径下减少约0.12亿人。5种路径下中国人口将在2025-2035年达到峰值,人口峰值正处于全球升温1.5℃期间。(2)全球升温1.5℃时,除了东北地区和四川、安徽省外,多数省（市）人口均较2010年有所增加;升温2.0℃时,西北、西南和以东南沿海地区为主的发达省份保持较高的人口增量,其他地区人口开始呈减少趋势。(3)在全球升温1.5℃和2.0℃期间,大部分省份人口达到峰值,其中SSP3路径下广西人口最多,可达1.13亿,其他路径下广东省人口最多,达1.53亿。(4)未来中国65岁以上老龄人口比重呈现东北高、西南低的分布特征。与全球升温1.5℃相比,升温2.0℃时的老龄化趋势进一步加重,东北地区老龄化问题最严重。采用绿色和可持续发展路径,全球升温控制在2.0℃之内是中国社会经济发展的科学选择。     

东北地区中尺度对流复合体的卫星云图特征

通过１０年（１９８３－１９９２年）卫星云图资料的分析，综合归纳了东北地区中尺度对流复合体（ＮＭＣＣ）的基本特征及其发展演变过程，由于受地理条件的影响，ＮＭＣＣ与美国大平原以及我国西北和华北平原上的ＭＣＣ有明显差别，作为一类特殊的对流性天气系统，ＮＭＣＣ与一般中尺度对流云图特征有明显差异。     

基于4种高分辨率模式的辽宁省雷达回波预报邻域检验结果对比

选取2017—2018年6—9月辽宁省不同降水性质, 具有2种不同特征的20次天气过程个例, 应用模糊检验邻域法中的分数技巧评分(Fraction Skill Score, FSS), 评估华东模式、华北模式、GRAPES_3km模式和睿图东北模式对辽宁省中小尺度系统的预报能力。结果表明: 区域性降水过程和局地性降水过程雷达回波强度越小, 邻域半径越大, 高分辨率模式预报技巧越高。当雷达回波大于30 dBz时, 各高分辨率模式对局地性降水的雷达回波预报FSS评分均较高。当邻域半径为3 km时, 区域性降水过程中, 华北模式预报技巧在各级别雷达回波预报中均高于其他模式, 最大FSS差值为0.031。局地性降水过程中, 华东模式预报效果较好, 最大FSS评分为0.127, 表明华东模式预报中小尺度对流系统能力更强。局地性降水过程, 睿图东北模式在08—23时预报时次中, “中间”时次的预报效果优于“两头”时次的预报, 两个时次最大FSS差值为0.121。     

1991-2008年福建省强对流天气特征

利用1991-2008年强对流资料,分析福建省强对流天气时空分布和形成原因以及主导天气型。结果表明：3-6月是福建省强对流天气的高发期,7-8月是次高发期;主要发生在14-20时,且多为孤立日,1-2个站次较为多见。不同季节强对流天气的地理分布有较大差别,春季地域性强,内陆山区明显比沿海多,中北部地区明显比南部多,其他季节分布较为均匀。强对流天气主要发生在强切变类天气形势下,主要出现在春季和秋冬季,其中66.5%的伴有低空西南急流,并以急流适中型和偏北型居多,≥3站次或≥10站次的主导天气形势为低槽型和低涡切变与高空槽配合型;弱切变类强对流天气主要发生在7-9月,主导天气型为副热带高压边缘型和台风外围型。低层无西南急流,发生较大范围强对流天气的可能性小。     

东北暖季干线统计分析

基于常规地面观测、高空观测和卫星、雷达资料,对2003—2017年中国东北地区暖季（5—8月）干线时空分布、气象要素等进行了统计分析。研究发现,东北地区干线主要出现在东北平原和辽宁西部,干线发生频率呈现南多北少的趋势。干线大多呈西南—东北向,宽度为90—120 km,长度在100—800 km。东北区域暖季年均干线发生频率为15.5%。干线发生频率年际变化不明显,年均逐旬变化显著且呈正弦曲线状,其中5月中下旬—6月下旬和8月中、下旬为波峰,干线发生频率在20%以上,7月低于10%,为波谷。干线湿侧气压相比干侧略高1 hPa,两侧温度大多在24℃以上,温差一般为1—4℃,露点梯度和比湿梯度范围分别为9.6—15℃/（100 km）和4.5—8.3 g/（kg·100 km）,相当位温梯度在9.6—19 K/（100 km）。干线两侧要素及其梯度值逐旬变化显著,其中两侧湿度、温度和湿度梯度值8月呈增大趋势,而温度梯度绝对值呈减小趋势。在共计286例干线中有40%的干线触发了对流,6月上、中旬干线触发对流比率最高（超过60%）。干线是否触发对流与其所在位置关系不大。对流干线湿度梯度略大于无对流干线。无对流干线和对流干线探空要素的最显著区别是湿侧对流有效位能值,前者在1200 J/kg以下,后者基本在1200 J/kg以上,最高甚至能达到3000 J/kg。