豫北一次强降水过程的多尺度诊断

2013年7月8日河南濮阳发生强降水天气,利用常规天气观测资料、NECP再分析资料、地面自动站加密资料、卫星云图和天气雷达产品,诊断此次强降水过程产生的原因及中尺度特征。分析表明:(1)此过程属切变线暴雨过程,高空低槽东移、副热带高压加强北上、西南暖湿气流加强、中低层切变线和地面倒槽发展是强降水过程的环流特征。强降水发生在大气层结不稳定区域,低层水汽充沛,有低层强辐合、高层强辐散的环境场特征。降水中心位于中低层"人"字型切变顶端右侧暖切变线附近、地面倒槽顶端冷暖空气气旋性辐合最强区域;(2)沿倒槽辐合线强烈发展的β中尺度的对流云团东北移与濮阳周围发展的对流云团合并加强,形成较强的中α尺度的对流系统(MCS),对流性强降水落区处于MCS的前端对流发展旺盛区及附近,此处云顶亮温(TBB)值达到最低(203 K);(3)多普勒雷达回波图上,多条中尺度回波短带汇合加强,形成"人"字型带状回波北抬,与濮阳附近发展的对流回波合并加强,强回波在濮阳当地打转滞留,造成强降水;径向速度图上,低层较大的东南风入流和中层大范围强盛的西南风入流在雷达站周围形成中小尺度的强旋转辐合风场,使对流上升运动增强,造成极端对流性强降水。同时此处也是地面中小尺度的气旋性辐合处。     

冷涡背景下不同类型强对流天气的成因对比分析

利用常规气象观测资料、自动站资料、卫星、雷达和NCEP再分析资料,针对2015年8月22日冷涡背景下华北东北部和黄淮地区同时出现的不同类型强对流天气,对比分析引发不同天气的两种中尺度对流系统的演变过程及冷涡背景下不同强对流天气的成因。具体结论如下:(1)同一冷涡背景下,华北东北部位于冷涡中心外围西南象限和地面冷高压前沿,触发的分散性多单体风暴位于冷涡外围的涡旋云系中,引发以短时强降水为主的强对流天气;黄淮地区位于冷涡后部和地面冷锋前,槽后晴空区的多个对流单体,合并后形成人字形飑线系统引发短时强降水、冰雹和雷暴大风天气;(2)环境热力和水汽的差异为形成不同的强对流天气提供了前提条件:华北东北部受高层暖脊影响,地面高压后部的偏东气流带来水汽输送,整层暖湿的条件利于产生强降水;黄淮地区高层有补充干冷空气,利于热力不稳定条件发展,但黄淮地区低层水汽不足,风雹天气在较干环境场中不易被触发;(3)引发不同强对流天气的对流触发机制不同,两处的初始对流均受同一地面辐合线影响,但华北东北部在地形抬升与辐合线共同作用下不断新生单体;黄淮地区的初始局地热对流形成后,其前沿的辐散出流与环境风形成新的辐合,使原辐合线断裂和转向;(4)出现不同强对流天气时垂直风切变不同,黄淮风雹区的中层垂直风切变更显著,有利于形成持续性的强风暴;强对流天气发生时,华北东北部中低层风场的演变与天气尺度系统的变化有关,黄淮地区中低层风的垂直分布与中尺度对流系统的发生发展有关。     

德宏一次短时强降水过程分析

该文应用常规探空资料、地面气象资料以及多普勒天气雷达资料,从中尺度分析、雷达组合反射率演变特征、径向速度场、垂直累积液态水含量(VIL)等方面,对2016年8月27日德宏短时强降水天气进行分析和总结,发现:(1)强对流天气发生前近地层水汽充足,低层存在一定的垂直风切变,大气层结属于条件不稳定,中尺度辐合线、干线的抬升作用触发对流发展;(2)导致短时强降水的多单体风暴由外地移来的回波与本地块状回波聚合加强而来;(3)边界层入流急流是形成短时强降水的根本原因,它导致了低层中尺度辐合,与回波的聚合和发展存在紧密联系;(4)强降水过程中VIL与降水量具有相同的变化趋势,并存在一定的提前量。     

阿克苏地区一次强对流天气卫星云图及雷达特征分析

利用常规气象资料、FY-2F/G云图和CINRAD/CC雷达等资料对2016年7月8日阿克苏地区强对流天气的卫星云图及雷达特征进行了分析。结果表明:(1)锋区短波配合中层湿冷、低层干暖的大气层结,加之中低层较大的垂直风切变及地面中尺度触发(辐合线、干线)机制,有利于对流系统的生成、发展及维持;(2)探空物理量表现出一定的短时大风、冰雹等对流天气潜势;(3)V型云、楔形云、弧状云线、下风方向卷云羽及上冲云顶、褶皱及暗影表明对流云垂直发展高,垂直风切变大、上升气流强;(4)水汽云图上,头边界西南侧有晴空大气湍流发生,对流云沿干湿空气边界不断发展合并,最强天气出现TBB亮温梯度大值区;(5)影响温宿县、柯坪县产生大风的系统分别为脉冲风暴和阵风锋;(6)雷达图上表现出了三体散射、弱回波区、强回波偏移、径向速度辐合等特征。     

副热带高压脊线附近江苏两次强对流天气对比分析

利用常规观测资料、地面自动站资料、多普勒天气雷达资料和FY-2D、FY-2E卫星云图资料等,对江苏2010年8月18日和23日两次发生在副热带高压脊线附近强对流天气进行对比分析。结果表明:(1)在副热带高压控制下,当有足够强的抬升机制时,500 h Pa副热带高压脊线附近也会触发强对流天气,强对流天气发生在925 h Pa切变线和地面辐合线附近。(2)两次强对流天气发生前大气层结不稳定,呈上干下湿状态分布;这两个个例显示雷暴大风强对应于中高层大气干,而短时强降水强对应于低层湿层厚。(3)18日近地层强动力抬升作用,触发了对流风暴;23日抬升凝结高度、自由对流高度及对流温度较低,且没有对流抑制能量,边界层动力抬升和地面热力抬升共同作用触发了对流风暴。(4)多普勒天气雷达径向速度图上出现低空辐合,早于对流风暴新生时间,且低空辐合随时间持续或增强,有利于局地对流风暴的新生和发展,这对临近预报预警有一定的参考意义。     

伊犁地区一次罕见特大暴雨中尺度系统的数值模拟

利用自动气象站观测资料、FY-2G卫星TBB资料和NCEP/NCAR再分析资料,针对2016年6月16—17日伊犁地区的一次罕见强降水过程,在天气形势和中尺度系统分析基础上,借助WRF模式高分辨率模拟资料对强降水的形成过程进行细致分析。结果表明:中亚低槽、高空偏西急流、低空切变线和辐合线是此次强降水过程的主要天气系统。多个中尺度云团受伊犁北部天山地形抬升作用,长时间维持在沿天山地区,并持续产生强降水。模拟结果显示,不断移至北部沿天山地区的中尺度对流单体是造成此次伊犁地区强降水的直接中尺度系统,其发生发展与低空急流、低层风场辐合和地形有密切关系。低空急流增强引起动力辐合增强,触发不稳定能量释放,加之地形抬升,使得垂直运动维持并快速发展,并在有利的水汽条件配合下引发低层辐合线附近对流系统加强,导致伊犁北部沿天山地区出现强降水。     

西太平洋副热带高压控制下湖南一次短时强降水成因分析

在天气预报业务中,发生在西太平洋副热带高压控制下的短时强降水容易出现漏报。为加深对西太平洋副热带高压控制下湖南短时强降水的认识,探究其成因和触发机制,本文利用地面自动站、多普勒天气雷达观测资料及FY-2F云顶亮温、NCEP再分析资料等,针对2018年9月6日一次西太平洋副热带高压控制下的湖南短时强降水成因开展研究。结果表明:在强盛的西太平洋副热带高压脊区内,丰沛的水汽、较强的不稳定能量及一定的抬升条件可触发短时强降水天气。正午前,受弱冷空气侵入影响,低层切变配合地面中尺度辐合线引起近地面动力抬升,从而触发对流性降水;午后,受太阳辐射影响,地面气温达到对流触发温度,从而触发热对流。正涡度区及低层辐合区在降水发生后都向上延伸,有利于垂直上升运动的维持,但较典型汛期强降水过程的动力条件明显偏弱。环境风及其垂直风切变小,且雷暴单体移动缓慢,有利于强降水在同一地区长时间维持。     

2007年7月18—19日山东省大暴雨天气分析

应用常规观测资料、中尺度站资料、卫星云图、雷达回波和T213数值预报产品,对2007年7月18-19日山东省大范围对流性暴雨天气的成因进行了分析.分析了产生暴雨的天气系统特征,大气垂直稳定度和对流有效位能,产生暴雨的水汽条件和动力触发机制,给出了产生暴雨的对流云团演变特征.研究结果表明,对流性大暴雨是由东北冷性低涡、前倾槽、副热带高压边缘西南暖湿气流和冷空气的共同影响产生的.低层强盛的偏南气流建立起水汽通道,把水汽源源不断地向暴雨区输送.前倾槽结构和低层增温增湿使得大气强烈的对流不稳定和对称不稳定.低层较强的东北气流与强盛的西南暖湿气流侧向汇合,垂直涡度增大,辐合上升运动增强,对流不稳定能量释放,产生中尺度对流云团.地面冷锋前生成中尺度低压,加强了辐合上升运动.高层辐散与低层辐合相配合,有利于上升运动发展和维持.卫星云图中显示两个对流云团合并发展形成中尺度对流复合体(MCC).雷达回波中表现为两个东西向的带状强降水回波相衔接,缓慢南移;暴雨区上空东北气流、西北气流和西南气流相汇合;低层东北气流逐渐增大.冷空气从低层侵入.     

一次梅雨锋暴雨中尺度系统发展的动力机制分析

应用常规资料、TBB资料和NCEP分析资料,对2007年7月25日发生在湘黔边境的一次梅雨锋大暴雨天气过程进行了分析.结果表明:深厚的高空低槽和副热带高压稳定维持,有利于冷暖空气的辐合和梅雨锋的长时间维持.梅雨锋上不断有中小尺度对流系统产生,这些中小尺度对流系统在受到大尺度强迫作用和梅雨锋自身的强迫抬升作用而发展增强并长时间维持,在暴雨区形成强烈的降水.暴雨区上空具有低层辐合、高层辐散的结构特征,低层的辐合使得涡度往中上层输送,这种耦合形势有利于垂直上升运动和暴雨的维持.积云对流释放的凝结潜热加热对流层中上层大气,引起梅雨锋锋生,维持和促进了垂直上升运动和对流活动.     

“9.24”内蒙古东南部致灾飑线过程成因分析

利用常规观测、地面自动站加密观测资料、NCEP(0.25°×0.25°)再分析资料以及多普勒雷达资料等,对2016年9月24日发生在内蒙古东南部一次致灾飑线天气过程进行分析。结果表明:(1)中高层干冷空气扩散东南下与低层西南急流的辐合急剧加强为强飑线提供了非常有利的大尺度环流背景;(2)对流有效位能(CAPE)在强对流爆发前有明显跃升;假相当位温(θse)中低层分布呈显著的倒漏斗状,而且随高度增高递减率明显增大,这种上干下湿的层结有利于雷暴大风和冰雹等强对流天气产生;(3)地面中尺度露点锋(干线)和中尺度辐合线长时间维持、耦合并加强成为这次强对流天气的直接触发和维持机制;飑线后部一直维持雷暴高压,表明有地面大风存在;(4)雷达回波伴有弓形回波特征,低层呈现有界弱回波区(BWER),中高层有明显的回波悬垂,50～55 dBz强回波区延伸到7.5 km,表明对流风暴内有强烈的上升气流,有利于短时强降水和大冰雹的形成;(5)弓形回波径向速度剖面图上存在中层径向辐合(MARC)。     

Rate constants for the reactions of the NO3 radical with HCOOH/HCOO− and CH3COOH/CH3COO− in aqueous solution between 278 and 328 K

The kinetics of the aqueous phase reactions of NO₃ radicals with HCOOH/HCOO^– and CH₃COOH/CH₃COO^– have been investigated using a laser photolysis/long-path laser absorption technique. NO₃ was produced via excimer laser photolysis of peroxodisulfate anions (S₂O ₈ ^2– ) at 351 nm followed by the reactions of sulfate radicals (SO ₄ ^– ) with excess nitrate. The time-resolved detection of NO₃ was achieved by long-path laser absorption at 632.8 nm. For the reactions of NO₃ with formic acid (1) and formate (2) rate coefficients ofk ₁=(3.3±1.0)×10⁵ l mol^–1 s^–1 andk ₂=(5.0±0.4)×10⁷ l mol^–1 s^–1 were found atT=298 K andI=0.19 mol/l. The following Arrhenius expressions were derived:k ₁(T)=(3.4±0.3)×10¹⁰ exp[–(3400±600)/T] l mol^–1 s^–1 andk ₂(T)=(8.2±0.8)×10¹⁰ exp[–(2200±700)/T] l mol^–1 s^–1. The rate coefficients for the reactions of NO₃ with acetic acid (3) and acetate (4) atT=298 K andI=0.19 mol/l were determined as:k ₃=(1.3±0.3)×10⁴ l mol^–1 s^–1 andk ₄=(2.3±0.4)×10⁶ l mol^–1 s^–1. The temperature dependences for these reactions are described by:k ₃(T)=(4.9±0.5)×10⁹ exp[–(3800±700)/T] l mol^–1 s^–1 andk ₄(T)=(1.0±0.2)×10¹² exp[–(3800±1200)/T] l mol^–1 s^–1. The differences in reactivity of the anions HCOO^– and CH₃COO^– compared to their corresponding acids HCOOH and CH₃COOH are explained by the higher reactivity of NO₃ in charge transfer processes compared to H atom abstraction. From a comparison of NO₃ reactions with various droplets constituents it is concluded that the reaction of NO₃ with HCOO^– may present a dominant loss reaction of NO₃ in atmospheric droplets.     

The solubility and behaviour of acid gases in the marine aerosol

The following Henry's law constants (K _H/mol²kg^-2atm^-1) for HNO₃ and the hydrohalic acids have been evaluated from available partial pressure and other thermodynamic data from 0°–40°C, 1 atm total pressure: HNO ₃ , 40°C–5.85×10⁵; 30°C–1.50×10⁶; 25°C–2.45×10⁶; 20°C–4.04×10⁶; 10°C–1.15×10⁷; 0°C–3.41×10⁷. HF, 40°C–3.2; 30°C–6.6; 25°C–9.61; 20°C–14.0; 10°C–32.0; 0°C–76. HCl, 40°C–4.66×10⁵; 30°C–1.23×10⁶; 25°C–2.04×10⁶; 20°C–3.37×10⁶; 10°C–9.71×10⁶; 0°C–2.95×10⁷. HBr, 40°C–2.5×10⁸; 30°C–7.5×10⁸; 25°C–1.32×10⁹; 20°C–2.37×10⁹; 10°C–8.10×10⁹; 0°C–3.0×10¹⁰. HI, 40°C–5.2×10⁸; 30°C–1.5×10⁹; 25°C–2.5×10⁹; 20°C–4.5×10⁹; 10°C–1.5×10¹⁰; 0°C–5.0×10¹⁰. Simple equilibrium models suggest that HNO₃, CH₃SO₃H and other acids up to 10x less soluble than HCl displace it from marine seasalt aerosols. HF is displaced preferentially to HCl by dissolved acidity at all relative humidities greater than about 80%, and should be entirely depleted in aged marine aerosols.     

Kritische Bemerkung zur Frage der Temperatur-abhängigkeit der Ozonverteilung

Zusammenfassung A. undE. Vassy haben in der Frage der Temperatur-abhängigkeit des Ozongehalts der Atmosphäre aus der Gleichung loge _n –logJ _n logK(T _n ) geschlossen, daß auch die Gleichung loge _n logJ _n +logK(T _n ) gültig sei. Es wird hier nun gezeigt, daß die bei der ersten Gleichung erlaubten Vernachlässigungen bei der zweiten zu großen Fehlern führen können und daß daher von A. undE. Vassy kein Beweis für die Richtigkeit der Beziehunge=J.K(T) erbracht ist.

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Summary In the question of temperature dependence of ozone content of the atmosphere A. andE. Vassy have concluded from the equation loge _n –logJ _n logK(T _n ) that also the formula loge _n logJ _n +logK(T _n ) must be valid. In this paper it is proved that the neglections which may be admitted for the first equation, can conduct to great errors. Therefore A. andE. Vassy have not produced a proof for the correctness of the equatione=J.K(T).

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Résumé A. etE. Vassy en étuidant le problème de la teneur de l'ozone atmosphérique en relation avec la température ont admis que l'équation loge _n –logJ _n logK(T _n ) entraînait aussi la relation loge _n logJ _n +logK(T _n ). On montre ici que les simplifications admises pour la première équation conduisent pour l'application de la seconde à de fortes erreurs, et que par conséquent ces auteurs n'ont pas fourni de preuve de la justesse de la relatione=J.K(T).

     

Characteristics of ionic components in precipitation in Kitakyushu City,Japan

Precipitation samples were collected by filtrating bulk sampler in Kitakyushu City, Japan, from January 1988 to December 1990. Volume weighted annual mean of pH was 4.93, but the pH distribution indicated that most probable value lay in the range pH 6.0–6.4. Volume weighted annual mean concentrations of major ionic components were as follows; SO ₄ ^2– : 84.2, NO ₃ ^– : 28.1, Cl^–: 86.3, NH ₄ ⁺ : 45.5, Ca²⁺: 63.3, Mg²⁺: 27.0, K⁺: 3.4, Na⁺: 69.0 µ eq l^–1. The highest concentrations of these ionic components were observed in winter and the lowest occurred in the rainy season. The ratio of ex-SO ₄ ^2– /NO ₃ ^– exhibited the lowest ratio in summer, and the highest ratio in winter. Good correlations were obtained between Cl^– and Na⁺, ex-SO ₄ ²⁺ and ex-Ca²⁺, NO ₃ ^– and ex-Ca²⁺, and NH ₄ ⁺ and ex-SO ₄ ^2– , respectively. However, no correlation between Cl^– and Na⁺ with Ca²⁺ was observed. The relationship of H⁺ with (ex-SO ₄ ^2– + NO ₃ ^– ) - (ex-Ca²⁺ + NH ₄ ⁺ ) indicated positive correlation.     

Numerical study on the bulk heat transfer coefficient for a variety of vegetation types and densities

The relationship between the geometrical structure of a canopy layer and the bulk transfer coefficient was investigated using a numerical canopy model. The following results were obtained:

1. The bulk transfer coefficients for momentum and heat, C _M and C _H , change with non-dimensional canopy density C _* each has a maximum.
2. The value of C _M is always larger than the value of C _H for a canopy with c _m > c _h , c _m and c _h being the drag coefficient and the heat transfer coefficient of an individual canopy element, respectively.
3. The value of C _* at which C _H has its maximum value is larger than the value of C _* at which C _M has its maximum. Therefore, the reciprocal of the sublayer Stanton number b _h ^?1 ranges between 50 and 65 for C _* around 0.1 while it ranges between 0 and 30 for C _* < 10^?2 and C _* > 2 (when c _m = 0.5).
4. The value of B _H ^?1 in the present study is consistent with most available observations, except for canopies of medium density (when C _* is around 0.1) for which no observational value has been obtained.