2015年河南首场区域暴雪伴高架雷暴过程分析

利用常规观测资料、1°×1°NCEP分析资料和雷达资料,对2015年河南首场区域暴雪伴高架雷暴过程的天气形势、大气层结和水汽、动力、能量等物理量场的特征及雷达回波特征进行分析。结果发现:500h Pa高空低槽、700h Pa低空切变线和低空急流是此次暴雪天气的主要影响系统;700h Pa西南急流和850~925h Pa低空东北以及东风急流为河南上空输送充足的水汽,同时850~925h Pa低空急流为暴雪提供了深厚的冷垫。暴雪天气出现时西南急流加强、湿层增厚,河南上空具有强水平风垂直切变说明大气层结动力不稳定、对称不稳定。水汽通量大值区和水汽通量散度大值区与降水大值区较吻合;散度和垂直速度大值区与强降水区域对应较好;对流不稳定能量释放有利于暴雪天气的出现;高层对称不稳定能量释放是桐柏出现雷暴天气的原因之一。雷达径向速度图上零线两次出现清晰完整的"S"形状对应暖平流加强,暴雪出现在暖平流强盛的时间段内,28日14时河南南部地区对流回波强度为35~40d Bz,回波顶高8km,对流云顶高度达到了-40℃~-20℃的温度层,有助于雷暴天气出现。     

山西中部一次暴雪天气过程分析

利用常规气象观测资料和NCEP全球再分析资料,对2013年4月19日出现在山西中部的一次暴雪天气过程进行了综合分析。结果表明:高原槽、低空低涡切变线、地面回流以及河套气旋等的共同存在为暴雪天气提供了有利的流型配置;700 h Pa西南急流、850 h Pa偏东南急流和925 h Pa偏东急流为此次暴雪天气提供了强的水汽输送和补充;500 h Pa偏西北急流和850 h Pa偏东北强气流耦合加强,且高层正涡度输送以及低层辐合、高层辐散的倾斜垂直结构使得上升运动加强,触发低层不稳定能量释放,导致暴雪天气的发生。低层和近地层温度变化、0℃层高度下降、逆温层增厚以及垂直风切变加大是判断此次降水过程相态变化和降雪强度增强的重要指标。     

一次西南低涡发生发展的涡度收支及潜热释放诊断

利用NCEP/NCAR再分析资料、地面自动站降水资料,对2010年7月8~10日发生在重庆地区的大暴雨过程进行涡度收支及潜热释放诊断分析。结果表明:(1)再次发展的850 h Pa西南低涡中心与持续发展的700 h Pa低涡中心的耦合发展对此次暴雨过程的发生发展有重要作用;(2)在暴雨过程中,涡度的垂直输送项和水平辐合辐散项对850 h Pa低涡的再次发展及700 h Pa低涡的维持发展起主要作用;(3)降水与低涡基本同步发生,降水带来的潜热释放使得对流中心附近的上升运动不断加强,凝结潜热释放也随之增多,引起非绝热作用增强,导致局地位涡增加和低涡中心附近的正涡度逐渐加大,风场气旋性弯曲显著,低涡环流逐渐形成。     

2013年夏季四川西部一次特大暴雨天气分析

本文利用NCEP高空再分析和地面自动站观测资料,针对2013年7月7日20时~11日20时四川地区一次特大暴雨过程,分析了其各层的环流形势、低层的水汽通量、水汽通量散度,各层的涡度场、散度场、垂直运动,以及西南涡影响下降水的发生发展机制。得到:这次暴雨过程,850h Pa上的水汽主要来自孟加拉湾,从西南方向向四川地区输送,同时配合低层辐合高层辐散的结构和持续上升运动,以及对流不稳定层结的形成,降水极易发生,而西南涡的稳定少动、南北转动等异常活动是这次持续性强降水的主要成因。一方面,500h Pa高原槽不断东移和西北方向源源不断的冷空气补充,另一方面,东边西天平洋副热带高压的阻挡作用,使西南涡不断发展但局限于源地周边活动,难以东移出川,因此,带来了川西高原边缘与四川盆地西部地区的持续性强降水天气。     

珠江三角洲城市群对夏季降雨影响的初步研究

利用TRMM 2A25卫星降水数据和CMORPH同化数据对珠三角洲地区的降水分布特征进行了探讨,观测表明：珠三角城市群区域总体处于降水的低值中心,且对流降雨的低值中心尤为明显;同时近10 a珠三角核心城市区域降雨有减少的趋势,这种降水减少的趋势可能与珠三角城市化效应有关。本文进一步利用WRF模式模拟分析了珠三角城市群发展对夏季降雨的影响,结果表明珠三角城市化使得该区域降雨减少,其原因为城市化使得地表的蒸发减弱及其大气中的水分供应减少,同时也抬升了珠三角区域边界层高度相应增强了低层大气水汽垂直混合。     

一次华南暖季高架雷暴的天气特征

利用常规气象观测资料、风廓线雷达资料和NCEP/NCAR 1°×1°分析资料,对广东暖季一次伴有短时强降水、强闪电和瞬时大风的强高架雷暴过程进行了分析。结果表明:雷暴发生在地面锋线以北200~400 km处,850 h Pa切变线、700 h Pa低空急流和500 h Pa西风槽前西南风动量下传致使低层风速脉动增强等是触发高架对流的有利动力条件。900 h Pa以下存在逆温层,850 h Pa暖平流加强了逆温层以上层结不稳定,垂直运动发生在逆温层以上,最大上升速度中心在700 h Pa及以上层次。水汽分布呈"上干下湿"状态,低层广东中南部存在明显的水汽辐合,水汽主要来源是孟加拉湾。另外,短时大风的出现可能与强降水粒子在较大环境风中的下沉拖曳作用有关。     

东亚城市群发展对中国东部夏季风降水影响的模拟——以1994年和1998年为例

在区域气候模式RegCM3中加入了描述城市陆面类型的主要参数,使其能模拟城市群的影响。在此基础上运用它对东亚夏季风强年（1994年）和弱年（1998年）夏季降水作了有/无城市化的理想性试验。结果表明:（1） 大规模高密度城市化会增高城市上空及其下风方区域的850 hPa位势高度,并降低中国东海和城市群西北侧的850 hPa位势高度,致使中国东南沿海的西南风减弱,城市群西北侧的西南风增强;（2） 大规模高密度城市化使长江流域及其以南东部内陆的水汽辐合减弱、降水减少,而使黄河沿线下游的水汽辐散减弱、降水略有增加;（3） 城市群效应在1998年弱季风环流背景下使长江及其以南地区的降水减少更多;（4） 当城市建筑群密度较小、植被覆盖度较大时,城市化对东部夏季降水的影响也较小。      

长江三角洲城市群对夏季日降水特征影响的模拟研究

利用耦合了单层城市冠层模型UCM的中尺度模式WRF,探讨了长江三角洲地区城市化对夏季日降水特征的影响。结果表明,WRF模式能较好地再现长三角地区2003—2007年夏季降水的空间分布,比较成功地模拟出了降水中心的位置及强度。城市化使得长三角地区夏季降水日数减少了1～5 d,这种降水日数的减少主要是由于城市化使小雨日数减少引起。城市化增强了长三角大部分地区的日降水强度。进一步对长三角地区4个典型城市群宁镇扬、苏锡常、上海和杭州湾城市群进行了夏季降水日变化分析,得出城市化对降水日变化的影响存在一定的区域差异。对于长三角整个大城市群,城市化对降水量、降水强度日峰值出现时刻以及降水强度日峰值大小无明显影响,而使得降水量日峰值减少。城市化使得苏锡常地区降水量日峰值略有增加,宁镇扬和上海地区降水量日峰值都减小,而杭州湾城市群区降水量日峰值出现时刻延后。城市化使得4个典型城市群降水强度日变化曲线形态发生改变,使得上海地区降水强度日峰值出现时刻延后,使得杭州湾城市群区夜雨增强。     

长江三角洲城市群对夏季日降水特征

利用耦合了单层城市冠层模型UCM的中尺度模式WRF,探讨了长江三角洲地区城市化对夏季日降水特征的影响。结果表明,WRF模式能较好地再现长三角地区2003—2007年夏季降水的空间分布, 比较成功地模拟出了降水中心的位置及强度。城市化使得长三角地区夏季降水日数减少了1～5 d,这种降水日数的减少主要是由于城市化使小雨日数减少引起。城市化增强了长三角大部分地区的日降水强度。进一步对长三角地区4个典型城市群宁镇扬、苏锡常、上海和杭州湾城市群进行了夏季降水日变化分析,得出城市化对降水日变化的影响存在一定的区域差异。对于长三角整个大城市群,城市化对降水量、降水强度日峰值出现时刻以及降水强度日峰值大小无明显影响,而使得降水量日峰值减少。城市化使得苏锡常地区降水量日峰值略有增加,宁镇扬和上海地区降水量日峰值都减小,而杭州湾城市群区降水量日峰值出现时刻延后。城市化使得4个典型城市群降水强度日变化曲线形态发生改变,使得上海地区降水强度日峰值出现时刻延后,使得杭州湾城市群区夜雨增强。     

一次暴雪成因及相态演变分析

利用河南省地面气象站监测资料、NCEP/NCAR再分析资料,探讨了2017年2月21日河南省暴雪成因及相态演变与温度的关系。结果表明:700hPa西南急流及850~925hPa的偏东急流为暴雪提供了充沛的水汽,东南部暖倒槽的发展为暴雪的产生提供了有利的动力抬升条件。700hPa与850hPa水汽通量散度辐合叠加区域与暴雪区对应较好。当2m温度大于1℃或700hPa以下温度均高于0℃时为雨;当2m温度小于-1℃时或700hPa以下温度均低于0℃时为雪;当2m温度在±1℃之间时,降水相态较复杂,要结合中低空的温度来确定降水相态,即近地层温度(1 000hPa以下)在1~2℃时,并且750hPa附近有高于2℃的暖温层时,降水相态为雨;若低于2℃则为雨夹雪或雪。     

Modeling the climatic effects of urbanization in the Beijing–Tianjin–Hebei metropolitan area

In this analysis, the weather research and forecasting model coupled with a single-layer urban canopy model is used to simulate the climatic impacts of urbanization in the Beijing–Tianjin–Hebei metropolitan area, which has experienced significant expansion in its urban areas. Two cases examining current landscapes and the sensitivity test of urban areas replaced by cropland have been carried out to explore the changes in the surface air and atmospheric boundary structure. The impact of urbanization on annual mean surface air temperature has been found to be more than 1 °C in urban areas, and the maximum difference is almost 2 °C. The change in near-surface level temperature is most pronounced in winter, but the area influenced by urbanization is slightly larger in summer. The annual mean water vapor mixing ratio and wind speed are both reduced in the urban area. The effect of urbanization can only heat the temperature inside the urban boundary layer, below 850 hPa. The modeling results also indicate that the underlying surface thermal forces induced by the “urban heat island” effect enhance vertical air movement and engenders a convergence zone over urban areas. The convergence at low level together with the moisture increases in the layer between 850 and 700 hPa triggered the increase of convective precipitation.     

鲁南初冬一次罕见特大暴雪的成因分析

利用常规气象观测资料和NCEP/NCAR逐6 h再分析资料,对2015年11月23—24日山东南部出现的一次罕见特大暴雪天气过程进行诊断分析。结果表明：1）这是一次典型的回流形势降雪,850 hPa东南风急流影响的鲁南地区降雪强度较大,而东北风急流影响的区域降雪强度较弱。2）700 hPa强西南低空急流、850 hPa东南低空急流为鲁南地区降雪提供了充沛的水汽,水汽通量的强辐合区域即为大暴雪的发生区域。3）暴雪区上空散度呈现出弱辐散—强辐合—强辐散的垂直结构;暴雪落区与高空的强辐合中心以及强上升运动中心吻合度较高。4）暴雪期间,850～925 hPa之间维持一个逆温层;强冷空气使得925 hPa以下边界层温度锐降导致降雨迅速转雪,降雪持续时间长是鲁南地区产生异常强降雪的重要原因。     

A hail climatology in Mongolia

The temporal and spatial characteristics of hail frequency in Mongolia are examined using the hail observation data from 61 meteorological observatories for 1984-2013. The annual number of hail days averaged over all observatories and the entire period is 0.74. It exhibits a decreasing trend, particularly since 1993 with a rate of decrease of 0.214 per decade. Hail occurrence is concentrated in summer, with 72% of the total hail days occurring in June, July, and August. Moreover, hail occurrence is concentrated in the afternoon and early evening, with 89% of the total hail events occurring between 1200 and 2100 local standard time (LST). Spatially, observatories where relatively frequent hail events are observed are concentrated in the north central region where almost all of the land is mountainous or covered by grassland, whereas relatively less frequent hail events are observed in the southern desert region. The relationship between hail frequency and thermodynamic factors including the convective available potential energy (CAPE), the temperature lapse rate between 700 and 500 hPa, the water vapor mixing ratio averaged over the lowest 100 hPa layer, and the freezing-level height is examined using the ERA-Interim reanalysis data. It is found that in summer, CAPE and the low-level water vapor mixing ratio are larger on hail days than on all days, but there is no clear relationship between hail frequency and the 700-500 hPa temperature lapse rate. It is also found that annually, CAPE and the low-level water vapor mixing ratio decrease, while the freezing-level height increases, which seems to be responsible for the annually decreasing trend of hail frequency in Mongolia.     

吉林省主汛期典型多雨年和少雨年成因对比分析

将1951-2011年吉林省主汛期降水量排名的前、后6位分别定义为多、少雨年,利用NCEP（2.5°×2.5°）再分析资料计算主汛期平均高度场、温度场、风场及比湿、涡度等物理量场;根据天气学原理和常规天气预报经验,对比分析主汛期典型多雨与少雨天气系统结构形态、分布位置、中心强度等特征。结果表明：500 hPa多雨年568等高线较少雨年平均偏南3个纬度,副热带高压588等高线较少雨年平均偏西7个经度偏北1个纬度;低层辐合高层辐散是多雨年的重要特征;850 hPa和700 hPa平均水汽含量多雨年明显多于少雨年;典型多雨年850 hPa风场贝加尔湖附近为单辐合中心,少雨年为双辐合中心。     

2012年2月22日江西平流雾过程的环流特征与诊断分析

利用常规气象观测资料和NCEP再分析资料,对江西2012年2月22日的平流雾天气过程进行了诊断分析。结果表明,低层850—925 hPa江南有暖脊发展,且西南气流与等温线交角较大时,暖湿平流的输送为平流雾的形成提供了有利的平流逆温层结和水汽条件。当地面西南倒槽向东北方向发展时,在700—850 hPa西南急流的南侧有辐散下沉气流,925 hPa到近地层有弱辐合上升气流,两支气流的垂直混合有利于水汽聚积在逆温层下而形成雾。平流雾易形成于低层回温最明显且与地面逆温强度最大的时段。     

兰州市空中水汽含量和水汽通量变化研究

利用历年的高空和地面资料,深入分析了兰州市空中水汽含量和水汽通量的变化特征。结果表明:(1)夏季空中水汽含量和水汽输送相对较多,冬季相对较少;2~7月是水汽含量的增长期,9~1月是递减期,8月与7月持平;97%的水汽集中在400 hPa以下;(2)兰州市空中水汽变化与降水量、降水日数、气温的变化有明显的一致性,也存在一定的差别;(3)兰州市空中水汽输送强度中心接近500hPa高度;冬季水汽日变化最大层位于700~600 hPa,这与我国东部地区空中水汽输送高度和边界层水汽日变化特征有明显的区别。     

Nudging方法对中国西北强降水过程的模拟试验研究

通过在WRF(Weather Research and Forecasting)模式中运用松弛逼近方法(Nudging)同化NCEP-FNL资料,对中国西北地区夏季3次对流降水过程进行了模拟试验,检验了模式运用谱逼近(Spectral Nudging,SN)和格点逼近(Grid Nudging,GN)方案后对研究区域内降水过程的模拟性能。结果表明:SN和GN试验相对于控制试验,模拟的降水结果更接近于站点观测。在降水落区和量级的模拟效果上都有显著提高,且SN试验所得结果优于GN试验。通过分析两个同化试验在降水时段的基本要素场(湿度、温度和风速)变化,在近地面层,GN试验模拟的风速和温度较SN试验更接近观测;但700 hPa上,SN试验中风速、风向、温度、湿度的增量场变化及分布同降水的模拟结果存在较好的对应关系。最后,从物理诊断量—水汽通量散度的空间垂直变化来看,SN试验中600 hPa和700 hPa的水汽通量散度的正负分布有效调节降水的空间分布,更逼近观测。因此700 hPa的物理量场变量增量是降水模拟效果改善的主要原因之一。     

基于探空资料的58a新疆高空大气比湿气候特征分析

利用1961—2018年新疆12个探空气象站逐日观测资料，分析了新疆对流层850、700和500 hPa比湿的气候特征，结果表明：新疆大气比湿呈自西向东、自南向北递减分布，随高度增加而减小分布特征，新疆比湿远小于东亚季风区；新疆夏季比湿最大，其次为秋季、春季，冬季最小，850hPa和500hPa新疆各站之间比湿差异较大，而700hPa各站比湿差异较小；对流层850、700和500 hPa比湿均表现为线性上升趋势，并有1967-1986年偏干、1987-2005年偏湿的特征，1987年为突变点；对流层850、700和500 hPa比湿与降水均呈显著正相关关系；夏季暴雨天气对流层中低层比湿最大，发生暴雨时比湿约为气候平均1—2倍，夏季暴雨的动力和不稳定条件更关键，新疆暴雨天气时的比湿比东亚季风区显著偏小；冬季暴雪天气比湿是一年中最小的，春秋季强降水比湿介于夏、冬季之间，但可达气候平均的2—3倍，春秋季需要更多的水汽产生强降水。     

一次爆发性气旋引发东北地区暴雨成因分析

利用2016年5月2—4日NCEP的FNL 1°×1°再分析资料和GDAS的1°×1°再分析资料、地面观测资料,运用天气学分析、等熵位涡、物理量诊断和水汽来源追踪等方法,从大尺度环流背景、水汽源地和输送、动力和热力机制、等熵位涡等方面对2016年春季一次地面气旋爆发性发展导致的东北地区暴雨天气过程进行了分析。结果表明:位于40°N附近的黄淮气旋北上加强发展,2日14时至3日14时中心气压下降24 hPa,超过爆发性气旋的定义标准。500 hPa高空槽快速加强发展为闭合低涡,低空切变线加强发展为低空低涡,其东部形成明显的低空急流,为暴雨区提供水汽和热量,为东北地区典型的暖式切变降水。等熵位涡自320 K高层向305 K低层输送下传,并逐步向南向东移动,高空正位涡的下传促使地面气旋快速发展,上升运动加强,有利于暴雨的出现。比湿在6 g·kg^(-1)以上对东北地区春末夏初暴雨预报有一定的参考意义。水汽主要来源于东海、黄海及西北太平洋。暴雨区与850 hPa水汽通量散度的负值区、700 hPa垂直速度和850 hPa绝对涡度大值区较为一致,强降水区与850 hPa相当位温密集带和暖区锋生区相对应,降水位于能量锋区以及偏暖区一侧。     

鹰潭市一次冻雨暴雪天气过程分析

利用常规气象资料、T213资料等,对鹰潭市2008年2月1-2日出现的冻雨、暴雪天气过程进行分析。结果表明,暴雪出现在500hPa槽前、700hPa急流轴与切变线之间、850hPa切变线附近和地面冷高压底部的区域。高空低槽东移,700hPa西南急流的南压,使得700hPa温度下降为-3．7℃,温度条件变化有利于产生降雪。中低层辐合、高层辐散及较强的上升运动,为强降雪提供较好的动力条件。850—700hPa的逆温层有利于冻雨、暴雪出现,当700hPa温度≥-1℃时,出现冻雨;当温度≤-3℃时,出现暴雪。对流层中层较好的水汽输送,是暴雪发生的重要原因之一。