锋生切变型强对流概念模型在浙江中西部“3·21”过程中的应用探究

利用ECMWF 0.25°×0.25°再分析资料,对照浙中西的强对流概念模型,对2019年3月21日发生在浙江中西部地区(简称"浙中西")的一次雷暴大风为主的强对流过程(简称"3·21"过程)进行诊断分析、经验总结。结果表明:该过程符合浙中西锋生切变型的强对流概念模型,出现该过程的环境条件是700 hPa西南急流脉动、850 hPa偏北和偏南两支气流强烈发展、地面低压倒槽和低层湿舌增强;探空曲线表现为上干下湿,对流层中层有明显的干侵入,大风指数I_w、对流有效位能 (Convective Available Potential Energy, CAPE)和500 hPa以下垂直风切变异常偏强形成动力强迫;对比不同强对流天气有不同的预报着眼点,设定阈值或可提高预报警报效率,如雷暴大风天气大风指数I_w > 18.5 m·s^-1、CAPE> 1 700 J·kg^-1、500 hPa的相对湿度小于46 %,冰雹天气则0 ℃层、-20 ℃层高度低于4.6 km和7.6 km且850 hPa与500 hPa气层温差高于26 ℃等,深刻理解该类强对流概念模型,是做好此类致灾性强对流潜势预报的关键点。     

郑州地区3次冷涡型强对流天气对比分析

对2004年6月中下旬郑州地区3次比较典型的强对流天气的高低空形势、物理量场及雷达资料的对比分析结果表明:1)500 hPa冷涡的位置在42°N以南,郑州上游有较强冷平流侵入,并且700 hPa和850 hPa也有对应低值系统存在,是郑州地区强对流天气发生发展的大尺度环流背景.2)地面中尺度辐合线的存在是强对流天气的主要触发机制.3)动力因子的差异造成了不同类型的强对流天气.4)雷暴云中强下沉冷空气在近地层强烈辐散能够引起地面大风.5)水汽因子的差异决定了雷雨能否发生.上下层均为干冷空气时一般仅伴有大风天气;低层暖湿、中高层干冷时能增加大气的对流性不稳定,有利于强降水和局地冰雹的产生.     

强对流天气概念模型在江西"3·4"极端大风预报中的应用

对强对流天气12 h以上的潜势预报尤其是分类预报,目前仍是天气预报业务中的难点。2018年3月4日江西遭遇一次极端雷暴大风天气过程(简称"3·4"江西雷暴大风过程),虽然江西省气象台3月2日对外发布了区域性雷暴大风、冰雹等强对流天气预报,但对其极端性和开始影响江西的时间等事先估计不足。利用主流数值预报模式产品,对照强对流概念模型条件,对"3·4"江西雷暴大风过程的实时预报思路、经验和不足进行了总结分析与反思。结果表明:(1)该过程天气形势符合我国槽前暖平流强迫类强对流概念模型,其有利的环境条件为500 h Pa有大经向度高空低槽东移,且槽前有干冷舌;低层有异常强盛的西南急流及脉动,其脉动加强特征与我国南方西南急流通常在早上加强的日变化特征完全不同;同时低层湿舌明显增强,与500 hPa形势对应,形成上干冷、下暖湿环境条件。(2)地面低压倒槽异常发展,超低空急流上有风向或风速辐合时,导致地面暖区辐合线生成,是判断强对流午后先在强西南气流的暖区中形成的重要判据之一。(3) 3月4日江南地区850 hPa与500 hPa温差(T850-500)、对流有效位能(CAPE)等多个不稳定指数异常偏强,均明显高出其气候平均态。(4)深刻理解强对流概念模型、准确把握气象要素和物理量平均值态与异常、细致分析有别于其日变化的急流变化特征,是做好此类罕见致灾性雷暴大风潜势预报的关键着眼点。     

基于集合预报极端天气预测指数的浙江分类强对流预报模型

利用2016—2021年ECWMF集合预报资料、浙江自动站实况资料等,计算浙江短时强降水、雷暴大风和冰雹等强对流天气相关物理量的极端天气预报指数（EFI：Extreme Forecast Index）,分析EFI分布特征,并构建了分类强对流预报模型。结果表明：强对流天气与物理量的EFI有密切联系,发生短时强降水时,对流有效位能、整层可降水量、850 hPa与500 hPa温差和位温差的EFI较大,而垂直风切变的EFI为负值,因而较小的垂直风切变更有利于出现极端降水;发生雷暴大风和冰雹时,对流有效位能、850 hPa与500 hPa温差和位温差以及850 hPa温度露点差的EFI较大,700 hPa露点温度的EFI为负值,与上层干冷下层暖湿的有利层结条件有关。利用支持向量机多分类方法,将强对流天气相关物理量的EFI作为特征值开展训练,构建的预报模型对于非局地强对流天气有较好的预报效果,其中短时强降水的误判率明显低于雷暴大风。     

豫东一次超级单体风暴造成的强对流天气分析

利用常规观测资料、地面区域站加密观测资料以及多普勒雷达资料,对2017年8月9日河南东部地区一次典型超级单体风暴过程的环流形势、强对流天气与地面中尺度露点锋的关系进行了综合分析。结果表明:在贝湖低涡南部小槽东移发展与700 hPa前倾槽的形势下,地面中尺度辐合线尤其是中尺度露点锋为该次强对流天气的发生提供了有利的触发条件,雷达回波表现出在中尺度露点锋上有多个对流单体的初生、发展、合并形成超级单体,并沿着地面中尺度露点锋发展、移动。该次过程中的中尺度露点锋与我国常见的露点锋不同,其并非暖湿空气活跃北上后与干冷空气形成的干湿不连续,而是来自西侧和北侧的干暖空气为主导气流形成的干湿对比;天气发生前期伸出的干暖舌,对强对流的触发预报有一定的指示意义。     

2022年秋末初冬贵州一次超强寒潮天气过程分析

【目的】2022年 11月 29日—12月 1日贵州出现一次超强寒潮天气过程,为分析此次超强寒潮及其伴随的剧烈降温、大风和雪凝天气的成因。【方法】利用常规观测资料和 NECP1°×1°逐 6h再分析资料,运用天气学原理和天气动力学诊断分析方法。【结果】（1）此次超强寒潮天气过程是在中高纬地区配合有 -48℃冷中心的冷涡低槽发展东移南压,引导强冷空气大举南下以及副高加强西伸北抬、高原上多小槽东移的背景下产生的。（2）前期热低压发展加深,贵州大部地区最高气温异常回升至 27℃以上,850hPa冷平流强盛且维持时间长,是造成降温幅度大、气温低、降温持续时间长的主要原因。冷平流强度低于 -32×10^-5℃ ·s^-1 的区域与过程最低气温降幅超过 16℃的区域基本一致。【结论】（1）强气压梯度和变压梯度是此次超强寒潮强风形成的主要原因,大风区 ΔP₃普遍超过 3hPa,ΔP₂₄普遍超过 10hPa。ΔP₃ ＞3hPa、ΔP₂₄ ＞10hPa可作为寒潮大风预报指标。（2）西南低空急流维持加强,持续输送水汽并使贵州大气层结呈中间暖、上下冷的“三层”结构模式, 850hPa到地面温度 T＜0℃,为雪凝天气的发生发展提供了水汽和温度条件。当 850hPa温度 T≤ -2℃、地面温度 T≤0℃ 时,降水相态由雨转冻雨或雨夹雪或雪。     

2009年大连春季强对流雨雪天气过程分析

2009年4月15日大连出现了春季最晚的降雪天气。利用常规资料、自动气象站和雷达等多种资料及中尺度模式MM5对这次强对流雨雪天气过程进行了分析和模拟,结果表明,200hPa急流、500hPa贝加尔湖冷槽南压形成的冷涡、中低层南支槽前水汽输送以及地面冷锋是产生大连春季强对流雨雪天气的环流背景;中层干冷空气叠加在低层暖湿层...     

强对流天气形势聚类分析中SOM方法应用

利用2001—2008年5—9月京津冀地区175个气象站危险天气报、灾情报告及NCEP 1°×1°再分析资料,采用自组织特征映射方法（SOM）对该地区5—9月的天气形势进行客观聚类分型,并对各型的环流特征及其主要造成的强对流天气类型进行分析。结果表明：①天气形势主要有4类：以短时强降水为主的暖湿切变型,主要出现在7、8月;以冰雹天气为主伴随短时强降水和雷暴大风的冷涡型,主要出现在6、7月;以雷暴大风为主的西北气流型,主要出现在5月;以雷暴大风和短时强降水为主的西风槽型,主要是出现在6、9月。②暖湿切变型主要特征是低层为暖湿气流和充足的水汽输送、中层为西风气流;冷涡型中高层有较强偏北气流的干冷空气侵入和低层有较好的水汽条件;西北气流型中高层有强烈的干冷空气侵入和强垂直风切变;西风槽型的动力、热力条件都较弱。③西北气流型和冷涡型出现强对流天气的频率最高,达65%以上,暖湿切变型次之,西风槽型最低。     

濮阳市一次雷雨大风天气过程分析

利用常规天气图,河南省自动站观测资料,濮阳新一代多普勒雷达回波资料,对2014年6月19日14—16时发生在濮阳市北部的一次雷雨大风强对流天气过程进行了综合分析。结果表明:(1)此次雷雨大风过程是由500hPa河套地区低槽、700hPa河套低涡及其携带的人字形切变线、850hPa切变线、地面中尺度辐合线及华北冷空气南扩共同影响造成的。(2)上干冷下暖湿、中低层又有干冷空气的侵入、高空有较强偏西风气流存在的大气层结,为此次强对流天气的发生提供了有利的环境条件。(3)大风发生时雷达回波最强,基本反射率因子图上中心强度达到48dBz,回波顶高图上最大高度达到13km以上,径相速度图上表现为γ中尺度气旋式涡旋。     

东北冷涡对江淮飑线生成的影响研究

利用常规气象资料、自动站资料、卫星和雷达资料以及NCEP再分析资料,对近10年东北冷涡天气背景下强对流天气过程的物理机制和中尺度特征进行了分析,并重点分析了在东北冷涡背景下,2009年6月3、5和14日在黄淮和江淮地区分别产生飑线并造成大范围雷雨大风、冰雹等强对流天气。结果表明,在东北冷涡发展阶段,即温压结构不对称、大气斜压性强时,冷涡的西、西南、南至东南部容易发生雷雨大风、冰雹等强对流天气。在东北冷涡形势下,飑线生成时具备以下特征:(1)存在明显的中尺度气旋式环流,850 hPa、925 hPa和地面有辐合线或干线存在;(2)静力不稳定,中低层温度直减率大;(3)风垂直切变强,风随高度强烈顺转,400~500 hPa有西风急流存在,且与强对流天气的发生区域紧密相关;(4)伴随着飑线发展,在飑线后侧有显著升压,雷暴高压的强弱不仅指示了飑线发展的不同阶段,同时可作为地面大风预报的参考依据;(5)飑线的移动与对流回波的传播、出流边界和引导气流密切相关。     

不同下垫面条件下土壤含水量时空变化特征的对比分析

根据淮河三站1998-05-21－08-31逐日土壤水分6层观测资料和黑河1991-06-20－08-21、1990-12-17－1991-02-15逐日土壤水分4层观测资料，分析了邻近绿洲的沙漠区、河网区（湿润区）几种典型下垫面土壤水分含量的时空变化特征。结果表明，不同类型的下垫面条件下，夏季土壤水分在湿润研究区呈明显的单峰偏态分布，且以β分布拟合效果为最好；而在邻近绿洲的沙漠研究区则呈多峰分布，冬季呈Γ分布，且湿润的研究区域夏季土壤水分在时间上呈显著的10－25d的周期变化。     

2005年夏季中国东部气候异常分析--中国科学院大气物理研究所短期气候预测检验

简要比较了中国科学院大气物理研究所对2005年夏季中国降水跨季度预测与实况的异同,并对2005年夏季我国主要雨带及降水偏少区的形成与东亚热带、副热带以及中高纬度大气环流系统的配置进行了分析。对2005年夏季西太平洋副高的异常活动预测不好,这是造成跨季度降水预测有失误之处的主要原因之一。2005年夏季在亚洲对流层中高层,沿着副热带急流轴准静止Rossby波有几次能量传播过程,西太平洋副高的北抬与西伸与副热带急流中Rossby波的活动强度有一定的对应关系,因而产生了亚洲不同地区高影响性的灾害性天气。     

RG13型雨量传感器测量结果的不确定度评定

国内民航机场主要使用的雨量观测设备为芬兰维萨拉公司生产的RG13型雨量传感器,为保证雨量测量数据的真实可靠,对其测量结果的不确定度分析很有必要。根据自动气象站现场校准方法,分别进行大雨强和小雨强的重复测试,并依据JJF1059.1-2012测量不确定度的评定与表示要求,进行A类不确定度评定。分析测量过程中的B类不确定度来源,进行B类评定,最终给出扩展不确定度。结果表明：在小雨强下,测量不确定度为U95=0.17mm,包含因子k=2。在大雨强下,测量不确定度为U95=0.16mm,包含因子k=2。该研究完善了雨量传感器的现场校准工作流程,对雨量传感器测量结果的可信度评定具有参考价值。     

热带气旋眼墙非对称结构的研究综述

热带气旋的眼墙非对称结构与其发展过程密切相关。在热带气旋移动过程中,非对称风场伴随着边界层内非对称摩擦而引起的辐合,影响着热带气旋眼墙内的对流分布。此外,风垂直切变作为影响热带气旋强度的重要因子,将上层暖心吹离表层环流,引起眼墙垂直运动的非对称,导致云、降水在方位角方向的非均匀分布。当存在平均涡度的径向梯度时,罗斯贝类型的波动可以存在于涡旋内核区域,影响眼墙非对称结构。海洋为热带气旋提供潜热和感热形式的能量,是热带气旋发展的重要能量来源,关于海洋如何影响热带气旋眼墙非对称结构的相关研究较少。文中着重回顾了热带气旋与海洋相互作用的研究成果,并提出海洋影响热带气旋眼墙非对称结构的机制。海洋对热带气旋最显著的响应特征是冷尾效应,该效应通过降低海表温度,减少海洋向大气输送的潜热和感热,从而影响热带气旋眼墙非对称结构。此外,海浪改变海表粗糙度,通过边界层影响移动热带气旋的眼墙结构。     

乌鲁木齐市空气污染现状分析

从纵横两个方面对乌鲁木齐市空气污染现状进行了系统分析，包括与全国其它重点城市之间的比较分析、季节变动分析和趋势变动分析。     

贵州玉屏四季气候季节的划分及特征分析

利用玉屏国家地面气象观测站1961—2016年逐日平均气温资料,采用《气候季节划分》(QX/T15—2012)方法,对玉屏县四季起始日期及长度进行分析。结果表明:(1)玉屏县常年四季起始日期:入春3月5日,入夏5月23日,入秋9月22日,入冬11月28日;四季长度:春季79 d,夏季122 d,秋季67 d,冬季97 d。(2)56 a来玉屏县春季起始日期呈提前趋势,长度呈增加趋势,两者均在20世纪90年代前后出现了转折,但未发生气候突变;夏季起始日期及长度趋势变化不明显;秋季起始日期呈推后趋势,长度变化不明显;冬季起始日期变化不明显,长度呈减少趋势;春季长度增加、冬季长度减少主要为春季起始日期提前所致。(3)玉屏县四季起始日期的年际变幅大,起始日期比常年偏早(晚)连续2候以上的异常年份,春季为23%,夏季为27%,秋季为32%,冬季为25%。(4)玉屏县春季开始后出现低于季节指标≥1候的概率达41%,表明玉屏县春季出现倒春寒天气的概率很大。(5)比较气象行标法与稳定通过法的四季起始日期及长度,气象行标法对玉屏县的四季划分更能满足于农业生产的需要。     

广西汛期暴雨若干特征分析

对１９５９—２０００年广西汛期（４～９月）暴雨的年、月分布和广西汛期暴雨天气过程的季节分布及主要影响天气系统进行深入分析，得到了广西汛期暴雨的若干重要特征，对广西汛期划分提出了改进意见。     

球载式下投国产北斗探空仪测风性能评估

基于球载式下投北斗探空仪测风观测试验,建立了针对下投式的测风试验评估方法.试验结果表明上升段北斗测风的准确度接近RS92探空仪的探测准确度要求,两者一致性较好;下降段RS92测风误差基本上与上升段的属于同一量级水平,下降初期测风数据在使用时需要做预处理或者有效控制;下降段BD探空仪测风误差与下降段RS92的基本相当,除了球炸初期外,基本上接近WMO的测量要求,此外初期的急速下降对导航定位测风提出了更高的技术要求.整体而言,球载式下投探空观测在时间上可以实现对原有的1次探空进行加密,在空间上可以增加1个区域的探测,并为对现有探空站网分布进行合理优化提供依据,具有良好的应用前景.     

Evaluation of different versions of NCUM global model for simulation of track and intensity of tropical cyclones over Bay of Bengal

The global UK Met office Unified Model (UM) is currently operational at National Centre for Medium Range Weather Forecasting (NCMRWF), the global model named as NCUM. An inter-comparison of two different versions of NCUM has been carried out for simulating the track and intensity of Tropical Cyclones (TCs), which formed over the Bay of Bengal (BoB). For this purpose, two series of numerical experiments named as NCUM25 (New Dynamical core with NCUM N512 resolution) and NCUM17 (ENDGame core with NCUM N768 resolution and upgraded physics and data assimilation scheme) are carried out with seven different initial conditions (ICs) for two TCs. The results suggested that the location, intensity, and vertical structure of the TCs are reasonably well predicted by the NCUM17 over the NCUM25. The Direct Position Error (DPE) and landfall error of TCs are reduced in the NCUM17 in comparison to the NCUM25 for all initial conditions. The mean DPEs and intensity error are reduced by 21–41% and 18–21% in NCUM17 over NCUM25 in both the cases respectively. Improvements in mean landfall position errors are shown to range from 43 to 65% in the NCUM17 as compared to the NCUM25. The mean statistical skill scores for rainfall are considerably improved in NCUM17.     

测量NO气体吸收截面的方法

差分吸收光谱技术(DOAS)已经被广泛用于各种污染气体浓度的测量,其中影响其测量精度的主要因素就是气体吸收截面的测量.利用Lambert Beer 吸收定律以及自主设计的测量装置对大气的主要污染气体NO的吸收截面进行了测量,并采用多项式拟合的方法提高了测量的精度,根据所测得的吸收截面反演了NO气体的浓度值,取得了良好的效果.