2008年北部湾一次海风锋降水过程分析

利用地面自动气象站观测数据、多普勒雷达探空数据、FY卫星云图反演数据,对2008年6月5日发生在北部湾海域的一次海风锋触发形成的强对流天气进行了综合分析,归纳出本次北部湾海风锋系统活动的特征。结果表明,本次海风锋为一个中-β尺度对流系统,主要受偏南海风、偏北陆风和出海高压后部东风波动的共同影响而形成,锋面呈现东西两端,其中东段深入内陆约150km。     

一次引发北部湾大暴雨过程的海风锋模拟研究

利用非静力中尺度模式MM5对2008年6月5日北部湾一次引发大暴雨过程的海风锋系统进行模拟研究,结果表明:(1) 模式成功模拟出了降水落区、强度及时间变化;此次强降水天气过程是由于海陆风环流引发的中小尺度海风锋系统所造成。(2) 日出至午后14时,北部湾沿海区域,伴随着西南强风气流和出海高压后部的东南风气流,来自印度洋海域和南海海域的两股相对高温、高湿空气在与内陆相对较干较冷的空气相遇,来自洋面的两股暖平流叠加,造成温度梯度增大;暖湿气流堆积后,不稳定能量增加,激发了对流运动,引发海风锋生。降水区域大致位于两个不稳定能量轴之间,随着能量轴的移动而移动,同时能量轴在不断深入内陆的过程中不断消耗减弱,降水强度随着减弱。(3) 此次海风锋发生、发展和消亡的整个过程集中在日出至14时前后,海陆温度的分布是由暖海冷陆转变成暖陆冷海的过程中。海风锋的整个垂直对流尺度大约在5 km,主要的对流发生在950～800 hPa层(约0.6～2.0 km),水平尺度约40～60 km,是一种近地面层的中-β尺度系统。(4) 海风锋自海岸线向内陆的入侵过程中强度逐渐减小。空气流厚度紧靠锋面处较低,其后迅速增大,锋面过后空气流厚度缓慢减小,充分表现出海风锋结构上存在的一个隆起的“头”的特征。      

2009年7月一次锋前暖区暴雨分析

利用探空和地面观测资料分析了2009年7月广西一次锋前暖区暴雨的环流特征和影响系统的变化,同时利用卫星云图、雷达资料和自动站资料来分析这次锋前暖区暴雨的一些中尺度特征。结果表明,500hPa高空槽前的辐合,贵港上空强的正涡度平流为这次暖区暴雨的产生提供了很好的环流背景,925hPa的中尺度涡旋和急流是激发这次锋前暖区暴雨的直接系统,发生在锋前暖区上空西南-东北走向的短云带中的中尺度对流云团是造成这次暖区暴雨的主要原因。     

两次不同类型暖区暴雨的对比分析

2014年5月8-12日,华南发生了连续暴雨天气过程,为了探究回流暖区暴雨和锋前暖区暴雨的成因,加深这两类不同类型暴雨的认识,利用NCEP/,NCAR的1°×1°再分析资料、多普勒天气雷达、风廓线仪、自动站资料等,分析了回流暴雨与锋前暖区暴雨的特征及主要物理差异。得出：（1）8日暴雨发生在变性高压脊后部,未受冷空气影响,属于回流型暖区暴雨过程,10-11日暴雨发生在锋面低槽中,属于锋前型暖区暴雨。（2）两种类型暴雨不仅降水的分布、中尺度云团活动、雷达特征等存在明显的差异,而且在天气形势、水汽输送、动力机制、中尺度环境条件以及与暴雨的触发机制存在着不同点,这些差异可能是造成两类暖区暴雨降水落区及量级差异的主要原因。     

华南锋前暖区暴雨研究概述

锋前暖区暴雨是华南前汛期暴雨的主要特点,但暖区暴雨常常难以模拟和预报,给气象工作者带来挑战,因此对影响其发生发展的环流背景、天气系统、中尺度系统以及地形等进行深入研究,对提高暖区暴雨的预报能力有重大意义。近年来我国气象学者对华南暖区暴雨进行许多研究,本文主要对华南锋前暖区暴雨研究的天气系统及地形等进行简要概述,介绍了暖区暴雨发生时中高纬大气环流、副高、南亚高压和高空急流等大尺度环流背景,南海季风与华南暖区暴雨的密切联系,天气尺度系统以及中尺度系统在暖区暴雨中的重要作用,地形条件对暖区暴雨的影响。     

一次强降水过程的中尺度对流系统模拟研究

1998年5月23～24日在珠江三角洲地区发生的特大暴雨过程是华南暴雨试验(HUAMEX)加密观测期间的一个典型个例,卫星云图与降水分布表明这是锋面附近与锋前暖区发生的两个中尺度对流系统(简称MCS)造成的强降水。使用非静力原始方程模式MM5较为成功地模拟了这次暴雨过程。根据数值模拟的结果,本文着重分析了发生在锋面上和锋前暖区的两类MCS的中尺度特征,并探讨了这两类MCS的差别。结果表明,两类MCS具有某些共同的中尺度特征,即对流系统的底层和顶部分别存在β尺度的低压和高压中心;低层流场辐合而在对流雨团的顶部辐散出流;对流系统内部具有暖心结构等,但锋面上的MCS较暖区中的对流系统具有更强的斜压性;二者内部的流场与三维运动结构也具有不同的特征,来自西南和偏南方向的空气从底部流入锋前暖区MCS时受到中低压的气压梯度力作用而加速;而锋面上MCS中不仅有来自锋前的暖湿空气,而且还有来自锋后的冷空气参加对流。MCS高空反气旋式发散气流和空气的加速运动反映出MCS顶部存在中尺度高压及向外的气压梯度力,轨迹分析也证明了MCS上空气流的这种非地转特征。     

华南一次暴雨过程的中尺度结构

利用合成分析方法检验了一次华南暴雨的三维气象要素场的分布。发现一个具有微冷锋特徵的辐合线是造成这次暴雨的主要中系统。在低层,暴雨区的后部存在着弱下沉气流,并导致了一个相应的低层冷区和地面弱流出辐散气流。中、高层是一中尺度暖区。暴雨区介于天气尺度高、低空急流之间,并且有向着最大上升区移动的趋势。      

"03.7"江淮梅雨锋暴雨中尺度系统的数值模拟研究

应用非静力中尺度数值预报模式MM5,对2003年7月4～5日的江淮梅雨锋暴雨过程进行了24h模拟,结果较好地再现了中β尺度暴雨系统的发展过程.进而利用时空分辨率较高的模式输出资料,对与这次暴雨过程相伴随的中β尺度系统的结构、生消变化状况及其可能的形成机制进行了研究.研究结果表明,梅雨带上强烈发展并东移的多个中β尺度对流系统,是造成这次江淮暴雨最直接的影响系统.在对流系统发展初期,锋生强迫下的次级环流加强了锋生区附近大气低层的风向风速辐合,它与对流活动有正反馈作用.对称不稳定可能是中β尺度系统发生发展的一种重要机制,在中β尺度系统发生的弱对流不稳定区,湿位涡的斜压项mpv2起了主导作用.     

2011年7月29日山西大暴雨过程的多尺度特征

利用1°×1°的NCEP再分析资料、红外辐射亮温（TBB）、多普勒雷达和气柱水汽总量等资料,对2011年7月28-29日发生在山西境内的区域性暴雨进行多尺度特征分析。结果表明：（1）乌拉尔山阻高崩溃,西风槽东移、副高进退是此次暴雨发生的环流特征;（2）850 hPa低涡切变和700 hPa暖式切变线及地面冷锋是暴雨发生的中α尺度触发系统;（3）〉30 dBZ的雷达回波呈南北向位于地面冷锋与700 hPa切变线之间,雷达回波随地面冷锋和700 hPa切变线的东移而东移;（4）低空低涡切变受500 hPa强盛西南气流的引导向东北移动,暴雨落区始终与低涡切变相伴随;（5）暴雨过程山西境内共有9个中β尺度对流云团活动,山西西南部的暴雨主要由5个中β尺度对流云团的相继移入并在自动站极大风速风场切变线附近触发对流发展所致;山西东南部的大暴雨则是3个中β尺度对流云团合并发展的结果,中γ尺度气旋是导致局地大暴雨发生的直接影响系统;（6）暴雨发生在气柱水汽总量空间分布图中水汽锋的南部和东部及靠近气柱水汽总量的大值区一侧,水汽锋的形成比降水开始提前17 h,比暴雨发生提前24 h以上,对暴雨的短期、短时预报有指示意义。     

新疆北部冬季暖区大降雪过程中尺度云团特征分析

利用1997-2006年深秋到冬季新疆阿勒泰地区出现的17次暖区大降雪天气过程的卫星云图资料、常规观测资料和地面降雪量资料,并选取其中3次典型的暖区大降雪过程,对暖区大降雪天气过程的中尺度云团演变特征进行了详细分析,进一步揭示暖区大降雪天气的成因。结果表明:500 hPa极涡是造成新疆北部阿勒泰地区暖区大降雪过程的天气尺度影响系统,极涡中心南部或东南部分裂出的中尺度短波是造成暖区大降雪天气的直接影响系统;TBB≤-60℃的中-β和中-α尺度系统云团是造成暖区大降雪天气的主要系统。暖区大降雪的TBB≤-60℃的中-β和中-α尺度系统云团是在绕极涡移动的高空锋区短波槽前和暖平流输送区形成,并位于极涡中心南部或东南部的低层到高层强锋区中,在随着天气尺度云系移动的同时,绕极涡中心逆时针旋转,移速缓慢或稳定少动,移动中逐渐加强或合并,其多表现为椭圆形或圆形,暖区大降雪发生在TBB≤-60℃的中-β和中-α尺度云团边缘TBB等值线梯度最大处。中-β和中-α尺度云团面积越大、生命史越长,造成的暖区大降雪范围就越大、强度也越强;TBB≤-60℃的中-β和中-α尺度云团在阿勒泰地区上空维持数小时可造成阿勒泰地区暖区大降雪天气。     

上海夏季海风锋及其触发对流的时空分布和环流背景分析

基于2011—2014年6—9月多普勒雷达、加密自动站和NCEP/NCAR再分析资料,对上海地区海风锋及其触发对流的时空分布和环流背景进行统计,得出主要结论:(1)近4 a来上海夏季海风锋登陆65次,其中海风锋触发对流19次。海风锋最早于09时登陆,平均持续时间为5.2 h。海风锋触发对流时段为13—15时,对流平均维持时间为2.5 h。海风锋触发对流多出现在市区、北部郊区和浦东新区,呈现强局地性;(2)根据海风锋登陆点将海风锋分成北支、南支和双支3种类型。海风锋类型与环境风向密切相关,环境风为东北风时形成南支海风锋,环境风为偏南风和西南风时形成北支海风锋,环境风为偏西风时形成双支海风锋。南支海风锋不易触发对流,这与其出现时上海的热力条件不如北支和双支海风锋出现时有关;(3)海风锋触发对流日的环流背景为:500 hPa副热带高压强盛,上海受副高控制;中低层西南风增温、增湿,促进层结不稳定;低层925 hPa为弱西风。海风锋触发对流日的大气可降水量和K指数显著大于无对流日,但与其它对流日无明显差异。      

单多普勒天气雷达在暴雨临近预报中的应用

利用3824－C单多普勒天气雷达资料，分析了暴雨过程中的中尺度系统：低空急流、暖平流、暖切变、冷切变、逆风区的雷达回波特征；通过对它们的识别及与降水特征、暴雨落区的比较研究，表明这些中尺度系统在暴雨的临近预报中都有明确的指示意义。     

高炉矿渣基质人工湿地除磷特性研究

本文以冶金废物高炉矿渣作为人工湿地基质,研究了其对生活污水中磷的去除效果。等温吸附/解吸实验表明,高炉矿渣的磷素理论饱和吸附量为3333mg•kg-1,是砂子（270mg•kg-1）的12倍左右;高炉矿渣基质的磷吸附解吸率为0.68%,也远小于砂子的7.59%。复合垂直流湿地各基质层对磷的吸附量实验表明,表层基质层磷含量远高于其它层,各基质层磷含量沿水流方向和基质深度呈逐渐降低的趋势;表层添加高炉矿渣的湿地单元,表层基质对磷的吸附效果远高于对照。结果表明,高炉矿渣基质具有较强的磷吸附能力,作为人工湿地基质是可行的,建议根据表层基质磷吸附饱和情况,随着植物的收割适当更换表层基质,延缓湿地的除磷年限。     

辽宁地区暖区和锋面暴雨个例对比分析

2013年7月1—2日,辽宁地区出现了持续时间较长的暴雨天气过程,此次过程可以分为3个阶段,其中包括两次暖区降水和一次冷锋锋面与暖区降水共存的过程,第一阶段的暖区降水和第三阶段的锋面降水形成了西北雨带,第二阶段的暖区降水形成了东南雨带。利用NCEP再分析资料、常规自动站观测资料、加密自动站观测资料和卫星资料,详细分析了此次过程中各阶段降水产生的机制以及锋面降水和暖区降水的主要物理差异。结果表明:暖区强降水主要出现在干线冷湿气团一侧或地面辐合线附近,并且由于暖区高温、高湿的特点,其产生的降水通常比锋面附近强,同时暖区降水与锋面降水在触发机制、中尺度环境条件、动力、热力结构等方面也存在着差异。     

大连地区暖锋暴雨个例成因与雷达回波特征

利用常规观测资料、自动站资料和多普勒雷达资料等,对2009年7月14日大连暴雨局部大暴雨过程进行详细分析。结果表明：这是一次暖锋大暴雨过程,高空河套槽北抬和北支槽尾段相叠加,中低层在渤海北部到大连地区形成涡旋环流,700 hPa气旋式较大曲率处在地面暖锋上空,大连地区位于地面气旋顶部即暖锋顶部,造成强降水的产生。强湿区,配合暖锋前低层辐合中心、高层辐散中心,为暖锋大暴雨天气提供水汽和动力条件。从雷达回波分析可以看出,暖锋前部45dBz的β中尺度反射率及速度场上“单牛眼”特征,是造成此次暴雨过程及短时暴雨的直接原因。VWP资料分析表明,低层东南急流与高层西南急流形成切变层的高度以及两支急流的强度变化,与暖锋对应并决定降水的强弱。     

湖南两次流域性致洪暴雨异同点分析

利用常规气象资料、水情资料及灾情资料,对发生地点、季节及影响系统相似的2010年7月8-14日和2012年7月11-19日两次湖南省持续性大范围暴雨天气过程进行对比分析,结果表明：（1）两次暴雨过程均具有持续时间长、暴雨频繁且集中、累计雨量大、洪涝严重等特点;（2）东北冷涡加强、副高东退南落,冷、暖空气在湖南交汇,导致连续性暴雨发生;（3）“10.7”暴雨过程冷、暖气流势力相当,雨带呈东西向,稳定少动,致灾性强.而“12.7”暴雨过程冷空气势力较强,雨带呈移动性,虽然致灾范围广,但灾情较前者轻.     

气旋冷暖区暴雨对比分析

利用常规资料及MM5的模拟分析结果，对山东两次气旋影响产生不同暴雨落区的天气过程进行了对比分析。研究了气旋冷区和暖区暴雨的高低空系统配置、相当位温的水平及垂直分布、垂直运动及散度的垂直分布。结果表明：冷区暴雨具有明显后倾结构和较强斜压锋区，暴雨出现在850hPa θe暖湿舌后部密集区，其垂直运动沿锋面大范围抬升，动力条件更强；而暖区暴雨高低空系统重合，暴雨出现在850hPa θe暖湿舌里。这些特征可为暴雨落区预报提供参考。     

1951—2010年长沙市极端气温事件的变化特征

利用1951-2010年长沙最高和最低气温资料,运用国际上通用的百分位阈值法确定暖日、暖夜和冷日、冷夜数,采用线性倾向估计法和M-K突变检测等方法,研究长沙市60 a来极端气温事件的时空变化特征。结果表明,暖日和暖夜数分别以3.48个.（10a）-1和3.06个.（10a）-1的速率显著增加,冷日和冷夜数分别以-2.13个.（10a）-1和-1.78个.（10a）-1的速率显著减少,白天增暖幅度大于夜间增暖幅度。研究还表明,阶段性特征明显,近60 a来暖日和冷日、冷夜数发生了明显的突变。暖日数增加秋季最显著,春季次之;暖夜数增加夏季最显著,冬季次之。冷日（夜）数减少的季节主要是春季和冬季;四季都在变暖,但以春季、冬季变暖最明显。7月暖日（暖夜）数增加最显著,4月和2月冷日（冷夜）数减少最显著。     

黑龙江省“冷”“暖”冬时空分布特征

利用黑龙江省61个站1961～2006年冬季平均气温观测资料,首次采用月平均气温权重系数法确定了黑龙江省“冷”“暖”冬的标准,分析了黑龙江省“冷”“暖”冬的气候变化趋势和空间分布特征。结果表明：在1980年以后呈明显变暖趋势,冬季平均气温和暖冬指数的气候变率分别为0．568℃／10a、13％／10a,增暖高于全国平均水平;黑龙江省大部份地区冷暖冬权重系数指标的气候变率在0．4℃～0．8℃／10a之间,山区大于相对较湿润的平原。     

山东冷暖冬划分及其与ENSO的关系

基于1961—2020年山东省122站逐月平均气温资料、NOAA逐月海表温度资料以及NCEP/NCAR再分析大气环流资料,对山东强弱冷暖冬年进行了划分,分析了ENSO对山东冬季气温变化的影响.结果表明:山东冬季气温上升趋势明显,在20世纪80年代中期由偏冷阶段进入偏暖阶段,近年波动明显;去趋势项后,59 a中出现4个强...