2011年大理州入汛后首场区域性大雨过程分析

分析2011年6月27～28日大理地区人汛来首场强降水天气过程的影响系统、物理量特征以及风廓线雷达资料,结果表明此次区域性强降水过程的主要影响系统是东移的中纬度槽和低层的切变线;区域性强降水开始前,大理上空是不稳定能量的密集区且大气处层结于不稳定状态;从水汽条件看,过程开始前低层湿度虽大,但没有水汽的强辐合;强降水出现时存在剧烈的上升运动释放不稳定能量,且低层正涡度高层负涡度,散度场上低层辐合高层辐散,但低层辐合并不强;信噪比和垂直速度在降水的持续时间和降水强度方面与降水对应关系非常密切,强降水出现时间及持续时间与40dbz高信噪比出现时间一致,垂直速度负值绝对值越大降水越强,厚度越厚持续时间越长;强降水出现时水平风随高度存在多层切变,强降水出现期间水平风矢量达到最高的位置,随着降水的减弱,测量到的水平风矢量高度明显降低。     

近10 a中亚低涡背景下新疆短时强降水环境场分析

为更好地把握中亚低涡造成新疆短时强降水天气过程的机理特征,为新疆短时强降水预报预警提供参考和依据,利用FNL资料、探空资料等,运用天气学原理、动力诊断分析方法等,研究了中亚低涡系统不同部位发生的三类短时强降水的环境场特征及环流配置。结论表明：（1）短时强降水发生在500 hPa中亚低涡前部西南气流下为最多。（2） A指数在新疆地区短时强降水降水预报中意义不大。（3）中亚低涡背景下新疆短时强降水天气的配置一般属于高空冷平流强迫类。（4）三类短时强降水形势配置的共性：在低涡背景下,对流层中高层都有显著气流存在,低空有切变线存在,近地面往往有辐合线,700 hPa左右往往有湿舌。异性：第I类短时强降水湿度条件较好,第Ⅱ类短时强降水高低空温差较大,第Ⅲ类短时强降水垂直风切变较强。     

2011年大理州入汛后首场区域性大雨过程分析

分析2011年6月27 ～ 28日大理地区入汛来首场强降水天气过程的影响系统、物理量特征以及风廓线雷达资料,结果表明此次区域性强降水过程的主要影响系统是东移的中纬度槽和低层的切变线;区域性强降水开始前,大理上空是不稳定能量的密集区且大气处层结于不稳定状态;从水汽条件看,过程开始前低层湿度虽大,但没有水汽的强辐合;强降水出现时存在剧烈的上升运动释放不稳定能量,且低层正涡度高层负涡度,散度场上低层辐合高层辐散,但低层辐合并不强;信噪比和垂直速度在降水的持续时间和降水强度方面与降水对应关系非常密切,强降水出现时间及持续时间与40 dbz高信噪比出现时间一致,垂直速度负值绝对值越大降水越强,厚度越厚持续时间越长;强降水出现时水平风随高度存在多层切变,强降水出现期间水平风矢量达到最高的位置,随着降水的减弱,测量到的水平风矢量高度明显降低.     

2014年夏初南疆一次持续性强降雨过程的水汽和动力条件分析

全球变暖背景下,极端降水事件频次增多强度增大,对年降水量变化影响显著。2014年6月17~24日,塔里木盆地出现了持续性强降水过程.利用观测资料和NCEP/NCAR逐日6 h再分析资料,对强降水过程的水汽和动力条件进行了诊断分析。结果表明,此次强降水过程,垂直上升运动剧烈区域及水汽辐合区域与大降水的落区近乎吻合。中低空偏东急流加强了气旋的发展,增强了上升运动,且急流的大小决定了塔里木盆地大降水的强度,急流西伸的位置决定了降水的区域。中低空偏东急流轴末端的左侧,对应着大降水的发生区域。主要水汽源地为中亚地区、阿拉伯海和孟加拉湾,其中孟加拉湾和阿拉伯海的水汽通过季风环流输送至青藏高原,再通过高空平流和中低空回流的方式输送至塔里木盆地。     

“2009.08.13”云南省大理州强降水天气过程分析

在利用常规资料、自动站降水资料分析2009年8月12～14日大理州强降水天气过程的影响系统、物理量特征基础上,还利用大理国家气候观象台的风廓线雷达资料探讨了强降水发生前风廓线雷达各项产品的表现,结果表明此次区域性强降水过程,其主要影响系统是500 hPa上的两高辐合区和700 hPa上的切变线;强降水出现前各物理量特征表现明显;风廓线雷达资料中信噪比与强降水对应关系非常密切,垂直速度的变化对强降水有一定预示作用,强降水出现前水平风随高度存在多层切变且切变层次突然增多并抬升。     

甘肃岷县两次强降水致山洪泥石流灾害特征对比分析

从致灾因子、灾害风险的角度对甘肃岷县2012年5月10日和2016年6月23日发生的两次强降水过程进行了特征对比分析。结果表明：在有利的大尺度环流背景下,明显的中尺度特征导致强对流天气发生是造成岷县特大山洪泥石流等地质灾害发生的主要气象触发因素;前期降水、短时强降水强度及落区在岷县特大山洪泥石流的形成中起到了决定作用,而强降水伴随特强冰雹、阵性大风对岷县特大山洪泥石流的形成则起到了进一步的推动作用。     

土地覆被对气候影响的数值模拟实验

使用中尺度生态气象模式,并与积云对流参数化方案相结合,研究在不同的地形(平坦地形和复杂地形),不同天气背景(地转风为0.5m/s和5m/s,大气比湿分别为0.9,0.8,0.7)条件下,中纬度半干旱地区陆面变化对中尺度大气边界层结构和气候的影响.研究表明:当在部分的裸壤地区为植物覆盖时,其下土壤将变得比其附近的干燥的裸壤湿润.在植物上空大气边界层内的温度比其附近的裸壤地区偏低,而大气湿度增加.由此,一个中尺度的水平气压扰动将产生,以适应热力场的扰动.在没有地转风的影响下,在该气压扰动的作用下,在大气边界层内,将产生从植物地区流向裸壤地区的植物风环流.陆面状况的变化引起风场、温度场和湿度场的扰动以及积云对流降水,将随地转风、大气背景湿度和陆面变化的程度而改变.在地形复杂地区,在不同的位置产生和发展植物风环流与山谷风环流的相互作用,可导致不同形式的气候变化.     

中亚低涡背景下一次短时强降水过程MCS成因分析

为了深入了解天山山区中尺度对流系统（MCS）的触发和变化，对发生在新疆伊犁河谷一次中亚低涡背景下的短时强降水过程MCS成因进行了分析。通过利用自动站小时降水数据分析得出此次降水时空分布特征，并基于FY-2G卫星TBB产品、多普勒天气雷达数据对MCS的云图和雷达特征进行分析，得出该地区中-β尺度MCS(M_βCS)具有明显的夜发性和后向传播特征，且分别在山区、平原上空发展和增强并长时间维持，雷达图上强回波带、逆风区和超低空急流的持续出现说明局地对流增强。此外，选取代表站雨强与对应TBB、雷达回波进行分析，发现强降水时段雨强的空间分布与TBB梯度大小成正比，时间分布与回波顶高和垂直液态含水量成正比。利用探空、地面风场以及ERA Interim再分析资料对MCS形成的大尺度环流背景和中尺度特征进行分析，得出深厚中亚低涡前部局地对流活动的加强触发MCS的生成，中低层多通道水汽输送和局地长时间水汽辐合、大气不稳定层结、中低层的风场辐合和垂直切变、高低层θ_se梯度增大以及低层暖平流增强为MCS的发展和维持提供了动热力和水汽条件。     

孟加拉湾风暴造成红河州一次强降水的诊断分析

应用MICAPS常规资料结合FY-2卫星云图,通过天气分析与物理量诊断分析方法,对红河州2007年5月16～18日的持续性强降水天气过程进行了分析。这次过程主要影响天气系统为初夏孟加拉湾风暴、700 hPa切变线及地面冷锋,冷空气侵入孟加拉湾风暴外围环流导致强降水发展并持续。冷锋切变南下有利于水汽凝结量的增加及强降水天气发生发展环境的形成。孟加拉湾风暴带来的充沛水汽输送和强烈的上升运动与不稳定大气为持续强降水发生发展提供了有利条件。卫星云图上强对流云团覆盖区与红河州强降水区相对应。     

民勤春季强降水过程的气候特征及其成因

干旱区春季强降水对安排春耕播种生产、缓解风沙危害和春旱、净化空气质量、改善生态环境和促进农作物生长具有十分重要的意义。以1953-2015年民勤春季3-5月降水为背景,针对2001-2015年春季日降水量≥5 mm强降水天气过程,综合运用地面、高空和云图等气象资料,以及NCEP再分析资料,通过12个春季典型干湿年对比分析,得出春季强降水过程的气候特征和成因。1953-2015年民勤春季强降水日数和降水量呈增加趋势,过程特点是降水时间长,集中在上午,多为连续降水。新疆至河西冷空气东移南下,与青藏高原低值系统、深厚湿层共同影响,生成高原云系发展北抬造成民勤春季强降水。春季强降水的发生,与欧亚纬向气流、高原低槽和东亚大槽的强度密切相关。预报关注重点是西北冷空气、高原天气系统和云系、偏南气流水汽输送。     

A SYNOPTIC CLIMATOLOGICAL ANALYSIS OF SUMMERTIME PRECIPITATION INTENSITY IN THE EASTERN UNITED STATES

The spatial patterns of precipitation frequency and intensity over the eastern United States for summer from 1961 to 1990 are analyzed using a recently developed continental-scale air mass-based synoptic classification. This procedure, the spatial synoptic classification (SSC), is based on “seed” day identification of synoptic events and discriminant analysis to group together days that are within the same air-mass type. Results show differences in the types of precipitation associated with different air masses. Two air masses in particular-Moist Tropical and Moist Temperate-appear to be highly correlated with a majority of the precipitation, particularly in the southeast. The synoptic characteristics, daily intensity of rainfall, and radiosonde soundings during prevalence of these two air masses suggest that convective rainfall is common during Moist Tropical, and stratiform-type rainfall occurs during Moist Temperate. A simple stratification scheme based upon a synoptic-based air-mass delineation may be useful for studies that need to divide days into stratiform or convective regimes.     

A Coupled MM5-NOAH Land Surface Model-based Assessment of Sensitivity of Planetary Boundary Layer Variables to Anomalous Soil Moisture Conditions

The sensitivity of the near-surface weather variables and small-scale convection to soil moisture for Western Kentucky was investigated with the aide of the MM5 Penn State/NCAR mesoscale atmospheric model for three different synoptic conditions in June 2006. The model was initialized with FNL reanalysis from NCEP containing soil moisture data calculated with the Noah land surface model. Dry and wet experiments were performed in order to find the influence of soil moisture specification on boundary layer atmospheric variables. Dry experiments showed less available atmospheric moisture (between 2 and 6 g kg^-1) at near-surface levels during all synoptic events consistent with slightly deeper boundary layers, higher lifting condensation levels and a larger Bowen ratio. As expected, precipitation rates were generally smaller than those of the control simulation. However, during a moderately strong synoptic event in early June, the dry experiments displayed larger precipitation rates compared to the control experiment (up to 5 mm in 3 hr) as the soil volumetric fraction was decreased from 0.05 to 0.15 (m³ m^-3) with respect to the control simulation. Precipitation rates in wet experiments were also modulated by characteristics of synoptic conditions. In early June, precipitation rates slightly were larger than the control run (from 0.2 mm 3 h^-1 to 1.4 mm 3 h^-1) while in the other periods precipitation was reduced significantly. Both dry and wet anomaly experiments experienced reduced precipitation for different reasons. It was found, lifting condensation level, CAPE and low Bowen ratio were not sensitive markers of changes in soil moisture. Equivalent potential temperature was a better indicator of precipitation changes among all experiments. The controlling factor in these responses was the soil moisture content forcing vertical velocities. Thermodynamic conditions such as local stability played a less substantial role in controlling the precipitation processes. It was found that the response of planetary boundary layer variables under a variety of soil moisture conditions can be modified due to degree of synoptic forcing. Weak-to-moderate forcing favored convection while strong synoptic forcing tended to suppress it under dry soil moisture conditions. Wetter soils did not produce a response in horizontal wind fields as large as under the drier soils.     

A SYNOPTIC WEATHER TYPE ANALYSIS OF JANUARY HOURLY PRECIPITATION AT LAKE CHARLES,LOUISIANA

Each measurable hourly precipitation event during January at Lake Charles, Louisiana, over the 1951–80 period has been classified by associated synoptic weather type. Using Muller's synoptic classification, four types were found to produce rainfall over the study period. Frontal Overrunning accounted for 71% of the hourly events with an average hourly intensity of 1.78 mm. Frontal Gulf Return accounted for the greatest hourly intensity of the four types (3.05 mm) and accounted for 24% of the observations. The Gulf Return and Coastal Return types produced few hours of precipitation at this time of year owing to both the cooler surface temperatures which limit convection and the dominance of the frontal activity. The frequency of the events associated with these types varied significantly over the study period. The frontal-related weather types increased dramatically during the colder months, and also increased in association with El Nino events and related cyclogenesis in the western Gulf of Mexico. Non-frontal events were most common in the 1950s. This approach could be applied to hourly precipitation studies elsewhere so that processes underlying monthly and inter-annual climate fluctuations may be better understood. [Key words: Hourly Precipitation, Synoptic weather Types, Climate Fluctuations.]     

南极温度的时空特征及其与我国夏季天气的关系

本文利用南极地区20个站1958—1983年逐年逐月温度资料和同期南方涛动指数、北半球高度场资料及我国大范围温度和降水资料,对南极地区冷暖变化规律及其与北半球大气环流和我国夏季降水的关系进行了初步分析。发现南极地区的温度和南方涛动都存在准3年振荡,我国华北地区的夏季温度与前期和同期南极大陆的温度存在显著的遥相关。 当南极大陆夏季温度偏高时,翌年我国华北地区夏季降水往往偏多,东北地区夏季温度偏低,反之亦然。     

陇中黄土高原夏季地表辐射特征分析

 利用实测辐射资料揭示了陇中黄土高原半干旱区夏季辐射特征。结果表明:该地区夏季晴天辐射比较强烈,总辐射最大瞬时值超过1 000 W\5m-2,有时甚至超过太阳常数。春小麦下垫面平均总辐射与典型晴天的日变化比值在0.6～0.8之间,净辐射比值在0.4～0.6之间,在裸地时也表现出同样的特点,表明在半干旱区云和降水对地表辐射的影响比较大。此外,日平均反射率起伏较大,最大为0.24,最小为0.11;春小麦下垫面的地表反射率为0.17,裸地为0.20。植被叶表面的水珠会导致反射率增大,而风速的增大会引起反射率的突变。受土壤湿度及太阳高度角和天气状况等因素的综合影响,不同天气条件下的地表反射率日变化呈现出比较大的差异。     

湍流度随高度的变化及其对城市宏观地形的依赖

分别构建广州主建成区垂直比例尺为1﹕2 000、1﹕1 000和1﹕500的3个建筑物模型，利用大型边界层风洞，在西北和东南两风向下，基于中性流模拟分析了复杂城市地形下湍流度随高度的变化及其对宏观地形的依赖。结果表明：风廓线指数α与不同高度的湍流度之间的关系密切，利用现有模型，根据4类粗糙度边界层和不同垂直比例尺，可确定相应的湍流度随高度变化模型的主要系数，预测精度高。城市地形下最大湍流度面发育在0~0.2 h之间狭窄的范围内。用湍流度形态指数β来表征湍流度随高度的变化，无论城市屋脊还是平坦地形，随着风程区的延伸，廓线的指数α升高，湍流度形态指数β降低。表明同一高度湍流度值具有由迎风区、丘顶区向背风区增高，沿风程逐渐增大的规律，对地形部位和风程的依赖性强，与来流翻越简单地形时的特征一致。     

夏季不同天气背景条件下黑河中游不同下垫面的辐射特征

 利用2005年“绿洲系统能量水分循环观测实验”（JTEX）获得的资料分析了夏季晴天和阴天西北干旱区金塔绿洲不同下垫面的辐射收支特征。结果表明:由于下垫面的水热特性不同,绿洲与沙漠、戈壁的辐射特征有很大差异,而沙漠和戈壁的差异则较小。相同天气背景条件下,不同下垫面的向下辐射基本一致,绿洲的向上辐射最小,净辐射最大。地表辐射特征会随天气状况有较大变化。     

长江口浑浊带含沙量的潮流变化及其成因分析

实测数据显示在长江口南槽浑浊带内,近河床含沙量在很多情况下在转流后1—3h内出现峰值,在涨、落急流速最大时含沙量却迅速下降。本文利用实测数据计算了不问潮时的泥沙垂向紊动扩散系数,发现它与底层含沙量有类似的变化过程,结合近底层高浓度悬沙的迁移,认为转流后出现的含沙量峰值主要是由于憩流期沉降到河床的悬沙重新悬浮引起的。重新悬浮是浑浊带的重要成因。