海南岛地区海陆风的统计分析和数值模拟研究

根据实测资料统计分析海南岛地区的海陆风现象和季节变化,并利用WRF模式对全岛海陆风环流进行数值模拟。结果表明,海南岛四季代表月的月平均海陆风日为12.2 d,月平均频率约为40%,夏季最高(约49%),冬、春季相当(约41%),秋季最少(约29%);中部山区周围海陆风出现频率较高,北部丘陵地区出现频率较低。海南岛夏季的海陆风环流最强,典型海陆风日的海风环流厚度达2.5 km、陆风环流厚度约1.5 km;白天海风向岛内伸展60～100 km,在岛屿长轴附近形成强辐合带;冬季通常在岛屿中部形成偏南北向的海风辐合带;春季兼有夏季和冬季的特点;秋季海陆风的范围最小、强度最弱,主要出现在西南部山地边缘。各季陆风发展相对较弱,陆风辐合线偏向海上或在岸线附近,其范围和强度明显小于海风环流。海岛山体机械绕流作用明显,迎风面陆风时段易形成陆风锋,夏季常出现在凌晨至05—09时,弧形辐合带向海上推进约10～30 km,冬季出现在东南部沿海且强度较弱;背风面海风锋可在北部-西部的平坦地区登陆并向岛内推进,海风发展旺盛时背风面与迎风面的海风在海岛中心汇合,形成覆盖全岛的强辐合带。      

城市化对广西夏季海陆风影响的数值试验

利用2003—2006年观测资料分析了广西区夏季海陆风地面特征,并运用WRF模式模拟了2006年8月1—2日海陆风的结构,结果表明：使用修正后的城市下垫面试验模拟的海陆风强度和分布更接近实测,白天沿海城区为海风辐合带,与暴雨中心相对应;夜间北部湾海面为陆风的汇合区,易产生对流云团。城市化试验结果表明热岛效应加强了海风的发展,但削弱了陆风;同时热岛效应减缓了夜间城市上空大气的辐射冷却,使下沉运动相应减弱,从而抑制了逆温稳定发展的主要控制因子,逆温强度大幅度降低,但对逆温层高度影响不大。     

重庆地区复杂地形影响下地闪活动特征分析

利用DEM高程数据和2008—2020年重庆地区ADTD闪电定位资料,研究了重庆地区复杂地形影响下的地闪活动特征。结果表明:（1）重庆地区地闪活动空间分布具有明显的区域性差异,且与地形及海拔高度密切相关,整体表现为自西向东,由盆地、丘陵到高山山地区域地闪活动逐渐减弱,正地闪占比逐渐增大的特征;（2）重庆地区地闪活动年际变化分布不均,月变化呈单峰型,7月为峰值,主要集中在4—9月,占全年的96.3%,日变化呈双峰型,夜间峰值集中在00:00—04:00,白天峰值集中在14:00—18:00,08:00—12:00为地闪活动最弱时段;（3）地闪活动月、季节尺度变化主要受大尺度天气系统支配,地形及海拔高度对地闪活动影响主要体现在日变化的显著差异上,在海拔1 000 m以下的盆地、丘陵和低山区域,夜间地闪频数明显多于白天,具有夜间主导型特征,海拔1 000 m以上的高山山地区域,白天地闪频数多于夜间,具有白天主导型特征,海拔高度越高,闪电越易出现在白天;（4）正地闪强度明显大于负地闪,地形及海拔高度变化对地闪强度影响不明显。      

雷暴天气过程中降水结构与闪电活动特征个例研究

为深入分析四川雷暴天气过程中降水和闪电活动特征,运用统计与对比方法,对四川东南部一次雷暴过程中闪电活动及降水结构之间的特征进行研究。结果表明,强降水易发生在低层辐合,高层辐散的流场中,局部地区最大降水强度发生在2~5km高度。降水开始1h后,地闪频数达到最高,地闪主要以负地闪为主,正地闪不活跃。对闪电活动与亮温分布关系知,闪电活动主要发生在低于220K降水云内,闪电活动发生的区域与降水落区一致。对总闪与地闪的分布知,负地闪主要分布在总闪的外围。通过对四川雷暴过程的研究,对雷暴预报有一定的指导意义。     

大连金州地区海陆风特征分析

根据2005年大连金州气象站的常规风向风速资料对金州地区的海陆风特征进行了分析,并应用MM5v3模式模拟了海陆风发生时的风场变化,计算了海风和陆风延伸到内陆和海面的距离。结果表明:大连金州地区海陆风的发生主要受太阳辐射强度和海陆温差的影响,在春夏季晴朗天气条件下海陆风发生的频率较高、平均风速较大,而海陆风的延伸距离主要受风速影响。     

南沙区海陆风环流的特征及其对气温和能见度的影响

对南沙区海陆风环流的季节分布、持续时间等特征及其对夏季最高气温和2月能见度的影响进行了统计分析。结果表明:南沙区海陆风环流较明显,发生比例最高集中在2、7和8月。海风和陆风互相转化的时段特征明显:陆风转海风主要发生于10:00—14:00,海风转陆风主要时段为18:00—次日01:00。通过海陆风环流对高温天气的影响分析表明,南沙地区夏季只有海陆风环流遭到破坏时才会出现高温天气。在海陆风日,海风和陆风的风向转变对南沙能见度的变化有一定的影响。     

西南低压槽影响下的海南岛地闪活动特征

采用2010—2018年的海南岛天气分型资料和闪电定位数据,统计分析海南岛在西南低压槽影响下地闪发生概率的时空分布特征,结果显示:在西南低压槽天气影响下,海南岛地闪主要出现在4—9月;地闪发生概率月分布曲线呈双峰特性,以8月为主峰、5月为次峰,00—12时(北京时,下同)的地闪发生概率月分布曲线与全天不同,呈逐月上升特征;地闪发生概率和地闪次数时段分布曲线呈单峰特性,峰值均出现在15—18时,除12—21时外其他时段的地闪发生概率和地闪次数都很低,控制过程的后期比前期的闪发生概率和地闪次数略高;00—12时各时段海南岛地闪发生概率中心分布在东南沿海,概率中心值在5%以下,12—21时各时段地闪发生概率中心分布在北部内陆,概率中心由白沙中部向澄迈东部移动,移向呈西南—东北向,15—18时概率中心在澄迈南部达到最大值40%,21时以后概率中心分布在屯昌境内,中心值在5%以下;7—9月各时段的地闪发生概率均比4—6月高,但地闪次数峰值比4—6月少,两者各时段的地闪发生概率的空间分布完全一致。     

2011年呼伦贝尔市闪电密度特征初探

利用2011年呼伦贝尔市9部ADTD型地闪定位仪提供的地闪观测资料,对呼伦贝尔市地闪发生时空分布特征进行分析。结果表明:云地闪中负闪约占92.62%;夏季地闪活动最强,春、秋两季次之,冬季最弱,地闪主要集中在7—8月;地闪的发展有明显的日变化,呈双峰双谷形式,地闪活动下午最活跃;闪电密度的空间分布与地形和下垫面的性质关系密切,地闪的大值中心位于南北走向的大兴安岭山脉东西两侧,白天地闪密度大值中心位于大兴安岭山脉与松嫩平原过渡区山坡上,而夜间地闪密度大值中心则位于呼伦贝尔高原与大兴安岭山脉的过渡区沙丘地带。     

辽东湾温坨子地区冬季水平风场的分布特征

利用辽东湾温坨子地区大气扩散试验资料,采用风场诊断模式,对拟建核电站厂区冬季水平风场的分布特征进行了研究。结果表明：冬季该地区水平风场分布主要有3种形式：(1)呈偏南风型的风场;(2)偏北风型的风场;(3)厂址附近位于高低压中心之间,或整个区域是一均压场,这时系统风弱,局地风(包括山谷风及海陆风)明显,整个区域地面风场比较混乱。夏季该地区水平风场分布主要有4种形式：(1)受季风控制,呈偏南风型的风场;(2)系统风较弱,呈海陆风型的风场;(3)锋前低压控制,产生切变型的风场;(4)受季风控制呈偏北风型的风场。     

长江三角洲夏季海陆风与热岛环流的相互作用及城市化的影响

用三维中尺度模式研究长江三角洲夏季海陆风与城市热岛环流的相互作用,白天由于东海海风和太湖湖风环流与上海市热岛环流相互增强,最大垂直速度可达６．２ｃｍ／ｓ;夜间则相反,由于海风（包括长江江风）与湖风的对撞,因而在上海到江阴市沿江出现一条水平辐合带,如果上海周围地区随着经济发展,大片农田被城市下垫面所取代,而使绿地覆盖率下降到１５％以下,则睡季夜间地面气温可上升３℃,两个增温中心分别在苏州和嘉兴附近,     

上海及周边地区地闪活动特征及海陆差异

利用LS8000闪电定位系统2009—2011年的地闪观测资料对上海及周边地区(120~122.5°E,30~32°N)的地闪活动特征进行了研究。结果表明:分析区域内正地闪的比例约占8.5%,大电流地闪(电流绝对值大于50kA)的比例约为5.6%。地闪活动主要集中在6—9月,峰值出现在8月;日变化上,12:00—19:00闪电活动最为活跃,峰值出现在14:00,凌晨闪电活动最弱。从日变化上来说,正地闪和大电流地闪比例在地闪活动较强时段低于地闪活动较弱时段;在月分布上,在地闪活动最强的夏季,正地闪比例普遍在10%以下,在地闪活动较弱的春、秋、冬季,正地闪比例普遍在10%以上。以北纬31°为界,分析区域北部地闪密度基本在6~12次·km-2·a-1以上,南部基本在2.4~4.8次·km-2·a-1。同时陆地上的地闪密度要显著高于湖泊和海洋上的地闪密度,而海洋上的正地闪比例和大电流地闪比例要显著高于陆地。闪电空间分布的时间变化说明,下午地闪活动主要出现在陆地,而凌晨地闪主要出现在水体附近,其它时段则表现出过渡特征,这与下垫面的加热作用紧密相关。     

香港地区海陆风的显式模拟研究

利用MM5模式对香港地区的海陆风进行了显式数值研究,模拟的风向、风速和温度与站点的观测值比较一致,较详细地分析了海陆风的日变化规律和三维结构特征,结果显示香港地区海风分布复杂,主要受偏西、偏南和偏东海风气流的影响,形成多个辐合带,海风锋最远可以深入内陆约90 km;陆风较简单,主要是偏北气流,陆风的风速和强度都比海风要弱,与山谷风、城市热岛环流等形成弱的辐合。香港是一个海岸曲折、多丘陵的地区,其中75%的面积是山区,为了研究这些丘陵地形对香港地区海陆风的影响,设计了保留海陆分布,去掉丘陵地形的敏感性试验,结果表明,由于丘陵地形的存在,在白天地形的热力作用是主要的,增强了海风的强度;而晚上动力阻挡作用比较明显,减弱了陆风的强度。     

温坨子区域地面水平流场分布特征研究

利用辽东湾温坨子地区冬夏两季大气扩散试验资料，采用风场诊断模式，对拟建核电站厂区水平风场的分布特征进行了研究, 以为评估该地区拟建核电站的大气污染扩散状况提供基本参数与依据。结果表明:冬季该地区水平风场分布主要有3种形式:1) 呈偏南风型的风场；2) 偏北风型的风场；3) 厂址附近位于高低压中心之间，或整个区域是一均压场, 这时系统风弱，局地风 (包括山谷风及海陆风) 明显，整个区域地面风场比较混乱。夏季该地区水平风场分布主要有4种形式:1) 受季风控制，呈偏南风型的风场；2) 系统风较弱，呈海陆风型的风场；3) 锋前低压控制，产生切变型的风场；4) 受季风控制，呈偏北风型的风场。     

2007年夏季长江流域及周边地区地闪时空分布及其天气学意义

对2007年夏季(6-8月)我国长江流域及其周边地区(25°～38°N、100°～122°E,不包括甘肃、山东)地闪分布与不同区域的日变化特征进行了分析,并与同期雷暴日分布和FY-2C红外亮温(TBB)≤-52℃频率分布、低轨卫星8年观测的闪电分布及11年静止卫星TBB≤-52℃频率日变化进行对比,结果表明不同资料获得的对流活动时空分布具有很大的一致性.江淮流域、川渝、浙江西北部、武夷山中段的地闪活动较其周边区域明显比多年星载观测的闪电活跃.地闪活动7、8月较6月活跃且活跃区位置偏北,7月最为活跃的正地闪反映了该月长江中下游地区有较多中尺度对流系统发生发展.不同区域的地闪活动具有不同的日变化特征,江淮流域和川渝地区地闪日变化表现出多峰型特征,浙赣闽区域地闪活动的单峰型特征显著;其中江淮流域、浙赣闽区域的地闪活跃时段在午后,而川渝地区地闪活动夜发性显著;四川盆地西南部地闪呈现出明显的向东、向北传播特征;川西高原、云贵高原中部及浙闽丘陵沿海地区正、负地闪日变化差异较大.浙赣闽区域和川西高原地区正负地闪活跃时段基本一致,江淮流域、川渝地区和贵州地区负地闪活跃时段提前于正地闪,这几个区域的正地闪活跃时段都提前于TBB≤-52℃频率.这表明负地闪日变化特征较好地反映了初始深对流的日变化特征,而正地闪与TBB≤-52℃频率则较好地反映了成熟与消散阶段的深对流日变化特征.     

惠来县海陆风环流地面气候特征分析

利用惠来国家基本站连续5年地面风观测资料,对惠来县海陆风环流的季节分布、持续时间、风速风向等地面气候特征进行分析,结果表明:该地区四季都有海陆风环流出现,夏季出现频率最高,海风平均持续时间为9.6 h;海风年均风速明显大于陆风,海风发展最强盛时刻出现在15:00前后;秋、冬两季陆风以顺时针方向向海风转变,春、夏季则反之。     

巢湖流域典型站点的风场特征分析

研究巢湖流域流场特征对于认识该地区热量、水汽交换和水流运动规律具有重要意义。利用2006年合肥、肥东、巢湖、庐江站以及姥山岛自动气象站的风场资料,分析了巢湖流域典型站点的风速和风向变化特征。结果表明,陆面站点年平均风速为2.17m/s,湖面站点风速为2.41m/s。所有站点春夏季风速大于秋冬季,陆上风速具有明显的日变化,白天风速大于夜间,而湖面风速日变化较不显著。陆面站点风向季节变化明显,春夏季以偏南风为主,秋冬季以偏北风为主,春夏季的风向日变化特征较秋冬季明显,湖面站风向没有明显的季节变化。陆面站点不同程度地受到湖陆风的影响,距离湖面较近的站点受到的影响较大。湖面和陆面站点风向差距平与气温差距平的日变化保持一致,表明湖陆温差是影响巢湖流域湖陆风的关键因子。     

地面风对上海城市热岛影响的观测分析

首先利用上海77个区域站2011—2014年逐时气温和风资料,研究了地面风对上海城市热岛(urban heat island,UHI)的影响及UHI季节性空间分布特征的成因,并从海陆热力差异初步揭示了向岸风对热岛强度(urban heat island intensity,I_(UHI))的影响。其次利用上海7个国家站1961—2014年逐月气温和风资料,研究了上海各季地面风速与I_(UHI)的年际变化关系。结果表明:(1)UHI中心出现的位置与风向、风速有密切的关系,特别是夜间UHI中心有向城市下风方向漂移的特征,其平均漂移风速阈值为2 m·s~(-1),UHI区域随风速增大向城市下风方向延伸,I_(UHI)随风速的增大而减小。(2)上海各季夜间UHI特征明显,尤以秋冬季最为明显,春季次之,夏季最弱。春夏季夜间UHI中心出现在城区西北侧,而秋冬季夜间UHI中心稳定在城区,表现为典型UHI。各季白天均表现为下风方大范围增暖现象。季节地面盛行风决定了UHI季节性空间分布特征。(3)白天向岸风具有抑制升温作用(春夏季最为明显),受其影响气温大值区易出现在内陆地区,春夏季城市偏东区I_(UHI)小于偏西区;夜间向岸风具有抑制降温作用(秋冬季最为明显),受其影响秋冬季东部沿海地区出现明显增暖且城市偏东区I_(UHI)大于偏西区。海陆热力差随季节不同和盛行风风速大小决定了向岸风这种作用的大小及影响范围。(4)各季年平均地面风速与I_(UHI)均呈显著负相关,1961—2014年上海各季风速均表现为递减趋势(春冬季最明显),为I_(UHI)增大提供有利条件。21世纪以来各季I_(UHI)均呈现减缓特征(夏秋季最明显),风速并不是导致I_(UHI)减缓的主要因素。     

阳江地区海陆风特征及其影响

以阳江地区常规气象站、中尺度观测网的自动气象站和海边的2个80m梯度观测塔资料为依据,对该地区海陆风特征及其影响进行研究,结果表明,阳江地区海陆风西岸早于东岸.在近地层,海陆风随高度升高而增大,5月份前后有时海陆风较浅,不能影响到80m高度.陆风转海风多发生在11:00-12:00之间,海风转陆风发生在23:00前后,都发生在日气压变化的峰值时段.海陆风与山谷风叠加可以达到离海岸线70～75km的内陆地区,但并不能越过云雾山山脉.海陆转换时期,在沿海海湾地区形成辐合区,这个辐合区使其北侧阳江市区附近成为广东4-7月的多雨中心,海风加强向北进到达阳春附近的"喇叭口"地区产生辐合,又使该地成为阳江4-7月另一个多雨地区,这些都是阳江成为广东省暴雨中心的重要因素之一.另外,如果海陆风环流没有受到破坏,阳江沿海地区不会出现高温天气.     

江西省夏季负地闪时空差异性分布特征

利用2013—2022年负地闪资料和江西省ADTD闪电资料,挑选2016、2018、2019年为重点研究样本,首先剔除研究区域外原始资料,保障研究样本可靠性,其次采用非参数核密度估计法（Kernel Density Estimation,KDE）,对不同年份雷电流强度概率进行估计,进而研究江西省夏季（6—8月）闪电活动时空分布差异性。结果表明,不同年份江西省夏季负地闪密度在空间分布上存在相似的规律性,南部密度相对北部更大。地闪密度较大位置的雷电流强度并不一定较大,2016、2019年夏季雷电流强度空间分布较为均匀,呈现显著的空间一致性特征。不同年份夏季负地闪频次日分布单峰值分布特征较为显著,活动最为频繁的时段为午后至傍晚,其中2020—2022年活动相对其他年份更为频繁。江西省夏季负地闪雷电流强度极大值概率分布存在明显规律,有90%以上的概率大于-100 kA。     

广西区域夏季中尺度对流系统时空分布特征

利用2010~2014年6~8月FY2E高分辨率逐时红外亮温(TBB)数据对广西区域夏季的中尺度对流系统(MCS)进行统计分析。结果表明:该区域MCS分布总体呈东西向带状分布特征,与广西地形走势相关。北部MCS活跃度较低,南部西南暖湿气流受到十万大山的阻挡,MCS非常活跃,形成了广西最重要的一个暴雨中心。在年际变化上,2013年广西区域MCS活动频率较低,2010年较高,其他年份持平。月变化上,6月MCS最为活跃,7月和8月MCS活跃度降低,与广西各月平均暴雨站次分布曲线相吻合。由于广西区域海陆交界处呈显著的海陆风环流特性,因此,MCS日变化特点是白天向陆地传播、夜间向海洋传播,傍晚陆地MCS活跃度达到峰值。上述特性说明了地形和海陆热力差异导致了广西区域MCS独特的气候分布特征。