南极半岛及附近地区大风天气及其预报

南极半岛及附近地区经常出现大风天气,它是影响该地区的主要天气现象.造成大风的主要天气系统是极地气旋.极地气旋的强弱、移速和路径的不同,对南极半岛及附近地区的影响也不同.而周围的环境流场也是形成大风的重要因素.所以,分析天气形势背景,对做好该地区大风天气现象的预报是十分重要的.本文利用1985年1月到1987年10月中国南极长城站接收的智利南极弗雷气象中心播发的南半球地面传真天气图,北京气象中心绘制的南半球地面和500hPa高空天气图资料,结合长城站的地面气象观测资料,对影响南极半岛及附近地区的大风天气过程进行了分析和研究.主要根据地面天气图上的天气形势归纳为四种类型:(1)强极地高压型;(2).强副热带高压型;(3)南美大陆高压型;(4)副热带高压脊线南伸型.同时,结合分析结果提出了预报南极半岛及附近地区大风天气的思路.     

南极长城站海雾形成的气候背景及天气形势分析

基于长城站气象观测数据和NCEP再分析资料,分析研究了长城站海雾的发生背景和天气形势。认为长城站海雾的季节性变化是大气环流、地面气压场变化的结果;长城站海雾形成的天气形势基本可分为低压锋前型、鞍型场型和弱气旋过境型3类,其中低压锋前型是长城站海雾形成的主要天气形势。长城站以平流冷却雾为主,也存在其它类型的雾。本文从天气学角度分析了长城站海雾发生的原因,为该地区的海雾预报提供了依据。     

南极长城站雪暴的个例研究

综合使用NCEP分析、站点观测、地面天气图及卫星云图等资料,从地面和高低空天气形势、气象要素变化、大气垂直和水平结构等方面对南极长城站的一次强雪暴天气过程进行了分析研究。该雪暴发生于2006年8月29日,极大风速33.3ms-1,最低水平能见度不足10m。分析认为本次过程发生在“南高北低”的天气形势下,“南高北低”引发的偏东大风是雪暴发生的先决条件。来自南极内陆冷空气的低空东风急流给长城站带来了显著的降温、减湿,使本次雪暴带有明显的低温低湿特征。高空暖平流输送为雪暴的发生提供了充足的水汽条件。中低层深厚的气旋性涡度,高空辐散、低层辐合的散度场配置和强烈的上升运动导致高层暖湿气流和低层干冷气流的充分混合,是导致长城站出现强降雪、进而引发雪暴的动力原因。雪暴后期伴有明显的低层逆温,其本质是上暖下冷的气团垂直结构,它对雪暴后期的维持可能起着重要作用。     

南极长城站海雾特征分析

本文根据对海雾气象要素场、大气层结和天气形势的分析及其持续时间和季节、年际变化的统计分析,结合个例,讨论了南极长城站海雾的特征和形成机制。认为长城站海雾大多为平流冷却雾,高频率的偏北风和南大洋极锋附近显著的经向海温梯度是长城站多海雾的根本原因;夏半年海雾要多于冬半年,海雾的年际分布差异明显;海雾可出现于0-17m/s的各级风力中,3-11m/s偏北风最有利于海雾的维持;气温为-2-4℃、气-海温差为0-2℃时最易出现海雾;海雾的发生一般伴有稳定的大气层结;"东高西低"是长城站海雾的主要天气形势;海雾的持续时间取决于高压在南极半岛维持时间的长短,平均有10个小时。     

南乔治亚岛2016 年冬季大风天气特征分析

南乔治亚岛大风天气较为频繁, 天气形势复杂多变。通过对2016 年冬季的随船观测, 结合地面天气 图分析得出, 随船观测期间所有大风天气都由气旋直接或间接造成, 共归纳出3 种造成南乔治亚岛大风的 天气形势: 单一气旋型, 北高南低型和西高东低型。单一气旋型持续时间较短。北高南低型持续时间较长, 对南极磷虾渔船作业影响最大。西高东低型持续时间最短, 往往是鞍型气压场东移造成, 风急浪大, 且风向 与常年西风不同, 需特别注意渔船避风避浪方式。     

西北地区大风日数的时空分布特征

利用选取的西北5省(区)以及内蒙古西部(110°E以西)分布均匀的127个气象站1960-2000年41a逐月大风出现日数资料, 分析研究了西北地区大风的空间、时间特征, 并具体分析了大风与沙尘暴的时空关系, 揭示了西北地区大风分布的一些新事实。西北大风天气可划分为较少区(年均大风日数小于10d)、较多区(年均大风日数10~50d)、多发区(年均大风日数50~100d)和频发区(年均大风日数大于100d)。西北地区大部分区域为大风较多区, 占总站数的614%, 大风频发区分布最小; 大风最频繁发生的地方在新疆西北部的阿拉山口, 年平均大风日数超过160d, 平均不到3d就有一次大风天气, 大风日数最少的地方是陕西北部延安, 平均每年发生大风天气的日数不到1d。大风日数空间分布与地形有很大关系, 两山之间的峡谷地带以及高山和青藏高原极易出现大风天气。西北地区多数台站近40a来大风呈减少趋势, 其中新疆西北部、甘肃河西走廊西部和陕西东部等地区减少最为明显, 大风增加的区域主要集中在新疆东北部到青海西部地区, 其代表站年均大风日数从20世纪60年代到80年代中期以后增加了近3倍, 达到190d。总体来讲, 西北地区大风天气最多的季节是春季, 以5月最多, 其次是夏季, 秋、冬季特别是秋季大风最少; 陕西、甘肃中南部夏季大风较多, 青海东南部则夏季最最少, 冬季大风更多一些。进一步分析表明, 西北地区大风频发区与沙尘暴频发区并不完全重合, 例如, 南疆是西北乃至我国沙尘暴最频发区之一, 但是南疆却是西北地区大风的较少区, 年大风日数远少于沙尘暴日数。同样是沙源丰富的沙漠地区, 也都是我国沙尘暴的主要频发区, 但是塔克拉玛干沙漠及其附近地区的沙尘暴日数远多于大风日数, 而巴丹吉林沙漠地区的大风日数却比沙尘暴日数明显偏多。最近40 a西北地区大风与沙尘暴发生次数随时间变化趋势一致, 基本呈线性减少特征, 这说明在下垫面状况不变或变化不大的情况下, 近年来沙尘暴次数减少可能主要是由于大风天气(沙尘暴驱动因子)减少而造成的。大风的时间变化可以决定沙尘暴随时间的变化。     

南极长城站(1985—2008)和中山站(1989—2008)风和降水等要素的气候特征

利用南极长城站和中山站的降水、风、湿度、气压和云量等高质量的地面气象观测资料,对两站基本气候特征和变化趋势进行了分析。结果显示,长城站年降水量为503mm,年际变化呈减少趋势,变化速率为-27mm/10a。长城站和中山站年降水日数均呈下降趋势,变化速率分别为-2.9d/10a和-12.1d/10a。长城站和中山站年平均相对湿度分别为88%和58%。长城站年平均湿度总体上呈不明显下降趋势,中山站没有趋势。长城站盛行风向为西北风,中山站为偏东风,年平均风速分别为7.3m/s和7.1m/s。两站年平均风速呈减小趋势,变化速率分别为-0.09m/s/10a和-0.23m/s/10a。长城站平均大风日数为137d,记录的极大风速为37.2m/s。中山站平均大风日159d,记录的极大风速为50.3m/s。长城站和中山站年平均气压分别为990hPa和985hPa,变化速率分别为0.65hPa/10a和-0.80hPa/10a。其变化趋势相反,并与两站风速和大风日数及降水日数的变化倾向基本相同。长城站和中山站月平均云量分别为8.8和6.2,其差异显示了两站所处气候带的特点,即长城站地区全年阴天多、云量大,中山站则与此相反。     

京津冀冬季冷空气过程的低频特征及西伯利亚高压低频变化的影响

本文使用1981—2015年京津冀地区逐日气温和NCEP/NCAR再分析资料,分析了京津冀地区冬季冷空气过程的低频环流特征,以及西伯利亚高压（SH）的低频变化特征及其对京津冀冷空气过程的影响。分析表明,冬季京津冀气温和SH都存在10~30 d显著低频周期,且二者的低频分量之间存在显著的超前滞后相关。京津冀冷空气过程主要发生在低频气温从零位相到谷值的下降阶段,以及低频SH从峰值到零位相的下降阶段。随着京津冀气温和SH的10~30 d低频变化,亚洲近地面层和中层大气环流均表现出一个从西北向东南传播的低频变化周期。影响京津冀地区的低温异常最早出现在喀拉海附近并在亚洲高纬地区维持和积累,产生持续冷却作用;同时中层相应区域维持的强气旋性环流异常表明有持续的大气辐合,中层辐合下沉与近地面持续冷却作用配合形成近地面异常高压。异常高压伴随异常低温南下过程中与中层加强的东亚大槽配合,使京津冀地区处于整层北风异常中,易形成冷空气过程。     

南极长城站温度场和湿度场分析

本文利用长城站1985年至1996年的观测资料和气象传真图对南极长城站地区的温度场，湿度场以及降水情况进行了天气学分析，结果表明常年低温、高湿、长时间降水是长城站的天气特点。长城站地区夏半年盛行的东高（威德尔海为高压区）西低（南极半岛及别林斯高晋海为低压区）和冬半年盛行的西南高（南极半岛以西为高压区）东北低（威德尔海一带为低压区）的气压场形势，南半球西风带独特的低压气旋活动以及副极地海域特殊的冰雪漂流下垫面造成了该地区的天气特点。     

淖毛湖地区与我国北方沙尘暴天气的关系

新疆淖毛湖气象站位于东天山与阿尔泰山之间的峡谷盆地中,多大风和沙尘天气。淖毛湖站与周边邻近站相比,对下游沙尘暴天气监测预警有明显的指示意义。作者在分析了2000年春季淖毛湖地区与我国北方地区沙尘暴天气的关系后认为:处于西北冷空气路径咽喉要道的淖毛湖地区与我国西北中部及内蒙古中西部地区的沙尘暴天气不但有极高的相关关系,而且有明显的先兆反映。其中,淖毛湖地区大风、沙尘暴等天气现象,淖毛湖气象站日最大风速、风速风向的时间变化是预报西北中部、内蒙古中西部等地区沙尘暴天气的重要参考指标。淖毛湖气象站的大风、沙尘等天气与下游地区的沙尘暴天气有较好的对应关系。西北路径冷空气必经之地的淖毛湖,其日最大风速和风向的时间变化,可作为预测我国西北中部、东部和内蒙古中西部等地区沙尘暴天气的指标。事实说明,淖毛湖气象站是监测和预测我国下游地区沙尘暴天气较为理想的上游指标站。     

中国西北干旱区地-气温差变化成因分析

利用1961—2000年中国西北干旱区49个气象台站百叶箱气温、0 cm地温、降水和近地层风速月平均资料,以及NCEP/NCAR再分析月平均资料,分析了我国西北干旱区地-气温差变化的原因。结果表明,20世纪后40 a西北干旱区冬季地-气温差呈减小趋势,其可能原因是20世纪80年代后全球进一步变暖,西北干旱区对流层中层高度场升高、气温升高,风场易出现反气旋式环流距平,寒潮活动减少,近地层风速减弱使得气温增暖高于地温。而春初对流层中层高度场偏低时,气温偏低,降水偏多,风场易出现气旋式环流距平,近地层风速减弱使得气温增暖低于地温,所以春初地-气温差呈上升趋势。     

火山区突发性地热异常热红外传输机理研究

实验研究证实，在火山喷发前兆期，火山区有明显的突发性地热异常现象。火山区的突发性地热异常特征与火山区的地质构造、火山成因、规模、类型等多种因素有关。火山区突发性地表热异常是热红外遥感监测、预测火山活动的重要标志。从传导、对流等多方面分析了异常区地表升温机制，并在地物体有效辐射的基础上给出了热红外辐射的大气传输方程。热红外辐射在传输过程中受到地表非漫射性等系统噪声和随机噪声的干扰，为热红外遥感监测、预测火山活动提供了理论依据。     

1月北极涛动异常程度特征及其对北半球同期温度的影响

将1月北极涛动（AO）大气遥相关型的强度分为：正常、异常和极端异常3类典型年进行讨论,发现其同期大气环流及其对北半球温度影响存在显著的异同性：当AO呈异常和极端异常时,均表现为东亚大槽、乌拉尔山、贝加尔湖阻塞高压、阿留申低压的持续、稳定异常,但对应极区涡旋的强度、面积及其向南、向北的扩展等有所差异,与NPO、NAO正、负位相对应,致使冷空气在极地和中、高纬度活动范围不同。极端异常年的影响强度和范围较异常年偏大、偏南,高低空配置使冷空气向北半球中低纬度地区延伸,异常低温可扩展至北太平洋暖池区。     

宁夏一次春季突发寒潮极值暴雪过程的等熵位涡分析

利用常规观测、地面加密站逐时观测和欧洲中期数值预报中心0.125 °×0.125 °逐6 h再分析资料，从天气系统演变、冷空气路径、灾害性天气预报指标等方面，利用315K等熵位涡对2016年4月2～3日宁夏突发寒潮极值暴雪过程进行了诊断分析。结果表明：（1）此次过程属于高空小槽东移合并型，地面有冷高压分裂且主体快速南下，并有锋面相配合，导致强冷空气入侵和锋后降雪。（2）前期环流形势稳定，后期天气系统突变，常规气象资料难以预报，315K等熵位涡图可作为短时、局地的春季寒潮降雪过程的有效分析和预报工具。（3）等熵位涡清楚地示踪冷空气的来源和传播路径：咸海区域对流层顶冷空气东移南扩与青藏高原对流层中层冷空气合并加强，且新地岛平流层下部的冷空气在前期缓慢东移后，自贝加尔湖加速南下对其补充引发寒潮。（4）等熵位涡异常大值可定量、清晰地表述关键影响系统西风带小槽的演变，具有更好的指示意义。（5）等熵位涡高值区随时间变化与寒潮演变一致，可提前6 h指示冷空气活动，且等熵位涡大于1.0 PVU区域与寒潮及降雪落区一致，大于0.8 PVU区域与强降温区域一致，可作为精细定量预报的重要指标。     

绿洲荒漠交界处波文比能量平衡法适用性的气候学分析

对广泛使用的计算蒸散和显热通量的气候学方法－波文比能量平衡法在绿洲荒漠交界处的适用性从气候学角度进行分析。结果表明,波文化－能量平衡法在干旱区绿洲的平衡层内是适用的,在平衡层外及荒漠上空却失效。因而,应用波文比能量平衡法估算绿洲上的蒸发与显热时,测点的位置是至关重要的。     

春季天气变率对华北沙尘暴频次的影响

利用欧洲中期数值天气预报中心再分析资料及地面台站观测资料,分析华北春季沙尘暴日数与500 hPa月平均环流及与近地面环流天气变率长期变化的关系,分析时段为1962~2000年。研究发现华北地区春季沙尘暴频次与东亚地区中高纬度500 hPa高度场有显著的负相关,相关中心区在蒙古国及西伯利亚一带,这可能说明高空环流场在这种形势下易于造成高纬度冷空气南下,因此使得华北沙尘暴频次增加。天气过程是形成沙尘暴的直接原因,东亚地区天气变率存在明显的年际和长期变化,研究发现天气变率与沙尘暴频次之间有非常显著的关系：当天气尺度变率增大 (减少) 时,沙尘暴频次也增加 (减少)。其中具体分析了850 hPa低压和地面冷高压活动与沙尘暴的关系,发现东北低压及自蒙古和西伯利亚南下的冷空气活动都对华北沙尘暴频次有明显的影响。近40年来东亚天气变率有显著的减弱趋势,这也在很大程度上解释了沙尘暴频数的显著减少。另外,北极涛动对东亚天气变率和华北沙尘暴频次的年际变化也有一定的影响,北极涛动强的年份华北沙尘暴次数偏少。     

东北区夏季低温事件概率空间分布与亚洲阻塞流型域及其冷空气活动路径

采用国家气候中心的全国160个和东北88个测站1960~2010年的逐月观测资料、美国NCEP/NCAR的再分析资料,对东北区夏季低温事件概率的空间分布与冷空气活动路径及其环流特征进行了分析,结果表明:东北区测站严重冷夏A事件≥20%概率区主要分布在黑龙江省的大部和吉林省的中东部,概率大值轴呈东北-西南向分布;东北区测站冷夏B事件≥20%概率区主要分布在东北区的中西部和长白山东部区,概率大值轴呈西北-东南向分布;5 个A事件典型年的500 hPa 亚洲地区呈现乌拉尔山与鄂霍次克海阻高,与东北区均为负距平区构成双阻塞偶极子流型,偏东和偏北区域为温度场负距平极值中心;5 个B事件典型年则巴尔喀什湖和贝加尔湖为正异常区,东北亚至北太平洋阿留申群岛附近上空为负距平区,构成亚洲地区东西向偶极子阻塞流型,温度场负距平分布为偏西北-东南走向;选择850 hPa 的假相当位温θse 的316 K候平均等值线的变化,反映来源于极地或超极地的冷空气活动路径的时空范围,其A和B事件典型年冷空气活动路径均分别与与东北区A、B事件大概率区的主要轴向分布是吻合的.     

2012-2013年中国西南地区秋、冬、春季持续干旱的成因

利用多种资料从大尺度大气环流、水汽输送、热带海表温度、北极涛动、平流层极涡等方面分析了2012-2013年中国西南地区秋、冬、春季持续干旱的成因。结果表明, 西南水汽输送偏弱、高纬度地区南下冷空气路径偏东、冷暖空气难以在西南地区上空交汇, 是此次持续干旱的直接原因。这段时间西南地区大都受平直西风气流控制, 孟加拉湾和中南半岛地区位势高度较常年偏高, 不利于这些地区气旋性环流的发展;热带海表温度异常变化,特别是冬春季印度洋海表温度的持续偏高, 使得菲律宾地区上空低层反气旋异常环流增强。这些都导致了西南向水汽输送偏弱。此外, 北极涛动异常变化对西南地区的干旱也有重要影响, 北极涛动持续处于负位相, 不仅使南支槽减弱变浅, 西南水汽输送减少, 还导致贝加尔湖高压脊偏弱, 使北方南下冷空气主体偏东。冬季平流层极涡强度的变化在各个高度的位势高度场和位势涡度场上都有体现, 其变化对冷空气的强度及路径有明显影响。     

南疆西部暴雨过程的动力热力结构分析

利用常规气象观测资料和ECMWF提供的ERA-Interim 0.125°×0.125°再分析资料,通过对2012年5月21~23日和2013年5月26~29日南疆西部两次暴雨过程中等熵面特征的对比分析,得到暴雨过程中的动力热力结构模型。结果表明：南疆西部暴雨过程是在中亚低涡系统影响下,高、中、低空急流耦合并叠加地形强迫的综合作用下形成的。中亚低涡前部中高层向东输送的冷空气翻山后下沉,与低层南疆盆地东部向西输送的冷空气汇合抬升,与中层暖空气交汇,同时上升运动加强促使水汽辐合凝结,是降水的重要原因,短时强降水时冷空气强度弱于暖空气,持续性降水时反之。中低层等熵面位涡与降水关系密切。     

SOME CHARACTERISTICS OF THE SURFACE RADIATION COMPONENTS AT ZHONGSHAN STATION

A preliminary analysis of some characteristics of the radiation components is made by using the surface radiation data obtained from February 1990 to January 1991 at Zhongshan Station. The result shows that the fluxes of direct radiation and global radiation are strong with higher atmospheric transparency,and the surface can absorb large amount of radiation energy in warm season. The surface loses heat energy in cold season due to the seasonal variations of the surface albedo and shortwave radiation. The variation of net longwave radiation is related to cloud amount and surface air temperature. The property of net radiation is similar to other Antarctic coastal stations but differs greatly from Antarctic inland area.