不同涡源西南涡的若干统计特征分析

利用2012～2016年Micaps天气图资料和《西南低涡年鉴》,对西南低涡及不同涡源西南涡的变化特征、活动期和移动特征以及对降水的影响等进行了统计分析。结果表明:(1)西南低涡平均每年生成95次,但各年差异大。其中,九龙涡最多,盆地涡次之,小金涡最少。西南低涡多发时段在春季与夏初,其中,九龙涡多发时段在春季与夏季,盆地涡多发时段在冬季与春初,小金涡多发时段在冬末与春季。(2)西南低涡活动主要在4～7月,小金涡最长生命史可达168h,在7月;九龙涡最长生命史156h,在5月;盆地涡最长生命史144h,在4月。西南低涡大多数在生成后24h内消失。在12月的西南低涡生命史最短,绝大部分在24h内。(3)西南低涡有三分之一能移出涡源区。其中,九龙涡移出的个数最多,盆地涡其次,小金涡移出的个数最少,但移出几率最高。3～6月是西南低涡移出的主要时段。其中,九龙涡主要移出时段在4～7月;盆地涡主要移出时段在1～5月;小金涡主要移出时段在2～5月。(4)西南低涡主要移动路径是东北、东、东南。其中,九龙涡以东北移为主;盆地涡以东北移、东移为主;小金涡以东移、东南移为主。(5)除冬季、春初外,不同涡源西南涡不论活动时间长短,都会造成降水,九龙涡造成的降水一般比盆地涡大。西南涡造成的很强降水多出现在6～7月。      

四川盆地低涡的月际变化及其日降水分布统计特征

利用ERA-interim再分析资料和全国824个气象基准站的日降水资料,统计分析了1983年1月1日~2012年12月31日发生在四川盆地的低涡天气过程及其降水特征,结果表明:盆地涡初生位置主要位于盆地的西南部和东北部,盆地涡夏季出现最多,冬季出现最少,其中初生位置位于盆地西南部的低涡7月出现最多,12月和1月出现最少;位于东北部的低涡6月出现最多,1月出现最少;盆地涡具有明显的日变化,西南型盆地涡3~10月夜晚发生概率均大于白天,其他月份低涡夜发性不明显,而东北型盆地涡只在5~9月期间夜晚发生概率大于白天,其他月份低涡夜发性不明显;盆地涡生命史与对流程度具有相关性,对流发展有利于盆地涡长时间维持,然而,夏季西南型盆地涡即使对流没向上发展也能长时间维持;盆地涡夏季移出最多,尤其以7、8月最明显,冬季移出最少,7月前以偏东路径为主,7月后以东北路径为主;盆地涡频数的月际变化与川西高原西南涡源地的风场扰动移出有密切联系,九龙地区夏季风场扰动移出活跃,冬季移出不活跃。小金地区春季风场扰动移出活跃,冬季移出不活跃。九龙地区风场扰动移出对盆地涡频数的月际变化贡献明显,小金地区风场扰动移出对盆地涡频数的月际变化贡献不明显;夏半年(5~10月)西南型盆地涡和东北型盆地涡引起的日降水区域分布的月际变化特征不同,前者的日降水最大值中心随月份先由盆地东北部向西南部移动,之后再由盆地西南部向东北部折回,后者的日降水最大值中心会一直稳定维持在盆地的东北部达州地区。东北型盆地涡虽然出现频次低,但各月的日降水强度要远大于西南型盆地涡。     

影响云南的西南低涡统计特征

利用1980—2008年逐日08:00(北京时,下同)和20:00 700hPa高空图和云南125个测站的逐日降水量资料,对影响云南的西南低涡移动路径、时间变化、维持时间和对应的降水特征进行了统计分析。结果表明,约1/8～1/7的西南低涡能够移出四川并影响到云南,但过去30年来其总趋势是减少的。影响云南的西南低涡初生涡源区主要集中在九龙和四川盆地,东南路径最多,西南和偏南路径次之,受地形影响西南低涡一般影响不到滇西边缘和滇西南地区。春末和夏季西南低涡移出影响云南的频数最多,秋末和冬季最少。西南低涡开始影响云南的时间表现出日变化特征,在白天的影响几率为61.54%,其生命史呈指数衰减,大多不超过1天。西南低涡移出源地后,约有13.5%的低涡会影响云南并出现全省性强降水过程。其中,偏南路径西南低涡造成的强降水主要分布在哀牢山以西地区,东南路径的主要暴雨中心位于滇中和滇东南,西南路径的强降水主要分布在滇东地区。西南路径大到暴雨的出现频率最高、强度最强,应引起足够的重视;东南路径虽然最多,但大到暴雨的出现频率和强度均低于平均值。     

基于ERA-interim再分析资料的近30年九龙低涡气候特征

利用ERA-interim再分析资料,统计分析了1986年1月1日—2015年12月31日不同生命史九龙涡的时空分布特征和活动规律。结果表明:持续1—2个时次的九龙涡（T_1-2JLV）和3—4个时次的九龙涡（T_3-4JLV）初生高频中心位于27°—28.5°N,100°—101.5°E,持续5—6个时次的九龙涡（T_5-6JLV）初生高频中心位于29°—30.5°N,102°—103.5°E,持续时间大于7个时次的九龙涡（T_≥7JLV）初生高频中心位于28°—29.5°N,101.5°—103.5°E,生命史越长越易生成于四川盆地的西南部;九龙涡生成频数30年呈增长趋势,但近几年呈下降趋势;九龙涡生成频数随月份大致呈先增加后减少的变化趋势,1—5月随月份增加,5—12月随月份减少,5月最大,9月最小,3月T_1-2JLV生成最多,9月最少,4月T_3-4JLV生成最多,12月最少,6月T_5-6JLV、T_≥7JLV生成最多,1—4月无T_5-6JLV生成,12月T_≥7JLV生成最少,夏季九龙涡频数虽不是最高,但最易生成长生命史九龙涡,且最易移出源地;生命史低于24 h的九龙涡（T_1-2JLV、T_3-4JLV）夜发性不突出,生命史超过24 h的九龙涡（T_5-6JLV、T_≥7JLV）具有显著的夜发性特征;移出源地的九龙涡频数随月份表现出先增加后减少的变化趋势,1—6月随月份增加,6—12月随月份减少,6月移出源地的频数最多。T_≥7JLV的移动路径以偏东路径为主,6月后有东南路径和东北路径,T_5-6JLV移出路径只有偏东路径和东北路径,生命史小于24 h的九龙涡由于靠近统计区边缘地区也有可能移出源地。      

近40年南澳县大风特征分析

利用1970—2009年南澳县气象局地面气象观测站风向、风速记录资料进行统计分析。结果表明：近40 a南澳县年平均风速为3.7m/s,秋季最大,冬季次之,夏季最小;年平均最大风速为13.8m/s,春季最大,冬季次之,夏季最小;年平均大风日数为68 d,冬季最多,春季次之,夏季最少;近40 a来的年平均风速、平均最大风速和年大风日数均呈减少趋势;大风日数年内变化呈一峰一谷型;最多风向为ENE风向,NNE和NE风向位居第二,偏西风最少。     

移出与未移出青藏高原的高原低涡涡源区域的地面加热特征分析

利用1998—2016年NCEP/DOE逐日的日平均地面感热通量和地面潜热通量、MICAPS历史天气图资料、青藏高原低涡切变线年鉴,对高原低涡涡源区与高原地面加热特征进行统计分析,对比研究了移出青藏高原的高原涡(移出涡)、未移出青藏高原的高原涡(未移出涡)的涡源与高原地面加热的季节变化特征,及移出涡、未移出涡涡源区的地面加热特征及高原地面加热与低涡生成的相关性。结果表明,高原涡、未移出涡、移出涡的涡源分布季节变化特征相似,由冬到春到夏,初生区域逐渐扩大,由夏到秋到冬正好相反,不同的是移出涡涡源区明显比高原涡、未移出涡小,初生中心位置的季节变化也不同;高原地面感热、地面潜热、地面热源分布的季节变化特征相似,由冬到春到夏经历了明显增强的过程,由夏到秋到冬经历了减弱的过程,不同的是热源的快速增强、减弱程度及其发生季节差异大,地面潜热由春到夏增强特别明显,这与移出涡生成个数的明显增加相一致;未移出涡、移出涡春、夏、秋季主要涡源区所处的地面热源值域不同,移出涡夏季的值比未移出涡高,移出涡生成对高原区域地面热源依赖要比未移出涡强一些;夏季移出涡、未移出涡的涡源区都处在与高原地面热源正相关区内,它们与地面潜热的显著正相关区比高原地面感热的大,尤其是移出涡,高原地面潜热在高原涡生成中有重要作用,对移出涡生成影响更大。     

有无台风影响下西南涡特征统计分析

利用中国气象局提供的逐日08:00(北京时,下同)和20:00 700 h Pa和850 h Pa高空图以及欧洲中期天气预报中心ECMWF提供的每日四次0. 75°×0. 75°的ERA-INTRIM再分析资料,从生成个数、移动路径、生命史、降水影响四个方面对2010—2017年夏季6—8月产生的149次西南低涡进行统计,并对有无台风存在时的西南低涡进行特征分析。结果表明:有无台风影响下西南低涡发生频次年变化均较小,但存在发生频次差异较大年份,如2017年。整体而言,西南低涡多发月为6月,而受台风影响的低涡多发月则为8月。根据其移动特征将西南低涡分为原地型和移动型,其中移动型进一步分为偏东路径型,东北路径型和东南路径型,其中偏东路径型出现次数最多,东南路径型出现次数最少。移动型低涡在有台风影响时年变化较小且变化强度小于无台风影响时,原地型低涡在两种情况下年变化差异都较大;而四类低涡在有无台风影响下月变化情况各异。不同生命史的西南低涡出现的频次随维持时间增加而减少。西南低涡总是容易带来充沛的降水,移动型西南低涡受台风影响时产生的降水强度更大。     

影响华南地区西南低涡及致洪低涡活动的统计研究

利用1996-2005年近10年的MICAPS和NCEP2．5°×2．5°再分析资料，对影响华南地区的西南低涡以及致洪低涡活动进行系统性的统计研究，给出影响低涡活动的频率、集中生成地、移动路径、生成和移动过程中的强度、影响时的生命史、平均环流场、降雨特点等气候特征，建立影响低涡致洪暴雨天气系统配置及其模式图，为华南地区低涡及其致洪暴雨预报提供依据。     

1979—2016年夏季西南涡活动及其与降水的关系

利用1979-2016年ERA-Interim一日四次高度场、风场再分析资料,根据源地的不同将西南涡细分为九龙涡、盆地涡和小金涡,对1979-2016年夏季（6-8月）不同涡源的西南涡的活动规律及其降水特征进行统计分析。结果表明,夏季西南涡平均年发生频数为11.6 a^-1,其中生成的盆地涡最多（9.3 a^-1）,九龙涡次之（1.9 a^-1）,小金涡最少（0.4 a^-1）。就移动频率而言,盆地涡移出率最高（44.2%）,其次为小金涡（30.8%）,九龙涡最低（29.73%）。38 a中夏季高影响型西南涡共有140例,只有105例能移出源地。生命史超过36 h的高影响型西南涡都会带来降水,并且超过88%的概率会造成大雨及以上的降水。高影响型九龙涡和盆地涡产生大雨及以上天气的概率分别是83%、91%,远远高于小金涡。     

1979—2016年四川盆地低涡的气候特征分析

利用6 h一次、水平分辨率为0.25°×0.25°的ERA-Interim再分析资料,对1979—2016年生成于四川盆地的西南涡的发生和发展进行统计分析。结果表明：四川盆地低涡集中生成于盆地内;在6月生成最多,7月发展最强;按移动情况不同可将其分为5类：东移型、东北移型、东南移型、西移型和少动型;东移型、东南移型、少动型低涡生成个数的峰值在6月,东北移型和西移型低涡生成个数的峰值在7月。夏季5类长生命史四川盆地低涡的结构和降水合成场表明：从发展强度看,东北移型最强,少动型最弱。从成熟期垂直结构看,除西移型外,低涡均随高度向西北或向西倾斜,在对流层低层为冷性结构,中层为暖性结构;东移型、东北移型、西移型低涡的正涡度区在垂直方向伸展更高;除东南移型、西移型低涡的强上升区与其中心重合外,其余类型位于其中心东侧。从降水特征看,除西移型外,其余类型低涡的降水中心均位于其移动路径东侧或东北侧,其中东北移型低涡成熟期6 h累计降水量最大。四川盆地低涡的强上升区、相对湿度大值区、位于对流层低层和中层的辐合辐散中心与降水所在位置有很好的对应关系,各物理量场相互作用共同促进低涡发展。     

移动型与源地生消型西南涡的气候特征

利用ERA5再分析资料与TMPA V7降水资料，对2010~2019年移动型和源地生消型两类西南涡的时空分布、移动和降水特征进行统计分析，结果表明:源地生消型和移动型西南涡年均分别为69和20例，移动型西南涡的主要源地为四川盆地，源地生消型西南涡的主要源地为九龙和四川盆地；两类西南涡均为春夏多、秋冬少，但移动型西南涡的季节差异更大，春夏季生成频次约为秋冬季的3倍；西南涡主要在夜间生成，但日间生成的西南涡中移动型占比较多；源地生消型和移动型西南涡平均生命史分别为15.4h和39.6h；移动型西南涡以偏东路径为主，春夏季移动路径明显较长，冬季移速最大，夏季最小；源地生消型西南涡降水以弱降水为主，移动型西南涡降水强度整体大于源地生消型，以强降水为主。      

1971—2010年中亚低涡活动特征

利用1971—2010年NCEP/NCAR逐日再分析资料,对中亚低涡的活动规律及不同移动路径对新疆天气的影响进行分析。结果表明:40年共出现305次中亚低涡过程,低涡成熟期维持日数共1166 d;中亚低涡随纬度分布有两个高频活动区域:47.5°~55°N (北涡) 和35°~47.5°N (南涡),北涡表现出明显的季节变化,夏季所占比例最大为52%,而南涡活动四季差别不明显。中亚低涡的成熟期生命史2~3 d占56%,4~5 d占27.5%,5 d以上占16.5%。低涡活动具有明显的月、季节、年际和年代际变化,且呈显著的年代际增加趋势。南、北涡均出现东北、偏东和东南向移动路径,并影响新疆不同区域的天气。中亚低涡可造成新疆出现低温大风天气 (干涡) 和强降水天气 (湿涡),干涡占60%,且季节分布比较均匀;湿涡占40%,季节分布差异大,其中,夏季最多占57%,秋、春季次之。     

天山山区大气水分循环特征

将自然正交分解(EOF)和水平空间分辨率30"的地理信息数字高程(DEM)相结合,利用1961~2010年天山山区及其周边79个气象站月降水量应用梯度距离平方反比法计算面雨量,应用2000~2010年NCEP/NCAR逐日4次再分析1°(纬度)×1°(经度)资料计算水汽输送,研究了天山山区面雨量时空分布、水汽输送和外部水汽的降水转化率特征,以及降水转化率异常的初步成因。结果表明:1)天山西部和中部降水量平均在450 mm以上,东天山和天山西南端为150 mm左右。春季、夏季、秋季、冬季的面雨量分别为291.4×108 m3、625.9×108m3、218.1×108 m3和73.6×108m3,降水量分别为108.2 mm、232.4 mm、81.0 mm和27.4 mm,年降水量为449.0 mm。2)月水汽输送量呈正态单峰型分布,7月最大、1月最小,夏季水汽输送量为全年的41.3%,冬季为11.9%,春季、秋季分别为24.5%和22.3%。3)春季、夏季、秋季、冬季和年外部水汽的降水转化率分别为10.3%、12.6%、8.5%、5.4%和9.2%,降水转化率的大小与伊朗副热带高压、贝加尔湖高压脊和西亚副热带西风急流的位置和强度配置有关。     

郑州市气象因子对大气颗粒物浓度的影响研究

基于2015、2016年河南省环境监测中心站获取的郑州市9个监测点颗粒物浓度和逐日气象数据,对气象因素和颗粒物浓度相关性进行了研究。结果表明:郑州市大气颗粒物浓度受季节影响较强,总体呈现冬季高、夏季低的趋势。降水量与大气颗粒物浓度呈现明显的负相关。相对湿度的增高不利于PM_(2. 5)浓度的降低,而PM_(10)的浓度则随着相对湿度的增高有所降低。春夏秋三季的主要风向为东北偏东,当春季风为东南风和西风时,颗粒物浓度最低;当夏季风为东北偏东风时,颗粒物浓度最低;秋季吹东北风时,颗粒物浓度最低。冬季吹西北风(郑州冬季盛行风向)时,大气颗粒物质量浓度最低。     

Mesoscale aspects of the Urban Heat Island around New York City

Summary ?A mesoscale analysis of the Urban Heat Island (UHI) of New York City (NYC) is performed using a mesoscale network of weather stations. In all seasons the UHI switches on rapidly in late afternoon and shuts down even more rapidly shortly after dawn. It averages about 4 °C in summer and autumn and 3 °C in winter and spring. It is largest on nights with clear skies, low relative humidity through much of the troposphere, and weak northwest winds, when it may exceed 8 °C. The synoptic meteorological situation associated with the largest UHI occurs roughly two to three nights after cold front passages. During spring and summer, sea breezes commonly reduce and delay the UHI and displace it about 10 km to the west. Backdoor cold fronts, which occur most frequently in spring and early summer, reduce or even reverse the UHI, as cold air from the water to the northeast keeps NYC colder than the western suburbs. Cases documenting the sensitivity and rapidity of changes of the UHI to changes in parameters such as cloud cover, ceiling, and wind speed and direction are presented. Received August 16, 2001; revised October 6, 2002; accepted November 20, 2002 Published online March 17, 2003     

彭州边界层铁塔风梯度特征研究

利用2018年10月~2020年12月彭州边界层铁塔的风速风向观测资料,分析了彭州地区近地面各季节平均风速日变化、盛行风向及污染系数特征,在此基础上,选取彭州大风天气个例,对按月分类法和风速区间法的反演结果进行了有效性验证。结果表明:除夏季10m高度盛行西风以外,其余三季各高度均盛行东北风,秋冬两季各高度东北风出现频率大于春夏两季,每个季节随着高度增加,东北风出现频率均逐渐增大,对应平均风速均逐渐增大。春夏季10m高度的最大污染系数在偏西方向,其他各高度最大污染系数均在东北方向,各层高度最小污染系数多在东南或偏南方向;秋冬季各高度污染系数均大于春夏季,最大均为东北方向,10~20m最小污染系数多在偏南或偏东南方向,60~90m最小污染系数为偏西北方向;彭州铁塔偏西和东北方向不宜布设污染源。两种风速反演方法均能对近地面风速进行较为有效的反演,风速区间法在大风区间的反演效果优于按月分类法。      

An update on dynamical changes in the Arctic and Antarctic stratospheric polar vortices

Dynamical changes in the Arctic and Antarctic lower stratosphere from autumn to spring were analysed using the NCEP/NCAR, ERA40 and FUB stratospheric analyses for three periods: 1979–1999, 1979–2005, and 1965–2005. We found a weakening of the Arctic vortex in winter and a strengthening in spring between 1979/1980 and 1998/1999, with corresponding changes in the zonal mean circulation. The vortex formed earlier in autumn and broke down later in spring. These changes however were statistically not significant due to the high interannual dynamical variability in northern hemisphere (NH) winter and spring and the relatively short time series. In the Antarctic, the vortex formed earlier in autumn, intensified in late spring, and broke down later. The changes of the Antarctic vortex were at all levels and for both autumn and spring transitions larger and more significant than the changes of the Arctic vortex. These changes of the 1980s and early to mid 1990s were however not representative of a long-term change. The dynamically more active winters in the Arctic and Antarctic since 1998/1999 led to an enhanced weakening of the polar vortex in winter, and to a reduction of the polar vortex intensification in spring. As two of the recent Arctic major warmings occurred rather early in winter the polar vortex could recover in late winter and the delay in spring breakdown further increased. In contrast, the increase in Antarctic vortex persistence did no longer appear when including the recent winters due to the dominant impact of the three recent dynamically active Antarctic winters in 2000, 2002, and 2004. The long-term changes of 1965/1966–2005 were smaller in amplitude and partly opposite to the trends since the 1980s. There is no significant long-term change in the Arctic vortex lifetime or spring persistence, while the Antarctic vortex shows a long-term deepening and shift towards later spring transitions. The changes in the stratospheric dynamical situation could be attributed in both hemispheres to changes in the dynamical forcing from the troposphere.