河西走廊夏季强沙尘暴数值模拟试验

影响我国的沙尘暴灾害性天气多发生在春季,很少在夏季发生。文章利用我国科学家自主研发的GRAPES-DAM沙尘气溶胶模式对2005年7月一次罕见的影响河西走廊地区的群发性强沙尘暴进行了数值模拟,对夏季小概率强沙尘暴灾害天气的可预报性进行了个例研究。试验结果表明:模式对此次过程的地面大风、沙尘暴的范围、移动等均能做出较好的模拟;对于夏季群发性强沙尘暴过程,基于数值预报方法的沙尘气溶胶模式在天气模式预报准确的条件下,可以对这种小概率事件做出有应用意义的预报结果。     

一次强沙尘暴天气过程热力动力场数值模拟分析

本文利用GRAPES模式对2006年4月9日-11日大范围强沙尘暴过程进行了热力动力数值模拟分析,结果表明：整个强沙尘暴天气发生过程中,大气基本上呈稳定层结。西路第一阶段强沙尘暴天气爆发时高值位温下凹区明显下传,西路第二阶段强沙尘暴主要爆发在等位温线密集陡峭的弱稳定层结区域里,其次在高值位温下凹东移区。西北路强沙尘暴爆发时等位温线密集陡峭。暖平流是产生西路第一阶段强沙尘暴的重要热力因子。700hPa冷平流对西北路强沙尘暴的贡献最大,冷平流在河西走廊的骤增对预报西北路强沙尘暴爆发有很好的指示意义。     

2006年春季最强沙尘暴过程的数值分析

对2006年春季最强的一次沙尘暴过程(4月9～11日)的影响系统和天气概况进行了分析之后,利用包含较先进的陆面过程方案,具有清晰物理概念的沙尘数值预报系统对该次强沙尘暴过程的地面沙尘浓度、起沙量的空间分布和时间演变进行模拟和分析.该系统能较好复制出这次沙尘天气过程的时间和空间演变特征,沙尘发生、结束的时间以及(在较大范围的)强度变化,也能较好再现沙尘天气的日变化特征.该次大范围强沙尘天气模拟的起沙源在塔里木盆地、吐鲁番盆地、甘肃西北、蒙古南部、内蒙古阿拉善和浑善达克沙地及其毗邻地区.在不同地区起沙过程中贡献最大的粒子粒径在不同的地区有所不同,但主要是粒径为2～22 μm.研究表明,具有风蚀物理学基础的该沙尘数值预报系统,不但物理图像清楚,而且效果也比较好.     

中国北方沙尘天气气象场的数值模拟

利用PSU/NCAR的非静力中尺度气象预报模式MM5对北方地区气象场进行模拟,通过对2001年3月21日发生并影响北京地区的沙尘过程的数值实验表明,该模式能够较好地模拟和预测北方沙尘天气的时空演变特征。低值系统以及其低层辐合、高层辐散的垂直结构,可以产生很强的上升气流,形成地面起沙和沙尘上扬,而强风是沙尘输送的动力条件。利用轨迹模式对空气质点轨迹进行了模拟研究,可以较好地反映沙尘的发生源区和输送路径,与卫星监测和天气系统分析是一致的。并编写软件用于演示气象场的动态效果。     

北京地区两次沙尘(暴)天气过程对比分析

通过对 2 0 0 0年 4月 6日和 4月 9日北京地区两次沙尘 (暴 )天气过程的对比分析认为 :蒙古气旋型和不伴有气旋的西北槽型所造成的北京沙尘天气的严重程度不同 ;沙源地区中低层较强上升运动的主要作用是将当地沙尘垂直输送到空中 ,然后在70 0hPa较强西北气流的引导下将卷起的沙尘水平输送到下游地区 ;不稳定层结又加强了沙尘天气 ;沙尘暴区上空z 螺旋度分布的特征是高层为负值 ,低层为正值 ,对流层中低层螺旋度正的大值区与卫星云图显示的沙尘暴区具有较好的一致性 ,对沙尘暴的预报有一定的指示意义     

我国北方沙尘暴变化趋势的分析

通过对气象资料、生态环境、典型沙尘暴天气过程的沙尘气溶胶物理化学特征、沙尘暴移动的空气质点轨迹及其它有关因素的分析,讨论了我国北方沙尘暴多发地区张掖、永昌、民勤、中卫和北京的沙尘暴发生趋势,初步得出自50年代至1992年,上述地区沙尘暴发生次数呈减少、强度呈减弱趋势,这可能与下垫面生态环境的改善有关。     

位涡和高空急流在一次强沙尘暴过程中的作用

利用高空、地面资料对2006年4月9—11日大范围强沙尘暴天气分析发现：横槽和高空锋区是沙尘暴的主要影响系统;地面两路冷锋引起西路和西北路沙尘暴。通过中尺度GRAPES—MESO模式数值分析发现：蒙古气旋后部的位涡下传对气旋的发展有着重要作用,是引起西路蒙古气旋区爆发大范围沙尘暴的重要因素;700hPa干位涡斜压项正值区的出现和移动变化可作为预报西北路沙尘暴发生的重要指标。高空急流所形成的次级环流和冷锋前次级环流的耦合是西北路沙尘暴形成的重要垂直动力条件;高空急流下的反环流起到动量下传和加强锋区的作用,是沙尘暴产生的重要动力和热力机制。     

2001年兰州地区春季沙尘暴天气的对比分析

2 0 0 1年 4月 ,兰州地区连续出现了两次区域性强沙尘暴天气。文中从天气概况、气候背景、地面和高空环流形势等方面 ,对两次沙尘暴天气进行了分析。结果表明 ,两次沙尘暴天气过程是在同样的大尺度环流背景下产生的 ,都是由冷锋后偏北大风引起的。但由于造成两次沙尘暴天气的冷空气强度、锋区南压程度、冷空气移动路径等不同 ,因此造成两次沙尘暴天气影响范围、强度也有所不同。同时 ,兰州地区 2 0 0 1年冬季气温异常偏高 ,春季降水偏少以及本地区特殊的地理、地形环境 ,加剧了大风、沙尘暴的出现频次和强度。通过分析 ,初步总结出了此类天气的预报思路和要点。     

"4.29"中国西北强沙尘暴数值模拟及螺旋度分析

利用实况观测资料对2009年4月28～30日中国西北出现的区域性强沙尘暴过程进行了天气分析,并用GRAPES-SDM沙尘模式对此次过程进行了数值模拟,然后利用螺旋度理论研究了沙尘暴的动力场结构.结果表明,500 hPa高空槽及高空锋区、地面冷锋及热低压等是形成此次强沙尘暴的主要天气系统.此次沙尘暴过程中在新疆北部和高原...     

2013年春季一次沙尘暴天气成因分析

利用常规观测资料和NCEP 1°×1°格点分析资料,对2013年春季北方一次大范围沙尘暴过程天气成因进行了分析。结果表明：这次沙尘暴过程是在前期降水稀少、地表疏松、气温偏高的气候背景下,由槽后冷空气补充南下,伴随地面冷锋移动引发的。强冷空气由西北路径入侵,蒙古气旋的发展,配合强冷空气形成的密集气压梯度区,为大风的产生提供了良好的条件。地面气象要素的剧烈变化,往往超前于沙尘暴的暴发,可作为沙尘暴预报的重要依据。强烈的上升运动和低层辐合、高层辐散的配置,为起沙提供了动力条件。沙尘暴区螺旋度分布为高层负值、低层正值,中低层螺旋度正值中心区与沙尘暴发生区具有较好的一致性。冷暖平流之间的转化使地面气压发生变化,产生变压风,风力加大导致锋面附近激发出气流的垂直运动,容易将地面沙尘吹起上扬,形成沙尘天气。     

陕北一次秋季连阴雨过程的天气动力学分析

利用常规气象观测资料,对2008年12月20日-22日运城出现的寒潮大风天气过程,从高空、地面天气形势以及物理量场进行了综合分析。结果表明：本次寒潮属于贝湖横槽迅速转竖型,冷高压及冷锋迅速南下,导致寒潮爆发。物理量场上,横槽前有正涡度中心和强烈的上升运动,槽后负涡度及强烈的下沉运动使得横槽迅速转竖;自下而上强的垂直风切变,使得高空风动量下传,巨大的水平气压梯度和变压差,引起地面大风。     

“4.28”青藏高原气旋产生沙尘暴、 冰雹天气系统结构分析

青藏高原气旋造成的多种天气现象可引起沙尘暴、 冰雹天气过程\.在2007年4月27日20:00~29日00:00历时32 h的高原气旋造成甘肃民勤出现沙尘暴, 陇南出现雷阵雨天气, 西和县出现冰雹天气\.该气旋持续时间长, 影响范围大\.本文分析了此次青藏高原气旋的形成过程, 即冷锋的形成完成气旋的波动; 在北切南槽贯通、 连接的过程中, 伴有正涡度平流的短波槽围绕主高空槽移动, 形成了气旋的辐合中心, 槽区两侧温度差异形成两支冷暖输送带, 锋面过境处为地面最大风速区, 是气旋的生成阶段。气旋生成后, 在气旋前部, 低层低湿、 辐合上升, 高层的动量沿锋面下传, 出现沙尘暴; 锋面锢囚时冷空气在槽区堆积形成凝结核, 在陇南造成强对流天气, 形成冰雹。     

我国北方沙尘暴发生的环流形势分析

对我国北方1981～1997年春季沙尘暴天气进行综合分析，用动态聚类法对沙尘暴日进行分型，选择三种典型类型,它们分别是西北冷锋型、西方槽脊移动型和北方路径型。通过对这三种类型的大尺度环流形势及主要天气系统分析，揭示了沙尘暴天气的基本特征。得到以下主要结论:聚类能够客观地反映沙尘暴的基本天气类型，这对于数据驱动的天气建模方式提供了一条途径；沙尘暴的爆发是高低空环流配合发展的结果。     

2006年3月末河南一次沙尘暴过程的天气成因分析

利用常规观测资料、地面自动站加密观测资料以及NCEP1°×1°格点再分析资料,对2006年3月27日发生在河南省的一次沙尘暴过程的天气成因进行了分析。结果表明,这是一次冷锋南下时产生的沙尘暴天气,高空影响系统是携带冷空气东南移并发展的小槽,此短波槽最终替代了原有的东亚大槽。前期降水少导致地表干燥,河南省北部、东部的黄泛平原沙土土层为沙尘暴的发生提供了丰富的沙源。冷锋影响时,强烈的温度平流作用使得风力加大,垂直运动加强。锋生作用使冷锋导致的天气现象更为剧烈。冷锋不仅是静力不稳定能量的触发系统,锋区内还存在对称不稳定,有利于垂直运动进一步加强,将沙尘输送至高空。地面中尺度滤波表明,中尺度低压的形成和发展不仅使得湍流混合加强,同时也加剧了不稳定能量的释放。沙尘在强风、强湍流混合以及强上升气流作用下最终形成沙尘暴。     

内蒙古西部一次沙尘暴环流背景和动力机制分析

利用相关资料对2009年4月23日内蒙古西部地区发生的沙尘暴天气的环流形势及动力机制进行分析。分析表明:强冷空气活动是本次沙尘暴天气发生的主要原因;造成本次沙尘暴的高空系统是斜压性很强的蒙古横槽及槽后的偏北急流,地面系统是强烈发展的蒙古气旋;从动力机制来看,沙尘暴发生时,由于高层辐合、低层辐散而形成的强烈下沉运动,使得高空偏北急流带的动量下传到地面,中低层波动发展形成的次级环流使动量下传效率更高。高空蒙古横槽南压、转竖是冷空气爆发南下的关键,高空偏北急流带以及与急流出口区相对应的地面蒙古气旋的强烈发展是形成沙尘暴的必要条件,地面冷锋后气压梯度的持续加强会加剧冷空气爆发的速度,强烈的高层辐合、低层辐散使得沙尘暴形成的可能性更大。     

北京一次暴雨过程的成因分析

2011年6月23日下午到夜间,受蒙古低涡东移南下天气过程及冷暖空气共同作用影响下,北京地区出现了强雷雨天气过程,局部地区降雨量达到大暴雨标准。此次大暴雨过程具有突发性、局地性、短时性和高雨强等特点。利用常规天气资料、fnl再分析6 h资料等,对此次大暴雨过程进行了分析,并对其成因作了初步讨论。结果表明:东移南下的蒙古低涡及北京北部、贝加尔湖以东的外蒙古境内的阻塞高压为此次天气过程的影响系统,北京地区处于低槽前部的不稳定区。由垂直速度场可以看出,北京地区处于垂直速度大值中心,同时位温随高度增加而减小的分布状况,表明暴雨发生时北京地区大气层结是极不稳定的,地面低压辐合带配合高空东移的横槽造成高低空辐散带叠加,产生了极强的上升运动,有利于大暴雨的发生发展。近地面东南风将渤海的水汽源源不断地输送到北京地区,借助强的上升运动,在高空呈现很强的水汽通量辐合,为大暴雨的发生提供了充足的水汽条件。     

黑龙江省沙尘天气发生的气候背景和预报方法

对2000～2003年黑龙江省较典型的7次沙尘天气过程进行气候条件和地面天气形势分析,并对沙尘天气影响下哈尔滨地区的空气污染状况特别是颗粒物污染进行了分析。结果表明：持续少雨、高温、春季大风是发生沙尘天气的气候条件;沙尘天气发生时,中等以上污染的地面天气形势有高低压同时发展、强低压发展、春季其它类型鞍形场均值区和弱低压内3种类型;在沙尘天气影响下,哈尔滨地区的颗粒污染物浓度迅速上升,形成中、重度污染。建立了未来24h发生沙尘天气的高空及地面预报模型。     

2000年河西秋、冬季沙尘暴成因分析及预报着眼点

文中从天气气候背景及天气学、动力诊断等方面 ,分析 2 0 0 0年秋、冬季河西大风和沙尘暴天气的形成原因 ,分析结果表明 ,几次大风、沙尘暴过程都是在高空 5 0 0hPa环流形势由纬向环流向径向环流调整的过程中 ,西西伯利亚强冷空气沿西北气流迅速南下 ,在蒙古地面热低压强烈发展的有利的热力和动力条件下发生的。同时 ,今年秋、冬季河西气温明显偏高 ,降水偏少以及河西地区特殊的地理环境 ,加剧了大风和沙尘暴天气的出现频次和强度。通过分析 ,初步总结出了此类天气的预报着眼点。     

我国北方地区一次沙尘暴天气特征分析

使用美国大气中心6h一次的NCEP再分析格点资料(1.0°×1.0°)对2002年3月18—22日发生在我国北方的大范围沙尘暴天气成因进行分析。从环流形势、物理量诊断、高空急流等方面进行研究分析,结果表明:蒙古气旋是这次沙尘暴天气的主要影响系统,这次气旋发生发展在斜压区,气旋的发展阶段温度平流作用明显。沙尘暴过程主要是由气旋冷锋及锋后地面大风触发的,地面大风的形成与气旋发展、锋后冷平流及高空急流动量下传有关。