江西省区域性平流雾气象要素特征分析及预报思路

利用江西省2000—2012年常规地面观测资料及探空资料,采用合成和统计方法,分析了54次区域性平流雾的天气形势及气象要素,得到了平流雾逆温层、温湿条件、低层风场及影响系统等统计特征。结果表明:(1)江西省区域性平流雾主要发生于2—3月,北部多于南部。(2)其形势特征为:江南地区低层有较明显的暖湿平流。850 hPa上的切变线或辐合区位于长江流域到江淮一带,925和850 hPa西南风速分别达3~8和7~15 m·s~(-1)。地面形势多为弱低压倒槽和锋面前部的低压,其次为高压底部。(3)850 hPa以下低层有相对湿度≥80%的湿层,500 hPa中层多数有相对湿度≤50%的干层。地面气温和露点多在10~16℃,且达到近饱和。(4)平流雾的逆温结构以单层逆温为主,多数比辐射雾逆温层高、厚度大。逆温强度主要在1~3℃。最后给出了江西平流雾(我国南方)的预报着眼点或预报思路。     

2012年2月22日江西平流雾过程的环流特征与诊断分析

利用常规气象观测资料和NCEP再分析资料,对江西2012年2月22日的平流雾天气过程进行了诊断分析。结果表明,低层850—925 hPa江南有暖脊发展,且西南气流与等温线交角较大时,暖湿平流的输送为平流雾的形成提供了有利的平流逆温层结和水汽条件。当地面西南倒槽向东北方向发展时,在700—850 hPa西南急流的南侧有辐散下沉气流,925 hPa到近地层有弱辐合上升气流,两支气流的垂直混合有利于水汽聚积在逆温层下而形成雾。平流雾易形成于低层回温最明显且与地面逆温强度最大的时段。     

2001—2012年鲁南雾气候特征及形成机制

利用地面、探空实况资料及数值预报资料,对2001—2012年鲁南地区雾天气现象进行了分析,主要分析了气候特征、湿度、探空、近地面物理量指标。分析发现：鲁南雾主要集中在10—12月,2010年以后,鲁南雾日呈显著增多趋势。鲁南雾期间90%相对湿度湿层顶平均在925 hPa以下,平均逆温层顶为950 hPa左右; 850~925 hPa有明显的单独的由弱到强的暖平流中心,暖平流建立时间比雾发生提前0~24 h。925 hPa高湿区的建立比雾发生提前6~24 h;前期500 hPa左右下沉运动极值建立时间提前雾6~24 h;850~925 hPa明显的辐合中心建立时间提前雾0~24 h。     

雾霾天气个例气象条件对比分析

应用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料和L波段探空资料从环流形势、扩散条件和边界层特征3个方面对2013年两次雾、霾天气个例进行对比分析,结果表明:500hPa西北气流冷平流、地面弱风场、垂直速度呈弱上升-下沉的垂直分层特点和逆温是两次雾、霾天气出现和维持的共同特征。地面西北风、850hPa弱冷平流、近地层浅薄的接地逆温(100~200m)和湿层与霾天气对应,地面偏东风、850hPa暖平流、925hPa以下深厚的悬浮逆温(400m)和湿层与雾天气对应,霾过程较雾过程逆温强度强,上升运动高度高。消散时雾较霾下沉运动中心高度低,强度弱;霾消散时接地逆温特征变化不大,雾消散时悬浮逆温有底部抬升和大气稳定层结向中性层结转变的变化特征;但均有下沉气流接地、垂直风切变较强和高层低露点干空气下传到地面的特点。     

垂直运动对雾-霾及空气污染过程的影响分析

应用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料,分析2013年山东分别出现雾和霾的两次严重污染过程,结果表明:(1)大气静稳状态时,500 h Pa为脊前西-西北气流,850 h Pa为暖脊,有弱暖平流,地面气压场较弱,易出现逆温、混合层高度低、风速小,导致大气水平和垂直扩散能力差。850 h Pa弱上升和700 h Pa弱下沉,造成高空干洁大气和地面"脏"空气对峙的局面,垂直交换停滞是雾-霾和污染持续的根本原因。(2)强冷空气驱散雾-霾的过程,正是打破了空气垂直交换停滞的状态,使得高空清洁大气能够下沉到地面。空气质量的根本改善由垂直交换完成。(3)弱冷空气伴随的弱下沉运动和锋面附近整层上升运动能够减轻污染。(4)冷锋过后剧烈下降的地面露点温度即是高空干洁大气到达地面的标志。     

珠海机场平流雾特征分析及预报

通过对一次影响珠海机场航班调控和飞机起降的平流海雾过程进行天气形势、温湿条件、风廓线特征分析,结果表明:(1)850hPa以下持续暖湿平流是平流雾形成的基础;(2)近地层逆温及中低层多层逆温的温度层结和近地层的饱和湿层,以及适宜的地面风场是形成平流雾的有利条件,夜间的辐射冷却加强了贴地层大气的饱和度而形成平流雾;(3)风廓线资料分析表明边界层内东南~偏南风场保证了暖湿平流条件,而近地层偏北风干冷平流入侵并出现下沉气流、逆温层被破坏使雾趋于消散。     

南京秋季辐射雾与平流雾边界层气象要素特征比较

利用南京市200 m气象铁塔的梯度观测资料、L波段探空雷达以及常规气象资料,对南京地区2010年两次秋季大雾天气过程进行了对比分析.结果表明:①两次大雾天气分别为典型的辐射雾和平流雾.②在两类大雾的发展过程中,对流层低层都存在较厚的逆温层,其中辐射雾存在多层辐射逆温和下沉逆温,而平流雾仅存在一层由暖平流形成的强逆温;边界层内辐射雾的贴地逆温强度明显强于平流雾,另外两次过程中均存在上层逆温.③雾的发展与地面气温的演变均有较好的对应关系:均是在地面气温出现突降、贴地逆温强度突增之后,边界层相对湿度随之显著上升,雾增强发展;辐射雾的雾顶高度远高于平流雾.④边界层风速呈现明显的峰值变化,且这种风速的脉动与雾的发展有一定的对应关系:当各层风速出现陡降后,雾增强发展,而后随着湍流的加强,雾趋于消散.     

2013年初春一次平流雾过程对江苏交通的影响分析

2013年3月18—19日江苏省一次平流雾天气具有突发性强、影响范围广、强度大、持续时间长等特点。利用江苏省高速公路自动气象监测站(AWM)数据、FNL数据和常规气象资料,对其成因进行分析,并评价其对交通及预报服务质量的影响。结果表明:高中低层的暖平流和入海变性冷高压为平流雾发生发展提供了有利的环流形势;持续变化较小的气压梯度、相对湿度的陡增、地面弱冷空气产生的温差和在偏东风风速达6 m·s-1时,平流雾即可快速生成;较低的混合层高度和逆温存在是低能见度形成的必要条件,能见度越低时混合层高度也就越低;近地层的冷平流和中高层的暖平流形成平流逆温,同时配合近地面的弱上升运动,有利于雾的形成和维持。根据江苏省交通气象台关于雾的预报服务发布流程规范和预报质量评价,本次雾过程中对高速公路、高架桥和长江航道的预报服务准确、及时,服务质量良好,有效地避免了交通事故的发生。     

中国西北四省区强对流天气形势配置及特殊性综合分析

利用2004—2010年中国西北四省(区)强对流天气过程高空、地面实况资料,以及近15年西北区强对流研究主要成果,按照强对流天气产生的基本动力学原理,根据其主导因素的不同,将西北区强对流天气基本形势配置分为高空冷平流强迫、低层暖平流强迫、斜压锋生等3类。分析3类基本配置天气尺度环境场显著特征,以及这些特征在中尺度强对流系统发展过程中所起的作用,总结各类配置之间的主要差异及其与中国其他区域的差异。结果表明,高空冷平流强迫类,冷平流可从300 h Pa向下延伸至对流层低层,而850 h Pa则多表现为弱的暖平流。与中国中东部相比,对流层中下层温度递减率更大,层结不稳定在午后会有强烈发展,LFC更高。区域性强对流天气与大范围降水后地面增湿或低层暖湿气流北上有关;局地强对流天气与复杂小地形对应地面抬升和水汽分布不均匀有关。低层暖平流强迫类强对流天气,中低层暖平流占主导作用,湿层可从地面向上延伸到500 h Pa附近,LFC高度明显偏低,温度垂直递减率小于冷平流强迫类。斜压锋生类强对流天气的显著特点是中低层冷暖空气强烈交汇,并伴有明显温度锋区和锋生。水汽条件好于冷平流强迫类,垂直风切变明显高于前两类。     

一次华南暖季高架雷暴的天气特征

利用常规气象观测资料、风廓线雷达资料和NCEP/NCAR 1°×1°分析资料,对广东暖季一次伴有短时强降水、强闪电和瞬时大风的强高架雷暴过程进行了分析。结果表明:雷暴发生在地面锋线以北200~400 km处,850 h Pa切变线、700 h Pa低空急流和500 h Pa西风槽前西南风动量下传致使低层风速脉动增强等是触发高架对流的有利动力条件。900 h Pa以下存在逆温层,850 h Pa暖平流加强了逆温层以上层结不稳定,垂直运动发生在逆温层以上,最大上升速度中心在700 h Pa及以上层次。水汽分布呈"上干下湿"状态,低层广东中南部存在明显的水汽辐合,水汽主要来源是孟加拉湾。另外,短时大风的出现可能与强降水粒子在较大环境风中的下沉拖曳作用有关。     

西风槽影响下豫西北两类强对流天气流型和物理量特征分析

西风槽是诱发豫西北雷雨大风和暴雨等强对流天气的一种重要的天气系统。利用常规高空、地面观测和探空资料,对2001-2015年6-9月受西风槽影响在豫西北发生的区域性强对流天气过程的分析发现,由于近地面暖湿空气势力和侵入冷空气的强弱不同,致使天气系统配置差异显著。根据不同天气系统配置,将由西风槽入侵引起的强对流天气过程分为斜压锋生类和低层暖平流强迫抬升类两种。斜压锋生类的显著特征是配合高空槽的移近,影响系统在700 h Pa上有明显的冷槽,在近地面层有明显的锋生和锋面移近,锋面逼近使抬升运动增强是强对流天气启动的重要因素;低层暖平流强迫类的影响系统在700 h Pa上有位势高度槽而无冷槽,槽的南段紧贴或者落后于500 h Pa槽线,呈前倾结构,强的热力不稳定和深层垂直风切变所形成的动力不稳定是引发这类强对流天气的主要因素,地面辐合线、干线触发了强对流天气。二者在物理量场分布上也有着显著的异同:相同之处在于两类强对流天气均有较强的位势不稳定且积累了大量的不稳定能量,两类强对流过程的0℃层均接近或超过5km。不同之处主要有以下几点:1)斜压锋生类中低层湿度更大,湿层更厚。2)低层暖平流强迫类850-500 h Pa的温差均值为27. 7℃,大于斜压锋生类的温差。3)斜压锋生类K指数均值达39. 6℃,低层暖平流强迫类K指数均值为28. 7℃,二者差值高达10. 9℃,而其抬升凝结高度却明显偏低。4)斜压锋生类中低层的垂直风切变较大,而低层暖平流强迫类的对流层高层与近地面间的垂直风切变较大。     

2012年河南省中东部一次大雾成因分析

利用气象台站观测资料和NCEP1°×1°再分析资料,对2012年1月10日河南中东部一次较大范围的太雾天气过程进行分析,以揭示大雾的成因。结果表明：1）高层环流平直,中低层受高压脊前弱偏北气流控制,地面均压场及弱冷空气活动,是此次大雾形成的环流背景条件。2）T—lnp图上,各项不稳定指数及状态曲线与层结曲线显示,大雾区整层大气处于稳定层结状态,且t（925hPa-地面）≥2℃、湿层（t—td≤4℃）顶部高度超过1000hPa（即海拔高度250m以上）。3）边界层暖平流的输入有利于逆温层结的建立以及大雾的加强与维持,冷暖平流间的零平流区能较好区分大雾区与非雾区。4）T639预报场中,近地层逆温区、地面风速≤3m／s区域、地面相对湿度超过90％区域与近地面微弱上升运动区的重合区即为大雾易发区域。应用数值预报可较好预报区域性大雾。     

2018年2月琼州海峡一次持续性海雾过程特征分析

基于逐小时地面常规观测资料、L波段探空资料、风廓线雷达风场资料和日本葵花气象卫星数据及ERA-Interim再分析资料,对2018年2月15—25日琼州海峡持续性海雾过程进行诊断分析。结果表明:此次持续性海雾过程分为4个阶段、3种类型,即15—17日辐射雾、18—20日和24—25日平流雾、22日锋面雾。辐射雾期间,琼州海峡为均压型环流控制,夜间气温降低,水汽处于饱和状态,1000 m以下存在双层逆温结构,雾顶出现在第一逆温层底部。两次平流雾期间,琼州海峡为入海变性高压脊后部偏强的东到东南风控制,气温(相对湿度)长时间维持不变(饱和),但18—20日的低空湿平流较24—25日强,水汽辐合层较厚,且比湿持续增大,致使平流雾持续时间较长;600 m以下较大的垂直风切变使雾层混合均匀,雾顶可发展至1000 m以上。锋面雾期间,徐闻站为4 m·s^(-1)以上的偏北风且伴有弱降水,琼州海峡附近低空为湿平流(水汽辐合)中心和冷暖平流交汇的锋区。海雾各阶段,气-海温差在-2~3℃之间,当气-海温差增大时,海雾消散。     

南充市雾的特征分析及辐射雾预警技术方法

该文利用观测资料对南充市雾的特征进行研究分析,结合实况和预报数据建立南充市辐射雾回归模型。分析发现1980—2014年南充雾日总体呈波动下降趋势,雾日数最多月份集中在1月(全市平均15.9 d)、12月(全市平均15.7 d);南充本地雾以辐射雾(85.7%)、平流雾(13%)两大类型为主,平流—辐射混合雾仅占1.3%,同时得出区分辐射雾和平流雾的天气概念模型及量化指标;辐射雾通常出现在晴空少云区,天气图上表现为:500 hPa南充上游为西北气流或偏西气流、700 hPa南充以西风为主、850 hPa通常为弱的暖性结构、925 hPa以下层面为弱上升运动,以西南风为主;平流雾易出现在500 hPa南充上游西北方向甘肃一带以稳定西风带气流为主或有浅槽及南充本地多西南气流、700 hPa、850 hPa南充附近以偏南风为主。建立南充本地24 h辐射雾回归模型,其中700 hPa相对湿度贡献率最高、1 000 hPa相对湿度贡献率次之,通过检验正确率73.8%。     

云贵准静止锋雾的中尺度环境场分析及短期预报着眼点

通过对1995—2010年贵州08时能见度资料及地面天气图的普查,选取76次云贵静止锋雾天气过程,分析了云贵高原东部贵州山区区域性静止锋雾的时空特征;利用高空和地面天气图,对天气环流形势和影响系统进行统计分析,总结静止锋雾的天气系统特征,并进一步以两次典型个例为代表,对两类典型静止锋雾展开详细的中尺度环境场分析,归纳静止锋雾短期预报的着眼点。研究表明,贵州区域性静止锋雾呈"西多东少"的分布特征,区域性静止锋雾的高空环流条件为多槽脊型、两槽一脊型、横槽型和一槽一脊型。短期预报重点考虑500 h Pa在100°E以西大多有南支槽存在,云贵高原上空存在中空急流;700 h Pa同样有急流存在;850 h Pa表现为切变或偏南气流影响,前者冷暖气流同时加强,静止锋活跃,水汽在低层辐合,湿层较厚,雾与降雨同时出现;后者出现在静止锋减弱期间,偏南暖湿气流增强,中低层暖平流加强。     

“2011.07.25”山东乳山强降水中尺度分析

利用常规观测资料、自动站加密观测资料、NCEP1°×1°再分析资料、卫星FY-2E的TBB资料、多普勒天气雷达观测资料等,对2011年7月25日山东乳山强降水进行分析研究,结果表明:(1)这次强降水主要影响系统是高空槽、低层暖式切变线和副高边缘的低空急流。强降水产生在850h Pa和925h Pa切变线附近,低层850h Pa以下有较强的西南气流向北输送大量的水汽,强降水的水汽来源于低层近海面的水汽输送和辐合。(2)强降水产生在高温高湿区,强降水期间,低层有明显的暖平流,高层有明显的冷平流,低层暖平流增强或高层冷平流增强时,降水强度也明显增强。(3)强降水期间,乳山的特殊海岸线地形抬升作用产生的上升运动与中高层入侵的干冷空气(伴有下沉运动)相遇,从而触发对流不稳定能量释放,降水强度增大,产生强降水。(4)乳山出现短时强降水主要是由中-β尺度对流云团造成的,此次强降水的TBB在-63~-52℃,云团发展迅速,高度较高,在云团发展阶段,其反应的云顶温度比实际的云顶温度偏高。(5)风暴低层逆风区和中-γ尺度气旋性涡旋,及风暴顶的强烈辐散,利于回波发展与维持,同时使高值区维持在风暴中层及以下高度,在环境因子有利的情况下产生降水效率较高的强降水风暴。     

2015年河南首场区域暴雪伴高架雷暴过程分析

利用常规观测资料、1°×1°NCEP分析资料和雷达资料,对2015年河南首场区域暴雪伴高架雷暴过程的天气形势、大气层结和水汽、动力、能量等物理量场的特征及雷达回波特征进行分析。结果发现:500h Pa高空低槽、700h Pa低空切变线和低空急流是此次暴雪天气的主要影响系统;700h Pa西南急流和850~925h Pa低空东北以及东风急流为河南上空输送充足的水汽,同时850~925h Pa低空急流为暴雪提供了深厚的冷垫。暴雪天气出现时西南急流加强、湿层增厚,河南上空具有强水平风垂直切变说明大气层结动力不稳定、对称不稳定。水汽通量大值区和水汽通量散度大值区与降水大值区较吻合;散度和垂直速度大值区与强降水区域对应较好;对流不稳定能量释放有利于暴雪天气的出现;高层对称不稳定能量释放是桐柏出现雷暴天气的原因之一。雷达径向速度图上零线两次出现清晰完整的"S"形状对应暖平流加强,暴雪出现在暖平流强盛的时间段内,28日14时河南南部地区对流回波强度为35~40d Bz,回波顶高8km,对流云顶高度达到了-40℃~-20℃的温度层,有助于雷暴天气出现。     

一次北上江南气旋的结构特征与演变机理分析

利用常规的高空、地面观测、NCEP的1°×1°再分析资料和FY-2E水汽图像等资料,分析了一次北上的江南气旋降水分布、生成环境、结构特征及气旋发展和移动的成因。结果表明:(1)气压场形状和强降水落区的演变类似于Shapiro-Keyser气旋模型。(2)江南气旋发生并向北发展,表现为250 hPa高空辐散,500 hPa西北槽与高原东部槽东移合并、下游脊加强环流的背景。(3)这次气旋虽然没有出现Shapiro-Keyser气旋模型中明显的暖锋后弯现象,但在低压中心附近存在弱的暖核,该核主要位于850 hPa以下层次。(4)当正相对涡度区随高度向西倾斜、地面气旋中心西侧的冷锋锋区增强、高层相对涡度值增大时,气旋处于快速加深过程中;当高低层正相对涡度中心几乎垂直重合、且对流层低层冷锋锋区减弱,则气旋缓慢发展。(5)暖湿气流向北发展和垂直于暖锋的次级环流加强使得暖锋附近的降水增强。(6)用准地转ω运动方程诊断得到,在气旋的初生阶段,地面气旋上空垂直上升速度几乎为0,气旋基本不发展;但其下游暖平流和高低层涡度平流差值大,有利于气旋快速向东北方向移动。在气旋发展阶段,地面气旋上空垂直上升速度加大,气旋快速发展,但其下游暖平流和高低层涡度平流差值减小使得气旋移速缓慢。在气旋发展停滞阶段,地面气旋上空垂直上升速度微弱,气旋发展趋于停止,且其下游暖平流和高低层涡度平流差值继续减小,气旋移速进一步变缓。     

北京一次持续性雾、霾的特征和成因分析

基于2013年1月9-15日北京地区一次持续雾、霾过程,对环流形势、要素、物理量场以及污染监测情况进行分析。结果表明：高PM_2.5和SO₂事件持续时间超过100 h,浓度达到严重污染级别。高空为偏西或西南气流且850 hPa有弱暖平流输送和地面倒槽维持少动是有利于雾、霾持续的背景条件。持续轻雾或霾对湿层厚度要求不高,在925 hPa下即可,且湿层越厚,能见度越低。逆温维持是雾、霾持续的主要原因,且轻雾或霾为主时逆温层特点为厚度浅强度弱,高度或强度的突然增大可预示向大雾或雪转换; 850 hPa以下涡度平流较弱是轻雾或霾持续的动力结构;总温度平流垂直分布表现为闭合中心强度在500 hPa明显分界,且相对较弱的平流中心的高度一般在850-1000 hPa之间,当高度达到500 hPa时或可预示雾、霾天气消散。     

浙江省冬季降水相态判别指标研究

对浙江省2011—2014年4年冬季8次雨雪转化过程中共157个样本的探空资料和地面降水观测资料进行分析。选取了500 h Pa和850 h Pa高度差、700 h Pa和850 h Pa高度差、850 h Pa和1000 h Pa高度差、零度层高度、850 h Pa温度、925 h Pa温度、1000 h Pa温度、地面2 m温度、1000 h Pa露点共9个指标参与统计。得到最适合浙江省冬季降水相态判别的指标是2 m温度、1000 h Pa温度、零度层高度和850 h Pa和1000 h Pa高度差。通过计算各指标的空报率、漏报率和TS评分,得到了最佳阈值,预报雨和雪最佳阈值的TS评分都可达到0.8以上。对雨夹雪的判断,这些表征低层温度的判别指标判别效果都不理想,结合中层暖层指标,可以使判别准确率明显提高。本文研究结果可以为冬季降水相态预报业务提供支持。