地形对1998年7月鄂东特大暴雨鞍型场的影响

利用中尺度η坐标模式对1998年7月21～22日鄂东特大暴雨过程进行了数值模拟,通过地形敏感性试验,分析了地形对鞍型场和低空急流的影响,概括了鄂东地区β中尺度低涡及特大暴雨形成的概念模型。结果表明,在全地形的情况下,降水和实况接近,700 hPa鞍型场稳定维持,鞍型场位置和实况接近,鄂东地区的β中尺度低涡形成于鞍型场中性点附近;而无地形试验模拟降水量偏小、降水开始时间偏迟,河套地区高压和西南涡偏北,造成700 hPa鞍型场偏北,鄂东地区无法形成β中尺度低涡。青藏高原地形对其北部及南部气流的阻滞、绕流作用以及侧边界的摩擦作用对河套地区高压和西南涡的形成和维持有重要作用。积分时间越长,地形的作用越明显。在全地形试验中,汉口南侧中尺度低空西南风急流的加强是β中尺度低涡形成的重要因素,当加强的西南中尺度急流传播到(或形成于)鞍型场中性点附近时,其左侧容易形成β中尺度低涡,并在合适的热力条件下得到发展。     

一次江淮切变线暴雨过程的数值模拟与诊断分析

采用非静力中尺度模式WRFV3.3对2010年7月12-13日一次江淮切变线暴雨过程进行数值模拟,分析了暴雨形成的大尺度环流条件、中尺度气旋演变,并对涡旋与变形场的相互作用指数VDI与降水之间的关系进行了探讨。结果表明：本次暴雨过程为典型的切变线降水过程,是在高层200 hPa强大的南亚高压稳定少动,中层500hPa短波槽生成东移、西太平洋副热带高压维持的背景下,由低层700 hPa和850 hPa切变线上中尺度低涡以及地面梅雨锋扰动的共同作用造成的。WRFV3.3较好地模拟了本次暴雨过程的雨带和暴雨中心。中尺度气旋发生于长江中下游呈东北-西南走向的切变线上,暴雨发生于700 hPa切变线南侧、低空急流轴的左侧,急流轴上的大风速中心与1 h雨强有较好的对应关系。中尺度涡旋与大风速中心之间存在着明显的相关性,风速增强,涡旋增强。VDI指数对降水中心和强度有较好的指示性,有助于在实际预报业务中对降水中心和强度做出正确判断。     

一次江淮切变线暴雨过程的数值模拟与诊断分析

采用非静力中尺度模式WRFV3.3对2010年7月12-13日一次江淮切变线暴雨过程进行数值模拟,分析了暴雨形成的大尺度环流条件、中尺度气旋演变,并对涡旋与变形场的相互作用指数VDI与降水之间的关系进行了探讨。结果表明：本次暴雨为典型的切变线降水过程,是在高层200 hPa稳定少动,强大的南亚高压,中层500 hPa东移短波槽、西太平洋副热带高压维持的背景下,由低层700 hPa和850 hPa切变线上中尺度低涡以及地面梅雨锋扰动的共同作用下造成的。WRFV3.3较好地模拟了本次暴雨过程的雨带和暴雨中心。中尺度气旋发生于长江中下游呈东北-西南走向的切变线上,暴雨发生于700 hPa切变线南侧、低空急流轴的左侧,急流轴上的大风速中心与1 h雨强有较好的对应关系。中尺度涡旋与大风速中心之间存在着相互作用,风速增强,涡旋增强。VDI指数对降水中心和强度有较好的指示性,有助于在实际预报业务中对降水中心和强度做出正确判断。     

“7·20”河南极端暴雨精细观测及热动力成因

利用分钟降水资料、FY-4A气象卫星高分辨率资料、多普勒天气雷达资料和ERA5再分析资料对2021年“7·20”河南极端暴雨过程中尺度系统精细结构及热动力发展机制进行观测分析和诊断研究, 结果表明: 该过程发生在“两高对峙”的鞍型场弱背景下, 其主导系统为500 hPa弱低压系统和低层偏东风切变线; 极端暴雨主要由水平尺度约300 km呈近乎圆形结构中尺度对流复合体产生, 其长时间维持与内部多个中尺度对流系统的合并及外围东南侧暖湿区新生单体的持续并入有关; 郑州站小时强降水(201.9 mm· h-1)由几乎静止的低质心β中尺度弓状回波产生, 其分钟降水量持续在3~4.7 mm; 边界层风场的动力辐合触发强烈对流, 使得强降水区上空θ_se锋区长时间处于中性层结, 其高层辐散气流在西北太平洋副热带高压附近构成次级环流下沉支; 中层500 hPa低压区气旋式曲率附近正涡度平流和925 hPa偏东气流持续暖平流输送、低层变形场锋生作用, 以及来自华东近海边界层急流异常强盛的水汽输送是此次极端过程发展维持的热动力学成因。     

2008年9月四川一次持续暴雨过程触发及维持特征

利用NCEP1°×1°6h再分析资料和常规观测资料,对2008年9月22—27日四川盆地持续性暴雨过程进行了诊断分析。结果表明:副热带高压、东北冷涡、低空切变、青藏高原东部高空槽以及台风是影响此次暴雨过程的主要天气系统;来源于南海及孟加拉湾的低层偏南气流提供了稳定的水汽输送;暴雨前期850hPaθse场呈典型的"Ω"形分布;强烈的上升运动触发不稳定能量释放,有利于强降水天气的发生发展。     

低空急流与山西大暴雨的统计关系及流型配置

利用山西省气象信息中心归档的109个测站1957—2008年的暴雨观测资料、高低空常规气象观测资料及山西省水文站的部分暴雨监测资料,研究了低空急流与山西省区域性暴雨、大暴雨以及特大暴雨的特征。结果表明:1957—2008年的192个暴雨日(区域性暴雨)、118个大暴雨日、10个特大暴雨日,有偏南风(或偏东风)最大风轴相伴出现的分别有165,110和10次,分别占其总次数的86%,93.2%和100%,表明其预示性极强;当山西大暴雨中有台风介入时,台风一般沿25°N以南西行,在其北侧与副热带高压之间形成强的东到东南风带,经鄂西北、豫西一带受西风槽或高原低值系统前部的偏南气流阻挡折向西北使副热带高压西北侧的西南气流加强,形成中尺度低空西南急流;当无台风介入时,热带辐合区一般在17°N以南,高原低值系统活跃,副热带高压与高原低值系统之间形成的天气尺度西南低空急流常常伸向黄河中游,大暴雨的落区主要在太原以南地区;根据高、低空急流的位置以及有、无台风介入,归纳出的6种大暴雨预报模型基本涵盖了山西大暴雨的落区与中、低空急流的关系,但中、低空急流的类别、位置不同以及经、纬向副热带高压、500hPa急流、西风槽、高原槽和台风等的不同配置,可使大暴雨的落区和强度不同。     

钦州市“7·20”大暴雨成因分析

通过对2004年7月19~20日钦州市出现的一场大暴雨过程的环流形势及物理量进行分析,揭示了这次大暴雨天气的一些特征,为今后钦州市的大暴雨预报提供了参考依据。(1)环流形势分析7月18日08时500hPa图上,我国的新疆东北部为一强大的高压脊控制,河套附近有一闭合低压,从该低压中心到北部湾海面为一阶梯槽。副热带高压稳定,呈南北块状分布,位置偏东、偏北。高空槽前西南气流与副高西侧强盛的偏东南气流在我区的东南部交汇,这为此次大暴雨的发生提供了充沛的水汽来源。从7月18日08时开始,副高逐渐加强西伸,使得500hPa低压槽东移缓慢。7月19日08时对流层低层出现两个辐合区中心,其中一个在钦州沿海,而高层则处于反气旋环流的右侧,属于相应的高度场的高值区和辐散区,在这种低空有较强的辐合、高空有较强的辐散的有利形势下,20日钦州出现了大暴雨。21日08时副高继续加强西伸北抬,500hPa低压槽西退减弱,强降水中心也随之西移,此次强降雨过程趋于结束。(2)物理量分析1水汽条件分析在大暴雨过程中,暴雨区上空维持了深厚的湿层,暴雨区位于水汽通量密集带内,暴雨的出现与维持,和存在有深厚的水汽通量输送带有密切关系。2涡度、散度场暴雨发生前一天,对流层中低层广西沿海为强烈辐合区,而在对流层高层对应负的涡度区,这样有利于在暴雨区上空形成强烈的上升运动区,它为暴雨的发生提供了所需的动力条件。3θse场θse是反映大气对流不稳定和温湿条件的一个物理量。分析7月19日和20日08时700hPa、850hPa的θse水平分布,发现700hPa能量锋区叠加在850hPa高能区上,在广西沿海建立起了中尺度位势不稳定区,有利于暴雨的产生。随着高空槽的东移和副高的加强西伸,激发了不稳定能量的释放,大暴雨过程随之产生。7月20日08时850hPa仍为θse高能区但θse值减小,但700hPa的能量锋区明显减弱,表明这种位势不稳定已经被打破,21日强降水过程结束。     

黄土高原一次突发性大暴雨过程的诊断分析

利用常规的天气图、卫星云图和物理量场资料对2003年7月30日发生在陕西府谷的突发性大暴雨天气进行了诊断分析,结果表明:暴雨前期副热带高压异常强大,控制了整个黄土高原;当西风带的弱冷空气与副热带高压西北侧的西南气流交汇时,触发对流产生;850 hPa偏东、偏南气流为大暴雨提供了充沛的水汽;200 hPa高空急流和700 hPa低空急流耦合产生的次级环流为大暴雨提供了持续强劲的上升运动;在卫星云图上表现为一中-α尺度对流云团。     

一次鲁南大暴雨过程成因诊断分析

利用常规资料和NCEP再分析资料,对2011年8月26日鲁南地区的大暴雨天气进行了分析。结果表明：副热带高压与热带气旋、西风槽及700hPa以下台风远距离倒槽是此次过程的主要影响系统。东南气流输送了充足的水汽和不稳定能量,建立了不稳定层结,冷空气触发不稳定层结,引起不稳定能量的释放,导致大暴雨产生;暴雨区位于θse高能舌与低能舌交汇的能量锋区上,并与水汽通量密集带处相对应;高层MPV1正的大值区对应着低层负值中心的垂直迭加的配置是暴雨发生发展的有利形势。     

2013年7月辽宁省降水异常物理机制研究

利用MICAPS常规资料和NCEP再分析资料,对2013年7月辽宁省降水异常物理机制进行了研究。结果表明:2013年7月辽宁省降水偏多发生在异常环流背景下,乌拉尔山高压脊和贝加尔湖低压槽强度大于常年,冷空气偏强且路径偏南;东亚40°—50°N处在纬向强锋区中,有利于气旋生成发展;副热带高压脊线比常年偏北2个纬度,西北侧暖湿气流活跃。7月中高纬地区有3次明显冷空气向南侵入至40°N,与中低纬北上至40°N及以北的暖湿气流交绥形成暴雨,影响系统分别为华北气旋、蒙古气旋冷锋和副热带高压西侧辐合线,不同影响系统暴雨过程的物理机制存在差异。3次暴雨过程中,华北气旋暴雨水汽供应最充沛,水汽源地不仅有西太平洋、南海、东海和黄海,还有孟加拉湾;暴雨区水汽主要由副热带高压外围西南或偏南气流向北输送,东海北部和黄海是水汽汇合及输送量最大的区域。高空急流受贝加尔湖低槽强度影响,不同影响系统高空急流演变和强度不同,低空急流分布与强度及高空辐散区、低空辐合区相对高、低空急流轴分布的位置也不同;高、低空急流耦合发展及高空辐散区、低空辐合区叠置产生的强垂直上升运动造成了水汽强烈辐合,其中华北气旋暴雨水汽辐合最强,水汽辐合层顶达850hPa,蒙古气旋冷锋和副热带高压西侧辐合线暴雨水汽辐合顶在900hPa附近及以下。热力分析表明,3次暴雨过程环境大气中层均有干冷空气侵入,增加了降水对流的不稳定性。     

降雨强度对激光雷达测风精度的影响研究

多普勒激光雷达在大气、环境以及风能等领域得到越来越广泛的应用，但对于复杂天气下多普勒激光雷达的适用性仍然有待深入研究。为此本研究采用2020年8—10月期间位于福建三沙的地基多普勒激光雷达与边界层高塔所搭载的超声风温仪观测的风场数据进行对比，发现多普勒激光雷达在水平风速、风向方面具有稳定的高精度探测性能，与超声风温仪之间相关系数达到了0.948和0.984。相比之下，激光雷达垂直风速的探测误差较大，与超声风温仪之间相关系数仅有0.353。研究发现，降雨强度与激光雷达垂直风速误差呈正相关关系，强降雨下垂直风速偏差最大可达到9 m/s。     

有关副热带太平洋对ENSO影响研究的综述

ENSO（El Niño-Southern Oscillation）的发生发展既受到来自热带西太平洋纬向海气过程的影响,也受到来自副热带太平洋经向海气过程的影响。本文概述了副热带太平洋海气异常影响ENSO研究方面的科学背景及研究进展,综述了前人提出的副热带太平洋大气海洋异常通过经向风应力以及北太平洋/南太平洋经向模态,影响ENSO发展演变的途径及相关物理机制,总结了近些年观测资料分析及数值模拟研究工作所提出的新观点,并讨论了相关研究中的学术分歧及有待进一步研究的问题。     

气候变化对人体健康影响的研究进展

从高温热浪、极端气候事件、空气污染、海平面上升等角度综述了气候变化对人类健康的影响,就气候变化对媒介传播性、水源性、食源性、呼吸道传染病以及部分慢性非传染病的影响进行了阐述,并提出了该领域亟待解决的科学问题和研究重点,包括法律体系的建立、机理的研究、疾病负担的测量以及成本效益分析等。     

关于台风麦莎影响北京预报失误的思考

2005年第9号台风麦莎在浙江台州登陆后北上,北京市气象台于8月6日发布预报,认为受台风影响北京将出现暴雨天气过程。实况是北京城区只出现了小到中雨,郊区为中到大雨,只有东北部地区出现了暴雨。为了加深对华北台风暴雨的认识,应用常规气象资料、卫星云图对这次预报不理想的原因进行了分析。总结出的原因主要是（1）关于台风路径的数值预报误差较大,预报路径比实况偏西200km以上。（2）台风麦莎的结构不对称,云系和强降雨主要分布在台风的东部和北部,而北京处于台风的西北部。（3）台风外围的东南急流只出现在120°E以东,强度较弱。（4）华北高压的存在阻挡了河套西部冷空气东移,因而不能形成中低纬度系统相互作用的形势。针对上述分析提出了预报着眼点和改进预报服务的建议。     

水体对气温观测影响的试验分析

2011年项目组设计了浙江省大型水体观测试验方案,选择较大水体,在其上、下风方向特定距离处布设自动气象站,同步观测各站气温,研究气温受水体影响的量化规律。结果表明,水体对周边陆地有白天降温、夜间增温效应,且离水体越近,这种效应越明显;夜间升温效应比白天降温效应显著,3—5月白天降温效应比1—2月明显;在一天中正午的降温影响最大;2km2的水域对下风向100m范围内温度观测有明显影响,100m以远影响不明显。该研究对量化水体影响的范围和量值进行了有益的探索,为气象站科学选址提供了依据。     

基于ERP库存管理系统的实施评价方法

研究基于ERP库存管理系统实施评价指标权重的层次分析法与其信息的模糊处理,建立库存管理系统模糊综合评价的数学模型,并通过应用实例验证层次分析法与模糊综合评价相结合的库存系统实施评价方法的合理性和可靠性.     

气候波动对典型草原区潜在蒸散的影响

根据FAO推荐的彭曼—孟蒂斯方程,利用典型草原区1961—2008年25个地面气象站资料,分析了典型草原区潜在蒸散量的变化趋势以及与气候波动间的关系。结果表明,1）典型草原区四季与年潜在蒸散量均呈现出一致的减少趋势,且春季潜在蒸散量减少趋势最为显著,减少率为3.71mm/（10a）,其次为夏季和秋季,冬季最少。典型草原区年潜在蒸散量的80%以上集中在牧草返青、生长关键期,且此时又是潜在蒸散量变幅最大的季节,由此可能引发典型草原区干旱事件频发、地上生物量减少、草场的退化。2）对典型草原区潜在蒸散量影响最为密切的因子为：相对湿度、降水量、日照时数和平均风速,气温影响不显著。究其原因从能量平衡原理分析,典型草原区近50a平均风速减少影响了空气动力学对蒸散的影响,日照时数减少和湿度的略增是太阳辐射减少的原因,从而导致了潜在蒸散量的降低。3）21世纪典型草原区潜在蒸散量处于低的平均态和变率增大时期,极有可能引发干旱灾害,这与目前该地区气候变暖后生态耗水加大、干旱化加剧、生态退化严重等结论是一致的     

库尔勒城市化对气象要素的影响分析

用库尔勒站和参考站1961—2015年的气候资料序列,采用差值分析和T检验方法对资料序列进行均一性检验、区域一致性分析,计算气象要素与城市化指标中的人口、地区生产总值的相关系数,研究地处南北疆交通枢纽的库尔勒气象站气候资料受城市化影响程度。结果表明:(1)库尔勒站与参考站气温差值分别在1986年前和1996年后,呈现2次增长,上升幅度分别为1.03℃和1.2℃左右,这与库尔勒的城市化发展进程对应紧密。相对湿度和风速差值随时间变化呈波动变化,降水量在1990年前后变化明显,1990年之前差值基本为正,而1990年之后差值为负。均一性检验结果显示气温存在2个断点,风速4个断点,相对湿度2个断点,降水量1个断点。(2)库尔勒城市化对年平均气温、相对湿度的影响较为显著,分别为0.17℃/10 a和-1.20%/10 a,气温与人口、地区生产总值呈正相关,相对湿度与人口、地区生产总值呈负相关,两者均通过了0.05以上的显著性水平检验。(3)新旧站观测资料对比分析显示,新旧站降水、风速、相对湿度资料序列连续性较好,受城市化影响,气温尤其是最低气温新旧站差异显著不能连续使用。     

基于有效降水干旱指数的改进研究

基于加权平均降水量(WAP)这一有效降水指数,从两个方面对其进行改进:确定WAP指数中的两个参数以及去除区域性和季节性差异,从而发展了改进的WAP指数,即IWAP.在此基础上,将IWAP指数与多因素气象综合干旱指数Ci做了对比分析,结果显示:在全国大部地区特别是中东部地区,IWAP指数与Ci指数具有良好的相关性,其中在华中大部、贵州大部、云南南部和新疆南部的部分地区两者的相关系数超过0.7;IWAP指数对区域性气象干旱事件的识别在起止时间、影响范围和干旱中心等方面均与Ci指数十分一致.IWAP指数、Ci指数和单因素气象干旱指数降水距平百分率Pa对比分析显示,对于单站干旱过程的监测,在干旱开始时间上IWAP指数与Ci指数接近,但Pa指数则明显偏晚;对干旱结束时间的判断三个指数有较好的一致性;在干旱过程演变的判别效果上,IWAP指数表现出良好的稳定性,而Ci指数和Pa指数可能由于自身算法中的因素影响容易出现不合理的波动乃至中断现象.IWAP指数的适用也存在一定局限性,年平均降水量小于300 mm的西北地区大部至内蒙古西部这些常年干旱地区和青藏高原大部地区不适宜使用该指数.IWAP指数具有计算方法简洁、物理意义明确的特点.考虑到它基于单一降水因子这一特性,该指数不仅便于业务应用,而且在研究中,特别是在现有气候模式输出要素有限的情况下,对干旱的模拟和预估具有更加明显的优势.     

基于观测资料的云系分裂现象分析

根据中尺度地面站网、多普勒雷达和卫星云图资料,对一次云系分裂现象的成因进行了分析,结果表明:两条雨带之间的弱降水是由于云系分裂所导致的;组合反射率因子反映出北支云系以层状云为主,南支云系以对流云为主;北支云系移向是ENE,南支云系移向是E,使得两支云系逐渐分离;通过低层气压梯度力的估算,北侧为西北风,南侧为东偏南风,大体代表云系底部的移向,结合雷达得到的高低层明显的移向差异,故引起南支云系和北支云系的逐步分开;受气压梯度力和地形阻挡的作用,使得南北云系分开,成为分别独立的云系。