宁波区域霾过程的天气分型及环流场特征

利用2001—2012年NCEP逐日再分析资料和宁波7个县（市）区的地面气象资料,运用Lamb Jenkinson客观分型方法和统计方法,分析宁波区域霾发生规律和大气环流场特征。结果表明,宁波区域霾具有冬季频发、夏季少发的季节分布特点,年均15次,2011和2012年区域霾明显增多与大气环流密切相关;区域霾的主要环流类型为A型、AN型、AS和C型,分别占总数的65.9%、12.3%、6.7%和4.7%, A型主要出现在稳定平直环流的秋、冬季,AN型出现在环流经向度明显增加的冬季,AS型出现在冷暖气流转换空隙期的春、秋季,C型出现在西太平洋高压明显加强的地面弱低压环境场的春、夏季;东部沿海500 hPa气旋性环流、偏西气流及850 hPa微风有利于宁波区域霾发生,反之,500 hPa反气旋环流、850 hPa强盛偏南气流则不利于霾发生;A型环流在弱冷空气影响或静稳天气条件下,连续霾日、重度霾出现概率增大。     

桂林霾天气变化趋势及天气特征

为研究桂林市霾的演变和天气学特征,利用市区及周边4个站近50年的观测资料,用相对湿度和能见度对报表中霾日记录进行校对,客观确定霾日;通过对造成霾的生成、维持及消散的基本天气形势分析,研究霾的天气学特征,为霾的天气预报提供依据。桂林的霾从21世纪开始呈现明显增加的趋势,冬季比夏季多发;影响桂林霾的基本天气特点是：地面静风或弱风,风力小于等于3.0 m/s,大气干燥,相对湿度小于等于70%,近地面有逆温层,地面为正变温,负变湿。对应的天气形势为：高空平直西风或弱高压脊前环流控制,地面弱高压或变形场,副热带高压区,锋前暖区,近地层逆温,高空大气层结稳定。根据天气形势分析,设计桂林霾天气预报平台,在业务中应用效果较好。     

影响武汉市空气污染的地面环流形势及其与污染物浓度的关系

利用Lamb-Jenkinson客观环流分型法,分析2004—2013年影响武汉地区的主要地面环流型及其特点,并探讨环流型与污染物浓度之间的关系。结果表明,影响武汉地区的主要地面环流型有反气旋型(A)、气旋型(C)、偏东风型(E)、高压系统控制的偏东风型(AE)、偏东北风型(NE)及东南风型(SE)。秋、冬季以A、AE、E型为主,春季A、C、E型出现频率最高,夏季则C、E型出现次数最多。空气污染日出现的主要地面环流型有A、AE、E、SE、C及NE型,影响各季节出现污染的主要环流型不同,其中C型主要出现在春、夏季,表现为被弱低压控制;而中度及以上污染日的地面环流型主要为A、SE、E及AE型,受高压系统或偏东风影响时,高浓度污染较易出现。环流型对各种污染物浓度的影响程度存在差异。     

广西霾天气系统分型

利用2009—2013年NCEP再分析资料和广西14个地级市的历史气象资料,通过天气学方法对广西233个霾日对应的天气系统进行了分类,将形成广西霾日的天气系统分成冷高压脊控制型、入海高压后部型、低压槽型、均压场型、冷锋前部型、副高控制型、静止锋暖区型和热带气旋外围型共8种类型,研究了各类型天气系统的特点及其在广西霾形成中的作用。结果表明:冷高压脊控制型、入海高压后部型、均压场型和低压槽型是4种主要的环流型,造成的广西霾日较多,静止锋暖区型和热带气旋外围型造成的霾日较少;冷高压脊控制型和副高控制型的霾过程持续时间比较长,冷锋前部型的霾过程持续时间最短;地面风速较小,中低空为下沉气流是出现霾日时各类天气型的共同特征。     

我国中原至华北平原冬季雾-霾与北半球大气环流异常

采用2000—2017年1月地面和高空观测基本气象要素(气压、温度、湿度、风、能见度和雾-霾天气现象等)观测信息、1980—2016年1月NCEP再分析资料等,基于气候平均态的环流异常特征分析,发展对平均气候态出现异常变化的综合诊断分析方法,研究华北地区冬季典型雾-霾多寡年大气环流的三维结构及其遥相关异常特征。结果表明:2000—2017年冬季1月,华北平原、中原等黄河中下游地区冬季雾-霾的发生日数呈增加趋势,雾-霾发生日数线性增加拟合趋势相关确认系数为R2=0.36,超过0.001的显著性水平。基于气候平均态环流异常特征分析表明,华北平原、中原等黄河中下游地区雾-霾污染出现多、寡年的对流层大气大尺度环流分布差异显著。气候平均态的环流异常特征分析表明,多雾-霾年,在冬季1月影响中国的冷空气主要路径上,自极地区泰米尔半岛,经中西伯利亚、贝加尔湖地区到中国东部区域,对流层中层与高层位势高度距平呈现"高—低—高"的分布,在低层则出现"东高西低"的气候平均态异常分布;少雾-霾年,该分布型不复存在,并出现反位相特征。多雾-霾年的这种异常环流分布型可为中原至华北平原冬季雾-霾的频发提供有利的气候背景,是该区域冬季雾-霾多发的重要原因。     

天气形势对南昌市空气质量影响的初步分析

利用2007--2010年南昌市空气污染监测资料以及气象观测资料,分析了空气质量与天气形势的关系,以及造成南昌市空气污染的主要天气形势特征。结果表明：（1）南昌市空气污染具有明显的季节性变化特征,冬季污染日出现频次最高,其次是春、秋两季,夏季由于雨水的冲刷稀释作用、热对流作用,极少出现空气污染日。（2）影响南昌市空气质量的地面形势主要分为低压类（倒槽、锋前）和高压类（高压底部、高压后部、弱高压）,而高空系统主要为槽后西北气流以及西南气流的影响。（3）当出现空气污染时,地面至1000hPa近地层逆温非常明显,地面风速弱,基本在3m／s以下,且以偏东风出现频次最高。（4）污染物浓度与霾天气密切相关,霾日的空气质量较差。     

南宁市霾的特征分析

利用1993年至2012年南宁市观测站资料,分析了南宁市近20年霾的变化特征。结果表明:从2000年以来南宁霾日数上涨明显。霾的出现有明显的季节变化,冬季在冷锋经过后气温下降、地面被冷高压控制,风速减小,近地层形成逆温时出现;夏季主要在热带低压外围的下沉气流影响下出现。南宁市出现的霾绝大部分为轻度霾(能见度在3km至10km),并且发生霾天气时,相对湿度六成以上介于70%~80%之间。     

高原上空纬向环流的季节突变现象

利用1951—2012年NCEP/NCAR全球2.5 °×2.5 °日平均再分析风场及温度场资料,分析高原季风区纬向环流的季节突变现象,并探讨季节突变的主要成因。结果表明：(1) 由冬季环流型向夏季环流型转变时,纬向环流表现为零速度线突然北跳,东风带持续加强北进,西风急流突然消失;反之亦然。(2) 600 hPa零速度线指数可作为纬向环流冬夏转换的判据。20 °N为临界值,零线于20 °N以北,高原上空为夏季环流型,20 °N以南则为冬季环流型。冬夏转换的突变时间分别为31候和59候。(3) 纬向环流季节突变的主要原因是高原的热力作用,随着6月高原加热增强,高原及其南部上升气流增强,形成了高原至低纬地区的季风环流圈,使得高原南部东风气流加强,迫使西风急流北退,完成了冬季环流型向夏季环流型的转变。10月高原加热作用减弱,高原至低纬地区的Hadley环流重新出现,西风急流逐渐增强,纬向环流转变为冬季环流型。     

广西早春旱大气环流特征及其成因分析

研究了广西早春旱的大气环流特征和成因的物理原因。指出，澳大利亚高空的高压、副热带高压、热带对流活动及欧亚大陆高压脊等是影响广西早春旱的主要天气系统。早春旱年的南半球及中低纬度的环流系统主要是强澳大利亚高空高压、强副热带高压；中高纬是强高空西风急流，欧亚大陆高压脊偏西，冷空气活动路径偏东。     

广西输电线路覆冰典型年份的环流特征分析

采用NCEP/NCAR逐月再分析资料、广西北部43个气象台站的温度、湿度、风、降水、导线覆冰等观测资料以及广西输电线路覆冰资料,建立雨凇覆冰厚度计算模型,并得出气象台站的历史覆冰厚度序列。采用数理统计和合成分析等方法研究典型覆冰年份的时空特征、环流背景及气象要素变化特征,结果发现:广西输电线路覆冰主要出现在冬季的桂北,并有逐年减轻的趋势,MannKendall突变检验表明,存在1个明显的突变点,出现在1985年;广西典型覆冰年份,500 hPa欧亚大陆中高纬地区呈明显的"两槽一脊"型,广西高空处于南支槽前,地面受冷高压脊控制;赤道中东太平洋,从夏季到秋季,海温由偏高转为偏低,到冬季SSTA维持为负距平,说明广西输电线路覆冰与LA NINA事件有较密切的关系。当日最低气温在0.2℃以下,风速5 m·s-1,并伴有雨凇和弱降水,低温寡照天气时容易出现覆冰。     

乌鲁木齐重污染日的天气分型和边界层结构特征研究

利用2004年1月-2009年4月高空、地面气象观测资料和逐日空气污染指数,对乌鲁木齐空气污染≥Ⅳ级的重污染日持续时间特征、500hPa高空环流形势、地面气压场及相应的边界层结构特征进行了统计分析。结果表明,乌鲁木齐重污染过程发生1天和持续2,3和4天的比例分别是32.2%,23.3%,18.5%和11.0%;发生重污染时500hPa以纬向环流型居多,占重污染总日数的84.2%,经向环流型为15.8%。从地面气压场来看,高压后部型出现重污染的频率最高,达86.3%;高压底部型次之,为9.6%;高压前部型和南高北低型出现重污染的几率较小。乌鲁木齐冬季Ⅲ级污染日对应的温度、湿度及风等要素廓线的垂直结构与冬季平均状况几乎一致,而重污染出现时,边界层逆温较强、风速较低且低空伴随有较厚的偏东风或东南风气流;重污染日和雾的关系密切,伴随有雾或轻雾的频率高达81.3%;前一日20:00(北京时)上干下湿并伴有逆温的边界层结构极易导致空气质量恶化。     

无锡市霾天气特征及影响因子研究

利用太湖北岸无锡气象局国家基本气象观测站1980—2011年地面气象观测资料及1991—2011年无锡市统计年鉴资料,对无锡市霾天气演变特征、气象要素特征及其影响因素进行了分析。结果表明：无锡市的霾日数总体呈上升趋势,近5年来更加明显;霾日数冬季>春季>秋季>夏季;连续10 d及以上霾过程都经历了地面均压场、〖JP2〗入海高压后部及地面倒槽3个连续天气过程。出现重度霾的地面天气形势为地面均压场型、冷锋前型、地面低压倒槽型3种类型。连续10 d以上的霾及重度霾,中低空气团的后向轨迹都出现了下沉运动,且气团经过地区为污染物浓度较高区域。工业污染物中的粉尘排放是造成20世纪90年代霾日数增加的最大因素,2004年以后由于工业废气的排放量以及汽车拥有量的逐年增加,霾日数仍然呈上升趋势。     

华北区域环流型与河北气候的关系

利用Lamb-Jenkinson方法和NCEP/NCAR再分析的1951—2006年月平均海平面气压场资料,对华北区域环流进行分型并分析了对河北气候的影响。结果表明,影响华北的主要环流型有8种（A、SW、NE、W、C、N、ANE、AN）,占全部环流型的64.43%。冬季主要盛行A、NE环流型,夏季主要盛行SW、C环流型,冬季最主要的环流型A和夏季最主要的环流型SW出现次数呈反相变化。河北夏季降水量与SW出现次数呈明显的同相变化,而与A型出现次数呈非常好的反相变化,即冬季A环流型出现多,夏季SW环流型出现就少,夏季降水量就少,反之亦然。冬季的主要环流型在20世纪60年代中期发生了明显改变,夏季环流型在60年代和70年代发生了两次明显改变,之后基本维持改变后的环流型。河北气候与区域环流型变化有很好的对应关系。     

台风菲特暴雨诊断分析

"菲特"台风暴雨具有阶段性特征,包括台风远距离降水、台风倒槽和内螺旋雨带降水、台风外部螺旋雨带降水、台风残留低压环流与冷空气相互作用降水4个阶段。利用地面观测、气象雷达观测、NCEP分析资料,对"菲特"台风暴雨环流形势进行了分析。引导台风东移的高压东西部具有不同热力属性,东部暖性深厚、西部冷性浅薄。浅薄冷高压阻挡登陆台风继续西移,延长台风倒槽和外围螺旋雨带的降水时间。"丹娜丝"台风的靠近,有利于东南风水汽输送的增强。副热带高压的增强,在黄海上空逼近东移高空槽形成稳定的高空急流。文章提出与传统垂直风切变大、高空急流强的冷空气阻挡型不同的侵入型冷空气和台风相互作用形势。侵入型冷空气从低层入侵,影响台风残留低压的外围环流。在低压外围环流的北部形成较强的东北风,并与海上的东风对峙辐合形成海岸锋。冷空气侵入型的空间不对称特征明显:对流有效位能东高西低,垂直风切变西北高东南低。残留低压的中层受冷空气影响较小,沿海地区的东南风持续的时间更长。中层高位涡区与地面海岸锋的互应,为变性的台风残留低压暴雨提供有利条件。     

南昌市一次连续空气污染过程的气象条件分析

2004年12月8—16日南昌市出现了一次连续空气污染过程。利用城市空气污染观测资料和气象常规观测资料,从天气形势和主要气象要素两个方面,对此次空气污染过程进行了分析。结果表明,此次连续空气污染事件都是出现在风速小、无雨和有雾或霾的气象条件下,高空主要为高压脊的形势或是处在西风槽底的平直气流中,低层大气稳定,中层大气增温明显;地面形势主要为地面高压脊、高压底部或是倒槽前部,地面有弱冷空气南下时不一定能改变污染状况。极厚、极强的逆温层和极小风速的持续存在是造成污染物高浓度最重要的气象条件。此外,地形也是影响南昌市空气质量水平的因素之一。     

1981～2015年华北地区持续霾事件的特征及其环流分类研究

根据1981～2015年华北地区地面基本气象要素定时值数据集和地面气候日值数据集站点资料,分别利用14时实测值法和目标区域极端事件的客观识别方法挑选霾日数和持续霾事件,并分析了它们的特征;,然后对持续霾事件进行了分类研究。结果表明:（1）华北地区霾日数空间分布极不均匀,有4个大值区:吕梁山和太行山之间的河谷地区、沿太行山以东的平原、河南北部、环黄海和渤海地区。（2）华北地区共挑选出111个持续霾事件,其中,持续3～5 d的事件最多,占了总数的86.5%,最长的事件可达12 d。（3）持续霾事件和霾日数的空间分布特征相似,且存在明显的年、季变化。1981～2015年持续霾事件数呈增加趋势,冬季增加最显著,其次是秋季和春季,夏季最少。（4）结合地形、霾日数、持续霾事件的分布和环流特征把持续霾事件分为7类,对发生频次较多的4类（华北地区型,河南北部及太行山以东的平原型,河南北部型,河南北部及环渤海、黄海地区型）的环流进行了对比分析。其环流形势的主要特征包括:对流层的中低层华北地区为纬向西风气流或脊前西北气流,我国南部或东南部地区高压西部的西南气流与华北地区的偏西气流产生弱辐合下沉气流;近地面层由于地形的影响形成垂直环流圈,霾最严重的地区一般出现在地形的东坡和垂直环流圈的下沉支。近地面东南气流和低层的西南气流向该地区输送了暖湿空气和污染物。华北地区霾发生位置的不同,主要由低层我国东部或者南部高压的位置和强度,以及局地垂直环流的下沉支的位置决定。这些研究结果可以为华北地区持续性霾的防控提供参考。     

东亚-北太平洋区域冬季大气环流趋势分析

利用1948-2005年2．5°×2．5°的NCEP／NCAR再分析月平均高度场资料、温度场资料和高空风场资料,对冬季东亚-北太平洋区域环流进行了分析。结果表明,阿留申低压加深,西伯利亚高压减弱。500hPa高度场上,我国除了东北之外的其他地区位势高度存在明显的升高趋势;东亚温带西风急流和西太平洋西风急流增强,西太平洋西风急流存在向东延伸的趋势,东亚冬季风强度减弱;58年来冬季东亚-北太平洋区域内大陆上空大气变暖,海洋上空大气变冷,两者的温度差值增大。我国青藏高原和黄土高原变暖趋势明显。     

徐州持续性霾过程的季节特征分析

利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料及污染物浓度小时资料,从天气形势、地面气象要素特征、污染物浓度变化、霾形成及维持的机制等方面,分析了徐州2013年持续性霾过程的季节特征。结果表明：秋、冬季中高层为西到西北气流,低层暖脊,地面为高压后部或鞍型场;春、夏季在中高层西南风、低层高压后部偏南气流、地面风场不是很弱的情况下出现持续性霾。秋、冬季霾日夜间风速接近静风,白天风速较夜间略大,风向以偏北和偏东居多;春、夏风向、风速相对稳定,风速维持2~3 m·s-1,风向多为东到东南。秋、冬季出现霾时层结稳定,具有明显的贴地层逆温结构,逆温层顶较低,春季逆温层顶略高于秋、冬季,而夏季出现霾时可以是不稳定的层结,低层也不具备明显逆温特征。冬、夏季霾区上空多为微弱的上升运动,高度不高,其上为下沉气流;春、秋季夜间到早晨霾区上空多为下沉气流。     

冬季热带西太平洋海平面气压与后期亚洲夏季风的关系

利用月平均的NCEP/NCAR再分析资料(1958-1996),基于一个新的冬季热带西太平区域环流指数,研究了冬季热带西太平洋环流的极端异常及其随时间的演变。研究发现,冬季热带西太平洋环流异常与北半球亚洲大陆高纬度地区的气候变化有紧密的联系。随着季节发展,冬季出现在热带西太平洋的一个反气旋(气旋)环流异常逐渐向东北方向移动并向西扩展,其东西方向的轴线逐渐被拉长。因此,位于反气旋(气旋)环流异常南部的异常东风(西风)连续向西伸展到印度半岛,导致南亚夏季风减弱(增强)。同时,随着季节发展,源于热带西太平洋的气压异常逐渐移近并最终占据亚洲大陆,进而影响夏季亚洲大陆热低压。     

乌鲁木齐国际机场“持续双低浓雾”天气特征分析

对影响乌鲁木齐国际机场运行的"持续双低浓雾"的天气标准进行了定义,选取了2014—2017年47个个例作为研究对象,使用天气学和统计学分析方法,从气候背景、环流形势、时间特征、地面气象要素特征进行分析,结果表明:(1)持续双低浓雾主要出现在冬季11月—次年3月,12月发生频率最高,占比约42.6%,其频繁出现与冬季气温偏高有关,一般乌鲁木齐先期有降水或地面有积雪。(2)主导能见度和跑道视程(RVR)的高频区间有显著差别,分别为50～100 m和200～300 m区间,频数分布为40%和26.4%。(3)高空环流形势以高压脊控制类型最多,占46.8%,西风波动型次之,占38.3%,高压脊前型最少,占14.9%。地面形势以蒙古冷高后部型为主,北疆沿天山多为均压或弱气压场;(4)多在夜间—上午出现,在中午—下午结束,持续时间均在24 h内。(5)持续双低浓雾容易出现在气温-5～-15℃、相对湿度≥85%、温度露点差≤2℃、0～1 m/s的风向不定或静风条件下。(6)局地风向与雾的生消维持有密切关联,偏北风有利于雾的出现和维持,东南风常使雾消散。