2018年汛期两次暴雨过程成因对比分析

2018年入汛以来绥化出现多次暴雨过程,本文利用Micaps常规资料、自动站资料及物理量分析场对8月23-25日、9月2-4日两次暴雨过程进行对比分析,两次过程都有较好的水汽输送条件和动力抬升条件,但两次过程的环流背景和水汽输送带不同,8月23-25日过程是受台风"苏力"与高空低涡的共同影响,水汽主要来源于台风"苏力"外围云系携带的偏东风、偏北风气流,9月2-4日过程主要受高空低涡的影响,水汽输送有黄海、渤海湾的西南风和来自日本海的东南风两条水汽输送带。     

冷涡背景下吉林省双台风暴雨诊断分析

利用常规气象观测资料及NCEP1°×1°再分析资料,从环流背景、物理量场等方面对吉林省2018年8月23—26日发生的一次暴雨过程进行了分析。结果表明：(1)本次天气过程分为两个阶段,第一阶段受东北冷涡和台风(苏力)倒槽及双台风外围水汽影响,暴雨主要发生在吉林省中东部,第二阶段受冷涡诱发的低空低涡和减弱的台风(苏力)残余水汽影响,降水强度较第一阶段显著减弱,但影响范围较大;(2)第一阶段双台风外围的低空偏东风急流叠加形成来自日本海区域的暖湿水汽输送带,并在吉林省中东部强烈辐合,为暴雨的产生提供了有利的水汽条件;(3)第一阶段在冷暖平流作用下东北冷涡斜压发展加强与北上台风(苏力)倒槽相互作用在吉林省东南部产生暖锋锋生,斜压锋生下次级环流的发展及高低空急流耦合作用显著,有利于降水强度增强,同时Q矢量锋生函数对暴雨落区有一定指示意义。     

房山区夏季两次低涡暴雨天气过程对比分析

文章利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料、自动气象站降水资料、南郊观象台雷达资料、FY-2G卫星资料、南郊观象台微波辐射计资料、GPS水汽探测资料,对北京市房山区2015年7月16—17日和2017年6月22—23日两次低涡暴雨天气过程进行对比分析,探讨两次暴雨天气过程发生发展过程中的异同。结果表明:两次暴雨天气过程均是在高空低涡的大尺度环流背景条件下发生的。"6·22"过程的低涡强度、位置以及地面倒槽强度更有利于在房山区形成暴雨,且动力条件、水汽输送条件和不稳定条件明显强于"7·16"过程。"7·16"过程中尺度特征更为明显,中尺度云团强烈发展,雷达回波强度强,且具有"列车效应"的特征,因此造成的降水强度更强。     

干冷空气入侵台风"海棠"残余低压引发的华北地区大暴雨分析

利用地面逐小时观测资料、NCEP/NCAR (1°×1°)再分析资料、FY-2F卫星加密观测(6 min分辨率)的云顶亮温(TBB)和常规观测资料,对1710号台风"海棠"残余低压北上与冷空气结合导致华北东部大暴雨天气过程进行分析。结果表明:(1)该华北东部大暴雨过程分为两个主要时段,2017年8月1日23时—2日20时(北京时)华北东南部暴雨,由台风残余低压产生,8月2日20时—3日11时华北东北部暴雨,是由减弱变性的台风环流与西风槽东移带来的干冷空气结合进而导致新生气旋和低涡产生引起。(2) 8月2日20时,台风与冷空气逐渐结合,干冷空气从对流层中高层进入变性台风北部,造成位涡下传,进而导致对流层低层形成低涡、地面形成新生气旋,同时激发出中尺度对流系统,系统稳定发展并缓慢向东北方向移动,导致持续近5 h的短时强降雨。(3)暴雨水汽来源主要有两部分,一是台风本身携带来的由南风输送的水汽,二是来自黄渤海由东风输送的水汽,二者结合后从对流层低层将水汽带至华北东北部,且在燕山前形成了水汽强辐合,为该暴雨过程大提供充足的水汽条件。     

西南地区两次典型大暴雨环境场的对比分析

四川盆地位于青藏高原的东侧,受其地理位置的影响,该地区的天气和气候复杂多变。尤其暴雨预报,是气象工作者一直面临的难题。本文利用欧洲中期天气预报中心ERA-Interim再分析资料、格点化的降水资料（CN05.1）以及常规气象观测站探空资料,从环流背景、水汽条件、动力和热力条件对比分析了2015年夏季四川盆地7月13~15日（"7.13"过程）和8月16~18日（"8.16"过程）两次暴雨过程的环境场,以期加深对四川盆地暴雨机制的认识。结果表明:1）相对稳定的大尺度环流形势为两次大暴雨发生发展提供了有利的背景场。2）两次过程均存在明显的高空急流和低空急流,并且"8.16"过程高空急流明显强于"7.13"过程,这也是两次过程降水强度存在明显差异的原因之一。"7.13"过程主要以低空北向急流输送孟加拉湾水汽到四川南部;"8.16"过程低空急流输送孟加拉湾水汽受四川东北部、重庆上空西南涡影响,主要以气旋性环流输送水汽到暴雨上空。3）从暴雨预报的指示意义上分析,两次暴雨过程大气均处于不稳定状态,假相当位温对于暴雨的强度和落区有较好指示。位涡扰动向低层传输,位涡的增大预示着强降水的发生。     

一次台风远距离作用下的西南低涡大暴雨个例分析

利用2009年8月2—5日发生在川渝地区一次远距离台风暴雨的实况降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,研究了远距离台风作用下的水汽和温湿能输送特征;利用25点平滑算子方法研究了台风"天鹅"对此次暴雨影响系统——西南低涡作用下的中尺度特征。结果表明,此次大暴雨过程是在有利的环流背景下发生的,东移的高空槽耦合了西南低涡,远距离的台风"天鹅"使得西南低涡在川渝地区长时间维持,台风"天鹅"倒槽对低涡系统暖湿结构具有重要作用;在台风倒槽偏东气流驱动下,其携带的水汽和能量与西南低空急流输送的暖湿水汽汇合,构建了输送到低值系统附近的水汽和能量通道,增强了强降水区水汽和能量积聚效应,这种积聚效应促使低涡系统物理结构的维持;在台风倒槽顶部偏东气流动力作用下,促使低涡系统中低层正涡度增强,进一步促使垂直涡度增长,对低涡系统动力结构维持起到积极作用,进而促使低涡系统长时间维持,最终导致长时间强降水的发生。     

东海台风对四川东部暴雨的影响研究

利用NCEP逐6 h的FNL再分析资料、地面气象站逐小时降水资料以及中尺度数值模式WRF对2010年9月5日14时—6日20时发生在四川东部的一次西南涡暴雨天气过程进行诊断分析和数值研究。重点探讨了东海远距离台风对西南涡的移动和维持、水汽输送作用。结果表明:(1)这次川东暴雨是在中纬度30~50 °N的两槽一脊的环流背景下,川西高原的东移低值系统(西南涡)受位于东海的北上台风间接阻挡,及源于南海和孟加拉湾的水汽不断输送等有利条件下形成的;(2)台风“玛瑙”并未向西南涡降雨区直接输送水汽;(3)东海台风“玛瑙”对上游东移的西南涡具有阻挡作用:台风的出现,使西风带上游东移的系统(含西南涡)东移的速度减慢,西南涡因此在四川东部地区滞留时间延长,是造成该地区暴雨天气发生的重要原因。      

一次东移西北涡暴雨过程的诊断分析

利用常规高空、地面观测资料以及NECP的1°×1°FNL资料,对2016年8月17—18日西北涡东移发展造成的暴雨过程进行诊断分析,探讨了西北涡东移演变及其引发强降水的物理机制。结果表明:西北涡是造成此次暴雨的直接影响系统。西北涡在东移过程中强度先后有两次增大衰减,两次峰值对应东西两个强降水中心。西北涡第一次增强的重要原因是台风"电母"远距离输送水汽与能量。第二次增强的原因为西北涡从内蒙古高原移至华北平原时等熵面倾斜,垂直风切变或湿斜压增加导致倾斜涡度发展。研究发现,纬向型西北涡由燕山山脉南下发展垂直涡度增强,一定条件下可以在河北地区诱发大暴雨。     

台风“玲玲”对黑龙江暴雨影响分析

选取2019年9月7-8日NCEP/NCAR(1°×1°)再分析资料,分析了降水实况、卫星云图、环流形势、物理量场。结果表明:此次暴雨过程主要受台风登陆后减弱的热带风暴影响,副热带高压的维持为水汽的输送与台风的北进起到了促进作用,台风外围水汽成为此次降水的主要水汽来源,高低空急流耦合加强了动力条件,暴雨落区与高空急流的右侧、低空急流的左侧、垂直运动强上升区及水汽通量散度辐合区有较高的吻合度。     

一次远距离台风影响的陕北区域性暴雨成因分析

利用常规高空、地面观测资料以及NCEP/NCAR 1°×1°间隔6 h再分析资料,对2020年8月4—5日陕北区域性暴雨过程进行诊断分析。结果表明：此次暴雨过程的主要影响系统为500 hPa西风槽和副热带高压,中低层的切变及正涡度,为暴雨提供了有利的动力条件。随着台风“黑格比”的西移北上,副高主体西伸北抬,引导副高外围水汽向西北地区输送,促进了西南急流的建立和水汽的持续输送;同时台风西北侧偏东气流的加强,高能锋区梯度加强且向陕北地区伸展,使得雨强增大,850 hPa能量锋区为强降水的落区。暴雨区对流层中低层表现为较强的对流不稳定层结,形成有利于暴雨的高能高湿环境场。暴雨前期主要受弱的东路冷空气影响,降水效率低。暴雨后期高空冷空气入侵,850 hPa台风外围东风风速辐合增强,同时伴有强的上升运动,陕北地区受中尺度对流系统的作用导致暴雨加强。     

泰来县近61 a大风日数及风速变化特征分析

本文利用统计分析法、线性趋势分析法等方法对泰来县国家基本气象站近61a(1958-2108年)大风观测资料进行统计分析,分别分析了大风日数与风速的年际、季节、月度的变化特征。结果表明:近61a来,年际大风日数整体呈波动下降趋势,下降倾向率1.8d/10a;春季大风日数最多,占全年的66%,且月平均风速在4月也为全年最大值4.7m/s;年平均风速呈现与大风日数相似的波动下降趋势,1987年之前偏大,2001年之后逐渐减小,直至2010年后逐步稳定在3.1m/s左右;各季节平均风速表现为春季>秋季>冬季>夏季。     

1961-2010年绥化市温度和降水变化特征分析

以绥化市测站数据为基础,同时选取气温和降水2个主要气象要素指标,采用线性倾向估计最小二乘法和滑动平均法对1961-2010年绥化市温度和降水的变化趋势进行探讨并统计年代际特征。结果表明：近50 a来,绥化市春季、秋季、冬季平均气温以及年平均气温均呈明显的增加趋势,夏季虽有增温趋势,但不显著。降水量呈波动变化并略有减少。     

T639资料在一次单站短时暴雨预报中的释用

2012年7月11308时-21308时黑龙江省西南部地区出现多站暴雨,其中绥化市青冈县的永丰乡．在18—19时1h降水量达到84mm。本文利用高分辨率的T639资料对此次短时强降水的成因进行分析,结果发现：T639资料中预报要素丰富,预报要素分辨率较高,对短时强对流天气的发生发展有较好的指示作用;物理量舶快速变化或物理量梯度大处对强对流发生发展的预报意义更大,而动态地考虑集合区发生时段前后物理量的变化,则更有利加强短时强对流预报的精细化。     

Spatiotemporal analysis of the agricultural drought risk in Heilongjiang Province,China

Droughts are natural disasters that pose significant threats to agricultural production as well as living conditions, and a spatial-temporal difference analysis of agricultural drought risk can help determine the spatial distribution and temporal variation of the drought risk within a region. Moreover, this type of analysis can provide a theoretical basis for the identification, prevention, and mitigation of drought disasters. In this study, the overall dispersion and local aggregation of projection points were based on research by Friedman and Tukey (IEEE Trans on Computer 23:881–890, 1974). In this work, high-dimensional samples were clustered by cluster analysis. The clustering results were represented by the clustering matrix, which determined the local density in the projection index. This method avoids the problem of determining a cutoff radius. An improved projection pursuit model is proposed that combines cluster analysis and the projection pursuit model, which offer advantages for classification and assessment, respectively. The improved model was applied to analyze the agricultural drought risk of 13 cities in Heilongjiang Province over 6 years (2004, 2006, 2008, 2010, 2012, and 2014). The risk of an agricultural drought disaster was characterized by 14 indicators and the following four aspects: hazard, exposure, sensitivity, and resistance capacity. The spatial distribution and temporal variation characteristics of the agricultural drought risk in Heilongjiang Province were analyzed. The spatial distribution results indicated that Suihua, Qigihar, Daqing, Harbin, and Jiamusi are located in high-risk areas, Daxing’anling and Yichun are located in low-risk areas, and the differences among the regions were primarily caused by the aspects exposure and resistance capacity. The temporal variation results indicated that the risk of agricultural drought in most areas presented an initially increasing and then decreasing trend. A higher value for the exposure aspect increased the risk of drought, whereas a higher value for the resistance capacity aspect reduced the risk of drought. Over the long term, the exposure level of the region presented limited increases, whereas the resistance capacity presented considerable increases. Therefore, the risk of agricultural drought in Heilongjiang Province will continue to exhibit a decreasing trend.     

On the determination of the height of the Ekman boundary layer

The heighth of the Ekman turbulent boundary layer determined by the momentum flux profile is estimated with the aid of considerations of similarity and an analysis of the dynamic equations. Asymptotic formulae have been obtained showing that, with increasing instability,h increases as ¦¦^1/2 (where is the non-dimensional stratification parameter); with increasing stability, on the other hand,h decreases as ^–1/2. For comparison, a simple estimate of the boundary-layer heighth _u determined by the velocity profile is given. As is shown, in unstable stratification,h _u behaves asymptotically as ¦¦^–1, i.e., in a manner entirely different from that ofh .     

Assessing the Application of Argo Profiling Float Data to the Study of the Seasonal Variation of the Hydrological Parameters and the Current Field East of Luzon Strait

The seasonal characteristics of water masses, mixed-layer depth and the current field east of Luzon Strait are studied using Argo profiling float data. Based on data from March 2006 to November 2010, the temperature-salinity relation indicates that the seasonal variation of water masses is not obvious, except that the surface temperature is lower and the salinity is higher in spring and winter; the water masses in other layers change little. The seasonal variation of the mixed-layer depth, which is deepest at over 170 m in winter and shallowest at about 25 m in summer, is also discussed. Based on the P-vector method, multi-year seasonal mean Argo data and Levitus data are used to calculate the respective current fields. The surface geostrophic current derived from altimetric data is compared with those computed from Argo data and Levitus data. It is shown that, the current field computed from Argo data, which shows the Kuroshio and eddies clearly, is similar to that obtained from altimetric data, except that the current speed is less in the former case than in the latter one; this may be related to the scarcity and uneven distribution of Argo floats, the subsequent interpolation and extrapolation errors, the shortcomings of the P-vector method, the lack of a barotropic component in the calculation or the altimetry-derived current error associated with the marine geoid, but the resultant current field is much better than that obtained from Levitus data. Moreover, Argo data have an advantage in that they can be used to derive a three-dimensional current field, whereas the altimetric data can only be used to derive the surface current field. The seasonal variations in the vertical current structure and the Kuroshio transport east of Taiwan Island are also discussed; it is found that the thickness of the northward Kuroshio is about 700 m, and the seasonal zonal variation in the main axis of the Kuroshio is obvious.

RÉSUMÉ?[Traduit par la rédaction] Nous étudions les caractéristiques saisonnières des masses d'eau, la profondeur de la couche de mélange et le champ de courant à l'est du détroit de Luçon à l'aide des données des flotteurs profileurs Argo. D'après les données recueillies entre mars 2006 et novembre 2010, la relation température-salinité indique que la variation saisonnière des masses d'eau n'est pas évidente, sauf que la température de surface est plus basse et la salinité plus élevée au printemps et en hiver; les masses d'eau dans les autres couches changent peu. Nous discutons aussi de la variation saisonnière de la profondeur de la couche de mélange, qui est maximale à plus de 170 m en hiver et minimale à environ 25 m en été. En nous basant sur la méthode des vecteurs P, nous utilisons les données Argo et les données Levitus pluriannuelles de moyennes saisonnières pour calculer les champs de courant respectifs. Nous comparons le courant géostrophique de surface déduit des données altimétriques avec ceux calculés à l'aide des données Argo et des données Levitus. Il apparait que le champ de courant calculé d'après les données Argo, qui montre clairement le Kuroshio et les remous, est semblable à celui obtenu des données altimétriques, sauf que la vitesse du courant est moindre dans le premier cas que dans le dernier; cela peut être lié à la rareté et à la distribution inégale des flotteurs Argo, aux erreurs subséquentes d'interpolation et d'extrapolation, aux faiblesses de la méthode des vecteurs P, au manque d'une composante barotropique dans les calculs ou à l'erreur dans le courant déduit des données altimétriques associée au géoïde marin, mais le champ de courant résultant est bien meilleur que celui obtenu à l'aide des données Levitus. De plus, les données Argo présentent l'avantage de pouvoir être utilisées pour déduire un champ de courant tridimensionnel, alors que les données altimétriques ne permettent que de déduire le champ de courant de surface. Nous discutons aussi des variations saisonnières dans la structure verticale du courant et dans le transport par le Kuroshio à l'est de l’île de Taïwan; nous trouvons que la profondeur du Kuroshio circulant vers le nord est d'environ 700 m et la variation saisonnière zonale dans l'axe principal du Kuroshio est évidente.     

Contributions to the knowledge of the fluctuations of the Dead Sea level

Summary After an extended critical evaluation of a wealth of historical sources, the history of the Dead Sea level fluctuations is reviewed with accuracy since 1800 (Klein, 1961). Earlier data since 1100 AD based on landmarks and tree-ring data (Klein, 1982, 1985) are also summarized. Since 1930 interannual fluctuations are compared with area-averaged rainfall data from the western and eastern part of the catchment, as well as with rainfall records from Jerusalem and Amman. Correlation analysis lead to two linear regression equations for the period 1930/1931–1962/1963 (undisturbed) and 1963/1964–1983/1984 after diversion of water from Lake Tiberias and Jordan River. From these equations, the average annual effect of this diversion results to about –24 cm; in very moist years this effect is insignificant.

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Zusammenfassung Auf der Grundlage einer kritischen Auswertung einer Fülle von Quellen werden zunächst die Spiegelschwankungen des Toten Meeres seit 1800 genau behandelt (Klein, 1961). Eine zusammenfassende Darstellung der Schwankungen ab 1100 A. D. wird aus historischen Quellen über die Landmarken des Seeufers und Baumringdaten (Klein, 1982, 1985) abgeleitet. Die interannulären Schwankungen des Seespiegels seit 1930 werden verglichen mit Gebietsmitteln des Niederschlages vom westlichen wie vom östlichen Teil des Einzugsgebietes, ebenso mit den Niederschlagsreihen von Jerusalem und Amman. Eine Korrelationsanalyse führt zu zwei linearen Regressionsgleichungen für die ungestörte Periode 1930/1931 bis 1962/1963, sowie für die Periode 1963/1964 bis 1983/1984, nach der Ableitung von Wasser zu Bewässerungszwecken aus dem See Genezareth und dem Jordan-Fluß. Eine Abschätzung des mittleren Effektes aus diesen Gleichungen ergibt etwa –24 cm pro Jahr; in sehr feuchten Jahren ist der Effekt unbedeutend.

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With 4 Figures     

Remarks on the distribution of solar radiation over the surface of the Earth

Summary The total amount of incoming radiation to the Earth' surface, for particular latitudes and for selected months, has been computed from recent investigations regarding the distribution of solar radiation penetrating the atmosphere. The charts constructed byBudyko andBerliand [1955] and byBlack [1956] under different theoretical assumptions are compared and discussed.The seasonal change in the amount of radiation has been investigated and the influence of prevailing cloudy conditions upon these amounts of heat has been illustrated by examples of desert and ocean regions. In desert regions the amount of radiation penetrating to the surface may reach a monthly mean of 74 per cent of the extraterrestrial solar radiation. Over ocean regions this percentage during months of maximum may reach only 50 per cent.The results give new evidence for two statements formulated elsewhere by the author (Burdecki [1955, 1957]) that (1) the thermal rhythm of the whole atmospheric ocean is dominated by the rhythm of the Northern Hemisphere; (2) the heat circulation over both hemispheres appears to be quite asymmetric.

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Zusammenfassung Die durch die Atmosphäre bis zur Erdoberfläche gelangenden Globalstrahlungsmengen werden auf Grund neuer Forschungen über die Verteilung der Sonnenstrahlung für die einzelnen Breitengrade und für ausgewählte Monate berechnet. VonBudyko undBerliand [1955] und vonBlack [1956] unter Zugrundelegung verschiedener theoretischer Voraussetzungen konstruierte Karten werden verglichen und näher erörtert.Die jahreszeitliche Änderung der globalen Strahlungssummen wird untersucht und der Einfluß der vorherrschenden Bewölkung auf diese Wärmemengen wird durch Beispiele von Wüstenregionen und ozeanischen Gebieten näher erläutert. Im Wüstenklima kann die zur Erdoberfläche gelangende Wärmestrahlung im Monatsmittel sogar 74% der extraterrestrischen Sonnenstrahlung überschreiten. Für ozeanische Gebiete erreicht dieser Betrag in Monaten der Maxima höchstens 50%.Die Resultate weisen erneut auf zwei Feststellungen hin, die schon zuvor vom Verfasser (Burdecki [1955, 1957]) formuliert sind: 1. Die Wärmeschwankung des gesamten atmosphärischen Ozeans wird von der Schwankung der Nordhemisphäre beherrscht; 2. die Wärmezirkulation über beiden Hemisphären scheint in völliger Asymmetrie zu verlaufen.

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Résumé Les résultats de récentes recherches sur la répartition du rayonnement solaire ont permis de calculer, pour différentes latitudes et pour certains mois, la quantité de rayonnement global qui, à travers l'atmosphère, parvient à la surface de la terre. L'auteur compare et discute les cartes qui ont été destinées parBudyko etBerliand en 1955 et parBlack en 1956 à partir de différentes hypothèses théoriques.On étudie en outre les variations saisonnières des sommes du rayonnement global; l'influence de la nébulosité dominante sur ces quantités de chaleur est discutée à l'aide d'exemples de régions à climat désertique et à climat maritime. Dans le climat désertique le rayonnement calorifique parvenant à la surface de la terre peut dépasser 74% du rayonnement solaire extraterrestre, tandis que dans les régions océaniques il atteint au maximum 50% pendant les mois les plus favorables.Les constatations que l'auteur avait faites ces dernières années (Burdecki [1955, 1957]) se voient confirmées: 1) le rythme thermique de tout l'océan atmosphérique est dominé par le rythme de l'hémisphère nord; 2) la circulation thermique au-dessus des deux hémisphères semble être tout à fait asymétrique.

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With 5 Figures     

A laboratory study of the mechanism of the oxygen airglow

Further laboratory studies of emission by O(¹ S) and by O₂ A ³ _u ⁺ ,A³ _u andc ¹ _u ^– in the oxygen afterglow lead to the conclusion that Barth's mechanism for the excitation of the auroral green line O ₂ ^* +O(³P=O₂+O(¹S)–(1) is correct and that levelsv=6 and 7 of O₂ A ³ _u ⁺ are Barth precursors. The value ofk ₁=7×10^–11 cm³ s^–1 deduced for these levels is shown to be in fair agreement with atmospheric measurements.     

Calculations of the temperature dependence of the NO2 photodissociation coefficient in the atmosphere

The photodissociation coefficient, J _NO2 of NO₂ in the atmosphere was calculated at 235 and 298 K using the measured temperature dependences of the absorption cross-sections and quantum yields. These calculations gave a ratio J _NO2(298 K)/J _NO2(235 K)=1.155±0.010 which is only weakly dependent on altitude, surface albedo and solar zenith angle.