2003年初夏咸宁市一次连续暴雨过程的能量学分析

根据暴雨发生的三个基本条件,使用850hPa、700hPa、500hPa天气图及地面天气图资料,以及不同层次(1000hPa、850hPa、700hPa、500hPa、300hPa)总温度场及比湿场资料,分析了2003年6月23-25日发生在咸宁市的一次连续性暴雨过程的成因。结果表明：能量经向剖面“鞍型场”配置,提供了不稳定能量;比湿经向剖面湿度脊的存在,提供了良好水汽条件;地面存在江淮切变线,中低层存在暖式切变线,中低层至地面长时间维持强辐合天气系统,导致垂直上升运动;强降水落区主要发生在700hPa能量锋及湿度不连续线南侧、高能舌及湿舌北部、高能管北界壁附近、湿度脊下方。     

卫星云图资料估计湿度的适时回归方法及其影响诊断

提出适时回归方法，由卫星云图资料估计湿度场，数理统计中的回归诊断是查找野点的有力方法，本文成功地运用回归诊断于卫星云图资料估计湿度场，提高了精确度，得到良好效果。     

北疆春季沙尘暴极多与极少年环流场特征

应用1961—2015年春季北疆地区52个气象站的沙尘暴资料,分析了其时空分布和沙尘暴极多与极少年的环流场特征。结果表明:春季沙尘暴极多年欧亚500 hPa高度距平场上,在北疆东西两侧分别是气旋性和反气旋性距平环流,东亚大槽弱,贝加尔湖附近脊减弱,乌拉尔山东部槽减弱,脊加强,而500 hPa和850 hPa风场距平场上,北疆上游都有反气旋性距平气流,东部都有气旋性距平气流加强,高纬冷空气易入侵,同时北疆是气流辐合区;700 hPa湿度距平场上影响北疆湿度较大的本地和周边地区湿度距平场都为负,负值中心有2个,分别位于北疆精河和吉尔吉斯至阿克苏之间,北疆水汽较多年平均偏少0.1 g/kg,欧洲与亚洲北部基本为正,中心在红海北部,对北疆湿度影响较小。春季沙尘暴极少年500 hPa高度距平场中亚到新疆的高压脊不强,东亚槽偏弱,贝加尔湖附近脊增强,而500 hPa和850 hPa风场距平场上,北疆以北都有反气旋和气旋距平气流加强,高纬冷空气不易进入北疆,北疆是气流辐散区。春季欧亚700 hPa湿度距平场基本为正,湿度正距平大值区在北疆及周边,北疆和周边的湿度比多年平均高1~2 g/kg。     

一种新的TOVS大气湿度反演方法及试验

利用国家气象中心的数值天气预报（NWP）6 h预报场。作为同步物理反演模式初估场，由气象卫星垂直探测（TOVS）资料推导出大气湿度，并给出了试验结果。结果表明，TOVS湿度反演的相对误差（RMS）约为20%。其中，夏季反演结果略优于冬季，而且低层（1000 hPa）和高层（500 hPa以上）与初估场相比有较大的改进，中层（850，700 hPa）二者大致相当。与统计回归反演结果相比其精度约提高10%。该研究为在我国建立“卫星反演/数据同化/数值预报”相互影响的循环系统奠定了基础     

ECMWF 850hPa风场对长江流域强降雨预报能力的检验

利用ECMWF850hPa风场模式的24，48，72小时风场预报格点资料和风场实况资料，对1998年6－8月长江流域出现的13次致洪暴雨，大暴雨天气 850hPa风场和500hPa,850hPa上暴雨的影响天气系统进行了预报能力的分析检验，所得结果有利于数值预报产品的释用和实时预报业务的订正使用，以提高暴雨预报能力。     

掩星弯角资料同化在一次暴雨过程中的应用

使用GPS掩星弯角资料和NCEP预报场资料,采用GSI(Grid-point Statistical Interpolation)变分同化系统,对同化掩星弯角资料前后的分析场以及数值预报结果进行详细比较,分析了弯角资料同化对2012年7月21日北京特大暴雨预报结果的影响。结果表明,同化掩星弯角资料对初始场中的温度、湿度产生明显影响,500 hPa和700 hPa温度调整中心量值达到0.5℃和-0.6℃,700 hPa湿度调整中心最大量值达-0.14 kg·kg-1;同化过程改变了强降水发生前流场结构,明显提高了强降水中心位置、雨带走向及范围、降水强度的预报准确性;由降水TS评分可知,200 mm以上大暴雨模拟改善效果明显,但对弱降水预报效果较差。     

辽宁汛期暴雨的大气环流特征分析

应用合成分析、距平分析和位势平均等方法,基于美国NCEP/NCAR的再分析资料和辽宁地区逐日降水资料,对辽宁地区汛期暴雨的大气环流、风场、温度场和湿度场特征进行对比分析。结果表明：在厄尔尼诺或拉尼娜背景下,辽宁夏季多暴雨月与少暴雨月相比,对应的500 hPa高度距平场、500 hPa风矢量与温度距平叠合场以及850 hPa水汽输送矢量场,均存在着显著的差异;同样是暴雨多（少）的月份,对应的厄尔尼诺与拉尼娜背景相比,500 hPa高度距平场、500 hPa风矢量与温度距平叠合场以及850 hPa水汽输送矢量场均有不同的表现。     

FY-2E卫星和探空湿度资料的对比分析

利用2011年和2012年四川盆地和川西高原以及西藏的17个站点,地面探空和FY-2E星的相对湿度资料,对不同气压层的相对湿度进行对比分析,结果表明:卫星探测的湿度普遍小于探空的湿度,且二者相对湿度的差值有随气压层高度的变化呈现抛物线变化趋势;两种资料的相关系数在0.03~0.60之间变化;两种资料的平均相关系数在低层小于高层,300、400hPa和500hPa层的平均相关系数明显高于700、850hPa和925hPa层;两种资料相对湿度的平均相关系数和台站的海拔高度呈三次方的关系;高气压层的日平均相关系数大于低气压层的日平均相关系数。      

冬季亚欧500hPa高度与下表面温度异常的大尺度相关型

使用NCEP／NCAR再分析资料，分析了冬季欧亚地区500hPa高度距平场与下表面温度距平场间的大尺度相关空间型，结果表明，两个场整体相关程度远高于随机水平，得到4对显著的耦合空间型，解释两场间协方差平方和的86％和各自方差的58％和38％，反映500hPa环流两种不同纬带的纬向环流异常和两种不同形态的经向环流异常，两个场距平之间的配合是受静力平衡关系支配的，秋季的表面温度异常能给出中低续500hPa高度距平符号的信息。     

用多光谱卫星信息分析白昼云天条件下的湿度场

TOVS资料的晴空湿度场反演已进行多年 ,如何利用卫星遥感信息实现云天条件下的湿度场反演 ,仍是一个值得研究的问题。多光谱卫星图像上不同云类的云层高低分布蕴涵着三维湿度场的分布信息 ,文中用相关分析、最小二乘拟合分析和多元线性回归分析分别讨论了多光谱卫星信息与各标准层相对湿度的关系。标准回归分析的复相关系数R在地面最小 ,约为 0 6 4,随高度增加 ,R逐层增大 ,70 0hPa以上大于 0 7,2 5 0hPa以上大于 0 8。相应显著性检验的结果F值从地面的 30 71,也逐层增大 ,至 2 0 0hPa时达 119 36。逐步回归分析在剔除了不显著的变量因子后 ,回归自变量减少到 2～ 4个 ,反映显著水平的F值有较大提高。在此基础上建立了一组云天条件下的多元线性回归方程 ,由此可得到具有卫星图像像素分辨率 (8～ 10km)的 9层湿度场。     

ECMWF产品在东亚中纬度地区预报精度检验

利用求预报场与实况场绝对误差和相关系数，对ECMWF资料进行预报精度检验，结果表明：500hPa高度，850hPa温度和相对湿度，海平面气压等4个物理量场预报较好；850hPa相对湿度预报比700hPa的误差小；东西风预报比南北风预报好；绝对误差值随预报时效延长而增大，相关系数则随预报时效延长而减小。     

一次春季区域性暴雨过程诊断分析

2009年5月9日08时～10日08时,长治出现了春季历史罕见的区域性暴雨天气,给农业、交通和电力等带来严重影响。通过对500hPa环流形势特征,700hPa切变系统,物理量场的相对湿度、散度经向剖面、Ki指数平均场及fy-2c红外卫星云图的综合分析,得出结论：南支槽是这次暴雨天气的主要形势。700hPa切变激发出强对流云带,在缓慢东移过程中造成暴雨天气。强降水期间,相对湿度〉80％的湿中心抬升至150hPa,最大对称的湿中心与暴雨落区近于一致,而且低层幅合,高层幅散呈现出较为明显的对称结构,中低层大气一直处于不稳定状态。     

长三角地区11月大雾频次变化的天气气候背景

采用1977—2006年长三角地区5个国家气候一级站的1日4次地面气象观测资料以及NCEP/NCAR相关资料,初步分析了该地区11月区域雾频次变化的天气气候背景。结果表明,长三角11月区域雾少发（多发）时,500hPa高空为较强的西北风（平直的西风）,850hPa上为强西北风（弱西北、东北风）,低层925hPa上偏北风分量较大且相对湿度较小（偏北风减小并出现偏东风分量且相对湿度较大）,海平面气压场上长三角受强冷高压控制（位于弱高压底前部均压区内）。     

华东高温期的大气环流特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和地面气象站点资料,对1951—2005年华东高温日数较多（少）月和高温过程各阶段的500 hPa位势高度、850 hPa温度和相对湿度及700 hPa垂直速度的环流特征进行对比分析。结果表明：在高温日数较多月,副高西伸,850 hPa温度较高而相对湿度较低,华东中南部下沉气流明显,华东多为位势高度、温度和垂直速度正距平及相对湿度负距平;而在高温日数较少月,副高东退,850 hPa温度较低而相对湿度较高,整个华东为上升气流,并为位势高度、温度和垂直速度负距平及相对湿度正距平。与高温前期和衰退期相比,高温盛期副高北抬西进,华东850 hPa温度较高而相对湿度较低,华东南部下沉气流强盛,各要素距平值增加,多数要素距平中心移向华东或其周边。高温间断期则比盛期各要素距平减弱。大气环流要素场及其距平场的变动可以作为预报华东7—8月高温日数多寡和高温进程的参考依据。     

“2009.11”山西大暴雪天气过程诊断分析

利用山西省109个测站的降雪资料、FY-2C卫星云图和华北雷达拼图,分析了2009年11月9～13日山西大暴雪天气过程的环流背景、中低空系统配置、物理量场中相对湿度、散度及垂直速度沿112.5°E的空间垂直剖面。结果表明,此次暴雪天气以500hPa南支槽与西风槽的相继影响为背景,有利的中低层(700hPa切变与急流、850hPa东风急流)系统配置为持续降雪提供了有利条件。在强降雪时段,物理量场的空间垂直剖面呈现出相对湿度在200hPa以下形成≥80%深厚的湿空气柱,整个对流层为高层辐散、低层辐合的不稳定结构,山西处于上升运动区,最大负值中心(-36×10-3 hPa.s-1)位于400～500hPa,这种配置构成了强降雪产生的有利条件。FY-2C云图的云团发展与华北雷达拼图的组合反射率因子的演变类似,强降雪主要由3次大范围的中低云系和强回波东移影响所致。     

西北地区东部降水的大气环流及水汽特征

基于西北地区东部81站1961—2010年夏季(6—8月)逐月降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,利用距平合成分析,探讨其多雨年和少雨年逐月500 hPa高度场和700 hPa湿度场特征。结果表明:西北地区东部多雨年,影响降水的天气特征表现为乌拉尔山脊逐月偏强,7月鄂霍次克海脊偏强,贝加尔湖高压脊转为低槽,7月巴尔喀什湖低槽较6月偏强。8月贝加尔湖长波槽较7月偏强;少雨年天气系统表现为6—8月西北地区东部受高压脊前西北气流控制。西太平洋副热带高压(以下简称:副高)多雨年较少雨年偏西偏强。6—8月多(少)雨年比湿的变化表明,西北地区东部降水多雨年,大气的含水量较高,西北地区东部降水少雨年,大气的含水量较低。     

夏季低压控制下黄海西北部海域海雾发生气象条件合成分析

利用瞬变扰动分析的原理,提供了一个可以客观判定海雾发生时天气类型的方法。在分类结果的基础上,对环流形势、散度和垂直速度以及温度湿度的垂直廓线等进行合成分析,得到低空（1 000 hPa）为低压扰动下发生海雾（L型海雾）的环流和物理量场基本特征,并与高压控制下海雾（H型海雾）进行对比,结果表明：1）L型海雾位势高度负异常扰动主要表现在低层,其平均值为-65.66 gpm,向上逐渐减弱;2）L型海雾在发生时其逆温强度小于H型海雾,雾层较厚,雾层上空湿度仍然比较大,而H型海雾雾层上空有比较明显的干层;3）L型海雾在垂直方向上的分布具有三层结构,第一层1 000～950 hPa为辐合伴有弱上升和下沉运动,第二层950～850 hPa为辐散伴有弱下沉运动,第三层850～500 hPa为逐渐加强的上升运动;H型海雾为两层结构,1 000 hPa为辐散伴有弱的上升和下沉运动,950～500 hPa为一致的下沉运动;4）概率密度统计分析进一步定量表明了L型和H型海雾发生时垂直运动以及相对湿度在各层中的分布情况。这些结论对黄海西北部夏季低压环流形势下海雾的预报提供了重要参考。     

云南省闪电活动时大气相对湿度结构特征

利用2007年6月1日—8月31日云南省闪电定位系统监测的云-地闪电资料与NCEP/NCAR再分析资料中的相对湿度物理量,分析了云南省闪电活动时相对湿度的结构特征。结果表明:云南省闪电活动除具有夏季是高发期且日分布具有呈一峰一谷变化特征,在时间演变上还具有不均匀和阶段性的特点,这与特定的大气相对湿度环境条件密切相关;云南省闪电活动一般发生在相对湿度垂直结构具有低层湿度不高、中层高湿、高层又逐渐变干的环境大气中,大约在中层700 hPa以下相对湿度随高度增加,逐渐在中层形成高湿层,中层以上相对湿度又随高度减小,低层湿度不高、中层高湿、高层偏干的环境相对湿度条件非常有利于雷暴天气的发生和闪电的形成,一方面中层以下水汽随高度增加有利于水汽的上升运动和云的凝结形成,另一方面中高层水汽随高度迅速减小有利于形成上干下湿的大气对流不稳定,促使对流云进一步发展,从而产生闪电活动;低层相对湿度在40%～75%之间,中层600～700 hPa之间相对湿度较高,可达80%以上,一般为90%～95%,中层湿层越深厚,闪电过程越强烈,在高层250～400 hPa左右相对湿度减小到35%～60%之间。     

一次局地大暴雨的地面观测资料同化预报试验研究

基于WRF（Weather Research and Forecasting）模式及其3DVAR（3-Dimentional Variational）资料同化系统,采用36 km、12 km 、4 km三层嵌套网格进行逐3 h资料同化和快速更新循环预报,对2011年5月8日鲁中一次局地大暴雨过程进行了资料同化敏感性试验。试验结果表明,地面观测资料同化和快速更新循环对本次降水的预报起到了关键性作用。在快速更新循环预报时不同化地面观测资料,或同化全部观测资料进行冷启动预报,模式均不能预报出山东的降水。同化地面观测资料后,显著改进了模式降水落区预报。地面观测资料同化可以影响到700 hPa高度以上温压湿风要素的变化,从而改变了大气初始场的温湿结构,导致模式预报的700 hPa附近高空大气湿度和热力不稳定增强,700 hPa以下低层风场更强,850 hPa鲁中以南风速较无观测资料同化的偏强2～4 m·s-1,低层风场的动力作用触发高空的不稳定大气,降水出现在山东。