关中阵风锋环境场和雷达特征分析

利用高空、地面天气图,宝鸡多普勒雷达资料统计分析了关中地区7例阵风锋天气成因及雷达回波特征。分析表明:西北气流携带的中空干冷平流是强对流发生的有利条件,地面干线是强对流的触发系统,地面气温35℃以上高温且湿度20%～35%是阵风锋发生的有利环境。雷达回波上,阵风锋从初生、发展、加强到减弱的生命史为1～3 h,与雷暴回波由强(≥55 dBz)减弱(≤30 dBz)的过程一致。阵风锋移动速度与雷暴径向速度有直接关系,雷暴出流快速达到最大(17 m/s)时,阵风锋发展达到强盛时段,其强度、长度达到最大;阵风锋移动方向与雷暴移动方向大体一致,呈西北—东南向;少数与主体风暴移向垂直,为东北—西南向。阵风锋在1.5°仰角出现最早,关注识别1.5°仰角阵风锋窄带回波前兆可为发布大风预警提供依据。     

夏季青藏高原雷暴天气及其天气学特征的统计分析

利用常规探空和地面观测资料,分析了2000-2009年夏季(6-8月)青藏高原(下称高原)地区雷暴的时空分布特征以及雷暴天气各要素的垂直廓线特征,在此基础上,修正了K指数,并对修正后的K指数(KM)进行了检验。结果表明,高原雷暴中心主要发生在高原西南侧的日喀则、高原中部腹地那曲、拉萨一带以及高原东部地区,夏季高原中部雷暴中心区随月份向西南转移,其东侧的雷暴中心区随月份向南偏移,雷暴中心位置向南偏移且雷暴的月平均频数减少,高原上由南向北雷暴发生的时段不同,高原中部和北部的那曲、沱沱河雷暴峰值的出现时段比南部的拉萨早3～6h;高原南部的定日和拉萨雷暴日大气低层存在逆湿现象。高原地区雷暴日500～400hPa之间为不稳定层,400hPa以上为稳定层,400hPa处假相当位温为最小值,雷暴日平均风向为西南风;对KM指数检验表明,大多数雷暴日KM>10℃,占总雷暴日的92.7%;当KM<0℃时几乎无雷暴发生,KM指数对雷暴具有一定的指示意义。     

青海地区雷暴、冰雹空间分布及时间变化特征的精细化分析

基于青海地区1981—2011年的地面天气现象月报表记录,整理出雷暴、冰雹天气的逐小时数据集和持续时间数据集,并利用该数据集对青海地区雷暴、冰雹的时空分布及变化特征进行分析。结果表明:青海地区雷暴、冰雹的发生频率受地形影响显著,呈现出"南多北少"的分布特征,雷暴过程的平均持续时间一般不超过40 min,冰雹过程的持续时间一般不超过10 min;雷暴、冰雹具有显著的年变化与日变化特征,一年之中主要集中出现在5—9月,一日之中主要出现在午后,但雷暴、冰雹峰值的出现时间表现为一致的由北向南逐渐推迟,平均而言北部比南部提前3 h左右;不同持续时间的雷暴、冰雹出现概率不同,随着持续时间的增长,雷暴过程数呈现出指数递减的变化特征,而冰雹过程的发生次数呈现出先增加后减少的特征;近31年来青海地区的雷暴、冰雹均呈明显的下降趋势,雷暴频数的下降速率为15.0次·(10 a)~(-1),冰雹频数的下降速率为2.3次·(10 a)~(-1),雷暴、冰雹多发地区/多发时段的下降趋势明显大于少发地区/少发时段;虽然雷暴天气过程在减少,但天气过程的平均持续时间却在缓慢增加,持续时间增加的站点主要位于人口较密集的青海中部和东北部,意味着每次雷暴过程带来的潜在危害在增大,冰雹天气过程与雷暴不同,冰雹天气过程数及其持续时间均呈现出减少的趋势。     

强对流天气人工智能应用训练基础数据集构建

基于业务观测、历史灾情及互联网媒体等多源数据整编形成强对流天气人工智能应用训练基础数据集（Severe Convective Weather DataSet for AI application,SCWDS）。SCWDS包括2012—2019年中国大陆区域的雷暴、雷暴大风、短时强降水、冰雹及龙卷5种强对流天气,共184865个个例（站次）,9256405个样本,每个样本包含强对流天气过程标注及对应时空窗口范围内的地面观测数据、探空数据、闪电定位数据、雷达基数据、卫星多通道数据和再分析产品等。雷暴、短时强降水、冰雹主要出现在6—8月,雷暴大风主要出现在4—5月,龙卷主要出现在6—8月和4月。短时强降水发生时间呈03:00—04:00（北京时,下同）和15:00—16:00时段双峰分布,雷暴、雷暴大风、冰雹、龙卷主要发生在13:00—19:00时段。雷暴主要出现在华南、江南及青藏高原、云贵高原,雷暴大风主要出现在华北北部及江南沿海,短时强降水主要出现在西南、华南、江南及黄淮江淮地区,冰雹主要出现在青藏高原、云贵高原及华北北部。SCWDS作为机器学习模型训练的基础数据,为强对流天气智能识别和预报应用提供数据支撑。     

用地球静止气象卫星云图分析我国几类强雷暴天气

夏季的雷暴、冰雹、大风等强对流天气,尺度小,生命史短,用常规的天气观测资料分析它们的活动存在着一定的困难。然而,地球静止气象卫星(GMS)云图为我们提供了连续观测这些对流活动的一种可能性。本文主要是利用三小时一次的GMS云图资料,分析了1978年6—8月份我国大陆上的六类雷暴天气,阐述了强雷暴活动的云图特征。指出,假若有30分钟一次的GMS云图,则对夏季大陆上强雷暴的分析和监视更为有利。     

中尺度对流系统引发的致灾雷电过程分析

为了不断提高雷电预报预警业务水平,对陕西2007—08—08-09大暴雨强雷电天气过程,分别分析闪电定位仪资料、环流背景、环境场的不稳定度、FY-2C卫星云图特征等,结果表明：生命史为10h的中尺度对流系统（MCS）导致大暴雨和强雷电的产生;MCS发生发展期,是产生高密度大强度雷暴的主要时段;雷灾事故发生在雷电高密度区、雷电高频次时期。地面冷锋是强雷暴天气的触发机制。提出雷电预警的着眼点。     

甘肃武威市雷暴天气时空分布特征

雷暴天气是甘肃武威市多发的灾害性天气之一。利用1961~2010年武威市5个气象站雷暴资料,以及2001~2010年4~10月逐日NCEP再分析资料,分析了武威市雷暴天气的时空分布特征及变化趋势,并依据气流的南北配置方法对雷暴天气进行了环流分型。结果表明:受海拔高度和地形地势的影响,武威市雷暴具有明显的地域特征,南部天祝山区雷暴日数远大于其他各地,占雷暴总日数的40.6%。年际、年代际雷暴日数总体呈减少趋势,其中,天祝的减少趋势尤为显著,其递减率为-5.819 d/10 a,年雷暴日数的时间序列存在着7~8 a的准周期变化。一年内,6~8月是雷暴的高发期,雷暴日数占全年总日数的70.8%~78.6%。雷暴的日变化特征明显,12~22时为其多发时段,集中发生时段为13~17时,雷暴的平均持续时间为10~40 min。武威市雷暴天气环流形势可分为西北气流型、西南气流型和西风气流型3类。其中,西北气流型,高空冷平流深厚且移速缓慢,最有利于强对流天气发生,雷暴发生比例最高;西南气流型,系统过境后无残余的冷空气滞留,不利于强对流天气发生,雷暴发生比例最低;西风气流型,高空低涡位置较偏北,冷空气较强,较利于强对流天气发生,雷暴发生比例相对较高。     

青藏铁路沿线区域闪电分布和闪电气候

用1998年1月1日～2003年12月31日TRMM卫星探测到的25～38°N,75～100°E闪电资料,对青藏高原地区年、季、日发生闪电频数和随经纬度变化,闪电密度分布的气候特征进行了计算分析。结果表明:青藏铁路沿线区域年均日发生闪电数约7 600次,白天占到66.47%,夜间占到33.53%,昼夜比为2.0,明显高于中国其它区域昼夜闪电比1.2。日闪电频数的年变化是多峰值,闪电主要发生在4～9月,占年总闪电的94.75%。5月上中旬和9月中下旬为次峰值,主峰值在夏季6～8月占到年总闪电70.23%,最高出现在7月占到年总闪电25.19%。10月到次年3月发生闪电很少,仅占年总闪电的5.25%,特别是11月到次年2月只占总闪电0.83%。青藏高原发生闪电的日变化以单峰值为主,年均达到346.75次/h左右,傍晚18时达到最高峰值,占到日出现闪电的12.1%,19～21时每小时达到日闪电值的9%以上,21～22时为快速下降时段,午夜24～01时出现维持时段,每小时达到日闪电值的3%,凌晨4～5时有小起伏,每小时达到日闪电值的1%,上午8～11时达到日变化的最低谷,4 h仅占日出现闪电的1.3%,闪电峰值是低谷的100倍以上,说明青藏高原区域闪电高发时间主要在傍晚。4个季节发生闪电峰值的日变化时间表明,不同季节出现闪电峰值的日时段不同,春季主要在晚间,夏季主要在傍晚,秋季主要在傍     

雷暴与强对流临近天气预报技术进展

临近预报指0—6h(0—2h为重点)的高时空分辨率的天气预报,预报对象是该时段内出现明显变化的天气现象,主要包括雷暴、强对流、降水、冬季暴风雪、冻雨、沙尘暴、低能见度(雾)、天空云量等,其中,以雷暴和强对流天气的临近预报最具挑战性。综述了针对雷暴和强对流天气的以主观预报为主、结合客观算法的临近预报技术,同时讨论了高分辨率数值预报模式在临近预报中的应用。主观临近预报技术包括基于多普勒天气雷达观测数据并结合其他资料(常规高空和地面观测、气象卫星云图、快速同化循环的数值预报产品等)对雷暴生成、发展和衰减,特别是对强对流天气(包括强冰雹、龙卷、雷暴大风和对流性暴雨)的临近预报,客观算法包括几种应用最广的雷达回波或云图外推算法和强对流天气识别技术。高分辨率数值预报模式的应用包括与雷达回波外推融合延长临近预报时效,与各种观测资料融合得到快速更新的三维格点资料为雷暴和强对流近风暴环境的判断提供重要参考。     

博州雷暴的时间变化和周期

利用1961--2000年博州4个气象站雷暴天气的观测资料,分析了雷暴的气候特征.分析表明,博州多年年雷暴日数20-52d,年雷暴日数平原地区较少,高山地区较多,雷暴天气集中出现在夏半年5-8月.温泉雷暴天气的高发时段15-21时,精河高发时段17-23时,阿拉山口高发时段16-24时.温泉、精河和阿拉山口雷暴持续时间以30min为主.博乐和阿拉山口40a内年雷暴日数线性减少,两站年雷暴日数在1979年发生突变.博州雷暴日数年际变化具有6～9a的震荡周期.     

青藏高原低涡活动对降水影响的统计分析

利用1998—2004年逐日08:00(北京时,下同)和20:00 500hPa高空图、日雨量和青藏高原低涡(下称高原低涡)切变线年鉴资料,统计分析了冬、夏半年不同生命史的高原低涡对我国和四川盆地东、西部降水的影响。结果表明,冬、夏半年高原低涡以东部涡占多数,6-10月有三分之一的东部涡能移出高原。冬半年高原低涡出现次数少,约占全年的五分之一,但也可造成高原及其周边地区的雨雪天气,特别是生命史超过36h以上的高原低涡有近半数可移出高原,造成高原区域暴雨雪,四川盆地中雨,半数可造成云南大雨雪或暴雨雪。夏半年,随着低涡生命史的增长,高原低涡影响高原及其周边地区和我国其他地区的降水范围和强度在增大,生命史超过60h以上的高原低涡可造成高原暴雨、甘肃中雨以上、四川盆地暴雨或大暴雨及云南大部分地区大雨以上的降水,每年都有1～5次可影响到华中、华东地区产生大雨以上的降水。100°E以东的高原低涡,不论是否移出,均可造成四川盆地中雨以上的降水。影响四川盆地降水的高原低涡以偏东路径为主,但东南路径影响更强。     

温室效应对青藏高原及青藏铁路沿线气候影响的数值模拟

在一个全球模式中嵌套了RegCM2区域气候模式,进行了CO2加倍对中国区域气候影响的数值试验,对青藏高原及青藏铁路沿线地区进行了重点分析。结果表明,在CO2加倍的情况下,这里的气温将明显升高,升高值一般在2．6～2．8℃以上,高于全国平均值。同时降水在青藏高原大部分地区也将明显增加;其中青藏铁路沿线的增加率一般在25％以上,远高于全国平均值水平。温室效应同时会使得青藏铁路沿线的日平均最高气温升高。     

RegCM3模式对青藏高原地区气候的模拟

使用RegCM3区域气候模式，利用ECMWF的ERA40再分析资料，对东亚地区进行了长达15年（1987-2001年）时间的数值积分试验，重点分析了模式对青藏高原及青藏铁路沿线地区气温和降水的模拟。结果表明，RegCM3模式具有模拟青藏高原及周边地区当代降水和气温主要分布特征的能力，尤其在观测站点稀少地区可提供局地降水和气温分布的较可靠信息。模式较好地模拟了青藏铁路沿线地区的降水，特别是气温的年变化趋势，同时也较好地模拟了这一地区气温的年际变化，但对该区降水年际变化的模拟能力则有待进一步提高。     

青藏高原地气系统云辐射强迫的气候学特征

利用ＥＲＢＥ－Ｓ４和ＩＳＣＣＰ－Ｃ２月平均资料着重分析了青藏高原这一特殊气候区域地气系统云辐射强拓的气候学特征，分析结果表明，冬，夏季云对气系统辐射强迫的场分布形势有明显的差异，对于地气系统长波辐射，冬季高原主体云强迫高值区，夏季云强迫空间变化平缓，高原主体平均云的温室效应春季最大，秋季最小，云使地气系统射出长波辐射年平均减少４５．６Ｗ／ｍ＾２对于地气系统短波辐射，冬季高原地区云强迫相对高值区，夏     

青藏高原及其邻近地区近30年气候变暖与海拔高度的关系

利用青藏高原及其邻近地区１６５个站１９６１～１９９０年月平均地面气温资料,分析了气候变暖与海拔高度的关系。结果表明：近３０年青藏高原及其相邻地区的地面气候变暖与海拔高度有关,变暖的幅度一般随海拔高度升高而增大,海拔高度在５００ｍ以下,５００～１５００,１５００～２５００,２５００～３５００及３５００ｍ以上等不同高度范围内台站下平均的平均温度的增温率分别为０．０,０．１１,０．１２,０．１９和０．２     

青藏高原地区地气系统太阳辐射能收支的研究

本文利用1982年8月—1983年7月Nimbus-7的月平均行星反射率资料和根据卫星资料得到的地面总辐射、地表反射率的估算结果,分析了青藏高原地区地气系统(大气顶)的太阳辐射能收支和地表、大气对太阳辐射吸收的时空变化特征,给出了表征太阳辐射能收支的一些基本参数,讨论了以行星反射率为基本参数表征大气、地表对太阳辐射吸收的参数化方法。分析表明:过渡季节5月份的行星反射率极小值的出现对青藏高原地区太阳辐射能收支有重要调节作用;全年平均而言,青藏高原地区被地气系统反射和被大气、地表吸收的太阳辐射的比例为37:18:45。     

青藏高原地面加热场强度的气候特征

本文用1961－1985年共25年青藏高原60个站的地气温差资料，用季国良的回归方程计算了高原地面加热场强度。并且分析了它的气候特征。结果发现高原地面加热场强度比叶笃正（1979）的计算值小29％。根据自然正交函数分析和载荷量计算，发现玉树和日喀则两站地面加热场强度的平均距平可以粗略地代表整个高原。高原地面加热场具有显著的3年、准5年和准11年周期，在冬季和春季地面加的热场的持续性很强。     

青藏高原OLR场的气候特征

青藏高原OLR明显偏低。季节变化特点是1月到5月不断增值，3－5月增值迅速。5－8月高原北部继续增值，但南部云量增多，出现了低值区。低值区5月份在喜马拉雅山南侧，然后自东南向西北扩展，越过喜马拉雅山，7月低值轴线到达31°N附件；8月开始自西北向东南撒；9月退到喜马拉雅山南侧；10月开始下降，西北部下降迅速，东南部下降缓慢。年变化曲线特点是：高原北部为单峰型，最高值出现在8月；南部为双峰型，高值分别出现在5月和10月，低值出现在7月。     

1990年夏季青藏高原加热场与100hPa青藏高压

对青藏高原加热场与青藏高压发展和维持的影响程度进行了一些阐述，着重分析青藏高原的热量变化以及热量传递的主要方式，并对青藏高原加热场与青藏高压位置对应等方面进行了一些探讨     

青藏高原动力和热力作用对季节转换期全球大气环流影响的数值研究

利用ＣＣＭ１（Ｒ１５Ｌ７）－ＬＮＷＰ模式,以１９９６年３月１７日的国家气象中心客观分析资料为初始场,分别采用有、无青藏高原两种方案,数值研究了青藏高原对５月份全球大气环流季节转换的影响。试验结果表明：北半球初夏,青藏高原区域用同纬度地区的一个中空热源,其作用可以在２００ｈＰａ层形成一个２２４Ｋ的暖中心,使大气增暖７Ｋ以上。高原地形的动力和非绝热作用使得南极大陆２００ｈＰａ层大部分地区降温６Ｋ左右,最大负中心可达－８．２８Ｋ,这对于南半球由夏至冬过程中,环极涡旋的强度加深和范围扩大是有利的。高原地形作用对北半球大气环流平均槽脊的形成和维持有十分重要的影响,它加强了高原所在纬度带北侧（减弱了南侧）由南向北的正温度梯度,同时也增强了３０°Ｓ附近由北向南的正温度梯度,从而有利于季节转换过程中全球中纬西风带的整体北移和初夏亚洲季风环流的形成。同时高原地形作用在赤道及低纬地区形成的位势增加区,有利于南半球热带高压脊的北退和北半球副高增强北移。此外,它还有利于南半球极地东风带的增强和５００ｈＰａ层环极低压带的强度减弱,同时增加了罗斯海附近的极涡强度,对赤道的索马里急流的形成也有重要影响