1961—2017年中国华东区域高空温度变化特征

利用中国华东六省一市13个探空站1961—2017年高空温度数据,对850 hPa、500 hPa、200 hPa高空温度的时间变化特征和空间变化特征进行分析,结果表明：1961—2017年中国华东区域对流层中下层增温趋势明显,向上增温趋势减弱,对流层顶增温趋势有所增强。850 hPa、500 hPa温度的年代际变化均呈现出先降低后升高的趋势,而200 hPa温度的年代际变化则呈现持续升高的趋势。秋、冬季在各个层次上均为显著的增温趋势,冬季的增温趋势明显大于其他季节,500 hPa春季和200 hPa夏季有微弱的降温趋势。不同层次年平均气温的空间分布均有明显的南北差异,且随着高度的增加,南北平均温差先增大后减小。850 hPa、500 hPa年平均温度的空间变化趋势一定程度上呈现出华东沿海地区增温趋势大于内陆的特征,200 hPa则呈现华东南部的增温趋势大于北部的特征。850 hPa各季节呈现出中国华东沿海地区增温、内陆增温趋势不如沿海地区或内陆呈现降温趋势,500 hPa的春季和200 hPa的夏、秋季则呈现出中国华东南部地区增温、北部地区降温的趋势。     

气候变化对和田河夏季平均流量的影响

选择和田河流域作为和田地区水资源的典型代表,和田河流域代表站和田市气象站1961～2004年的夏季高空500～300hPa气温、0℃层高度资料、和田河上游(乌鲁瓦提和同古孜洛克站)水文资料,分析了和田河流域夏季高空气温、0℃层平均高度和夏季流量的年际线性趋势变化。结果表明:近44a来和田河流域夏季高空500～300hPa平均气温和0℃层高度呈下降趋势,倾向率分别为-0.322℃/10a、-32.42gpm/10a;夏季流量也呈下降趋势,其倾向率为-7.26m3s-1/10a。和田河流域夏季高空500～300hPa平均气温和0℃层高度的下降等高空气候变化是和田河夏季流量减少的主要原因。     

西安地区高空温度变化特征及突变分析

利用西安探空站1975—2012年规定等压面温度资料统计分析西安地区高空温度垂直分布、年内变化特征及气候变化趋势,并用Mann-Kendall法作突变分析。结果表明:地面至100hPa温度随高度升高而降低,400~300hPa温度垂直递减率最大,100~70hPa温度最低,70hPa以上平流层下层,温度随高度增加而增加;西安高空规定等压面温度年较差变化明显,地面~250hPa温度年较差为27~15℃,200~30hPa为1~8℃,对流层温度年较差较大,而平流层的较小。M-K分析表明,西安地面及850hPa温度在1994年前后发生了突变。     

喀什站高空温度资料均一性检验与订正

利用加拿大环境部气候研究中心研发的RHtest均一化检验方法,结合历史台站沿革信息对喀什站各标准等压面高空温度资料进行了均一性检验和分析。结果表明:850～300 hPa共6个层次的高空日温度观测资料序列完整性较好。08时100 hPa月平均温度的缺测率3%,完整性较差,20时100 hPa的完整性最差,缺测率高达11.44%,其他层次的完整性则较好。喀什站温度资料的非均一性主要是由于台站位置变动、观测仪器换型、观测规范变更和辐射误差订正方法的变化引起的。在订正过程中发现,为了保证订正序列的可信度,需要充分考虑到原始观测序列的缺测率。08时年温度序列的断点数量要明显多于20时,08时序列的订正率达到了85.71%,而20时仅有100 h Pa一条序列做了订正。     

杭州地面和高空850 hPa气温变化特征

根据杭州探空站近34a（1979-2012年）850hPa等压面以及地面的月平气温资料,分别讨论了杭州站两个层次上各季平均气温的演变特征。结果表明：1）杭州站各季节的地面和850hPa气温变化存在基本相同的年际变化和基本一致的线性变化趋势,其中春季增温最强,夏季、秋季次之,冬季最差。2）近34a杭州站四季平均气温升高趋势表明,地面气温上升趋势明显大于高空850hPa。3）近34a中的各个季节气温普遍存在变暖的的趋势。地面和高空850hPa气温的突变普遍始于上世纪80年代末和90年代。     

呼和浩特高空气温的统计特征

文章基于呼和浩特市1957—2012年自地面至高空20hPa的气温资料,统计分析了高空气温的季节变化、垂直分布、高空各层温度与地面温度变化的相关关系、长期变化趋势。结果表明:以150hPa层为界,其上部和下部的温度变化有着不同的特征,如在该层以下各层上的温度年较差为正值,而其上则为负值;近56a来,对流层下层温度显著增加,对流层上层和平流层的温度在降低,对流层温度直减率加大。     

吉林地区对流层温度变化特征分析

利用吉林地区高空探测站长春、延吉、临江1960-2009年地面至100 hPa高度标准等压面(共8层)温度资料,通过线性趋势分析方法,对吉林地区地面到100 hPa高度各标准等压面温度的变化进行分析。结果表明:在全球变暖背景下,吉林地区对流层年温度在700 hPa高度以下是上升趋势,400 hPa高度以上温度趋势是下降的。各季温度趋势变化各有不同,秋季和冬季在400 hPa高度以下温度趋势是升温的;春季和夏季700 hPa高度以下温度趋势是上升的,且温度趋势上升的幅度明显小于秋、冬季。城市规模的不同,温度上升趋势也不相同,大城市长春的升温幅度高于中、小城市的升温幅度;在各标准层中长春升温达到的高度高于中、小城市。     

闽西北冰雹的时空特征与天气形势分析

利用1990—2008年常规观测资料和850 hPa、500 hPa高空资料,分析了闽西北冰雹的时空分布特征和有利于产生冰雹的天气型。结果表明,闽西北是福建省冰雹多发区,近年来降雹呈明显减少趋势;月变化呈现一大明显单峰（4月）和两小双峰（7月、11月）现象,主要发生时次在14：00—20：00;连续降雹日数以孤立日为主,每次降雹以1～2站次较为多见;11至翌年5月,有利于产生冰雹的天气型（850 hPa）为暖切适中型、低涡冷切适中型,冷切适中型和低槽偏东型;冷切偏西和暖切偏北型降雹发生概率较适中型低,较偏南型高;74.1%的雹日伴有低空西南急流,并以急流适中和偏北型居多;大于等于3站次降雹的主导天气形势为暖切适中型、低涡冷切适中型,81.5%伴有低空西南急流;6—9月有利于产生冰雹的天气型（500 hPa）为副热带高压边缘型和副热带小高压型,发生较大范围冰雹的可能性小。     

武汉地区梅雨期暴雨预报方法初探

使用地面降水观测资料和高空探测资料,运用线性倾向估计法和相关性分析法,分析了2000—2012年武汉地区梅雨期(6—7月)暴雨的气候特征,并建立了暴雨天气预报方程。结果表明,6—7月武汉地区各旬暴雨日数呈先升后降趋势,其中最大值出现在6月下旬;暴雨集中期为6月下旬—7月中旬,占梅雨期总暴雨日数的61%;暴雨局地性强,雨强呈上升趋势。筛选出武汉站强天气威胁指数、百色站850 hPa层的露点温度和怀化站850 hPa层的风向、风速作为预报因子,建立武汉地区梅雨期暴雨预报方程,实际预报效果检验结果表明该方程的预报质量优于实际业务中常用的数值预报产品。     

青藏高原与同纬度其他地区热带对流层顶气压变化特征的比较

基于1979—2014年ERA-Interim逐日再分析温度资料,依据温度递减率插值法计算出青藏高原及同纬度其他地区热带对流层顶气压数据,比较了高原和同纬度其他地区热带对流层顶气压季节变化和长期变化趋势,讨论了热带对流层顶气压与高空温度的关系。结果表明:1)在季节变化上,除12月和1月外,青藏高原热带对流层顶气压全年低于同纬度其他地区;青藏高原热带对流层顶气压、对流层中上层以及平流层下部平均温度均表现出比同纬度其他地区更明显的单峰型特征。2)热带对流层顶气压与高空温度变化关系密切,对流层中上层(平流层下部)平均温度升高(降低),有利于热带对流层顶气压降低;相对于同纬度其他地区,青藏高原对流层顶气压与对流层中上层平均温度的关系更密切。3)1979—2014年青藏高原和同纬度其他地区各季节的热带对流层顶气压均呈现出不同程度的下降趋势,冬春季下降趋势更加显著;青藏高原各季节对流层中上层增温和平流层下部降温的幅度均超过同纬度其他地区,导致其热带对流层顶气压的下降趋势比同纬度其他地区更加明显。     

北京地区冰雹天气特征

利用实况探空资料、北京南郊观象台加密探空资料以及NCEP再分析资料,对2000-2009年北京地区出现的30次冰雹过程进行了详细分析.结果表明:北京地区出现冰雹天气的主要天气类型可以分为3类:东北冷涡型、蒙古低涡型和低槽型.其所占比例分别为东北冷涡12次;蒙古低涡10;低槽8次.冰雹出现的时间集中在午后14:00-18:00.从大尺度形势特征来看,北京冰雹日,从925 hPa到500 hPa各层均有动力辐合系统,即高空有较深厚的动力系统,并且各层辐合系统当天过境影响北京.蒙古低涡和偏西路径低槽型的流场有如下显著特征:500 hPa在内蒙古中部有西北大风速区,风速在20 m/s以上;850 hPa和700 hPa在北京的东南部有偏南大风速区,风速可达12 m/s左右.冰雹发生日高空各层湿度并不大,各层温度露点差大都大于5℃,这说明冰雹的发生并不需要较强的湿度条件.对常用物理量参数研究发现,对预报冰雹天气发生有意义的参数及其阈值如下:低空有大的风切变,其中1000/700 hPa风切变分布在3 m·s 1·km-1左右;850/500 hPa风切变分布在2～4 m·s-1·km-1之间;500 hPa与850 hPa温度差为28～35℃;全总指数为40～50℃;0℃层高度为3000～4500 m;-20℃层高度为6000～7500 m;下沉对流有效位能大干800 J·kg 1;深对流指数为20～30;抬升指数小于0.     

青藏高原对流层顶高度与臭氧总量及上升运动的耦合关系

根据1979-2008年青藏高原地区14个探空站对流层项气压资料以及同期各标准等压面上的温度资料,分析了不同季节高原上空两类对流层顶高度与高空各层温度之间的关系;在此基础上,结合同期的NCEP／NCAR月平均再分析资料以及NASA提供的TOMS／SBUV月平均臭氧总量资料,分别讨论了高原上升运动以及高原臭氧总量与对流层顸高度的耦合关系。结果表明：高原第一（二）对流层顶高度全年处在300～200hPa（100hPa附近）高度,在季节变化、年际变化以及长期变化趋势上,两类对流层顸高度与各自对应高度层上的温度存在着密切的反相变化关系,当对流层顶高度偏高（低）时,相应高度上的温度偏低（高）。上升运动有助于两类对流层顶高度的抬升,尤其是当高空200（100）hPa附近有上升运动时,有利于第一（二）对流层项高度抬升。各季节高原臭氧总量与第二对流层顶高度均呈显著的负相关关系,当臭氧含量减少（增加）时,该对流层顶高度将偏高（偏低）,近年来伴随着高原臭氧总量的减少,高原第二对流层顸高度出现了明显的抬升。     

西江流域面雨量与区域大气环流型关系

利用Lamb-Jenkinson大气环流分型方法,对西江流域1971—2015年逐日平均850 hPa和500 hPa高度场进行环流客观分型,分析流域降水天气环流型出现概率及主导环流型变化特征,探讨主导环流型对西江流域总面雨量和子流域面雨量的贡献率及环流型配置与降水的关系。结果表明:当850 hPa为西南风型、500 hPa为西风型时,流域出现降水天气的概率最大;850 hPa气旋型和500 hPa西风型对年总面雨量和各子流域面雨量的贡献率均为最大,且对东部子流域面雨量的贡献率大于西部子流域,850 hPa南风型与500 hPa反气旋型的环流配置是西部子流域秋季降水偏多的主导环流型配置;春季850 hPa气旋型与500 hPa西风型、夏季850 hPa气旋型与500 hPa西风型、秋季850 hPa南风型与500 hPa反气旋型、冬季850 hPa西南风型与500 hPa西风型的环流配置时,出现强降水天气的概率分别为18.7%,21.1%,4.0%和2.0%,即夏季最大,其次为春季,冬季最小。近45年,850 hPa气旋型、500 hPa西风型对流域年总面雨量的贡献率呈增加趋势,是西江流域面雨量呈偏多趋势的主导环流型。     

北京地区一次典型大雾天气的空气污染过程物理量分布特征

2002年11月30至12月4日，北京持续4天大雾天气，空气污染物在持续的稳定层结条件下，空气质量连续3天达5级以上。文中分析了大雾天气各主要污染物的变化特征，以及此次过程中天气形势的特点及演变，并对造成大雾日空气污染天气的物理量分布特征进行分析。结果表明：高空WNW气流、稳定性持续增加、逆温层结持续存在、低空风速较小、相对湿度大，导致局地污染物不能及时随大气扩散；1000～700hPa有弱的上升气流形成和维持，与500hPa高空下沉气流之间在低空的某层高度上形成稳定层结(逆温层)，导致大雾及重污染的形成；850hPa为暖区，850～500hPa为冷平流，有利于大雾的形成和加重。     

安庆市降水相态识别判据研究

利用1999—2014年11月至翌年3月安庆站逐日地面气象观测资料和探空资料,分析了安庆站不同降水相态的时空分布特征和雨雪转换过程中影响系统的配置及转变,选取雨雪转换、降雪和冰粒(包括冻雨)3种天气现象,研究不同降水相态与特性层温度及厚度层结的关系。结果表明:1999—2014年安庆市固态降水集中出现在11月至翌年3月;有降水相态转换的过程中,将850hPa及以下各层温度与地面温度结合对降水相态转变的识别具有更好的效果,当T_(850hPa)≥-4℃、T_(925hPa)≥-4℃、T_(1000hPa)≥-1℃、T_(地面温度)≥1℃时可以判定降水相态为降雨,各层温度继续降低将出现雨转雪,直接降雪在以上指标的基础上需要850hPa的温度降至-6℃及以下;H_(850—700hPa)和H_(1000—850hPa)厚度层结雨雪转换的临界值分别为154dagpm、129dagpm,低于此值则为雪,反之为雨;0℃层高度也可以作为降水相态转换的指标之一,当0℃层高度下降至1000hPa左右时为雨转雪;降水过程中逆温层普遍存在,各种降水类型的区别在于冰粒(冻雨)在850—700hPa之间存在一个0℃以上的暖层,而降雪需要逆温层温度小于0℃。     

石家庄暴雪天气过程中相态转变的温度指标分析

利用1999—2017年石家庄国家基本气象观测站的降水实况资料,统计出暴雪天气过程,在分析其地面和高空影响系统的基础上,着重分析暴雪天气过程中温度场的变化特征。结果表明：暴雪天气过程的地面影响系统为冷高压和低压倒槽共存的形势,但高空系统存在差异;没有相态转变而以固态雪的形式出现的暴雪天气过程中,对流层中没有逆温层,整个对流层温度小于0 ℃,且700 hPa高度以下的中低空温度小于-5 ℃;有相态转变的暴雪天气过程中,925—700 hPa多存在逆温层,其存在有利于降水的维持和发展,850 hPa和925 hPa可视为特性层,850 hPa温度小于-4 ℃,925 hPa温度小于等于-2 ℃,0 ℃层的高度位于950 hPa以下,可作为预报雨或雨夹雪转雪的参考指标;地面气温大于0 ℃且小于1 ℃可视为过渡相态雨夹雪的地面气温临界值。     

1958～2005年中国高空大气比湿变化

利用经过质量控制和均一化的92站探空露点温度序列,研究了中国高空大气比湿气候学特征和1958～2005年比湿时间、空间演变以及不同时段线性变化趋势地区和季节差异。中国比湿气候场特征显示,垂直方向上90%以上的水汽集中在对流层中低层,空间呈南高北低的纬向分布。通过累积距平、滑动平均和突变点分析等方法研究了中国平均高空比湿的年代际变化,得到1958～2005年中国对流层中低层大气比湿经历“湿”、“干”、“湿”阶段性变化。不同时段线性变化趋势分析表明,1958～2005年对流层低层比湿呈上升趋势,对流层中层、高层和平流层下层为下降趋势;1979～2005年对流层低层上升趋势和对流层高层下降趋势均较整个时段明显增强。近50年来中国高空各层温度与比湿变化基本同步,统计达到显著相关,说明温度是影响比湿变化的重要因子。趋势的空间分布显示对流层下层全国大部比湿为上升趋势,且1979以来上升趋势更加明显,对流层中层趋势呈北升南降分布,对流层高层多为下降趋势。中国五个分区中西北地区对流层低层比湿上升趋势最明显,长江和华南地区升幅较小。1958～2005年对流层下层各季节比湿变化趋势差异较明显,上升趋势发生在夏、冬两季,1979～2005年四季比湿均呈上升趋势,其中夏季上升趋势最为明显。     

2014年南疆西部一次大风天气过程分析

利用常规地面、高空观测资料和NECP逐日4次 1?ｘ 1?网格再分析资料,对2014年5月22日发生在南疆西部地区的一次翻山型大风天气过程的物理机制进行了诊断分析。结果表明：本次大风是高压脊衰退,冷空气沿西北路径爆发产生的大风天气过程;喀什站与乌鲁木齐、塔什干指标站气压差有明显的指示意义：喀什站与乌鲁木齐站气压差由负转正达到 3hPa左右,与塔什干站气压差达到最大-26hPa左右,此时可作为出现全区性大风的参考时间节点,当喀什站与乌鲁木齐站气压差扩大到-15hPa左右,维持稳定,与塔什干气压差减小至-13hPa左右,可作为全区性大风结束的参考时间节点;同时大风出现及结束时间节点在地理上呈现阶梯性变化特征;高空急流、垂直速度圈、变压中心以及冷锋的位置变化相互制约影响;高空急流、垂直环流圈的共同作用是高空动量下传重要动力机制;低层南疆盆地的辐合、帕米尔高原的辐散加剧了南疆盆地上升减压和帕米尔高原中低层的下沉加压,是又一动力强迫机制;中低层300hPa-850hPa较深厚的强冷平流输送,盆地热低压发展是翻山大风形成的热力因子。     

华南前汛期垂直温差与强对流天气发生频率

利用2004-2009年3-6月清远站探空资料,得到垂直方向11种温差,对它们与强对流的相关性进行统计,选出相关性较高的850与700、850与500、400与100 hPa等压面垂直温度(T(850-700)、T(850-500)和T(400-100))进行研究,对其在各区间出现强对流的频率进行统计.结果表明,不同月份强对流日低空温差变化幅度较小,高空温差变化幅度较大;随着低空温差和高空温差的增加,强对流的频率基本上呈增加的趋势;强对流主要集中在T(850-500)＞20℃、T(850-700)＞6℃的区域,T(400-100)为64～66℃、T(850-500)为23～26℃、T(850-700)为8～11℃的区域频率更高;对于大范围强对流天气,T(850-500) ＞24℃或T(850-700)达到10℃时,通常是风雨相伴,大范围强降水为主的可能性极小;T(400-100) ＜60℃时,出现大范围强降水的可能性非常小.     

1948～2004年全球越赤道气流气候变化

利用1948年1月～2004年12月逐月NCEP/NCAR的全球1000 hPa、850 hPa、700 hPa、600 hPa、500 hPa、400 hPa、300 hPa、200 hPa、150 hPa、100 hPa的10层经向格点风,计算了全球越赤道气流和年变化,分析了全球850 hPa越赤道气流通道的时、空变化特征。指出在研究的时间段内,全球850 hPa越赤道气流有明显的长期趋势变化和年代际变化。近57年,6～8月的45～50°E、5～9月的105～115°E、5～9月和5～11月的130～140°E、2～4月的20～25°E的越赤道气流有明显的加强,6～8月的50～35°W的越赤道气流减弱。夏季索马里的越赤道气流,平均每10年增强0.25 m/s,而130～140°E,5～9月的越赤道气流,平均每10年增强0.32 m/s。奇异谱分析表明,850 hPa越赤道气流的年代际变化和趋势变化的方差贡献达到35%～45%。年际变化的方差贡献不超过30%,还指出夏季太平洋的越赤道气流的强度变化与南方涛动有明显关系,弱南方涛动时,有强的越赤道气流。而索马里急流强度与北大西洋涛动有弱的正相关。