.一次强冰雹天气过程双雷达回波特征参数对比分析

利用贵阳、毕节两部新一代天气雷达（CINRAD/CD）的同步观测的体扫资料,对比分析2011年4月15日冰雹天气过程的雷达回波参数特征。结果表明：①贵阳、毕节两部雷达在雷达强度、高度上有明显的差异;②雷达回波强度和高度具有＂跃增＂现象;③雷达回波位于两部雷达的中心地带时,对应强度和高度的波动性一致性好,回波结构形态基本一致。因此,对范围广、持续时间长的强对流天气雷达观测采取组网方式联合观测,其雷达产品以组合反射率因子（CR）、回波顶高（ET）作为初始判断的依据。当出现高度、强度增强或跃增时,应读取任意垂直剖面显示（VCS）产品,分析回波结构以及可能产生的强对流天气过程。     

东太平洋冷舌区海表面温度日变化特征的模拟研究

本文通过分辨太阳辐射日变化, 利用中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室 (LASG/IAP) 气候系统海洋环流模式 (LICOM), 模拟了东太平洋冷舌区海表面温度 (SST) 的日变化特征并研究了弱混合对其影响。采用理想的太阳辐射日变化强迫上层垂向分辨率为10 m的海洋模式LICOM, 模拟出了SST日变化一些特征, 同时海洋的上层流场也产生明显日变化。模拟的SST日变化振幅水平分布与观测接近, 且受太阳辐射日变化振幅水平分布调制。在赤道中东太平洋区, 模拟的SST日变化振幅 (约为0.3～0.4℃) 比观测偏小约0.1～0.2℃。模拟的SST日变化峰值出现在15～16 时 (当地标准时间), 落后于太阳辐射峰值2～3个小时, 接近观测。进一步减弱混合后, 模拟的日变化振幅增加约0.1℃, 更接近观测。这说明在东太平洋冷舌区SST日变化主要受太阳辐射日变化和垂直混合影响。此外, 混合减小后, 在太阳辐射日变化调制下, 平均态 (如混合层、温度和流场) 也出现明显变化。在赤道东太平洋冷舌区北侧, 弱混合导致混合层变浅, 变浅使热量堆积进而使平均SST升高约0.3℃; 在赤道东太平洋冷舌南侧, 经向平流加强导致平均SST降低约0.2℃。     

台风“卡努”的数值模拟与非对称结构的分析

热带气旋登陆过程中受到浅海区大陆架和海岸地形的影响,其结构将发生突变.本文用MM5模式模拟了0515号台风"卡努"登陆浙江的过程,表明MM5模式能很好地模拟出台风路径及其主要雨带.在结构上,登陆后主要完成了从基本对称的垂直分布到东西非对称分布的转换.在热力场方面,登陆后的相当位温、相对湿度、水汽通量散度都比登陆前更加有利于暴雨的发生,登陆后的东西两侧也演变为不对称的分布,东侧的水汽比西侧更充沛,同时东侧的大气层结更加不稳定.     

常州雷暴的气候特点及多普勒雷达回波特征

利用常州基本观测站1952-2007年长序列的雷暴观测资料和多普勒雷达回波资料,采用数理统计和小波变换方法,对常州雷暴的变化规律、周期特征以及雷达回波特征进行了分析.结果表明:(1)雷暴日数年代际间差异显著.(2)雷暴年际变化很大,最大值为最小值的5.9倍;雷暴日数总体呈显著减少的趋势.(3)夏季为雷暴高发季节,占总雷暴日数的66.8%.(4)月际变化差异大,雷暴集中出现在4-9月,其中7、8月为雷暴高发月.(5)从日分布来看,傍晚出现次数最多,其次为下午,上午出现最少.(6)常州年雷暴日数分布主要表现为12a(年代际)震荡周期贯穿在整个56年里;1952-2004年存在着非常明显7a左右的次周期特征;1968-2007年还存在3～4a的小周期特征.(7)常州雷暴的雷达回波基本反射率因子一般在30～65dBz之间,回波顶高为6～17km.(9)常州雷暴雷达回波移向主要有五类:西南东北向、东南西北向、西北东南向、旋转、局地生成.另外对常州雷雨大风和冰雹进行了统计分析,发现:7月为雷雨大风最高发月;5月和7月为冰雹最高发月.     

不同分辨率BCC_AGCM模式对东亚区域垂直云量的模拟

基于ISCCP(International Satellite Cloud Climatology Project)和NCEP(National Centers for Environmental Prediction)资料分析了BCC_AGCM2.1(Beijing Climate Center_Atmospheric General Circulation Model 2.1)和BCC_AGCM2.2模拟的云在东亚的垂直分布特点,并探讨了误差来源。两个模式大体上模拟出了总云量的分布形势,较好地模拟出了垂直方向上云量大值带随地形的变化特点,但模拟的总云量偏少。AGCM2.2模拟的云量整体上小于AGCM2.1,除复杂地形外AGCM2.2没有体现出高分辨率的优势。模式对中国东部环流场的模拟效果差导致模拟的云量偏少,尤其是AGCM2.2。模拟的对流层高层相对湿度明显偏大导致高层云量偏大。模式在近海面模拟的相对湿度偏小,四川盆地及周围地区冷季模拟的水汽含量偏少,因而模拟的云量偏少。模式云量对相对湿度的响应能力较好,模拟出了云量对垂直速度和稳定度的响应,但地区差异不明显。模式的云参数化方案中云与相对湿度的关系系数需要调整,应更利于云的生成。     

基于内涝模型的西安市区强降水内涝成因分析

利用西安市近10～40年降水资料、市政信息资料,采用统计学方法,分析了强降水内涝的成因.结果表明:短时强降水或过程量偏大的降水天气过程是引发西安市内涝的直接气象因素;排水能力的强弱是发生内涝关键因素;随着城市化的发展,极端雨强的强度及大于10 mm/h降水的总时次数均有上升趋势,强降水发生概率的提高加强了内涝灾害发生频率及强度,城市效应是内涝加强的主要原因.用西安市强降水内涝仿真模型来进行模拟试验表明:西安是一个内涝发生降水雨强临界值偏低的城市,小时雨强3 mm/h、13 mm/h是发生内涝、严重内涝的临界值,天气预报、雨情监测重点及市政防御关键部位是西北区.总体上缩小井距效果好一些.     

石家庄市东南部近地表降尘的矿物学特征与环境意义

大气降尘可以危害生态环境和人体健康。矿物颗粒不仅是大气降尘的主要组成物质,也是鉴定其污染来源的关键标记,因此查明大气降尘中的矿物组成对改善生态环境具有重要指导意义,也可为防治大气降尘和保护环境提供合理的参考依据。本文选取石家庄东南部作为研究区,利用X射线衍射技术(XRD)和配有能谱的扫描电镜(SEM-EDX)检测大气降尘中的矿物成分、化学组成和微观形貌。结果表明,石家庄东南部大气降尘中颗粒物的形状有片状、柱状、板状、球状等。矿物种类包括硅酸盐、碳酸盐、硫酸盐,以及以往报道较少的氟磷酸盐。以上矿物颗粒既有自然来源,也有人为来源,其中与人类活动相关的来源包括建筑材料、燃煤以及机动车排放等。     

石家庄市大气PM1、PM2.5和PM10中重金属元素分布特征及来源的对比研究

为了解元素(尤其是重金属元素)在不同粒径大气颗粒物中的分布规律、污染特征及来源,于2016年在石家庄市采集PM1、PM2.5和PM10样品。利用等离子体质谱仪(ICP-MS)测定了Al、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Zn、As、Sb、Hg、Pb和Cd共13种元素的质量浓度,采用富集因子(EF)法分析各种元素在PM1、PM2.5和PM10中的分布特征,并通过主成分分析法讨论了这些元素的主要来源。富集因子分析显示出Al、Fe、Ti、Mn受人为因素影响较少(EF<10),其他元素则出现显著至极强的人为影响,尤其是Cd元素(EF>103),并发现颗粒物粒径较小时,富集因子较大,即人为因素影响更重。主成分分析表明：PM1中元素有工业冶炼及燃煤活动、机动车燃油排放、生活燃煤3个来源,PM2.5中元素有地壳源、电厂及居民生活燃煤、金属冶炼等工业活动、机动车尾气4个来源,PM10中元素有化石燃料燃烧和地壳源、与机动车相关的道路扬尘及工业尘、垃圾焚烧及机动车排放与磨损、燃煤活动4个来源。     

风廓线雷达在重污染天气与逆温层关系研究中的应用

本文利用气象要素地面观测和环境空气质量监测数据,结合对流层风廓线雷达探测资料,深入研究了2013—2019年发生在青岛地区的65个重污染天气的逆温层变化特征及其与重污染天气的关系。结果表明:(1)青岛地区的重污染天气主要发生在12月至次年1月,重污染发生当日的空气质量指数(Air quality iudex AQI)有“双峰”结构的日变化特征;(2)逆温层早于重污染天气出现,当逆温层高度降低且强度增强,或逆温层高度维持较低、强度维持较强而厚度增厚时,重污染持续或加强;当逆温层高度升高、强度减弱或厚度变薄时,重污染减弱或消散;(3)根据热成风原理,利用风廓线雷达资料可以提前3~7 h预测当地重污染天气的发生,从根本上弥补了常规探空资料低时间分辨率的不足。本文首次将风廓线雷达资料用于分析逆温层变化,而不是平流输送作用,这不仅增加了一个判断影响AQI变化气象条件的新手段,也为今后进一步研究逆温层与重污染天气之间的关系增加了一个有效的新途径,对精准预判某地重污染天气发生的具体时间节点有重要的参考意义和业务应用价值。     

山东大风天气的低频特征及机理分析

利用山东省122个国家级地面气象观测站的风速数据与欧洲中期天气预报中心(ECMWF)提供的ERA-interim再分析数据,采用小波分析、带通滤波等方法对2015年9月—2020年9月山东的大风天气及相应的低频大气环流形势进行分析。结果表明,近几年山东的大风天气有增加的趋势,春季大风发生频次最多,秋季最少;山东半岛东部大风频次最多,鲁南地区最少;全年只有7月偏南大风站次较偏北大风多,其余月份多以偏北大风为主。山东大风具有显著的11～13 d与20～23 d的低频振荡周期。其中,春季大风以11～13 d的振荡周期为主,秋、冬季以20～23 d的振荡周期为主,夏季大风的振荡周期不明显。振荡周期的演变与大范围的大风过程有对应关系,大范围的大风过程大致发生在振荡的波峰处。春季偏北大风盛行时,多伴有经向风自北向南的传播。秋季大约以35°N为界,对流层中高层在35°N以北,经向风自南向北传播,35°N以南,则是自北向南传播,对流层中低层反之。山东春季大风产生之前,乌拉尔山东侧低频气旋与黄海上空低频反气旋同时出现并东移,之后衍生出华北低频反气旋与渤海低频气旋,这两个系统的加强促使华北上空偏北风加大,为山东大风的产生提供了可能。同时,华北地区经向风正距平逐渐被负距平所代替,是山东大风天气产生的又一先兆。