长江口拦门沙河段潮滩表层沉积物分布特征

基于2005年7月及2007年5月在长江订拦门沙河段崇明东滩、横沙东滩(浅滩)、九段沙以及南汇边滩等四大潮滩的水下滩地采集的大面积、高密度表层沉积物以及实测水文资料,对拦门沙河段潮滩表层沉积物颗粒度、参数、组成、类型以及分布特征进行分析,并在此基础上探讨影响沉积物分布的主要动力因子.结果表明:长江河口四大潮滩表层沉积物主要由砂、粉砂质砂和粘土质粉砂三种类型组成.沉积物中值粒径分布比较复杂,介于2.5～8ψ之间;沉积物分选系数集中于1～2左右,其分布与中值粒径具有一致性,其中物质组成相对较粗的颗粒分选性较好而较细的颗粒分选性较差:偏态与峰态跨度较大,分别介于0.1-0.8与1-4不等.崇明东滩、横沙东滩(浅滩)和九段沙的沉积物分选系数、偏态和峰态的分布具有一致性,三者相关性较强;南汇边滩的沉积物分选性、偏态及峰态值则因南滩与东滩所处位置差异而有较大差别.此外,河口潮滩表层沉积物分布显示泥沙输移的结果,其主要水动力因子包括潮流和波浪控制的泥沙输移:在受落潮优势流作用的地区普遍粗于涨潮优势流作用的地区;在波浪动力强、波能释放的地区沉积物普遍较粗且分选性较好:深水航道工程的堵汉、导流、破水波作用明显,使得导堤两侧的表层沉积物粒度出现粗细分布不均的特点.     

起沙系数对沙尘数值模拟影响的研究

通过综合考虑地表条件,如土地利用、土壤类型、植被覆盖与土壤湿度等,定义了起沙系数,用于改进沙尘数值预报模式中的起沙通量,为沙尘数值预报模式提供客观准确的地面起沙条件,提高了沙尘天气分布预报的准确率\.起沙风系数的引入能够对沙尘数值模拟产生较大的影响,若起沙系数中应用较高精度的土壤水分资料与土壤类型,将能更准确地反映起沙系数的作用。     

近年来北京沙尘天气特征及成因分析

针对2000-2002年北京沙尘天气增加和2003年沙尘天气迅速减少的现象,统计分析了近几年北京沙尘天气的特征和出现的特点,并从大气环流形势、气候特点、气象要素以及可能影响北京沙尘天气的沙源状况进行分析。2000-2002年春季,我国处于西北气流的控制之下,冷空气势力强,以西或西北路径影响我国。2003年春季亚洲东北部高压脊偏强和日本海气旋较弱,使得冷空气路径偏北,入侵我国的冷空气势力较弱,产生大风沙尘的动力条件减弱。气候特点分析表明,1999-2002年北方大部分地区降水量持续偏少,年平均气温偏高,造成土壤水分蒸发强烈,土壤干燥疏松。2002年冬季至2003年春季,北方地区降水量较常年明显偏多,北京周边地区的主要沙源地一直被积雪覆盖,植被覆盖度扩大,有效抑制了沙尘天气的形成。     

20世纪90年代华北大暴雨过程特征的分析研究

首先对1960～1999年的华北夏季暴雨过程进行了统计分析,之后,又进一步对1990～1999年造成夏季特大暴雨过程的天气形势进行了分型研究.结果表明,从20世纪60年代到90年代夏季每10年发生的暴雨和大暴雨次数基本相当,40年中山西和河北的北部暴雨发生次数在20次以上,沿海地区暴雨发生次数为60～100次.1990～1999年的6～8月华北地区发生大暴雨共39天,大体可分为5型:1型为台风与低槽(低涡)远距离相互作用;2型为低涡(登陆台风)与西风槽相互作用;3型为登陆台风北上受高压阻挡停滞;4型为低涡暴雨;5型为暖切变暴雨.其中,台风和低涡是主要影响系统.最后,对北京夏季的暴雨过程也进行了统计和分型研究.40年中有7年未发生暴雨,而最多的年份发生了5次,存在很明显的年变化.研究表明,尽管北京暴雨具有华北暴雨的共同特征,但也有北京地区的特点,如以暴雨频次而言,最多的是低涡暴雨,其次是台风与低槽(低涡)相互作用型.另外,低槽冷锋暴雨也是一类值得关注的系统.     

基于风云四号静止气象卫星的局地对流智能化预警模型及应用

强对流等灾害性天气给人民生活和社会经济发展造成了严重影响,准确理解强对流发生的机理及提高其预报效果仍然是具有挑战性的工作。综合利用我国自主研发的新一代地球静止轨道气象卫星风云四号高时空分辨率观测数据和中国气象局全球数值预报(China Meteorological Administration-Global Forecast System, CMA-GFS)格点化产品,研究局地对流发生前大气环境场的特征和关键影响因子的变化。分析表明：卫星观测得到的云顶冻结信息以及表征大气的不稳定性、水汽含量等数值模式变量是预测局地对流发生的重要因子。利用面积重叠法和光流法对云团进行连续追踪,采用机器学习技术建立了中国区域局地对流发生和强度分级(弱、中、强)预警模型2.0版本(Storm Warning In Pre-convective Environment Version 2.0, SWIPE-V2.0),实现了局地对流的智能化预警。独立检验结果表明：模型对6个不同分区的雨季8 mm/h以下强度降水相关的对流判识准确率在0.5～0.85,对8 mm/h以上强度降水相关的对流判识准确率在0.69～0...     

北京秋季一次降雪前污染天气的激光雷达观测研究

以2009年11月5~8日北京地区发生的一次特殊天气形势下的重污染天气过程为例,研究分析本次污染特点和大气边界层结构特征以及此天气过程的大气温度和相对湿度结构特点。激光雷达是探测大气边界层及气溶胶的一个高效工具,利用ALS300激光雷达系统测量信号,应用Fernald方法反演大气消光系数,根据反演的气溶胶消光系数的最大突变,即最大递减率的高度来确定大气边界层的高度。利用其观测的退偏比分析大气污染物特性。利用微波辐射计数据,确定大气温度和湿度时空特征。研究结果表明:在本次污染天气下,大气具有很强的逆温结构,逆温最大可达近1 K(100 m)-1,500 m以上的大气相对湿度很低,在这种天气特征下的大气边界层高度在400 m左右,非常稳定。污染结束降雪开始前,大气逆温结构消失,大气湿度大幅度增加,接近饱和。根据lidar(light detection and ranging)退偏比的分析,本次污染天气是一次典型的烟尘类颗粒物的污染,污染具有区域性特点。PM2.5(空气动力学当量直径小于等于2.5μm的颗粒物)与AOT(Aerosol Optical Thickness)之间有明显的线性关系,相关系数达到0.72。该lidar系统能够反演出秋季降雪前本次污染天气背景下北京城区上空的大气污染特性和大气边界层高度。     

东北地区一次短时大暴雨β中尺度对流系统分析

为了探寻东北短历时暴雨的预报线索,利用自动站、卫星和常规气象观测资料相结合的方法,研究2006年8月10日最大1 h雨量达到90.8 mm(泰来,其中,后半小时降水82 mm)的东北中西部百年一遇短历时特大暴雨中尺度对流系统(MCS)发展过程,及其发生的天气尺度背景和中尺度环境与触发机制.通过红外卫星云图和高分辨率的可见光云图,分析MCS如何从一个γ中尺度发展为α中尺度对流复合体(MCC)的过程.分析表明,与6个市(县)半小时雨量超过33 mm相关联的MβCS分别发生在2个阶段,第1阶段在MCC形成之前,MβCS主要向东移动(最后合并成MCC),第2阶段,在MCC成熟阶段.MpCS出现在MCC的西南边缘,而且最强短历时暴雨就发生在这里.从分辨率更高的可见光云图上可以发现,有北、西两条积云线,它们交汇的地方MβCS强烈发展并产生暴雨.分析MCS加强和产生暴雨的原因表明:(1)暴雨发生前夕暴雨区域具有高温、高湿和对流性不稳定层结,并存在明显的对流有效位能增加、抬升凝结高度及自由对流高度降低的现象,有利于暴雨发生;(2)β中尺度云团之间的合并,使MCS迅速发展,产生暴雨;(3)北、西两条积云线分别与地面风场中的两条辐合线相对应,在它们交汇处的较强辐合导致β中尺度云团强烈发展产生暴雨.分析MCS在MCC西南方向传播的原因表明,两条辐合线的移动方向和速度决定了暴雨MCS的传播方向.另外,偏北气流的出现和新老云团的新陈代谢过程是触发暴雨的关键因素.上述分析结果也为短历时暴雨的预报提供了有用的线索.     

生物质燃烧对清洁地区地面O3含量的影响

使用美国热电子公司的TE Mode1 49C型 O3监测仪、TE Model 48C型CO监测仪和TE Model 42C型NOx监测仪,对上甸子区域大气本底站2005年9月地面O3、CO和NOx的浓度进行了连续监测,获得了同步的气象数据,并详细记录了测站附近生物质燃烧的现象。结果表明,生物质燃烧影响了O3浓度日变化规律,最大小时平均浓度出现在18时(北京时间,下同),峰值过后的5～6 h内 O3的浓度仍明显高于无燃烧现象的情况, 且从燃烧集中时段（15时左右）至傍晚（19时）,O3浓度逐时上升;NOx和CO浓度日变化规律和城市地区的观测结果也有不同,浓度高值时段和燃烧时间吻合,其中CO浓度在燃烧集中时段上升明显;生物质燃烧情况下,Δφ(O3)/Δφ(CO)高于无燃烧情况, 在午后至傍晚燃烧集中且太阳辐射条件较好的时段内,NOx、CO浓度与O3浓度呈现正相关关系。相同天气条件下的个例对比结果显示：测站受生物质燃烧排放输送的影响,主导风向下燃烧个例中O3浓度明显高出无燃烧个例约0.02 mg·m-3。     

GRAPES紫外线（UV）数值预报

应用GRAPES（Global/Regional Assi milation PrEdiction System）模式中的Goddard短波辐射方案,创建了紫外线数值预报系统（GRAPES-UV）。介绍了Goddard短波辐射方案,给出了GRAPES-UV系统的运行和个例分析。研究结果表明,紫外线指数（UVI）除了与纬度、地形和日变化有关外,还与云的分布以及天气形势密切相关,GRAPES模式中云的微物理方案对UV预报有较大的影响,UVI在晴空和对流云降水地区的强烈反差是UVI的重要特征。在个例试验中应用了臭氧总量预报模式,通过T213模式为化学输送模式提供气象背景,利用卫星资料同化技术建立臭氧的初始场,预报大气臭氧总量。应用国际上通常采用的临界成功指数（CSI）对2007年夏季北京和上海UV预报进行统计检验。北京和上海24 h紫外线强度等级为强和很强的CSI分别为0.625和0.780,接近同样方法的美国检验结果0.677。该系统从2006年3月起在中国气象局大气成分观测与服务中心的业务系统中正常运行,并在大气成分中心网站上发布UVI和紫外线强度等级预报,并提醒公众采取合适的方法保护自身免受UV的过度辐射。     

ATOVS资料在长江流域一次暴雨过程模拟中的应用

利用2002年 "973" 中国暴雨试验(CHeRES)期间获取的常规、非常规观测资料, 对7月22～23日长江中下游地区的一次大暴雨过程进行了分析和模拟研究.分析表明, 此次降雨过程是由东北-西南向梅雨锋上发生发展的β中尺度对流云团造成.在高低空环流的共同作用下, 高空槽后干冷气流与西南暖湿气流在长江中下游地区频繁交汇, 使得中尺度对流系统得以持续发展.模拟研究发现, 由于梅雨锋云带结构比较松散, 造成降雨的强对流系统尺度较小, 仅利用常规探空资料难以理想地模拟出降雨过程中对流云团的强度、演变.为此, 采用不同同化方案同化NOAA16卫星的ATOVS资料, 对此次降雨过程进行了对比模拟试验.结果发现, 形成模式初始场时考虑间接同化ATOVS反演得出的温、湿资料, 模式虽然同样能较好地对造成暴雨的主要天气系统、降雨的主要落区以及暴雨发生的时段进行模拟, 但雨区和雨强的模拟效果没有明显改进.相比而言, 采用增量三维变分同化系统, 直接同化ATOVS资料形成初始场, 不仅可以较好地模拟出暴雨天气形势、主要影响系统, 而且对降雨的落区、强度、暴雨发生时段均有较好的反映.模拟试验结果表明, 直接同化ATOVS资料, 模拟的梅雨锋上局地暴雨强度与实际降雨量级基本一致, 且可以有效改进对流层温、湿场分布.这不仅说明ATOVS资料的使用对于提高梅雨锋上局地暴雨过程模拟效果是可行的、必要的, 而且也为该资料用于梅雨锋暴雨的预报奠定了基础.