青藏高原抬升加热气候效应研究的新进展

对近4年来关于青藏高原加热影响气候的研究进行回顾.首先介绍利用位涡方程和热力适应理论,揭示;夏季高原上空低层气旋式及高层反气旋式环流结构稳定维持的动力学机理.结果表明高原加热作用造成的低层正涡源是低层气旋式环流得以稳定维持的重要原因.而边界层摩擦产生的负位涡是平衡正位涡的主要因素.高原加热还在高原上空形成负位涡,它影响着盛夏的大气环流,是青藏高原上空强大而稳定的反气旋环流得以维持的重要因素.在春夏过渡季节青藏高原非绝热加热对大气环流季节变化以及亚洲季风爆发的影响力方面,进一步确认了感热加热在过渡季节早期(5月中旬以前)环:流演变中的重要作用.青藏高原非绝热加热的时间演变引起了海陆热力差异对比的变化,使副热带高压带首先在孟加拉湾东部断裂,亚洲季风因而在孟加拉湾爆发.结果还表明,用纬向风垂直差异的时空分布能更准确地表示季节变化的区域差异.在青藏高原非绝热加热与北半球环流系统年际变化的联系方面,发现夏季青藏高原的加热强(弱)的年份,高原感热加热气泵(SHAP)高(低)效工作,使高原加热对周边地区低层暖湿空气的抽吸效应和对高层大气向周边地区的排放作用加强(减弱),高原及邻近地区的上升运动,下层辐合和上层辐散均增强(减弱),从而影响着高原和周边地区的环流以及亚洲季风区大尺度环流系统.而且高原的加热强迫还能够激发产生一支沿亚欧大陆东部海岸向东北方向传播的Rossby波列,其频散效应可影响到更远的东太平洋以至北美地区的大气环流.研究还表明,盛夏的南亚高压存在"青藏高压型"和"伊朗高压型"的双模态,它们与高原加热状态有关,且显著地与亚洲季风区的气候分布密切联系.     

面向智慧城市的空间坐标系统维持与转换

随着我国数字城市与智慧城市工程的推进,各种建设平台的统一、共享或融合显得日益重要,全国范围内正在推行"一张图"及一个信息平台的智慧城市支撑构架;测绘工程为各种平台提供基础时空框架或基础地理信息,其中的空间坐标框架是一切工作的基础,坐标框架的统一及自适应互转换成为智慧工程顺利进行的基本保障。本文结合现代城市建设中"三规合一"现实需求,针对其中复杂坐标系统关系的清理与统一的需要,进行了智慧城市架构下坐标系统维持与精准转换的探讨,顾及各坐标系统的历史及现代统一框架要求,提出了框架网联测及整体最小二乘转换的综合技术模式,为复杂环境下的坐标系统统一与维持摸索出优化实施对策。     

台风云娜与桑美对鄂东南降雨影响的对比分析

2004年第8号强台风云娜、2006年第8号超强台风桑美均在8月份登陆浙江并偏西行,但它们造成鄂东南降雨却有较大区别.鄂东南出现大雨以上降水的站数和持续时间,云娜台风低压影响期间明显多于桑美台风低压影响期间,桑美影响期间降雨强度大但持续时间短.对比分析发现:云娜活动期间,低压环流和对流云系影响鄂东南时间长、偏东风低空急流强大、地面冷空气活跃;鄂东南区域平均水汽辐合量大、中低层等相当位温线陡立、有利于降雨的动力条件好,且这三者持续时间长;鄂东南区域平均湿螺旋散度低层正的数值大且持续时间长.桑美影响期间鄂东南对流云发展十分旺盛但快速移走,低层正的湿螺旋散度数值不大但发展层次却比较高.     

2005年"5.31"湖南大暴雨中尺度模拟和发生机制

利用NCEP 1°×1°的6 h再分析资料和MM5模式15 km水平分辨率模拟的逐时资料,对2005年初夏湖南大暴雨的中尺度系统及其触发、维持机制进行了诊断分析研究。结果表明:高低空急流最佳配置,动力耦合关系建立为暴雨发生提供了有利的环境条件;中尺度系统在渝南、黔西生成后移入湖南停滞发展,加强了湖南上空动力不稳定条件,促进对流发展;偏南暖湿气流整层突然增强对暴雨的对流系统爆发性发展起十分重要的作用,它在中高层凝结释放潜热加热高层大气,对上升气流起到正反馈作用;高层大气强“抽吸”效应和前期降水产生地表潜热和感热的强迫作用亦是对流爆发性发展的重要因子。湖南复杂地形在暴雨启动机制中起重要作用。但敏感性试验表明,地形抬升不是这次暴雨唯一必需的触发条件,削平南方山地不仅能增强水汽输送,低层偏南气流增强还能加强地面中尺度系统的辐合作用,辐合抬升是触发机制之一。降雨过程发生发展主要受天气系统控制,地形效应可明显改变降雨落区和强度,迎(背)风坡度的增加(减小)通常使降雨加强,反之使降雨减弱。     

2004年1月中下旬台山长低温过程分析

针对2004年1月中下旬的长低温过程，从天气形势（500hPa、850hPa、地面）和环流演变对其成因进行分析，并与历史个例进行了比较，归纳出一些共同点：干冷过程的极端最低气温一般出现在过程结束前1～2d，湿冷转干冷过程的极端最低气温相对集中在湿冷时段；干冷过程维持时间最短，湿冷转干冷过程维持时间最长。     

豫西北一次弱降水环流形势的飑线冰雹过程数值分析

2015年5月6日夜间,河南省西北部出现了冰雹、飑线和大风灾害性天气。利用常规观测资料、NCEP(1°×1°)再分析资料及郑州多普勒雷达回波资料,对这次弱降水环流背景下的飑线冰雹过程进行数值分析。结果发现:常规天气尺度环流形势不利于对这次飑线冰雹过程的预判,借助中尺度分析与落区围区法能较好地预报这次冰雹飑线过程;豫西北上空CAPE能量场较弱,水汽条件和不稳定能量也不利于强降水的产生,但由于冷平流入侵和高温高湿不稳定能量在豫西北上空不断堆积,以及冷锋入侵和垂直风切变较大,致使豫西北地区存在对流触发机制;低层辐合、高层辐散的垂直层结结构和垂直上升运动的不断加深,使强对流加强并维持,导致形成冰雹和飑线;-20℃层和0℃层高度适宜,有利于豫西北降雹;V型缺口、雷达反射率因子特征及阵风锋和飑线南北两端的速度场分布,对冰雹和大风预报有较好的指示意义。     

2017年5月7日广州极端强降水对流系统结构、触发和维持机制

2017年5月7日,广州市增城区新塘镇等地出现了小时雨量超过180 mm、3 h雨量超过330 mm的极端强降水事件(简称“5·7”极端强降水事件),导致了严重的经济损失。这次过程的高强度降水分为两个主要阶段：花都区降水和增城区降水,每个阶段的强降水均集中在2~3 h内,最大分钟级降水达到了5 mm的强度,增城区新塘镇184.4 mm的极端小时雨量中约120 mm的雨量是在05:30—06:00的半小时内产生的。地闪监测显示,对流发展的第一阶段伴有较少的负地闪,第二阶段仅伴有几个闪电。雷达和卫星资料显示,强降水对流系统具有空间尺度小,发展迅速的特征;但发展成熟阶段的反射率因子大值区和卫星低TBB区在空间上出现明显偏离。强倾斜上升气流可能是造成反射率因子大值区和卫星低TBB区空间偏离的原因。雷达资料垂直剖面显示,对流具有回波顶高较低、云底高度低、强回波质心低等低质心暖云降水的特征。地势分布和辐射降温是花都北部低温中心的主要成因,大尺度弱冷空气和冷中心伴随的地形的共同作用,使得偏南暖湿气流向北移动受阻后,在花都地形的强迫抬升下触发了对流。偏南暖湿气流的持续输送、花都地形的阻挡和冷池的作用是01—03时对流维持的主要原因,弱冷空气的南下对03—04时对流系统的快速南移起到了重要作用,而冷池驱动的对流发展模型可以解释增城地区05—06时对流的较长时间维持。弱的环境引导气流和偏南暖湿气流使得高效的低质心、高效率强降水对流系统较长时间影响同一局地区域,从而导致了花都和增城两地局地极端强降水的出现。     

藓类结皮层人工培养试验和维持机制研究

 2006年开始在库布齐沙漠选择4种藓类植物进行人工培养促进结皮层形成实验,发现人工结皮层中藓类成活率、盖度与土壤基质、降雨量、小生境和藓类植物的生长和繁殖特性密切相关。双色真藓（Bryum dichotomum）成活率和盖度最高,密度与盖度相关,可形成大面积藓类结皮层。单位面积内土生对齿藓（Didymodon vinealis）密度最大,对结皮层的稳定具有重要作用。在培养初期藓类植物生长和繁殖速度较快的原因是消耗繁殖体内营养的结果,以后稳定在一个水平上不会出现生长的高峰期。本项研究为人工培养藓类植物促进结皮层的形成提供了实验依据,并为深入探讨生物结皮层的形成和维持机制提供基础科学资料。     

华北地区强飑线的时空分布与发展移动特征

基于2013—2017年华北地区的雷达组合反射率因子数据和雷暴大风观测数据,总共识别了27次强飑线过程,对27次强飑线过程的时空分布及发展移动特征进行了统计分析。结果表明,华北地区强飑线最集中的时间为7月下旬至8月上旬,强飑线最强的时次集中于16:00—22:00;强飑线形成前40 dBz回波起始位置最集中的区域为山西、内蒙古和河北3省交界处附近,强飑线形成位置多在京津冀境内;山西东部到河北西部沿山一带是最长长度达到400 km以上且维持时长超过7 h的强飑线形成位置集中区域;40 dBz回波起始时间为02:00—07:59的强飑线平均形成时长最长,14:00—19:59的强飑线平均形成时长最短;强飑线的最长长度与发展时长及维持时长有较好的对应关系;回波起始时间为14:00—19:59的强飑线形成期移动距离较短但发展期移动距离较长,而回波起始时间为02:00—07:59的强飑线则相反;大多数强飑线发展期的移动速度要快于形成期移动速度。     

水汽输送影响登陆热带气旋维持和降水的数值试验

Bilis(0010)是一个登陆后长久维持的热带气旋,其维持期间与一条西南风低空急流水汽通道长时间保持联结.用中尺度模式MM5V3对其维持过程进行模拟,并通过多个敏感性试验,研究不同方向水汽输送对热带气旋在陆上维持和降水的影响.结果表明:外界持续的水汽输送有利于热带气旋气旋性环流在陆地上维持,减缓其登陆后的强度衰减.水汽输送通过影响热带气旋的热力结构来影响热带气旋强度,充沛的水汽供应有利于热带气旋暖心维持.外界水汽输送有助于热带气旋雨带中的强对流活动,使雨量加强.而对流活动过程中水汽凝结潜热释放是热带气旋获得能量继续维持的重要条件.结果还表明,南边界水汽输送对热带气旋维持和降水的影响最为明显,其次是东边界.来自北界和西界水汽的影响微弱.