我国大气透明度系数的时间变化

作者在文献[1]中探讨了我国大气透明度系数的空间分布及其主要影响因子。本文则探讨大气透明度系数的时间变化,特别是它的长期变化及其成因。结果发现:火山爆发可使大气透明度系数明显减小;由于人类活动影响,冬季大气透明度系数P_2、P_d有明显的减小趋势,P_2、P_d与用煤量等污染指标有很好的负相关。文中还对大气可降水含量的气候学推算方法进行了探讨。本文应用1820—1983年的地球自转变化率资料,分析出地球自转变化存在准44个月、准11年、准24年和准49年的周期。南方涛动指数的变化,大气活动中心位置的移动,赤道东太平洋海温的异常等,都能从地球自转速度变化思期中找到关系。已经发现,在地转长期(准24年和准49年周期)加(减)速时,南方涛动指数减弱(增强),大气活动中心向西北(东南)移动,非洲干旱区降水偏多(偏少);同时发现:在地转短期(准44个月周期)加(减)速时,赤道东太平洋海温降低(升高)。     

重庆2014年9月12-19日连阴雨过程分析

利用NCEP1°×1°的再分析资料及重庆地区逐日、逐时降水资料、TBB资料以及雷达回波资料对2014年9月12-19日连阴雨天气及期间两次暴雨过程进行对比分析。结果表明：此次连阴雨期间欧亚大陆中纬度为“一槽”型,暖湿气流沿台风“海鸥”外围以及副高边缘不断将南海及西太平洋的水汽输送至川渝地区,为连阴雨提供良好的水汽输送条件;比湿的演变对连阴雨期间降水的增强及间歇有明显的指示意义,负的整层水汽通量散度大值区与两次暴雨落区一致。连阴雨前期大气为对流不稳定层结,能量条件好,阻塞高压明显,中高纬度的环流经向度较大,有利于冷空气的快速南下,前期的“9.13”大暴雨的对流性特征更明显;后期“9.17”暴雨则表现为稳定性降水,TBB资料在连阴雨期间的强度演变对两次暴雨过程产生的时段和落区的指示意义较好。在整个连阴雨期间近地层多弱冷空气的影响,中层有偏南风,连阴雨天气得以持续,但是两次暴雨过程开始时,冷平流均有明显的增大,表明冷空气有所加强,冷空气的加强触发了暴雨的产生,同时伴有中层偏南暖湿气流的增强。从两次暴雨过程时多普勒雷达垂直风廓线图也能反映出低层冷空气入侵,中层偏南暖湿气流的增强。     

夏季西太平洋暖池热含量对华西秋雨的影响及可能的物理机制

利用1971—2012年气象台站逐日资料,综合考虑降水量、降水日数及日照时数计算华西秋雨强度,结合不同深度海温资料,研究了华西秋雨强度与夏季西太平洋暖池热含量年际变化的联系,并讨论了其可能的物理机制。结果表明,前期夏季西太平洋暖池关键区(5°S—5°N,130°—160°E)热含量变化与华西秋雨强度有显著正相关关系,当前期关键区热含量偏高(低)时,华西秋雨强度较强(弱)。分析发现,当前期关键区热含量偏高时,其相对大气是一个异常热源,由于大气对其的响应,在热含量关键区西北侧中国南海—中南半岛附近生成了异常气旋式环流,其偏东偏南气流有利于向华西地区输送中低纬度洋面上大量暖湿水汽,并与北方的干冷空气在此交汇,同时,高层西风急流异常西伸,华西地区恰好位于急流入口区右侧的辐散区,这种高、低层有利的耦合形势使得秋雨偏强,反之亦然。      

一次高原切变线过程的数值模拟与阶段性结构特征北大核心CSCD

利用非静力中尺度数值模式WRF并结合NCEP-FNL分析资料、常规气象观测资料、FY-2F卫星TBB数据以及CM ORPH降水资料,对2014年6月29日至7月1日的一次高原横切变线过程进行了数值模拟并分析了其演变过程中降水、热力、水汽和动力的结构特征。结果表明,WRF模式较成功地模拟了此次高原切变线过程的降水量和落区。在高原切变线活动期间,不同阶段结构特征存在明显差异。切变线附近通常对应TBB<-20℃的云区;随着切变线的发展,TBB值降低,在云区内有多个TBB<-60℃的对流活动中心,对应主要降水期;在切变线减弱阶段,TBB值升高,降水趋于结束。高原切变线存在"南暖北冷"的热力结构,在切变线发展维持阶段呈现高层稳定、低层不稳定的垂直分布特征;高原切变线也是水汽的聚集带,水汽通量散度的转变对高原切变线的发展具有一定指示作用。在切变线初生阶段和维持、发展阶段,垂直方向上存在正涡度中心和辐合中心,呈现对流层低层正涡度和高位涡中心相耦合的动力结构;气旋式切变有利于高原切变线上正涡度的维持;散度场上的低层辐合、高层辐散的结构特征有利于切变线上垂直上升运动的发展;高原切变线上的辐合带先于正涡度带开始减弱、消失是高原切变线减弱的一种特征信号。     

2013年重庆秋季连阴雨期间暴雨过程对比分析

2013年8月29日9月11日,重庆各地出现不同程度的连续降水天气,持续614天,降水日数多、日雨量大,连阴雨期间重庆出现两次区域性暴雨天气过程,为较严重连阴雨天气。利用NCEP 1°×1°的再分析资料及重庆地区逐日、逐时降水资料及雷达回波资料,对连阴雨天气期间两次暴雨过程进行对比分析。结果表明：此次连阴雨过程中欧亚地区中高纬500 hPa呈“两脊一槽”型,连阴雨过程中两次暴雨过程的500 hPa中高纬形势有所不同,但影响系统均为短波槽;两次过程都存在强大的水汽输送带,因副热带高压位置不同,暴雨区水汽来源也不同,一次来源于南海,一次来源于南海与孟加拉湾。近地层弱冷空气及中层暖湿气流的持续影响使连阴雨天气得以维持,两次暴雨过程产生前或产生时都伴有低层冷空气和中层暖湿气流的加强。由于“9·10”暴雨过程在暴雨区附近有明显的θse锋区,而“9·2”暴雨却不存在θse锋区,因此连阴雨过程中两次暴雨的降水性质不同。在对流并不特别强的暴雨过程中,雷达资料对影响系统强度的判断同样有指导意义。     

广西秋季层状云微物理特征分析

利用2012年11—12月在广西进行的11架次飞机云物理探测资料对层状云宏微观物理结构特征进行研究,探讨层状云降水机制。结果表明:广西层状云微物理特征与我国其他地区的存在显著差异。层状云典型的微物理垂直结构为在云下层是由凝结作用生成云滴,随上升气流发展,云滴数浓度、平均直径和液态水含量随高度逐步增加,云滴谱拓宽,谱型向大尺度的方向扩展,至云中上层增大至最大值后随高度减小。冷暖混合云结构的高层云冷云部分的冰相粒子落入暖层后对其微物理结构产生影响,主要是使云滴谱展宽,CIP云滴平均直径垂直分布变幅增大,有利于暖层中碰并过程的启动和发展。层积云微物理水平分布呈现不连续跳跃式变化特征,存在对流泡结构,对流泡内各微物理量高于泡外,云滴谱型向大尺度移动,对流泡结构是层积云形成降水的重要机制。     

四川盆地一次强降水过程水汽特征

利用WRF模式、地基GPS资料以及常规气象观测资料,结合模式输出资料的高空间分辨率(10km)和GPS大气可降水量(GPS-PWV)资料的高时间分辨率(30min)的优点,对2008年7月20—22日四川盆地一次暴雨过程的水汽变化特征及各物理量与大气可降水量的关系进行综合分析。结果表明:此次降雨过程是由高原涡和西南涡共同作用引起,WRF模式能够较好地模拟出降雨落区和强度。GPS-PWV反映的大气可降水量增减趋势与WRF模拟的较为一致。水汽密度垂直分布反映了大气可降水量分布,水汽密度随高度增加而递减,降雨初期,水汽密度随高度减小迅速,降雨强盛时期,水汽密度随高度减小的速度减慢。水汽辐合使得水汽密度和大气可降水量增大,风的散度项与水汽通量散度的变化一致,而水汽平流项对水汽辐合贡献较小,水汽的辐合主要由风场辐合造成。     

东亚干旱半干旱区空中水资源研究进展

系统回顾了近年来中外对东亚干旱半干旱区空中水资源方面的主要研究进展,主要包括大气水汽、云的分布特征、空中水资源的降水转化率及其影响因子等。东亚干旱半干旱区西部及东部水汽含量较中部高,背风坡水汽含量较迎风坡高,季风区及山脉地区云水资源高于盆地、沙漠上空。20世纪80年代中期以后,东亚干旱半干旱区对流层底部的水汽显著增多,其中夏季增加最为明显。在全球气候变化背景下,中国西北部分地区云水路径总体呈现上升趋势,同时呈现"东正西负"的东西向变化差异以及"北正南负"的反相位特征。大气环流、地表温度、下垫面地表特征等因子通过影响东亚干旱半干旱区的水汽输送及蒸散,进而改变东亚干旱半干旱区空中水资源,空中水资源的改变通过影响辐射收支、不同高度云量及第2次相变产生的云水含量进而对局地温度和降水产生影响。以往研究中,大部分主要针对东亚干旱半干旱区大气中的水汽含量和云平均状态的分布与变化特征,而与降水相关联的空中水资源的变化特征目前仍不清楚,有待系统深入地研究。      

利用多种再分析资料对比分析青藏高原夏季大气水汽含量变化情况

利用ERA-Interim、MERRA和NCEP/NCAR三套再分析资料,分析1979~2014年夏季青藏高原大气水汽含量的时空变化特征,同时对比了各套资料异同点,结果表明:(1) ERA-Interim和MERRA资料均显示出夏季青藏高原大气水汽含量呈现显著的上升趋势,在1994~1995年前后发生明显突变,大气水汽含量由偏低时期向偏高时期转变;而NCEP/NCAR资料并没有出现类似的显著上升趋势和突变年份;ERA-Interim资料与MERRA资料的夏季青藏高原湿池指数之间的相关性明显强于NCEP/NCAR资料与它们任何一个之间的相关性。(2)夏季青藏高原大气水汽含量呈现出自高原东南边缘地区向西北部递减的分布形式。其中,MERRA与ERA-Interim资料显示的水汽含量分布更为相似,而NCEP/NCAR资料反映的水汽含量在高原中部往北递减不明显,湿度中心较为分散。(3)从空间分布上,MERRA与ERA-Interim资料显示青藏高原大部分地区夏季水汽含量均呈显著的增加趋势,而NCEP/NCAR资料仅在高原东北部小部分区域存在显著的增加趋势。(4)从夏季青藏高原大气水汽含量的年际变化特征分析来看,ERA-Interim和MERRA资料相对于NCEP/NCAR资料也更为接近。      

探空资料GSI同化在青海短时强降水中的应用——以青海2015年8月1—3日区域短时强降水为例

通过GSI同化系统对2015年8月1—3日青海地区的一次连续短时强降水天气过程同化不同的观测得出如下结论:(1)无论是同化改则、申扎新增探空资料(方案1)还是L_Radar资料(方案2),都能够快速收敛,说明高原上探空资料对青海降水数值模拟比较敏感,其中风场的影响比较明显,其次是湿度;(2)方案1对青海境内的降水中心的范围和强度的准确性都有一定的提高,其中改进比较明显的是河湟谷地大雨以上量级的降水,但整体上对青海降水量级预报与控制实验一样仍偏大;方案2大部分地区的降水减弱,量级更接近实际,但对对流性降水模拟是偏小;(3)500h Pa初始场分析结果上,同化不同的资料后高度场改变比较大的是高海拔地区,风场改变比较大是低海拔地区,水汽通量散度改变比较大的是地形比较复杂、高度梯度比较大的区域;(4)从剖面初始场变化上看,方案1对青海地区改变比较的明显是青海大陆高压的西侧中层(350—300h Pa);方案2对青海改变比较明显的是东北部的低层(500—400h Pa)。