干旱区盐碱尘暴的形成、输送及其环境效应

盐碱尘暴是富含细粒硫酸盐和氯化物的化学尘暴,是大气颗粒物PM10的重要来源之一。盐碱尘暴的产生、输送和沉降对区域甚至全球生态环境和气候变化具有重大影响。本文分析了盐碱尘暴的化学组成及其危害,对盐碱尘暴的形成、输送及其环境效应作了研究综述。结果表明：干旱区干涸湖床是盐碱尘暴的发源地,风蚀作用下干涸湖床盐粒和粉尘的扩散过程主要受风场、区域气候特征和地下水埋深的影响。构建综合风动力和下垫面因子的盐粒风蚀物扩散模型,加强盐分风—水两相运移耦合作用及其与流域景观变化的关系研究是盐碱尘暴的突破方向。     

河南省冰雹时空分布及天气形势特征

利用河南省121个气象台站1971—2010年共40a的冰雹资料,应用统计学方法,分析了河南省冰雹日的年际、月际和日变化特征,以及降雹的落区和范围等空间分布特征等,结果表明:河南省冰雹的年际变化较不稳定,20世纪80年代到90年代中期冰雹日出现较多,到21世纪初又出现一个小高峰,2006年之后则保持较低值;每年4—8月为河南省冰雹多发期,而冰雹在一天之内绝大部分发生在午后到傍晚,这是由形成冰雹的热力条件决定的。40a间冰雹主要发生在河南省中北部、西部和西南部山区,而在东部和东南部的平原地区冰雹发生次数较少。通过对1999—2010年45个冰雹日天气形势的分析发现,河南省易产生冰雹的4种主要天气形势分别为西北气流型、东北冷涡型、华北冷涡型和低槽型,西北气流型造成的冰雹日为最多,低槽型冰雹日最少,不同天气形势背景下的降雹落区有较大差异。     

2011-06-11豫北强对流天气过程分析

利用常规观测资料、加密地面资料、卫星云图和多普勒雷达回波等资料,从天气形势、物理量场和回波演变特征等方面对2011年6月11日午后发生在豫北地区的强对流天气进行分析发现:高空冷平流和24 h显著降温区叠加在低层暖区之上,形成上干冷下暖湿的位势不稳定层结,为强对流的产生提供了层结条件;地面暖低压发展和辐合中心、辐合线是这次强对流天气的触发机制;0-6 km较大的垂直风切变有利于强对流天气的发展和维持。卫星云图和雷达产品显示:对流云团的发展和移动与地面切变线、雷达回波一致,并可预测强天气落区。当回波中心强度≥50 d Bz、回波顶高≥12 km、垂直累积液态含水量≥45 kg/m2时,极易造成短时强降水和冰雹天气。三体散射特征和中气旋的出现对确定发布冰雹预警有指示意义,17:50第一次观测到三体散射特征发布冰雹预警,时效在20~90 min。垂直液态含水量在强降水发生前20 min开始剧增,为判别短时强降水等强对流天气提供有效依据。     

机场低能见度自动观测设备测量数据对比

基于民航机场的实际应用,对比安装在陕西省西安咸阳国际机场跑道一端的大气透射仪和前向散射仪2013年1月—2014年8月测量的跑道视程数据,结果表明:整体上,当跑道视程R > 400 m时,前向散射仪测量数据大于大气透射仪数据的比例高;当跑道视程R≤400 m时,大气透射仪测量数据大于等于前向散射仪数据的比例更高。当跑道视程R≤600 m时,两种设备测量数据具有很好的相互替代性;当跑道视程R > 1000 m时,两种设备测量数据差距较大。在雾、冻雾、霾和暴雨天气时,两种设备测量数据在时间上具有很好的一致性,且在跑道视程R≤1000 m时,两种设备测量数据具有很好的相互替代性,而在雪、烟和扬沙天气时两种设备测量的数据差距较大。     

MULTIMODEL CONSENSUS FORECASTING OF LOW TEMPERATURE AND ICY WEATHER OVER CENTRAL AND SOUTHERN CHINA IN EARLY 2008

Based on the daily mean temperature and 24-h accumulated total precipitation over central and southern China, the features and the possible causes of the extreme weather events with low temperature and icing conditions,which occurred in the southern part of China during early 2008, are investigated in this study. In addition, multimodel consensus forecasting experiments are conducted by using the ensemble forecasts of ECMWF, JMA, NCEP and CMA taken from the TIGGE archives. Results show that more than a third of the stations in the southern part of China were covered by the extremely abundant precipitation with a 50-a return period, and extremely low temperature with a 50-a return period occurred in the Guizhou and western Hunan province as well. For the 24- to 216-h surface temperature forecasts, the bias-removed multimodel ensemble mean with running training period(R-BREM) has the highest forecast skill of all individual models and multimodel consensus techniques. Taking the RMSEs of the ECMWF 96-h forecasts as the criterion, the forecast time of the surface temperature may be prolonged to 192 h over the southeastern coast of China by using the R-BREM technique. For the sprinkle forecasts over central and southern China, the R-BREM technique has the best performance in terms of threat scores(TS) for the 24- to 192-h forecasts except for the 72-h forecasts among all individual models and multimodel consensus techniques. For the moderate rain, the forecast skill of the R-BREM technique is superior to those of individual models and multimodel ensemble mean.     

华北区域性低能见度天气的自动识别及预报

利用2002~2011年的能见度观测资料以及NCEP格点资料,采用天气学方法研究了华北地区的低能见度天气过程。结果表明:造成研究区域低能见度的500 h Pa天气形势可分为3种类型:2槽1脊型、低槽型、纬向气流型;用特征物理量作为这3种天气型的入型判据,建立了华北区域性低能见度天气的自动识别系统;并在此基础上,利用K指数、露点温度差以及500 h Pa和850 h Pa的假相当位温差等天气诊断物理量,进行第二次判别,进一步消空,最后制作低能见度天气预报。利用以上建立的预报方案,对2002~2011年进行冬半年逐日回代检验,预报准确率达到了78%左右;对2012年的试预报结果为:出现3 d区域性低能见度天气过程完全报对,试验结果表明预报方法达到了较好的效果。     

集合均方根滤波同化地面自动站资料的技术研究

模式地形与观测站地形高度差异一直是地面资料同化面临的棘手问题,合理的同化方案能够将地面自动站资料有效的同化到中尺度数值模式中。本文首先采用Guo et al.(2002)的方案实现了在WRF模式中应用集合Kalman滤波方法同化地面自动站资料;然后对方案进行调整,对10 m高度风场、2 m高度位温、2 m高度露点和地表气压进行同化。通过均方根误差分析,模拟结果和同化增量分析来确定集合平方根滤波(EnSRF)同化地面自动站资料的有效性,并进行敏感性试验分析检验模式对各要素物理量的响应状况。结果表明:在EnSRF同化系统中应用Guo et al.(2002)的方案将地面自动站资料进行同化到数值模式中,能够部分改善模拟结果;地面观测资料(温度、湿度、风场、地表气压)中各物理量分别同化到数值模式都能影响18小时降水预报,但各物理量所起作用大小不同,其中对结果影响最大的是露点;使用位温、露点分别代替温度、比湿进行同化模拟效果更好,对自动站资料的同化也更加有效。     

自动气象站蒸发传感器现场校准规范相关问题探讨

为了使自动气象站蒸发传感器现场校准规范更好的适用于实际工作,根据超声波蒸发传感器的特点、现场校准的工作经验和一些实验数据,发现并剖析了《自动气象站蒸发传感器检定规程》的不足,并在此基础上提出了增设重复性测量、最大允许误差应改为±(01 mm+15%×标准高度标称值)以及在校准操作方法中,应明确描述使用整块标准模块进行操作的几点修订意见,从而进一步完善了超声波蒸发传感器现场校准指标和方法,为新编的现场校准规范的编制提供依据。     

同化雷达估算降水率对暴雨预报的影响

选取2009年3月28日广东省广州市大暴雨过程,考察了变分校准前后Z-I关系估算雷达降水率的区别。变分校准后的降水率资料具有较高的单点精度与合理的梯度分布。降水率资料能够反映大气动力特征和水汽分布等重要信息,是模拟中小尺度系统的关键因子。基于GRAPES (Global/Regional Analysis and Prediction System) 区域三维变分系统,将FSU (Florida State University) 对流参数化方案作为观测算子的同化试验指出,同化降水率资料后同时增强了低层大气的辐合和高层大气的辐散,从而使整层气柱的不稳定能量增加。沙氏指数和K指数诊断分析也表明,同化降水率资料后有利于触发强对流天气。此外,低空辐合有利于水汽垂直输送,维持对流发展,改进降水模拟。逐小时数值模拟结果表明:同化校准后的雷达估算降水率不仅可以改进降水分布,而且使中尺度对流系统的发展和消亡清晰地表现出来。     

基于GIS的人工影响天气系统设计与实现

综合分析与总结了人工影响天气终端软件在框架结构和GIS应用方面的现状及存在的问题,针对人影的特定业务需求,提出了基于开源GIS的插件式人工影响天气指挥系统的设计方案.以.NET为开发平台,采用插件式GIS应用框架的二次开发方式设计系统架构,同时结合GDAL与SharpMap实现系统的GIS功能需求.在此基础上,详细阐述了插件模块和各GIS功能模块的实现,并给出了人工影响天气指挥系统的具体设计方法.实际运行效果表明,该指挥系统极大地提高了人影业务功能扩展以及后期维护的效率.