西安地区高温天气分月精细化预报指标

利用1987—2016年西安城区和6个区县的高温天气资料,运用天气学原理和统计学方法,分析≥35℃、≥37℃和≥40℃高温天气的时空分布特征。研究表明近30 a西安地区高温日数整体表现为增加趋势,≥35℃、≥37℃和≥40℃高温日线性倾向率分别为3.3、3.0和0.2 d·(10 a)-1;≥35℃和≥37℃高温日7月出现最多,≥40℃高温日6月出现最多。根据500 h Pa大气环流形势,将西安地区高温天气分为西北气流型、西太平洋副热带高压型(以下简称副高)(细分为副高影响型和副高控制型)以及大陆暖高型3种类型。通过分析高温发生前一天08:00的高低空暖空气温度范围和位置分布、地面气压场分布、24 h变压强度、气温和云量、ECWMF数值模式850 h Pa温度和海平面气压场预报结果以及5个指标站08:00 850 h Pa和地面温度等因子,细化总结出6—8月逐月≥35℃、≥37℃和≥40℃高温精细化预报指标。     

“13·12”西安重污染气象条件及影响因素

使用高分辨监测资料对2013年12月18—25日西安严重污染天气气象条件及影响因素进行分析。结果表明:严重污染期间,亚洲大陆中高纬度500 hPa呈一槽一脊经向环流型,陕西处于地面冷高压南部均压场控制下。空气质量转好时,高空锋区明显增强,地面冷锋快速东移、南压,边界层高度增大,近地层集聚污染物显著抬升。严重污染与非污染时段气象条件差异明显。除接地逆温外,近地层不同高度存在悬浮逆温,相对湿度呈湿-干-湿垂直分布,温湿条件有利于污染加强。严重污染属于以湿霾为主的重度霾天气,日平均能见度小于1.5 km,边界层高度小于0.7 km,郊区湿霾每日持续时间平均比市区长约5 h。严重污染期间,细颗粒物浓度远高于粗颗粒物,随时间增加趋势明显。颗粒物平均浓度在午后出现峰值,可能与边界层高度偏低、关中盆地地形因素密切相关,本地地面风场日变化对污染有加重效应。     

多普勒雷达资料同化对暴雨预报的影响

诊断分析了2007年8月8日陕西中南部一次突发性大暴雨过程,利用WRFV3.4数值预报模式及WRF-3DVAR变分同化系统,采用直接同化西安C波段多普勒雷达资料的方法,设计了4组试验方案。结果表明,多普勒雷达资料同化能有效改进WRF数值模式性能,不同的同化方案对模式初始场及预报场有不同的改进,同化反射率对初始水汽场的改变较为显著,而同化径向速度对初始风场的改变更为明显。在加入雷达资料同化后模式系统对中小尺度天气系统特征的模拟效果提高,风场的辐合特征更为明显,水汽也有显著增强,降水强度和中心跟实况更为接近。     

北冰洋浮冰和开阔海面上的能量平衡特征

利用中国首次北极考察队于 1 999年 8月 1 9日～ 2 4日在北冰洋浮冰区获得的大气近地层垂直廓线和辐射等资料 ,依据相似理论方法 ,对比分析了北冰洋无冰海面和冰面上热平衡参数的变化特征。结果表明 ,海面与大气和冰面与大气之间相互作用的边界层物理过程差异十分明显。冰面吸收的净辐射仅为海面的 6%左右 ,主要消耗于感热输送和冰面融化过程 ,不足部分由水汽在冰面上凝结释放的潜热和冰中的热通量来补充。海面吸收的净辐射主要消耗于潜热输送过程 ,占净辐射的 50 % ,其余热量传向水体深层和用于感热输送 ,分别占净辐射的 2 6%和 2 4 %。由此可见 ,在北冰洋夏季 ,无冰海面有大量的水汽向大气输送 ,这对研究北冰洋地区大气边界层的季节变化过程是至关重要的     

关中盛夏强湿雷暴环境条件与云微物理特征

利用NCEP、地闪、云图和WRF模式等资料,分析总结2010年8月11-12日和2011年8月15-16日关中近10年地闪次数最多的两次湿雷暴天气特征。结果表明:欧亚中高纬为两槽一脊环流形势,西太平洋副热带高压(下称西太副高)稳定少动控制陕西,关中低层受切变线直接影响,有利于盛夏强湿雷暴发生。北部高层冷平流和正湿位涡向南下滑,陕北能量锋区南压,陕西西南部低层暖舌向东北方向伸展,关中不稳定层结加强,最大对流有效位能超过3 000 J·kg-1,垂直上升运动深厚,是强湿雷暴发生的有利环境条件。西太副高偏强偏西,"上干下湿"层结不稳定,近地层高温高湿,对流有效位能偏大,垂直上升运动中心和对流云顶偏高,导致强湿雷暴比普通暴雨过程地闪明显偏多。关中地闪与强降水二者中心接近,密集区与低层高位温区走向一致,主要分布在50 m-2·s-2以下正螺旋度区。强湿雷暴不同阶段对流云团与地闪分布差异明显。发展阶段,MCS冷云罩显著扩大,北侧TBB大梯度区呈反气旋北凸,对流云顶和地闪密集区不一致,地闪趋于集中、频次增大;成熟阶段,TBB中心降至-76℃以下,地闪密集区与对流云顶基本重合,密度和频次达到过程最大,正闪分散在负闪密集区西南方向;消散阶段,地闪密集区与云顶逐渐分离,明显减弱、分散,正闪相对活跃。WRF输出的-20~-10℃层之间雪、霰粒子质量混合比与地闪频数呈正相关变化,可有效指示关中地闪发展趋势。雪粒子落区相对连续、在地闪周围,霰粒子相对分散、中心靠近地闪密集区。雷暴成熟阶段,雪、霰粒子分别在8~16km、6~12 km高度附近,密集区与显著上升运动区一致。上升运动偏强时,地闪平均电流和雨强偏大,与雪粒子空间相关性明显;上升运动偏弱时,地闪平均电流和雨强偏小,与霰粒子相关性明显。地闪频次峰值出现在对流云发展最高时段,频次成倍增大之后3 h内冷云面积显著增大至峰值,随后周边出现过程最大雨强。     

西安一次突发性短时暴雨环境条件及成因分析

利用常规气象观测资料、长安站风廓线雷达和NECP 1°× 1°再分析资料等,对2016年7月24日西安短时暴雨的环流形势及中尺度特征进行分析。结果表明：此次暴雨突发性强、过程雨量大、降水时段集中、对流性明显,主要受中低层快速东移南压的冷式切变线和地面低压等系统影响,副热带高压外围西南暖湿气流为暴雨天气建立了稳定的水汽通道;层结“上干下湿”、“上冷下暖”,高温、高湿、高能的环境非常有利于不稳定能量集聚与释放;造成西安地区短时暴雨的对流云团具有初生强度大、发生发展迅速等特点,当关中地区椭圆形对流云团与陕南南部的中β对流云团逐渐合并,使对流云团发展加强,云顶亮温（black body temperature,TBB）大值区主要位于西安地区,TBB中心值降至-70 ℃,TBB中心附近出现666 mm/h最大雨强;秦岭北麓山区反射率因子超过55 dBz的分散孤立对流单体迅速发展合并,易引发暴雨灾害,需加强雷达资料监测研判;强降水发生前,风廓线雷达的低空风速明显增大,形成低空急流,冷暖平流加强层结不稳定,配合超低空急流产生短时强降水。     

烟花爆竹燃放对西安环境空气质量影响的个例分析

利用西安城郊PM2.5、PM10、SO2、NO2等污染物逐小时浓度和常规气象观测资料,通过分析2014年春节期间大气环流形势、近地面大气层温度等要素及空气质量浓度的时空变化特征,讨论了烟花爆竹燃放对环境空气的影响。结果表明:2014年春节期间西安高空受西北气流控制,地面处于低压中心,等压线稀疏,风力较弱;近地面大气连续4天出现平均高度980 m的接地逆温,低空受东北气流控制,气象条件非常稳定;燃放烟花爆竹产生的特征污染物主要有PM2.5、PM10、SO2和CO等,PM2.5、PM10和SO2在除夕集中燃放时达到浓度最高值,分别是前期稳定状态下平均值的1.5、1.84和1.17倍;燃放烟花爆竹对PM10浓度的影响最大,其次为PM2.5;冷空气作用对粒径较小的PM2.5清除效果较好。     

陕西4次台风远距离暴雨过程的水汽条件对比

利用NCEP再分析资料和常规观测资料,对比分析了陕西省4次台风远距离暴雨过程期间的水汽输送、水汽收支和水汽含量特征。结果表明：远距离台风用直接和间接2种方式影响热带低纬地区水汽向陕西方向的输送,中高纬度地区西风槽与高压系统直接参与暴雨区附近水汽的输送与再分配过程。远距离台风出现时,暴雨区南边界始终存在水汽的输入,占净输入的68%,西边界多为水汽的输出方,东边界上水汽收支变化趋势与台风移动路径密切相关。川东地区西南涡维持、发展并向东北向移动时,陕西水汽总收支成倍增大。台风远距离暴雨出现前12 h左右,暴雨中心低层比湿出现极大值,对应的风场辐合中心一般出现在比湿增加之后。     

邯郸太阳辐射时空分布特征

利用邯郸1980—2017年气象观测资料和河北乐亭太阳辐射观测资料,基于Hybrid radiation模型,估算邯郸近38 a太阳辐射,采用线性倾向率、突变检验、复小波分解等方法,分析邯郸太阳辐射的空间特征、线性趋势、突变和周期。结果表明:邯郸年辐射值为5 000～5 300 MJ/m2,春、夏季太阳辐射约是秋、冬季的2倍,大部分县太阳辐射资源很丰富。邯郸太阳辐射总体呈下降趋势,期间经历了连续减少、稳定维持和缓慢增长3个阶段,近10 a太阳辐射的缓慢增长主要是由春、夏季太阳辐射增加引起的。邯郸春季没有突变点,夏、秋、冬季和年序列的突变点分别为1995、1999、2001和1996年,突变年之后,下降趋势减缓。除春季外,邯郸太阳辐射存在2～4 a显著的短震荡周期。