数值产品省级分县温度预报方法研究

将国家气象中心Ｔ６３、Ｔ１０６和欧洲中心数值模式中温度预报场、湿度预报场、Ｕ、Ｖ分量预报场分别插值到１０８个测站上,以此作为预报因子,运用ＰＰＭ法、ＭＯＳ法、ＫＬＭ滤波法,分别建立最低、最高气温预报方程,用以上预防方法所得的预报结果作为预报因子,进行二次滤波集成和全集成预报,并建立了“数值产品省级分县温度预报系统”。１９９７年６月—１１月将该预报系统投入业务运行,取得了良好的预报效果。     

副高边缘两次暴雨过程的地闪特征

利用闪电定位、雷达回波、自动气象站等资料,对山西省2005年8月11～12日副高西进北抬过程中其边缘的对流性强暴雨和2005年8月16日副高东退南压过程中其边缘的持续性暴雨过程的闪电特征进行了对比分析.发现两次暴雨地闪均出现在500hPa的5840～5880 gpm之间的区域,都具有负地闪占主导地位、正地闪频数很低、正地闪强度远大于负地闪强度的特征.对流性强暴雨,负地闪的分布与中气旋和中辐合线的位置相对应,负地闪出现在回波强度达50 dBz或以上的区域内,正地闪出现在45 dBz左右的范围;同一次暴雨过程,不同的对流风暴存在不同的地闪分布.持续性暴雨,地闪出现在地面冷锋与700hPa切变线之间的区域,且正地闪出现在锋区的中后部靠近700hPa切变线、500hPa靠近5840 gpm线的区域;负地闪则出现在锋区的中前部靠近地面冷锋、500hPa靠近5880 gpm线一侧的逆风区或负速度区的大值区;稳定性降水出现在700hPa切变线与500 hPa槽线之间、雷达强度图上正地闪的西北部区域.局地地闪频数随时间的演变不能代表整个对流风暴地闪频数随时间的演变,但局地闪电的出现及其频数的增加或减少却能指示风暴对该地区的影响程度,尤其是地闪频数峰值的出现可以指示雨强峰值的即将来临,这对强对流暴雨的临近预报是十分有意义的.     

夏季分县降水量集成预报试验

将国家气象中心Ｔ１０６和ＨＬＡＦＳ、山西省气象台ＢＰ神经元和动力相似方法输出的降水预报值作为预报因子,运用灰色理论分别将以上４个预报因子原始数列和降水实况数列作一次累加生成处理,分别得到随机性被弱化的单增数列,用卡尔曼滤波法进行递推计算,得到降水预报值。将得到的降水预报值作还原处理,即累减生成后,最终输出降水量分县预报。此方法用于１９９８年夏季,取得了良好的预报效果。     

近30a山西不同相态降水的统计特征及概念模型

利用山西省1981~2010年108站的地面降水观测数据,以降水量≥0.1 mm的日数为指标,对山西108个县市不同相态降水的时空分布特征进行了分析,结果表明:五寨(山西西北部)和陵川(山西东南部)平均降雨日数、平均降雪日数、平均雨夹雪日数都位于全省之首;30 a间山西的降雨日数和降雪日数分别以3.333 d/10 a和1.529 d/10 a的趋势减少,而雨夹雪日数则以0.34 d/10 a的趋势增多;山西区域降雪和降雨日数变化趋势的空间分布都具有西部减少趋势高于东部的特征,雨夹雪日数变化趋势的空间分布则具有东部增多趋势高于西部增多趋势的特征;朔州和忻州西部是降雪日数减少趋势最强的区域,运城是降雨日数减少趋势最强的区域,晋城是雨夹雪日数增多趋势最强的区域。应用328个多相态降水过程资料和NCEP再分析资料进行统计分析,结果表明:冷空气侵入导致中低空温度下降,0℃层高度降低是降水相态发生变化的主要原因;-3℃和0℃是山西中南部降水相态转变时850 hPa和925 hPa的临界值;3.5℃则是山西北部和高海拔地区降水相态发生转变时850 hPa温度的临界值;西北路冷空气侵入多相态降水过程,地面冷锋是降水相态的分界线,东路冷空气侵入多相态降水过程,低空切变线则是降水相态的分界线。     

近50年山西高温日的时空分布及环流特征

利用1958-2008 年高低空气象观测资料以及山西省气象信息中心归档的109 站原始气象记录月报表及其信息化产品资料,分别以最高气温≥35℃、≥37℃、≥40℃为指标, 研究山西高温日的时空分布、变化趋势及环流特征,结果表明：①山西高温日最早出现在4 月中旬,最晚出现在9 月中旬,≥35℃、≥37℃和≥40℃的高温日均是6月下旬最多。②高温日数具有随纬度、随海拔的升高而减少,西部多于东部、南部多于北部、盆地多于山区的空间分布特征。≥40℃的高温区域主要集中在运城和临汾地区。③1984-2008 年,35℃以上的高温日数整体呈上升趋势;1979-2008 年,30a 间高温站次以153 站次/10a 的趋势增多;进入90 年代以后,不仅高温日数增多,而且高温持续时间、强度、范围都有增强趋势。④影响山西高温的500 hPa 环流形势主要有：副高纬向性、副高经向型以及大陆高压（脊）控制型3 类。在特定的流型配置下,T850≥25℃、T700≥13℃,T850≥26℃、T700≥14℃,T850≥28℃、T700≥15℃,T850≥32℃、T700≥16℃是山西省不同区域、不同风向影响时,≥35℃、≥37℃、≥40℃高温天气预报的临界值。     

以数值产品为基础的省级分县温度预报方法

将国家气象中心Ｔ６３,Ｔ１０６和欧洲中心数值模式中温度预报场,湿度预报场,ｕ,ｖ分量预报分别插值到１０８个测站上,以此作为预报因子,运用ＰＰＭ,ＭＯＳ,ＫＦ（卡尔曼滤波法）等方法分别建立最低,最高气温预报方程,用以上预报方法所是的预报结果作为预报因子,进行二次滤波集成和全集成预报,并建立了“数值产品省级分县温度预报系统”的１９９７年６月～１１月将该预报系统投入业务运行,取得了良好的预报效果。     

2011年山西省一次连续性降雪过程成因分析

利用NCEP/NCAR(1°×1°)逐日6h再分析资料和常规观测资料,分析了2011年2月25-28日山西的一次连续降雪天气过程.结果发现:此次降雪过程经历了3个阶段,分别是2月25日的倒槽冷锋降雪阶段,26-27日的回流降雪阶段,28日的低空切变降雪阶段.过程涵盖了华北地区大到暴雪的3个类型,分别是倒槽冷锋类、回流类、低空切变线类.25-27日的降雪属东路冷空气影响,28日的降雪则由西北路径冷空气影响所致.暴雪过程有不同的影响系统,26日的暴雪天气是850 hPa东北急流、700 hPa西南急流及暖切变和边界层切变线共同作用的结果,28日的暴雪天气则是500 hPa西北冷平流和西南暖平流导致的地面锋生以及700 hPa暖切变共同作用的结果,条件性对称不稳定是28日降雪维持的机理对于低空切变类暴雪天气,对流层中层湿核的出现与消失对降雪的开始和结束有较好的指示意义;对于回流类暴雪天气,低层回流对降雪起到了冷垫作用,低空东北急流、西南急流的建立使降雪增幅.26日受东路冷空气影响的回流降雪,从形势特征和高低空配置的完整性分析,预报员相对容易预报暴雪的落区和强度28日在西北路径冷空气影响下产生的暴雪天气是一个预报难点,对这类天气的预报需关注暖湿空气的活动及其维持机制,假相当位温低谷期的开始对降雪的预报有12～24 h的提前量.     

“091111”山西特大暴雪过程的流型配置及物理量诊断分析

利用常规和非常规气象观测资料,针对2009年11月9～12日发生在山西境内的特大暴雪过程进行了流型配置、物理量诊断、卫星、雷达等综合分析。结果表明,这次持续性大暴雪天气过程出现在两种环流背景下,大暴雪期间主要受3个中-α尺度的暴雪云系影响;特大暴雪、大暴雪云系的生成、发展及移动与700hPa切变线和低空急流的生成、发展...     

2009年山西5次横切变暴雨的对比分析

利用常规和非常规气象观测资料,针对2009年汛期山西境内出现的5次横切变区域性暴雨天气过程进行流型配置、物理量诊断、卫星、雷达、GPS/MET资料以及可预报性综合分析。发现：5次横切变暴雨过程中2009年7月7 8日的暴雨过程是暴雨范围最大、降水强度最强、系统配置最完整的一次;连阴雨过程中无论是暴雨日还是非暴雨日都具有湿度大、湿层厚的特征,这是与其他4次非连阴雨暴雨过程的最大区别;对流性或混合性暴雨,在暴雨发生前1 2小时500hPa及其以下都具有θse随高度的增高而减小、500hPa以上都具有θse随高度的增高而增加的特征,稳定性暴雨则具有θse随高度的增高而增加的特征。5次暴雨过程500 hPa副高均为纬向型,700 hPa均有西南急流轴配合以及大陆小高压相伴,暴雨落区均位于气柱水汽总量梯度的大值区到大值区南（东）部0.5个经纬度的范围内。分析结果表明：小高压的位置不同导致了不同风向的辐合和不同走向的横切变线产生,急流头向北伸展的纬度不同导致了横切变线所处的纬度差异,直接影响暴雨的落区;低涡的强度不同使得降水量发生明显的差异;高低空系统配置越完整暴雨落区和量级的可预报性也越强;连阴雨过程中垂直速度、水汽通量散度、垂直风切变是提前24小时判断暴雨发生与否的敏感因子;水汽锋区走向与中低层切变线走向基本一致,在降水开始前,稳定性暴雨过程比强对流暴雨过程水汽锋区形成时间有更多的提前量,且对流越强烈水汽锋区形成的时间越晚。     

一次持续性雾霾天气过程的阶段性特征及影响因子分析

应用常规与非常规气象观测资料及PM2.5浓度监测资料,对2013年1月20~24日山西区域一次持续性雾霾天气过程进行分析。研究发现：（1）本次雾霾天气过程具有明显的阶段性特征。2013年1月20日14时至23日11时,由于相对湿度的变化导致了3次轻雾转大雾过程;23日14~20时,由于PM2.5浓度的增大经历了1次轻雾转霾的天气过程。（2）地面弱的气压场和较小的风速以及PM2.5浓度的上升和相对湿度的增大为本次持续性雾霾天气过程的形成和发展提供了有利条件。（3）边界层逆温的存在是雾霾低能见度过程形成的必要条件,边界层有逆温层而不出现雾霾天气的条件是：相对湿度〈50%,PM2.5日均值浓度〈75μg·m-3;逆温层下相对湿度的大小是区别雾和霾天气的指标。（4）相对湿度和PM2.5是决定能见度大小的关键因子,其对能见度的影响体现出明显的阶段性特征,当相对湿度〈90%时,PM2.5浓度对能见度的作用强于相对湿度,是影响能见度变化的主要因子,但随着相对湿度的增大,其对能见度的影响相对增强,当能见度降至1 km以下时,相对湿度成为影响能见度变化的主要因子。