2008年初南方雨雪冰冻灾害天气静止锋与层结结构分析

对2008年我国南方持续性雨雪、冰冻灾害天气的影响系统及层结特征做了研究,集中对第3次过程,即1月25～29日期间的天气形势、水汽条件、高原对流系统东移的影响以及地面和大气层结条件进行了分析。研究表明：位于长江或江南地区的准静止锋（或切变线）是雨雪冰冻天气的重要影响系统,锋面西段的逆温层和暖层强,有利于冻雨的形成;水汽在锋前的对流层低层辐合,沿锋面爬升凝结,锋面的东段低层辐合比西段强,造成锋面东段的降水强度大于西段;高原对流系统活跃,且频繁东移影响我国东部,在第3次过程共有3次高原对流的东移过程;最有利于冻雨产生的层结条件应有中层冻结层、暖层、逆温层,且这些层结的强度和厚度要适当;最有利于冻雨出现的地面温度在-1～-3℃,变化非常小,温度、露点差都在1～3℃,接近饱和,风速较弱。最后,提出了适合于我国南方雨雪、冰冻天气的锋面结构与大气层结的物理模型。     

2003年汛期淮河流域降水的集合预测试验研究

利用并行化全球中期数值预报模式MPGM,对2003年夏季淮河流域特大降水作了集合预报试验。试验中提出一种繁殖循环初始扰动生成方法,产生9个集合成员的初值场,利用该初值集合对这次降水过程进行了集合模拟,然后对集合预报试验的结果同对照试验进行了对比分析,并对降水期间的物理量场及降水情况的模拟结果进行了分析。结果表明:集合预报试验的结果优于不加扰动的对照试验的结果,说明集合预报技术在一定程度上能够减小甚至消除数值预报中的不确定性,提高数值预报的精度;集合预报试验较好地模拟出了降水期间的物理量场与天气形势,并对此次降水情况作了较好的预报,可以对降水预报提供有益的参考。     

2006年春季一次引起华北地区强沉降的沙尘暴过程的模拟研究

2006年春季是我国北方地区2000年以来强沙尘暴过程最多的一年,浮尘和扬沙天气更是频繁发生.尽管,4月16～17日过程不是2006年春季最强的沙尘暴过程,但其在华北地区引起了严重的沉降,尤其对京津地区影响较大.这是一次由蒙古气旋引发的强沙尘暴过程.利用沙尘天气预测系统(IAPS 2.0)对该次强沙尘暴过程进行了模拟试验,结果表明:该系统对沙尘天气的起沙和输送过程有较好的模拟能力,基本模拟出了这次强沙尘暴的发生和移动;沙尘受对流层中低层偏西风的作用输送到华北地区,并从山东半岛越过渤海湾向东输送;主要的沙尘源地是蒙古国南部和我国西北的内蒙古、新疆西部、甘肃、陕西北部,而起尘最大的地区在蒙古国和内蒙古的沙漠、戈壁地区;沉降最严重的地区是沙尘源区及其附近,可达到50 g*m-2,其他地区的总沉降量在10 g*m-2左右.     

2006年夏季主要天气系统及环流特征分析

简要介绍了2006年夏季的主要天气过程和形势。2006年夏季我国华南地区出现严重洪涝,淮河流域、东北大部、河套西部降雨异常偏多,而长江流域降雨偏少。6月造成华南地区强降雨的影响天气系统为切变线和地面静止锋,7、8月则为台风。2006年的梅雨期在典型梅雨常见的中高纬度乌拉尔山和鄂霍次克海阻塞高压均未建立,中高纬度高压位于贝加尔湖以西,低纬度副高位置比气候平均稍偏北。华北地区的暴雨过程多为低槽冷锋造成。东北地区多低涡活动。2006年夏季登陆我国的台风偏早、偏多、偏强,特别是4号台风“碧利斯”和8号台风“桑美”给我国造成了巨大的经济损失。与2005年相比,2006年我国西南地区的高温日数异常偏多,四川、重庆出现了特大伏旱,华北地区的高温日数偏少,但也出现了持续闷热天气,江南部分地区的高温天数也偏多,东北基本未出现高温天气。     

一次引发台湾地区强降水的锋面及中尺度系统分析研究

使用1998年海峡两岸及其临近地区暴雨试验(HUAMEX)和南海季风试验(SCSMEX)提供的加密观测资料,对1998年6月6～11日间影响台湾地区的降水系统进行了分析.发现,这段时间内影响台湾地区降水的中尺度系统大部分来自海上,主要由台湾的西南部或东南部进入台湾地区,还有少量影响台湾地区的降水系统来自台湾的西北端,弱冷锋的存在为台湾附近中尺度系统的发生发展提供了有利的背景场;低空急流对水汽输送和低层动力辐合有重要贡献,中尺度地形的影响不可忽视;上述条件形成了有利于此次台湾强降水特有的环境,这与TAMEX期间的某些个例有明显的差异.作者集中对引发6月7～8日台湾地区大暴雨的中尺度系统的特征进行了深入分析,表明:此次强降水过程为一系列β中尺度系统所致,其生命史大约为3～8h,水平尺度为20～150 km;对流层中低层风场扰动是中尺度系统可能的触发机制之一.每小时地面资料的分析表明,强降水发生期间,地面南风分量、地面湿度等均明显增加,表现出明显的β中尺度特征.     

华北强沙尘暴的数值模拟及沙源分析

首先对2000～2002年春季东亚沙尘天气进行了分析,结果表明有明显的日变化,沙尘暴下午最多,凌晨最少.然后,采用集成的沙尘天气预测系统对2001年4月6～10日、2002年3月19～22日发生的2次强沙尘暴过程进行了预测试验,将沙尘浓度的模拟结果与实况观测进行了对比.对沙源和起沙过程的深入分析表明:2次过程主要的沙尘源地是蒙古国南部,内蒙古中西部、河北北部、山西东北部、甘肃和青海北部等地区;起沙中贡献最大是粒径为2～μm和11～22μm的粒子,华北北部的荒漠化地区2～11μm 和11～22μm的起尘量相当,而内蒙古西部和蒙古国南部沙地附近的起沙以2～11μm为主,总的起尘量中2～11μm粒径组的贡献占90%以上.     

2003年夏季的异常天气及预测试验

简要介绍了2003年夏季的异常天气和中国科学院大气物理研究所2003年汛期预测的结果.夏季淮河流域强降水集中发生在2周之内,引发了淮河流域的大洪水.6月底至7月上旬副高、季风涌、青藏高原东移的α中尺度高空槽以及冷空气的活动,3次处于最有利于暴雨发生的配置,梅雨锋上的扰动频繁,导致淮河流域出现引发大洪水的3次大暴雨过程.南方持续高温酷暑天气与副高的异常活动有关,特别是7月下旬至8月,西太平洋副高稳定控制江南地区.与南方的高温相反,北方凉夏是因为中纬度地区处于平直的低压带中,多小波动活动.预测系统对6～8月江淮雨带及其暴雨中心的实时预测是比较准确的,对大范围的雨带无漏报和空报;对华北地区降雨的预测评分要低于江淮梅雨,这可能是因为模式中的物理过程,特别是降水的物理过程未能较好反应华北地区的情况.     

2005年夏季的主要天气及其环流分析

简要讨论了2005年夏季的主要天气过程和形势。2005年夏季全国大部分地区降雨量接近常年同期或偏多,特别是新疆地区降雨异常偏多,华南地区出现严重洪涝,而长江流域出现了空梅。造成6月华南地区强降雨的影响天气系统为切变线和地面静止锋,主要为从东北和西北来的冷空气与暖湿气流交汇于华南地区而形成。2005年与1994、1998年环流的对比表明,1998年西南季风强度比1994、2005年都要弱,但2005年梅雨期东阻位置在贝加尔湖东侧,比1998年的鄂霍次克阻高偏西,中纬度地区多小槽活动,贝加尔湖地区没有长波槽建立,中高层西风急流带偏北大约10个纬度,低层西南风急流也偏北,有利于北方降水的发生。2005年夏季登陆我国的台风偏多,强度较强,这是又一特点。华北地区的暴雨过程多与登陆或西太平洋上活动的台风有关;东北地区多低涡活动。与2004年对比,2005年华北地区的高温日数偏多,而且出现持续闷热天气,江南部分地区的高温天数也偏多。     

用SMAT建立台风暴雨预报模型的试验研究

台风暴雨的灾害性天气预报是科研与业务都特别关注的问题,因此其预报技术方法的研究显得尤为必要.采用综合多级相似预报技术(简记为SMAT),对"浙东南沿海"区域台风过程所引发的暴雨天气进行研究.该技术利用数值模拟结果对样本间的相似程度进行描述,同时将描述样本相似程度的物理量由单因子拓展为因子组合.通过对13年间历史资料的试验,得出了台风暴雨预报模型(SMAT-Ty-phoon).详细介绍了该模型的试验过程和试验结果,给出了重要试验数据参数.台风暴雨的相似试验结果显示,建模时的CSI(forecast successful index)高于0.7,且漏报率为0.在试报阶段,CSI也能保持在0.45以上.此外,台风暴雨预报模型的准确率(0.72)和漏报率(0.26)与业界同行相比,也具有一定优势.在引进数值产品和多因子求相似技术后,试验结果证明SMAT具有较强的平均预报能力,说明了所得到的台风暴雨预报模型是有优势的.最后,通过对试验的分析,得出了对当地台风暴雨发生可能起重要作用的一些物理量,对于这些指标,预报员在业务预报中应给予足够考虑;同时也给出了在做类似相似试验中关键区和相似因子选取时的一些建议.     

2007年入梅期由横槽与低涡切变引发淮河流域强降水的诊断研究

采用对比分析、诊断和数值计算的方法, 运用NCEP资料、常规观测资料、卫星云图资料和地面降水资料, 对2007年6月19～20日发生在淮河干流及其以北地区一次特殊的降水过程 (入梅期首场强降雨) 进行研究。主要结论包括: (1)该年梅雨期降水和首场降水的特点及原因: 梅雨期雨带位置偏北(位于淮河流域而非长江流域), 并且在115°E的中部地区降雨量最大; 入梅后的降雨首先产生在淮河干流上游的湖北、 河南南部地区, 随后雨区迅速北跳至淮河以北的山东南部地区。分析表明, 在临近35°N和115°E区域, 梅雨锋强烈, 冷暖空气汇集, 加之充沛的水汽输送和高低空急流耦合所激发的上升运动, 共同导致了115°E的中部地区产生强烈降水和汛期的雨带偏北; 19～20日淮河及其以北地区阻塞形势迅速调整, 其后所产生的500 hPa横槽对于首场强降水的维持起到了重要作用。低层涡旋系统沿着锋生带, 在槽前气流的引导下向东北方向移动, 致使雨带北跳。 (2) 首场降雨主要由横槽和切变线及其所引发的涡旋共同产生。高空横槽提供了较为活跃的冷空气, 这种横槽形式在典型的梅雨期尚不多见, 但亦值得关注。锋区和低层水汽叠加较好。上升运动的持续增强, 使得不断有强降水时段出现并最终导致强降水产生。 (3) 该年入梅前后存在比较明显的气象信号变化 (包括夏季风、 副高脊线、 阻塞、 环流形势等), 入梅期实质上是中高纬大气环流由非梅雨期特征向梅雨期特征的调整和过渡期。 (4) 在切变线诱生出低涡的过程中, 动力作用比热力作用的影响更为显著。低涡生成后向东北方向移动, 这一时期虽属梅雨起步阶段, 未完全呈现典型梅雨暴雨的特征, 但中尺度云团、 雨团仍十分活跃。