一次中亚低涡造成的天山北坡暴雨GPS大气水汽总量演变特征

2015年6月26—28日中亚低涡造成天山北坡出现暴雨天气,本文利用常规观测、NCEP再分析资料及9站地基GPS遥感的大气水汽总量资料(GPS-PWV)对这次天气过程水汽特征进行深入研究,结果表明:(1)降水前,500 hPa阿拉伯海水汽经青藏高原向中亚低涡输送,低涡增湿明显;降水期间,500 hPa低涡向北移动并减弱成槽东移,700 hPa孟加拉湾经四川盆地、河西走廊的偏东水汽输送通道建立,与低涡自身偏南(东南)气流在暴雨区上空汇合,暴雨区中低层增湿剧烈;(2)深厚低涡造成的强降水前测站GPS-PWV均存在1~3 d增湿过程和1~2次跃变过程,强降水发生前GPS-PWV跃变均超过5 mm·(4 h)~(-1);(3)在同样水汽输送、辐合条件下,干旱区测站GPS-PWV急剧增幅越大,地面雨强越强,在一定程度上,水汽输送和水汽的辐合与GPS的剧增存在一定的对应关系;(4)中亚低涡造成的乌鲁木齐强降水发生前4~5 h的GPS-PWV增幅达到4 mm以上,GPS-PWV峰值往往达到气候平均值2倍左右。     

近10 a中亚低涡背景下新疆短时强降水环境场分析

为更好地把握中亚低涡造成新疆短时强降水天气过程的机理特征,为新疆短时强降水预报预警提供参考和依据,利用FNL资料、探空资料等,运用天气学原理、动力诊断分析方法等,研究了中亚低涡系统不同部位发生的三类短时强降水的环境场特征及环流配置。结论表明：（1）短时强降水发生在500 hPa中亚低涡前部西南气流下为最多。（2） A指数在新疆地区短时强降水降水预报中意义不大。（3）中亚低涡背景下新疆短时强降水天气的配置一般属于高空冷平流强迫类。（4）三类短时强降水形势配置的共性：在低涡背景下,对流层中高层都有显著气流存在,低空有切变线存在,近地面往往有辐合线,700 hPa左右往往有湿舌。异性：第I类短时强降水湿度条件较好,第Ⅱ类短时强降水高低空温差较大,第Ⅲ类短时强降水垂直风切变较强。     

基于探空资料的58a新疆高空大气比湿气候特征分析

利用1961—2018年新疆12个探空气象站逐日观测资料,分析了新疆对流层850、700和500 hPa比湿的气候特征,结果表明：新疆大气比湿呈自西向东、自南向北递减分布,随高度增加而减小分布特征,新疆比湿远小于东亚季风区;新疆夏季比湿最大,其次为秋季、春季,冬季最小,850hPa和500hPa新疆各站之间比湿差异较大,而700hPa各站比湿差异较小;对流层850、700和500 hPa比湿均表现为线性上升趋势,并有1967-1986年偏干、1987-2005年偏湿的特征,1987年为突变点;对流层850、700和500 hPa比湿与降水均呈显著正相关关系;夏季暴雨天气对流层中低层比湿最大,发生暴雨时比湿约为气候平均1—2倍,夏季暴雨的动力和不稳定条件更关键,新疆暴雨天气时的比湿比东亚季风区显著偏小;冬季暴雪天气比湿是一年中最小的,春秋季强降水比湿介于夏、冬季之间,但可达气候平均的2—3倍,春秋季需要更多的水汽产生强降水。     

基于毫米波云雷达的伊犁河谷两次强降雪过程云特征观测分析

利用Ka波段毫米波云雷达、地面气象综合观测资料对伊犁河谷2019年2月1日00时—2日03时BT(简称"2·1"过程)和2月6日10—20时BT(简称"2·6"过程)两次强降雪过程云宏观特征和微物理变化进行分析。结果表明:(1)"2·1"过程云阶段性变化明显",2·6"过程云的阶段性变化不明显,1 km以下雪粒子下降速度"2·1"过程整体上小于"2·6"过程,1 km以下"2·1"过程雪粒子下降速度随时间的变化呈现先减小后增加的趋势,而"2·6"过程程雪粒子下降速度随时间的变化呈现从大到小的趋势,这可能是"2·1"过程云阶段性变化明显而"2·6"过程中云阶段性变化不明显的原因;(2)1 km以下反射率因子较大和雪粒子下落速度较大同时满足时,两次过程地面小时降雪量较大。降雪消散阶段"2·6"过程对流运动比"2·1"过程剧烈,强烈的对流运动使得"2·6"过程降雪快速消散,地面降雪量迅速减小;(3)"2·1"过程旺盛阶段3 km以下反射率因子集中在20～30 d BZ,雪粒子含水量集中在0.1～0.18 g/m~3,"2·6"过程旺盛阶段2 km以下反射率因子集中在20～35 d BZ,雪粒子含水量集中在0.1～0.26 g/m~3。     

1961—2000年塔里木盆地夏季空中水汽的变化

利用1961--2000年塔里木盆地内36个地面气象站的降水资料以及美国NCEP／NCAR6__9月再分析资料对盆地上空的水汽变化进行了分析。结果显示,塔里木盆地全年或夏季的降水都呈现增长趋势,明显增湿的转折年份为1991年;盆地的东、西边界为水汽的主要输入、输出边界,且水汽输送量呈减少趋势,而南、北边界的水汽输送量略有增加;夏季水汽收支多年来没有发生显著变化,并与降水存在较好的相关性;在多雨和少雨的夏季,水汽输送方向恰好相反,多雨夏季,来自东方的水汽对盆地降水贡献最大;综合水汽收支、降水、冰川、径流、温度等多种因素的气候变化趋势来看,塔里木盆地增湿的两个可能重要因素为：一是盆地内部参与每次降水过程的水汽增加了,二是垂直上升运动增强了。     

塔克拉玛干沙漠地表潜热时空特征分析

利用1979年3月至2004年2月月平均的NCEP/DOE再分析地表潜热资料,在分析塔克拉玛干沙漠四季潜热基本气候特征的基础上,通过EOF方法,对沙漠地表潜热异常变化的空间结构和时间演变趋势作了诊断研究。结果表明：①沙漠地区夏季潜热最大,春季和秋季次之,冬季最小;靠近山区的沙漠西部、西北部地区四季明显大于中、东部地区。②根据四季地表潜热距平场的EOF分析,该区潜热异常主要有全区一致型、南北差异型以及西北—东南差异型三种常见的分布模态。③25 a期间,塔克拉玛干沙漠地表潜热在第一空间尺度上四季都有不同程度增强的趋势;在第二空间尺度上,春季沙漠北部、西北部有减弱的趋势,南部、东南部有增强的趋势,而冬、夏、秋季变化趋势不是很大。     

中亚区域干湿及极端降水研究综述

中亚区域是全球最大的非地带性干旱区,是我国天气上游关键区,对中国西北及东部地区的灾害性天气发生和区域气候变化具有重要影响。中亚干湿气候环境表现出明显的"西风模态"特征。在亚轨道时间尺度上,太阳辐射等外部驱动对中亚区域水热变化起主导作用,而在百年-年代际尺度上,内部变率对中亚降水变化更为重要。高、中、低纬系统和中亚低值系统的活跃,共同造就了中亚东部(新疆)降水年代际和年际异常增多。西亚西风急流是联系高、中、低纬环流系统相互作用的纽带。中亚区域干湿变化总体不显著,但进入21世纪后有明显的下降趋势。在现有气象业务观测网和移动观测设备的基础上,在伊犁河谷开展了针对中尺度系统和云微物理特征的强化观测试验,建立规范易用的观测数据共享平台,为进一步研究干旱区极端降水的精细化结构和触发机制提供数据支持。     

拉尼娜回来了

经过近几十年的研究,人们已经在很大程度上认识了热带太平洋海气相互作用在改变全球天气和气候型方面的重要作用。例如,在El Nio事件期间,热带中东太平洋地区海表温度比正常情况偏高,相反,在La Nia事件期间,该区域海表温度比正常情况偏低。海表温度的变化与全球主要的气候波动紧密联系,这种气候波动一旦被触发有可能延续12个月或更长时间。     

新疆北部冬季降水异常成因

利用1960—2004年天山山区及以北地区(新疆北部)38个气象站日降水量和NECP/NCAR逐日4次再分析资料,分析了新疆北部11,12月和1月降水异常的环流和水汽特征。结果表明:冬季斯堪的纳维亚环流型(SCA环流型)与新疆冬季降水异常密切联系;11月水汽输送量最大,1月最小,西风气流输送水汽多少决定降水异常;降水异常偏多时,新地岛以东北冰洋、西伯利亚和阿拉伯海向中亚地区水汽输送异常,高纬度地区和低纬度地区向中亚地区输送水汽汇合后沿西风气流进入新疆,而非来自地中海和里海水汽源地;降水偏少时,里海以东随西风气流向新疆水汽输送减弱。关注SCA环流型活动以及西伯利亚和阿拉伯海向中亚地区水汽输送异常对冬季降水预测具有一定意义。     

中亚低涡背景下新疆阿克苏地区一次强对流天气形成的干侵入机制

利用风云卫星资料、地面自动站资料、NECP/NCAR(0.25°×0.25°)再分析资料,对2017年6月7日一次中亚低涡背景下新疆阿克苏地区强对流过程的干侵入特征进行分析。结果表明:(1)此次强对流天气发生在稳定的"两脊一槽"环流形势下,产生于中亚低涡底部西北气流中。强对流过程伴随着α-中尺度对流云团的发展和低层α-中尺度涡旋的活动,强对流天气发生在α-中尺度对流云团TBB梯度最大处和低层生命史较短的α-中尺度涡旋配合切变线活动期间。(2)干侵入增强了大气的位势不稳定,为对流发展储备充沛对流有效位能,为α-中尺度对流云团和α-中尺度涡旋的发生、发展提供有利的环境条件。(3)应用湿位涡对干侵入过程诊断分析发现,低层湿位涡的垂直分量(MPV1)负值带(湿位涡的水平分量(MPV2)正值带)的分布和移动代表了低层对流(斜压)不稳定区和辐合区的分布和移动,强对流发生在MPV1负值中心(MPV2正值中心)附近。中低层负的MPV1、正的MPV2有利于低层气旋式涡旋发展,涡旋演变为切变线,将水汽和能量向上输送,产生强对流天气。