华北克拉通五台群LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄和Hf同位素特征

通过对五台群石咀亚群金刚库组4个典型样品的LA-ICP-MS锆石U-Pb年龄和Hf同位素研究,对五台群的形成时代及华北克拉通新太古代—古元古代期间的地壳演化进行了探讨。锆石U-Pb同位素测定结果表明,侵入金刚库组中的片麻状花岗岩锆石的U-Pb年龄为2548Ma,因此五台群的上限年龄约为2.5Ga;金刚库组黑云母石英片岩和片麻状石英闪长岩的原岩锆石U-Pb年龄分别为2663Ma和2636Ma,因此五台群的下限年龄约为2.7Ga。五台群的地质年龄为2.5~2.7Ga,属于新太古代。锆石Hf同位素研究结果表明,黑云母石英片岩和片麻状石英闪长岩的二阶段Hf模式年龄(tDM2)均为2.8Ga左右,指示2.8Ga左右是五台山区乃至整个华北克拉通地壳生长的重要时期;片麻状花岗岩tDM2平均为2.57Ga,与锆石结晶年龄非常接近,表明2.5Ga左右也是华北克拉通地壳的主要增生期。地壳的增长是幕式的,2.8Ga和2.5Ga都是华北克拉通地壳生长时期。     

近20 a塔城地区暖区暴雪环流分型及成因分析

选用2000—2019年11月—次年3月塔城地区7个国家气象观测站逐日降水、温度、常规地面和高空观测资料、美国国家环境预报中心（NCEP）再分析资料,确定近20 a塔城地区暖区暴雪天气过程并进行分析。结果表明：（1） 塔城地区暖区暴雪发生于塔额盆地的塔城站、裕民站和额敏站,塔城站出现频次最多;时间分布上,11月和12月出现暖区暴雪的频次最高,且主要集中在11月中旬—12月上旬,1月次之,2月最少。（2） 塔城地区暖区暴雪分为3类：低槽前部型、横槽底部型和西北急流型,地面低压为西方和西北路径。低槽前部型是最典型的暖区暴雪形势,主要出现在11月—12月上旬,发生在西西伯利亚低槽前部锋区与南支中纬度短波槽汇合区,地面低压为西北路径;横槽底部型主要出现在11月—次年1月,发生在极锋锋区底部偏西气流和中纬度暖湿西南气流汇合的强锋区中,地面低压为西方路径;西北急流型主要出现在11—12月,发生在极锋锋区西北气流中,地面低压为西北路径。（3） 500~300 hPa强西北或偏西急流、700 hPa偏西低空急流、850 hPa暖式切变的叠置区与暖区暴雪落区一致,低槽前部型和西北急流型为锋前暖区产生暴雪,横槽底部型为低压右前部暖锋锋生产生暴雪。（4） 低槽前部型和横槽底部型的水汽均为偏西路径,来自地中海、阿拉伯海的水汽经里海、咸海增强后向暴雪区输送;西北急流型有偏西和西北2条水汽输送路径,来自高纬度巴伦支海的水汽与来自中低纬度里海、咸海、地中海、阿拉伯海的水汽在巴尔喀什湖附近汇合后向暴雪区输送,较强的水汽输送伴随低层明显的水汽辐合,强辐合中心位于850~700 hPa之间。     

诱发哈萨克斯坦夏季强降水的环流结构特征

采用FNL1°×1°和CPC0.5°×0.5°再分析资料,通过对比分析夏季哈萨克斯坦不同区域的3次强降水过程的环流特征,揭示了诱发强降水的环流结构。结果表明：哈萨克斯坦各区域出现强降水时,西部和东部的强降水中心位于高空急流带入口区右侧,北部位于出口区左侧,辐散抽吸作用利于上升运动发展;强降水的影响系统主要为500 hPa低涡,强降水中心位于低涡槽线前部西南气流带上,中层温度平流对强降水发生有促进作用,西部和北部强降水中心位于低层冷平流大值区,东部则位于东北冷平流南侧的气旋性辐合区;除哈萨克斯坦东部强降水受地形影响地面系统尺度较小外,西部和北部强降水时地面有明显的冷锋,并存在气旋性的辐合切变,冷暖汇合形成的辐合线是强降水的主要中尺度触发系统;哈萨克斯坦强降水的水汽源地主要为地中海、黑海、波斯湾和北冰洋,经长途输送在强降水区形成强的水汽辐合,辐合值＞40×10-6 g?cm-1?s-1。     

1961 - 2018年新疆北部冬季暴雪时空分布及其环流特征

基于1961 - 2018年冬季逐日降水资料, 研究了新疆北部不同类型暴雪的时空分布和环流特征。结果表明, 冬季新疆北部的局地暴雪日数最多（73.1%）, 区域暴雪次之（20.9%）, 大范围暴雪最少（6.0%）。总暴雪、 区域暴雪和大范围暴雪日数呈显著的增加趋势, 局地暴雪的增加趋势不显著。总暴雪、 局地暴雪和区域暴雪日数在12月最多; 大范围暴雪日数在2月最多。20世纪60 - 80年代, 新疆北部冬季以局地暴雪为主, 暴雪中心主要位于伊犁河谷和塔城地区北部; 90年代至今, 区域暴雪和大范围暴雪日数显著增加, 除伊犁河谷和塔城地区北部外, 阿勒泰地区、 天山北坡中段的暴雪日数增加显著, 乌鲁木齐成为天山北坡新的暴雪中心。新疆北部冬季暴雪的环流形势可分为3类6型, 其中锋区波动类最多, 低槽类次之, 低涡类最少。20世纪90年代前, 锋区波动类最多; 进入21世纪后, 低槽类明显增多。     

乌鲁木齐典型暴雪天气机理及成因分析

利用常规地面、高空观测资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析和FY卫星资料,针对乌鲁木齐1990年以来的3场典型暴雪天气,从高低空环流和天气系统配置、不稳定条件、水汽、动力及黑体亮温（TBB）变化等方面综合对比分析暴雪成因。结果表明：（1） 3场暴雪均发生在欧洲高压脊东南衰退,推动西西伯利亚低槽东移南下,与中纬度短波槽结合的环流形势下,高低空系统呈“后倾槽”结构,乌鲁木齐处在925~600 hPa西北急流与600~200 hPa强西南急流叠置区,且天山山脉的地形强迫抬升有利于暴雪的维持和加强。（2） 暴雪前850~700 hPa均有东南风存在,微差平流作用有利于平流逆温生成和加强,使得能量不断积聚,后期冷空气进入,冷锋锋生,层结不稳定发展,为暴雪天气提供热力条件,东南风和平流逆温维持时间越长,储存能量越多,降雪越强。（3） 暴雪区存在西南和偏西2条水汽输送通道,中层水汽输送对乌鲁木齐暴雪至关重要,850~600 hPa存在较强的水汽辐合,且700 hPa最强。水汽输送、辐合强度及持续时间共同决定暴雪强度。（4） TBB与降雪强弱有一定的对应关系,TBB越低,云顶高度越高,中尺度云团发展越旺盛,降雪越强,降雪前TBB（云顶高度）的第一次迅速降低（升高）预示降雪开始,降雪过程中TBB降低对应降雪强度增强,且TBB降幅越大、低TBB值维持时间越长,降雪越强。     

甘南高原大到暴雨天气过程分型及特征

基于2013—2016年甘南州181个区域站及自动站小时雨量观测资料,提取出53次大到暴雨天气过程,在此基础上进一步分析卫星云图、雷达观测资料以及历史天气资料。结果表明:甘南地区的大到暴雨天气过程主要出现在雨季,7、8月出现频次较高,其天气形势主要分为:西风槽型、副热带高压边缘型、低涡切变型、两高之间切变型、高压内部切变型5种类型,且以西风槽型为主。各类型大到暴雨天气过程的预报侧重点有所不同,西风槽型大到暴雨预报主要侧重于天气尺度环境场分析,其降水时间长,强度较弱(15 mm·h^-1以下),副热带高压边缘型、低涡切变型、两高之间切变型大到暴雨天气的预报主要归结为对高原上短时强降水的预报,短时强降水的实时观测可为这三种类型大到暴雨天气过程的预报提供重要依据。     

乌鲁木齐暴雪天气的环流配置及中尺度系统特征*

利用1980-2018年ERA-5全球再分析资料，对汉江流域汉中地区典型暴雨发生前纬向风场变化及天气尺度瞬变波活动(Eliassen-Palm通量特征)进行分析。结果表明：瞬变波EP通量特征分析为汉江流域暴雨潜势预报提供一个有利的参考指标；暴雨发生前，33°N附近200hPa附近有纬向风减速中心，对应200hPa为EP通量辐散区，这种垂直分布模型是暴雨前期有利形势，随着纬向风减速趋势加强，EP通量辐散区扩展并加强，有利于暴雨的发生；7月较之8月，暴雨强度更强、暴雨范围更广、纬向风变化更明显、200hPa以上EP通量辐散更强。若简单地将盛夏暴雨整体进行研究，会影响对不同月份瞬变波活动及大气环流变化趋势的诊断，造成诊断偏差且难以准确反映瞬变波与暴雨的联系。因此在讨论盛夏季天气尺度瞬变波与对流层环流的相互作用时，应针对不同月份分开进行讨论。     

乌鲁木齐重污染日PM2.5不同增长型的污染特征及气象条件分析

基于2015—2021年近7 a乌鲁木齐冬季逐小时地面常规观测资料和空气质量数据，并结合ERA5再分析资料对重污染日PM2.5不同增长类型的污染特征、环流形势以及气象条件进行综合分析。研究发现，近7 a乌鲁木齐冬季PM2.5重污染及以上级别的比例由41.2 %降至8.6 %，PM2.5重污染天数由63 d降至13 d，超过70%重污染日PM2.5浓度增长分布在60 μg?m-3以内。依据PM2.5增长类型判别方法，近7 a乌鲁木齐冬季重污染日以缓慢型增长为主。对比分析爆发型增长和缓慢型增长的天气背景形势表明，两种增长类型在欧亚范围内500 hPa高空形势上均主要受西北或偏西气流影响，爆发型增长的高压脊势力较强，乌鲁木齐处于高压中心后部且气压梯度显著；而缓慢型增长的高压脊较为平直，乌鲁木齐位于高压后部的均压场控制下，气压梯度相对较弱。对比两种类型边界层内逆温厚度和强度发现，爆发型增长在925~700hPa之间的逆温层平均厚度明显大于缓慢型增长，前者逆温强度达到1.8 ℃?（100m）-1，明显高于缓慢型增长的1.2 ℃?（100m）-1，表明造成两种PM2.5不同类型增长与边界层内的逆温垂直特征分布结构存在密切联系。