雾霾天气个例气象条件对比分析

应用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料和L波段探空资料从环流形势、扩散条件和边界层特征3个方面对2013年两次雾、霾天气个例进行对比分析,结果表明:500hPa西北气流冷平流、地面弱风场、垂直速度呈弱上升-下沉的垂直分层特点和逆温是两次雾、霾天气出现和维持的共同特征。地面西北风、850hPa弱冷平流、近地层浅薄的接地逆温(100~200m)和湿层与霾天气对应,地面偏东风、850hPa暖平流、925hPa以下深厚的悬浮逆温(400m)和湿层与雾天气对应,霾过程较雾过程逆温强度强,上升运动高度高。消散时雾较霾下沉运动中心高度低,强度弱;霾消散时接地逆温特征变化不大,雾消散时悬浮逆温有底部抬升和大气稳定层结向中性层结转变的变化特征;但均有下沉气流接地、垂直风切变较强和高层低露点干空气下传到地面的特点。     

江南区域性平流雾的物理量统计特征

利用2000—2012年常规高空和地面资料以及NCEP/NCAR逐6 h再分析资料(水平分辨率1°×1°),筛选出发生在我国江南地区(23°—32°N、110°—122°E)的54例区域性平流雾过程,分析该地区产生区域性平流雾时的逆温、变温、低层湿度和垂直速度等物理量,得到区域性平流雾的统计特征(值)。结果表明:(1)江南平流雾低层存在明显暖平流,925 h Pa暖平流要强于850 h Pa;(2)平流雾过程一般具有单层逆温、等温层和多层逆温结构,925 h Pa存在一正变温大值区自广西向东延伸至浙闽一带,有利于江南逆温结构建立;平流雾雾顶高度要低于辐射雾雾顶高度;(3)平流雾低层925—850 h Pa相对湿度从夜晚到次日08时呈增大趋势,500 hPa相对湿度则呈减小趋势,地面相对湿度超过90%的可能性很大;(4)区域性平流雾发生时,边界层大气既有上升运动,也有下沉运动,925 h Pa垂直速度为-0.1~0.2 Pa·s~(-1)。     

关中地区一次霾天气过程分析

利用常规地面观测资料及气象探空资料,分析了2016年11月3—5日关中地区霾天气过程,结果表明:高空500hPa锋区偏北,中纬度无明显冷空气活动,850hPa暖空气控制,地面弱气压场是导致关中地区霾出现的主要天气背景;近地层为正涡度平流,而925~850hPa为负涡度平流是大范围霾持续的动力结构;霾出现前有暖干空气向关中地区输送,而逆温层持续存在,是霾天气持续的重要原因;气压场稳定,风速偏小,大气混合层高度持续低于650m,致使大气水平和垂直交换能力弱,引发了此次霾天气。霾出现前后气象要素变化特征明显,可为霾的预报提供重要参考。     

北京一次持续性雾、霾的特征和成因分析

基于2013年1月9-15日北京地区一次持续雾、霾过程,对环流形势、要素、物理量场以及污染监测情况进行分析。结果表明：高PM_2.5和SO₂事件持续时间超过100 h,浓度达到严重污染级别。高空为偏西或西南气流且850 hPa有弱暖平流输送和地面倒槽维持少动是有利于雾、霾持续的背景条件。持续轻雾或霾对湿层厚度要求不高,在925 hPa下即可,且湿层越厚,能见度越低。逆温维持是雾、霾持续的主要原因,且轻雾或霾为主时逆温层特点为厚度浅强度弱,高度或强度的突然增大可预示向大雾或雪转换; 850 hPa以下涡度平流较弱是轻雾或霾持续的动力结构;总温度平流垂直分布表现为闭合中心强度在500 hPa明显分界,且相对较弱的平流中心的高度一般在850-1000 hPa之间,当高度达到500 hPa时或可预示雾、霾天气消散。     

云南南支槽飑线雹暴中尺度特征及环境条件

利用自动站、FY-2E卫星、地闪及1°×1°NCEP再分析气象资料对春季两次南支槽影响下云南飑线雹暴中尺度特征及环境条件进行分析。结果表明:南支槽前的高低空偏西急流不仅为强对流雹暴提供水汽条件,而且相互耦合加强上升运动为强对流雹暴提供动量条件,雹暴发生在500 h Pa和700 h Pa南支槽前的偏西急流耦合区内;高空深厚强急流带和强垂直风切变导致中高层强斜压性加大而加强上升运动促使雹暴发展,且中低层强垂直风切变影响雹暴的组织和发展,雹暴发生在中低层垂直风切变大于等于3×10~(-3)s~(-1)的区域;青藏高原500 h Pa低槽东南移引导北方冷空气南下,形成中层冷空气入侵和低层暖脊控制的上冷下暖大气强烈不稳定,为强对流雹暴发生发展提供重要的对流不稳定条件,雹暴发生在850 h Pa与500 h Pa温差T_((850-500))≥27 K的强烈不稳定区域内;上冷下暖的强烈不稳定和强烈垂直风切变导致南支槽对流积状云形成,后侧中层冷平流侵入和高空急流动量下传作用进一步发展形成逗点状对流云系和弓形飑线,而偏西急流强弱和强垂直风切变大小是导致两次飑线雹暴发展差异的直接原因。     

陕西关中两次霾重污染过程气象条件分析

应用常规观测资料、污染物浓度资料和NCEP 1°×1°再分析资料从环流形势、边界层特征和扩散条件等方面对2013年和2016年两次持续性霾重污染过程进行对比分析。结果表明:①2013年过程和2016年过程在500hPa高空上分别为阻塞环流型和纬向环流型,关中地区受偏西气流影响、地面气压场较弱、大气层结均比较稳定;②2013年过程西安贴地逆温层顶高度低、相对湿度大、气温低、不利于大气垂直湍流交换,污染物容易堆积,这也是2013年过程比2016年过程重污染持续时间长、污染浓度高的原因之一;③两次过程西安平均风速均小于2m/s,具有显著的低风速特征,且东北风为其主导风向。持续东北风引起上游污染传输和低风速导致的本地污染累积是造成2013年过程污染浓度更高的重要因素;④2013年过程结束是受强冷空气影响,来自高空的干洁大气下沉到地面,置换了边界层的污染空气,使空气质量得到根本改善;而2016年过程是受高原槽东移影响,雨雪天气的沉降作用使得霾消散。     

2009年南京冬季一次平流雾成因分析

利用常规气象观测资料和NCEP 1°×1°的再分析资料,对2009年12月1—2日南京地区一次浓雾天气过程产生的大尺度天气背景、气象要素及各种物理量进行分析,结果表明:高空弱脊和地面弱高压的控制有效抑制对流的发展,为这次浓雾的形成提供有利的环流形势;地面弱冷空气的影响,低层弱的辐合上升及中高层下沉增温作用,促使多层逆温存在,为雾的形成提供有利的层结条件;前期降水条件、近地层偏东风场及暖干盖作用为雾的形成提供了丰富的水汽条件;另外污染物集聚,也为雾的形成提供了丰富的凝结核。     

沙尘暴个例的热力动力结构分析

运用Micaps常规气象观测资料,结合天气动力学分析方法,从沙尘暴发生发展的动力、热力角度,对2011年4月29—30日发生在巴彦淖尔市沙尘暴天气个例深入分析,结果表明:沙尘暴发生前,近地层气温较高,200h Pa附近有超低温,垂直温度梯度增大,对流旺盛。高空急流入口左侧辐合下沉运动形成逆温层,有利于不稳定能量在底层积累。500 h Pa以下高度相对湿度由底层到高层迅速增大,500 h Pa高度以上相对湿度呈减小趋势。饱和假相当位温曲线在600 h Pa以下与温度轴成钝角,饱和假相当位温曲线和假相当位温曲线距离较远,表明600 h Pa以下大气层结呈不稳定结构,且近地层到高空水汽含量较小,不稳定结构为沙尘暴发生提供了有利条件。200 h Pa附近,位温、假相当位温、饱和假相当位温三条曲线一致向左倾斜又向右倾,表现明显的超低温,假相当位温曲线上低层偏南风,高层西风、西北风,整个对流层大气表现顺滚流。700—850 h Pa高空槽前有一致的暖平流,槽后有一致的冷平流,暖区的上升运动和冷区的下沉运动得到发展,形成明显的对流运动,由冷区的下沉运动、低层由冷区指向暖区的水平运动和暖区的上升运动构成了一个垂直方向上的次级环流,次级环流的下沉支处于高空急流轴入口区的左侧下方,进一步把高空急流的动量传递到地面,次级环流在低层由冷区指向暖区的水平运动加大地面风速,致使风力增大,为此次沙尘暴提供了动力条件。     

2017年冬季长沙一次重度霾污染天气过程气象成因分析

利用空气质量监测资料、常规气象资料,根据气象条件的水平和垂直扩散能力,以及地面湿度和动力条件等分析了2017年1月27—29日长沙地区这次严重空气污染事件的污染特征。结果表明:污染发生时段,南支槽不断加深东移,槽前势力强盛的西南气流将孟加拉湾一带的水汽向长沙地区输送,进一步增加了该地区的空气湿度。同时,持续东移的脊前暖平流对长沙中低层大气增温有显著影响,为稳定的大气层结创造了有利条件。长沙处于弱高压的底后部,受大范围的弱鞍型场及均压场控制,地面有暖倒槽发展,且由于高压较弱,导致地面和低空的风速较小,不利于污染物的水平扩散,同时有利于夜间地面的辐射降温。稳定的大气环流形势为霾天气和严重污染提供了持续稳定的大气环境场,逆温结构和稳定温度层结在一定程度上减弱了大气在垂直方向上的湍流交换和热力对流,大气中的污染颗粒不易扩散,为此次污染事件的维持、加剧提供了重要的气象条件。长沙地区处在罗霄山脉和雪峰山脉之间的湘江故地,受周边地形阻挡的影响,污染物在下沉气流的控制下聚集到长沙地区后,很难通过水平输送离开,这也是造成此次霾污染的原因之一。     

一次华南暖季高架雷暴的天气特征

利用常规气象观测资料、风廓线雷达资料和NCEP/NCAR 1°×1°分析资料,对广东暖季一次伴有短时强降水、强闪电和瞬时大风的强高架雷暴过程进行了分析。结果表明:雷暴发生在地面锋线以北200~400 km处,850 h Pa切变线、700 h Pa低空急流和500 h Pa西风槽前西南风动量下传致使低层风速脉动增强等是触发高架对流的有利动力条件。900 h Pa以下存在逆温层,850 h Pa暖平流加强了逆温层以上层结不稳定,垂直运动发生在逆温层以上,最大上升速度中心在700 h Pa及以上层次。水汽分布呈"上干下湿"状态,低层广东中南部存在明显的水汽辐合,水汽主要来源是孟加拉湾。另外,短时大风的出现可能与强降水粒子在较大环境风中的下沉拖曳作用有关。     

2006年6月中旬郑州高温天气的物理量诊断分析

利用常规高空探测资料及地面观测资料,计算了表征大气稳定度、湿度和上升运动条件的物理量场,分析了2006年6月15-19日郑州地区持续35℃以上的高温天气,结果发现:新疆暖脊的发展和东北低涡的维持,利于郑州地区气温升高;对流层中下层湿度较小,且垂直分布为下干上湿,利于局地气温上升;大气层结稳定时,下沉运动会引起局地气温上升。     

2006年6月中旬郑州高温天气的物理量诊断分析

利用常规高空探测资料及地面观测资料,计算了表征大气稳定度、湿度和上升运动条件的物理量场,分析了2006年6月15-19日郑州地区持续35℃以上的高温天气,结果发现:新疆暖脊的发展和东北低涡的维持,利于郑州地区气温升高;对流层中下层湿度较小,且垂直分布为下干上湿,利于局地气温上升;大气层结稳定时,下沉运动会引起局地气温上升.     

云贵准静止锋雾的中尺度环境场分析及短期预报着眼点

通过对1995—2010年贵州08时能见度资料及地面天气图的普查,选取76次云贵静止锋雾天气过程,分析了云贵高原东部贵州山区区域性静止锋雾的时空特征;利用高空和地面天气图,对天气环流形势和影响系统进行统计分析,总结静止锋雾的天气系统特征,并进一步以两次典型个例为代表,对两类典型静止锋雾展开详细的中尺度环境场分析,归纳静止锋雾短期预报的着眼点。研究表明,贵州区域性静止锋雾呈"西多东少"的分布特征,区域性静止锋雾的高空环流条件为多槽脊型、两槽一脊型、横槽型和一槽一脊型。短期预报重点考虑500 h Pa在100°E以西大多有南支槽存在,云贵高原上空存在中空急流;700 h Pa同样有急流存在;850 h Pa表现为切变或偏南气流影响,前者冷暖气流同时加强,静止锋活跃,水汽在低层辐合,湿层较厚,雾与降雨同时出现;后者出现在静止锋减弱期间,偏南暖湿气流增强,中低层暖平流加强。     

安徽省雾、霾、晴空天气的气象条件对比分析

使用2008~2012年逐日地面观测资料,揭示了安徽不同地区雾、霾、晴空天气气象条件的差异,指出不同地区要根据本地特点建立雾、霾预报指标和预报方法。3类天气差异最大的地面气象要素是能见度和相对湿度。根据3种天气前一日和当日能见度和相对湿度分布特征,全省站点可以分为3类:1)从雾、霾到晴空,能见度递增、相对湿度递减,且差异显著,如合肥站;2)雾、霾天的能见度和相对湿度均很接近,但与晴空天差别较大,如阜阳站;3)能见度在雾、霾天无明显差别,但相对湿度在雾、霾天差异显著,如安庆站。地级市测站雾后即霾的可能性较大(大于50%),县城测站雾后即霾的可能性较低(低于25%)。垂直方向,雾时相对湿度随高度下降很快,850 h Pa中位值已降到20%(安庆)和45%(阜阳)以下,霾时相对湿度随高度下降缓慢,850 h Pa中位值仍在60%左右;另外,霾天边界层中上部风切变较小,雾天和晴空天边界层中上部都存在较大的风切变。     

2018年常州一次罕见持续性雾-霾天气分析

利用常规气象观测资料、探空资料、污染物浓度及AQI资料、NCEP再分析资料等,对2018年11月24日至12月3日夜间常州持续11 d的强浓雾和严重霾天气过程进行了分析。结果表明：（1）此次雾-霾过程持续时间长、范围广、强度大、污染重。（2）中纬度地区高层持续纬向环流控制、中低层暖脊稳定存在,地面持续受均压场或弱倒槽顶部、弱冷锋前部影响,是这次持续性雾-霾过程的重要天气条件。（3）边界层内弱辐散、负涡度及弱的下沉气流是此次雾-霾天气得以长时间维持、发展的动力因子。近地层长时间水汽饱和且维持小风速利于雾-霾的长时间维持。（4）近地面高强度的贴地逆温长时间维持和持续较低的混合层高度是此次雾-霾形成、发展和长时间维持的重要热力条件。雾比霾的平均混合层高度明显偏低且霾等级越高混合层高度越低,混合层高度的变化先于能见度变化,对雾-霾临近预警有较好的指导作用。（5）弱冷空气渗透、风速适当增加、混合层高度的先期快速下降、负净辐射曝辐量绝对值的明显增大是雾爆发性增强的主要原因。     

2018年1月青岛市一次重度污染雾——霾天气成因分析

利用中国国家地面站逐小时气象观测资料、中国环境监测总站空气质量逐时监测数据、ECMWF0.125°（纬度）×0.125°（经度）再分析资料及青岛市八关山自动站常规要素逐小时数据,对2018年1月15～22日青岛市一次重度污染雾—霾天气过程的特征及其影响因子进行分析。结果表明：PM10为首要污染物,污染过程中青岛市48 h输入污染源前期主要为北方干冷气团与江淮湿空气在山东半岛北部汇聚堆积,后期则主要包括山东省内局地大气污染物排放。雾—霾期间,500 hPa中高纬地区受乌拉尔山阻塞高压和中西伯利亚冷低压控制,宽广的东亚横槽稳定维持,青岛上空以平直西风气流为主,地面等压线稀疏,风速小;随着横槽转竖,纬向型环流转为经向型,冷空气大举南下,风速急增,降雪发生,雾—霾迅速消散。在静稳的大气环流背景下,当近地逆温层内弱风或持续吹陆风,对流层低层上升和下沉运动较弱,水汽条件较好时,有利于雾—霾维持。综合分析雾—霾各阶段PM2.5浓度和相对湿度与能见度间的关系发现,霾阶段两因子影响力相当;雾阶段能见度主要受相对湿度的影响;静稳条件下PM2.5浓度累积增加是影响雾、霾混合阶段能见度的主要因子。     

巴彦淖尔市一次寒潮天气动力机制分析

使用常规气象观测资料,采用天气学原理和天气动力学诊断分析方法,从寒潮环流背景和动力机制,对2012年11月2-4日发生在内蒙古巴彦淖尔市一次寒潮天气过程进行了分析.结果表明:①乌拉尔山高压脊强烈发展东移,脊前偏北急流带南移、南下低涡与转竖低槽合并,冷空气向南爆发,造成了此次寒潮天气过程.②850 hPa冷平流区向南扩展的速度比地面气温24h负变温区向南扩展速度超前12 h左右,强盛的冷平流是造成气温骤降的主要原因.③300 hPa偏北急流轴左侧风速有气旋性切变,右侧有反气旋性切变,加大地面气压场的气压梯度,产生“梯度风”.高空槽前暖平流、槽后冷平流,暖区上升、冷区下沉,形成对流运动.低层由冷区指向暖区的水平运动和暖区上升运动构成垂直方向上次级环流,次级环流的下沉支处于高空急流轴入口区左侧下方,使高空急流动量传递到地面,低层水平运动(冷区指向暖区)加大了地面风速.     

北京市持续重污染天气分析

通过对2004-2008年北京市空气持续重污染过程的统计及其对非沙尘型持续重污染天气形势的特征分析,得到以下结论：持续重污染过程具有明显的季节分布特征,主要包括春季沙尘型污染和秋冬季节非沙尘型污染;非沙尘型持续重污染过程期间多对应着大雾、轻雾、霾、烟等低能见度天气,过程后期对应的天气现象多为大风或降水天气。其中大雾天气更易引发长时间持续的空气重污染事件。非沙尘型持续重污染的天气形势特点为：高空多为纬向环流,850 hPa多为暖脊控制,地面多处于弱气压场,鞍形场型污染尤为严重。北京持续重污染多对应区域性污染。     

河北省夏季空气污染过程气象条件

利用NCEP再分析格点资料、常规观测资料,统计分析了2005-2007年7-9月河北省典型的10次空气污染过程与气象要素、天气系统的关系。结果表明:河北省夏季典型污染过程的主要天气类型与冬季环流形式差别较大,可分为纬向型、低压槽前型、副热带高压外围型等;空气污染过程发生日多以雾、霾天气为主,05:00-08:00时(北京时)的能见度最小,地面观测资料的温度露点差(T-T_d)小于等于3℃;高空无明显的垂直运动或系统性弱下沉运动,近地层弱气压场、风场,不利于空气中污染物的扩散;近地层存在逆温,稳定的层结使空气污染得以持续;过程后期,因冷空气活动产生降水,空气污染减弱、结束。     

一次高温天气过程分析

利用高空和地面观测资料分析了2011年6月7-8日焦作地区高温期间的环流形势特征,并对涡度场和垂直速度场进行了诊断分析.结果表明:高空稳定的西北气流造成的下沉运动是形成此次高温的主要原因,大气的干燥程度也是影响温度升高的原因;高空图上河套地区强盛暖脊,地面上暖低压形势,高空较强的暖平流是本次高温天气出现的有利条件;高空到近地面层深厚的负涡度系统对应的反气旋所伴随的整层持续下沉气流产生的绝热增温和晴空区辐射增温是这次高温天气形成的重要因素.此外气流沿太行山山坡下滑所产生的下沉增温效应对高温的产生起到了增幅作用.