贵州冬季冻雨研究综述

贵州是我国冬季出现冻雨灾害最多的省份,冻雨气象灾害对交通运输、能源电力、农林业和居民生活等方面带来了严重影响。该文阐述了贵州冻雨的气候特征,分别从气候背景、天气形势、温湿度垂直结构特征等方面探讨了冻雨天气过程发生、发展、维持和消亡的物理成因和机理,并对贵州冻雨的预报预测方法作了概述。结果表明,海温异常通过海气相互作用对大气环流造成影响,尤其在赤道中东太平洋海温负异常(La Nina事件)的气候背景下,利于中高纬地区欧亚阻塞环流形势的形成,中高纬地区呈"北高南低",中亚、西亚低槽(涡)稳定且活跃,东亚冬季风加强,中纬度大气环流的经向度加强,强冷空气频繁南侵,造成我国南方大部地区气温偏低,长江以南地区降水偏多,促使贵州地区低温雨雪冰冻天气的形成;利于副热带地区西太平洋副高强盛,偏西、偏北,副热带锋区强盛,中低纬地区呈"西高东低",南支低槽系统活跃加深,西南低空急流强盛,使南海及孟加拉湾持续不断地向贵州地区输送西南暖湿气流,有利于中层的增温增湿,为该地区冻雨发生提供了充沛的水汽条件以及热量和动量。由于贵州特殊的地形地貌和气候特征,冬季北上的暖湿气流和南下的冷气团易受地形阻挡形成滇黔准静止锋,在垂直方向上呈"干冷—暖湿—干冷"的结构特征,锋面逆温的长时间维持是贵州冻雨持续发生的必要条件。     

中国西南贵州地区冬季凝冻日数的气候特征及其异常成因

利用贵州84个国家气象观测站逐日观测资料,NCEP/NCAR月平均再分析资料以及英国Hadley中心全球逐月海温（HadISST）资料,对中国西南贵州地区冬季凝冻日数的气候特征及其异常成因进行了研究。结果表明：贵州地区有69个站点（占比85.2%）的单次凝冻过程最长连续日数和63个站点（占比77.8%）的冬季凝冻总日数极值出现在1976年、 1983年和2007年,其中以威宁的66 d(1976年)和39 d(2007年)为最多;贵州地区冬季凝冻日数的主模态（方差65.04%）呈全区一致型分布,大值中心位于贵州中部;在贵州地区冬季凝冻日数异常偏多年,欧亚中高纬地区的乌拉尔山阻塞高压和东亚大槽共同作用在东亚地区形成稳定的经向环流,而中亚地区低值系统活跃并引导阻塞高压和蒙古冷高压前部的冷空气南下,在贵州及其以北地区的对流层低层形成浅薄的异常冷垫。同时,来自孟加拉湾和南海的对流层低层暖湿气流在异常环流圈作用下沿着云贵准静止锋锋区附近的冷空气堆边缘爬行抬升,在贵州上空对流层中形成上暖下冷的不稳定垂直层结异常,导致贵州冬季凝冻的形成。此外,分别来自上游的北大西洋地区和低纬热带地区的波扰动能量传播...     

江西省冻雨气候概况和环流特征

利用NCEP2.5°×2.5°再分析资料和常规观测资料,对1959─2008年江西省冻雨天气过程的气候概况进行归纳分析,并重点分析了其间18次典型区域性冻雨天气过程的环流特征、热力层结、影响系统。结果表明,江西省冻雨具有明显的年代际、年际变化特征,全省冻雨日数总体呈下降趋势;空间分布上呈现出中间多、南北少的特征,各地冻雨分布极不均匀。在环流形势上,500hPa高纬地区有阻塞高压,以乌拉尔山阻高最多,鄂霍茨克海有深厚冷涡,咸里海为低压区,巴尔喀什湖附近有横槽;低纬地区在孟加拉湾到中国西南地区存在稳定的南支低槽;对流层中低层存在切变线,700hPa西南气流强盛,急流轴最大风速超过16m/s;850hPa锋区强盛,0℃等温线位于赣中南部到赣南北部;对流层中低层存在明显的逆温。地面冷空气多从中路（河套地区）入侵,蒙古冷高压异常强大,为冻雨的产生提供了热力条件。     

贵州冬季冻雨的大尺度环流特征及海温异常的影响

利用1981-2013年贵州冬季冻雨资料、NCEP/NCAR再分析资料和NOAA海温资料等,分析了影响贵州冬季冻雨日数的大尺度环流系统,讨论了海温异常对冬季冻雨日数的可能影响。基于赤道中东太平洋海温异常建立冬季冻雨日数的预测模型,并检验了模型的预测能力。研究表明:贵州冬季冻雨日数偏多(少)年,大气环流异常呈现出西伯利亚高压偏强(弱)、东亚地区海陆气压差偏大(小)的强(弱)东亚冬季风环流特征,同期印缅槽偏强(弱)、东亚副热带急流偏强(弱)。贵州冬季冻雨日数多寡与ENSO事件存在密切联系,秋、冬季赤道中东太平洋冷(暖)海温发展有利于冬季冻雨日数偏多(少)。前期秋季赤道太平洋Ni?o区海温异常是显著影响贵州冬季冻雨日数的年际预报信号,对贵州冬季冻雨日数的多寡具有较好的预测指示意义。     

珠三角冬季雷暴的大气环流特征及海温异常背景

利用珠江三角洲14站1月份的观测资料,进行珠三角地区冬季雷暴的气候统计,得出上世纪80年代后有出现次数增加的趋势。根据历史天气图以及NCEP/NCAP再分析资料,引发珠三角冬季雷暴的天气特点是:500 hPa多为南支槽和西风槽叠加,地面为静止锋或冷空气配合锋面南下、低压槽维持在华南;冬季雷暴发生前珠三角地区上干下湿配置明显,850、500 hPa上K和S i指数呈逐日较大增长趋势。对比1961~2003年珠三角地区冬雷年、非冬雷年1月的500 hPa平均高度距平合成图,分析形成珠三角冬季雷暴的大气环流特征,发现冬雷年的500 hPa大尺度环流背景是:欧亚中高纬平均高度距平从西到东呈“正负正”分布,即乌拉尔山附近有阻塞高压,欧洲长波槽深而活跃,蒙古、中国多低槽、冷空气活动,副热带高压偏强;相反,非冬雷年500 hPa的欧亚中高纬平均高度距平从西到东呈“负正负”分布,欧洲长波槽偏北,乌拉尔山附近没有稳定阻高建立,冷空气势力偏弱。同时,冬雷年1月的海温特征是:赤道东太平洋170~80°W附近为正海温距平区。     

江西持续性暴雨的典型大尺度环流模型

利用1961—2010年共50 a的500 hPa欧亚地区历史天气图资料对江西省74次持续性暴雨天气过程的大尺度环流形势进行分析,并建立了江西省持续性暴雨天气的大尺度环流模型。结果表明,该模型中,欧亚中高纬的长波槽脊呈双阻塞高压型,两个阻塞高压分别位于乌拉尔山西侧和鄂霍茨克海西侧;我国东北地区有一低涡,且从该低涡中心至江西附近地区有一深厚低压槽(华北槽);西太平洋副热带高压位于低纬西太平洋地区,其脊线位于20 N附近,西脊点位于110 E附近,副热带高压北侧的584 dagpm线位置(115 E的纬度)位于27 N附近;华北槽后的干冷空气与副热带高压西北侧的暖湿气流持续交汇于江西地区,为持续性暴雨提供了有利于水汽输送和辐合抬升条件。500 hPa的历史天气图和NCEP资料均显示,该大尺度环流模型具有较好的普适性。     

中国冻雨潜在发生指数在数值产品中的推广应用

根据冻雨发生时特定的地面温度、地面湿度及高空温度三个基本特征,定义了中国冻雨潜在发生指数(FRGPI)并进行了初步验证。在此基础上利用欧洲中心ERA-Interim再分析及模式预报产品,结合2013/2014年冬季冻雨发生情况,对中国冻雨潜在发生指数进行了推广应用。结论如下:2014年2月上旬,高空槽、中低层切变线、低空急流及暖湿气流的共同作用,造成了中国南方产生冻雨的适宜的地面温度t、温度露点差D及高空温度层结Er,因此出现大范围冻雨灾害。2月中旬贵州受西南低涡及暖湿气流影响,也产生了适宜的t、D及Er条件,遭受了持续性冻雨灾害。2013/2014年冬季期间,适宜冻雨的温度t集中在冬季寒潮过程中0℃等温线所在地区,温度露点差D集中在西南暖湿气流影响区域,高空温度层结Er集中在中高纬与低纬天气系统交界地带;三部分交叉区域则为冻雨高发地带,且地面温度露点差可能是制约冻雨分布的主要因素。将FRGPI指数与欧洲中心数值预报产品相结合发现,可以提前10 d有效地对冻雨灾害进行预报,对防灾减灾有一定的实用性。     

2008年初粤北罕见的低温雨雪冰冻天气过程分析

利用NCEP地面、探空、海温等分析资料,以及本地自动站和灾情资料,对2008年1月中旬-2月中旬粤北一场罕见的低温雨雪冰冻天气过程的特点、气候背景、地面和高空形势进行研究分析。结果发现：长时间的冻雨和雨夹雪是造成粤北损失巨大的主要原因,冷暖空气长时间在粤北上空交汇是造成雨雪天气的直接原因,拉尼娜事件引起大气环流异常是这次过程的气候背景,异常偏强的副热带高压和孟加拉湾到广西一带低槽的共同作用,为粤北上空输送了强盛的西南暖湿气流,北方长时间稳定的强冷空气从边界层侵入粤北后的冷舌,与对流层中低层的暖舌构成的逆温层,为冻雨的出现提供了有利的大气层结,极涡异常偏心对这次过程有指示意义。     

2020年吉林省一例罕见雨雪冰冻天气综合分析

利用ERA5逐小时资料和常规观测资料对2020年11月17—20日吉林省出现的历史罕见雨雪冰冻天气过程进行综合分析.研究表明:本次降水过程相态复杂,降水持续时间特长,多站降水突破历史同期值,罕见的暴雪、暴雨、冻雨同日出现.500hPa贝加尔湖地区低槽强度呈负距平,较历年同期异常偏强;槽呈疏散形势,有利于低槽在东移过程中发展加强,环流经向度加深;同时日本海上副热带高压脊异常偏强,低槽东移过程中受阻,有利于降水系统长时间的维持.地面江淮气旋和贝加尔湖以东冷高压异常偏强,气旋携带大量暖湿空气与冷高压前部干冷空气交汇,锋生作用加强,是产生雨雪冰冻天气的有利大尺度环流背景.前期大气异常偏暖,随着低层西南风急流建立和加强,将黄、渤海暖湿气流源源不断向降水区输送,与槽后干冷空气交汇,为降水提供了有利能量、动力、水汽和凝结条件.长春站融化层高度、过冷却层高度和厚度非常有利于冻雨形成,深厚而稳定的逆温层和低层湿度较大的冷层是大范围冻雨出现的直接原因.     

2008年初南方雨雪冰冻天气的环流场与多尺度特征

主要对2008年初我国南方的雨雪冰冻灾害天气的环流场与多尺度特征作了分析研究。结果表明：1）大气环流持续异常,中高纬阻塞高压位于西西伯利亚长达20余天,副热带高压偏西偏北。在阻高与副高之间有一横槽维持,这种形势十分有利于冷空气从北方入侵。2）环流系统较为深厚。不但在500 hPa,即使在200 hPa上也有很明显的经向环流发展,同样有阻高维持,温度槽明显落后于高度槽,有利于横槽的发展与维持。3）西风带南支槽稳定维持且十分活跃,将大量水汽输送至中国大陆尤其是南方地区。北方的干冷空气与南方的暖湿空气交绥,出现了明显的中低纬系统的相互作用。4）一条准静止锋长期稳定维持于长江流域,是雨雪冰冻天气的重要影响系统,这在冬季并不多见。5）贵州和湖南地区,低层浅薄的冷空气垫与其上的暖湿空气形成了特有结构——逆温层,并有暖鼻配合,有利于冻雨出现。由于涉及云微物理、微气象学等诸多影响,冻雨区的分布带有一定的局地性特征,因而,对其的精确预报尚需作更多的研究。6）在上述研究基础上,本文提出了一个多尺度系统持续性的雨雪、冰冻天气物理模型。     

Elements of theory of avalanche-like motion of a mudflow with hyperconcentration of debris

A criterion ratio is proposed which allows to estimate the possibility of origination of avalanche-like motion of a mudflow with hyperconcentration of debris in a certain mudflow-bearing watercourse.     

Estimation of the error of lidar determination of the transparency of low-turbidity atmosphere

Considered is the method of determination of atmospheric turbidity using weak lidar signals when the problem is mathematically incorrect due to the presence of the background noise. An accuracy of the method can be increased by means of using the procedure of effective averaging and linear approximation of the transmission in the case of the low attenuation coefficient.     

2005年夏季中国东部气候异常分析--中国科学院大气物理研究所短期气候预测检验

简要比较了中国科学院大气物理研究所对2005年夏季中国降水跨季度预测与实况的异同,并对2005年夏季我国主要雨带及降水偏少区的形成与东亚热带、副热带以及中高纬度大气环流系统的配置进行了分析。对2005年夏季西太平洋副高的异常活动预测不好,这是造成跨季度降水预测有失误之处的主要原因之一。2005年夏季在亚洲对流层中高层,沿着副热带急流轴准静止Rossby波有几次能量传播过程,西太平洋副高的北抬与西伸与副热带急流中Rossby波的活动强度有一定的对应关系,因而产生了亚洲不同地区高影响性的灾害性天气。     

测量NO气体吸收截面的方法

差分吸收光谱技术(DOAS)已经被广泛用于各种污染气体浓度的测量,其中影响其测量精度的主要因素就是气体吸收截面的测量.利用Lambert Beer 吸收定律以及自主设计的测量装置对大气的主要污染气体NO的吸收截面进行了测量,并采用多项式拟合的方法提高了测量的精度,根据所测得的吸收截面反演了NO气体的浓度值,取得了良好的效果.     

An analysis of the causes of meandering tracks of typhoons

Criteria of the free meandering tracks of typhoons are derived from the general solutions of typhoon motion equations. It is suggested that the meandering motion of a typhoon is caused by the combination of the internal force, the initial speed of the typhoon and the average pressure gradient force of the typhoon volume affected by the environmental pressure field. It is also revealed that under specified circumstances, the meandering may be caused only by the typhoon’s internal force. Finally two examples of fitting calculation are given for illustration.     

陕西冬季一次大雾天气生消机制的数值模拟

利用非静力平衡中尺度模式WRF、NCEP 1°×1°再分析资料及常规观测资料,对2005年12月30～31日发生在陕西的大雾天气过程进行了数值模拟,分析了大雾天气过程形成的主要原因及雾的生消机制。结果表明,WRF模式能较好地模拟出雾的水平分布特征、强度和生消过程,反映出实际雾的生消变化规律。适当提高模式水平分辨率能较明显地改进模拟效果。这次大雾为平流辐射雾,长波辐射冷却是大雾形成和发展的主要原因。逆温层的发展、维持和近地面层较高的相对湿度对雾的产生和发展起着重要作用。近地面层有弱的水汽辐合是大雾发展和维持的主要原因之一。大雾形成和发展阶段,900 hPa以下的辐合上升运动和900 hPa以上的辐散下沉运动有利于在上升和下沉运动区的界面层中形成逆温层,逆温层的形成有利于低层水汽的积累。随着高空转为辐合上升运动,900 hPa以下为辐散下沉运动,接着日出后,太阳短波辐射增温等的共同作用,使逆温减弱直至被破坏。中高云的存在影响了近地面层逆温的形成和加强,推迟了雾的形成和消散。暖平流的输入有利于逆温层的形成发展。     

Dynamic model of accumulation of total biomass of agricultural crops

Issues concerning the growth and biological time of agricultural crops are under consideration. A closed system of equations is derived for calculating total dry biomass and biological time of plants. The model parameters are given, and the model is verified based on the experimental data of observations of the sunflower in the southern conditions of the Ukraine.     

疏勒河上游流域多年冻土区辐射变化分析

利用2008年7月-2010年10月祁连山区西段疏勒河上游流域多年冻土区苏里梯度观测系统的辐射数据,分析了该区域的辐射变化特征.结果表明,向下短波辐射、向下和向上长波辐射、净辐射月总量季节性变化明显,冬、春季较小,夏、秋季较大;向上短波辐射月总量的季节变化不明显.日平均向下短波辐射、向下和向上长波辐射有明显的季节变化,1月或12月达到最小值,6月或7月达到峰值;1-3月和12月日平均向上短波辐射振幅变化较小,而4月和10月则变化较大.净辐射日变化冬、春季较小,且振幅也较小,夏、秋季较大,且振幅也较大;辐射四分量的日变化都呈单峰型.生长季节的地表反照率较小,非生长季较大;每年10月地表反照率的日平均变化起伏较大,日变化基本呈“U”形,早晚高、中午低.     

T106数值预报产品在赣南温度预报中的释用

利用1995年7～9月、1996年7～8月24～144h、1000～500hPa的T106格点资料与赣南17个县（市）的最高、最低、平均温度作相关分析;用逐步回归方法建立了分县逐日滚动预报方程。并用1996年9月份T106格点资料对方法进行检验,同时对预报方法及T106产品在温度预报中的释用能力作了初步分析。     

球载式下投国产北斗探空仪测风性能评估

基于球载式下投北斗探空仪测风观测试验,建立了针对下投式的测风试验评估方法.试验结果表明上升段北斗测风的准确度接近RS92探空仪的探测准确度要求,两者一致性较好;下降段RS92测风误差基本上与上升段的属于同一量级水平,下降初期测风数据在使用时需要做预处理或者有效控制;下降段BD探空仪测风误差与下降段RS92的基本相当,除了球炸初期外,基本上接近WMO的测量要求,此外初期的急速下降对导航定位测风提出了更高的技术要求.整体而言,球载式下投探空观测在时间上可以实现对原有的1次探空进行加密,在空间上可以增加1个区域的探测,并为对现有探空站网分布进行合理优化提供依据,具有良好的应用前景.