海州湾的海风锋对强对流天气作用的数值试验

多年的天气实践指出:苏北地区的冰雹等强对流天气,通常发生在海州湾沿岸温度梯度较大的暖陆一侧。本文应用一个二维动力学模式对海陆温差引起的环流进行了模拟,结果表明:强对流天气能够在海风锋环流的上升支气流中得到进一步发展。     

上海夏季海风锋及其触发对流的时空分布和环流背景分析

基于2011—2014年6—9月多普勒雷达、加密自动站和NCEP/NCAR再分析资料,对上海地区海风锋及其触发对流的时空分布和环流背景进行统计,得出主要结论:(1)近4 a来上海夏季海风锋登陆65次,其中海风锋触发对流19次。海风锋最早于09时登陆,平均持续时间为5.2 h。海风锋触发对流时段为13—15时,对流平均维持时间为2.5 h。海风锋触发对流多出现在市区、北部郊区和浦东新区,呈现强局地性;(2)根据海风锋登陆点将海风锋分成北支、南支和双支3种类型。海风锋类型与环境风向密切相关,环境风为东北风时形成南支海风锋,环境风为偏南风和西南风时形成北支海风锋,环境风为偏西风时形成双支海风锋。南支海风锋不易触发对流,这与其出现时上海的热力条件不如北支和双支海风锋出现时有关;(3)海风锋触发对流日的环流背景为:500 hPa副热带高压强盛,上海受副高控制;中低层西南风增温、增湿,促进层结不稳定;低层925 hPa为弱西风。海风锋触发对流日的大气可降水量和K指数显著大于无对流日,但与其它对流日无明显差异。      

海南岛秋汛期特大暴雨局地锋生的特征及其对对流系统发展的影响

基于WRF模式的模拟结果,结合地面观测资料、雷达回波资料以及ECMWF ERA5再分析资料,对2010年10月1—8日发生在海南岛的一次持续性秋汛期特大暴雨过程中局地锋生与对流发展的相互作用机制进行了深入分析,发现：在海南岛秋汛期特大暴雨的锋生过程中,环境场起到主要作用。非绝热加热项F₁和水平运动项F₃在局地锋生的过程中贡献最大,且两者的正极大值区在强降水地区多时次重叠出现,表明非绝热加热和水平形变辐散是导致强降水区强烈锋生的主要原因。此外,模拟结果和实况观测对比分析发现,较低的凝结高度导致最强降水时段对流低层出现强潜热释放,对流区低层气团内部增暖,形成强烈锋生效应,低层强的锋生导致上升气流加速,深对流发展加强,暴雨增幅。与垂直运动有关的倾斜项F₂相比,非绝热加热项F₁和水平运动项F₃贡献虽小,但在夜间有增大的现象,分析表明夜间暴雨区垂直速度ω水平分布的差异性对深对流的加强有重要作用。     

苏南两次回流天气过程形势特征和降水相态分析

利用常规观测资料、0.25°×0.25° FNL资料、微波辐射计资料和风廓线雷达资料，对发生在苏南的两次回流天气过程的环流特征、大气层结特征等进行分析。结果表明：高纬度地区500 hPa是两槽一脊的环流形势，近地面层持续受东北风影响，西南暖湿气流在底层冷垫上爬升，是回流降雪天气形势；从东北平原回流南下的冷空气湿度小，在降水中只起到了"冷垫"的作用。中低层西南暖湿气流差异导致两次降雪强度存在差异；近地面层的降温在雨和雪的区分判别上影响更大，统计2012—2022年初苏南地区8个降雪个例发现，苏南地区，满足T₈₅₀≤-4 ℃，T₉₂₅≤-3 ℃，T_{1 000}≤1 ℃，T_{2 m}≤2 ℃这样的温度阈值条件时开始雨转降雪；当1 515 gpm≤H_700-850≤1 575 gpm，1 289 gpm≤H_{850-1 000}≤1 317 gpm时，相态易由雨转雪。中低层西南气流、底层东北风的加强，2 000 m左右高度风场的转变，短波槽（或切变线）触发了不稳定能量的释放，导致降雪发生；当中低层西南气流减弱转为西北气流后，大气水汽含量降低，降雪结束。     

青岛沿海地区大风特征及其预警评估

利用2007—2019 年青岛8 个海岛站和 22 个岸基站的观测数据,结合欧洲中期天气预报中心第五代大气再分析资料以及2015—2019 年青岛市气象台发布的大风预警信息,统计分析了青岛沿海地区的大风特征,检验评估了大风预警发布的命中率并由此提出了实况预警参考站点的建议。分析结果表明,青岛沿海地区60. 3%的大风日出现在冬、春季,82. 9%的大风出现在海岛站,青岛环胶州湾地区全年不易受到大风的影响;造成青岛大风的环流型主要由冷高压型、低压槽型、温带气旋型和台风型组成,其中冷高压型是以冬季大风为主,低压槽型以春季大风为主,温带气旋型以春、夏季大风为主;2015—2019 年青岛海岛站大风平均预警准确率为81. 0%,沿海地区大风预警发布提前量平均为12. 1 h,解除预警滞后 20. 8 h;海岛站中的田横岛、长门岩、朝连岛、灵山岛以及岸基站中的胶州营海、红岛休闲渔村、罗家营、奥帆基地和大涧山可作为大风实况参考站点,用以开展青岛沿海地区大风预警服务。     

Mesoscale ageostrophic circulations of two fronts observed during the fronts87 experiment: Diagnosis and interpretation

Summary This paper deals with the first results concerning mesoscale ageostrophic circulations as they were presented during the International Meeting on Fronts and Orography, held in Burghausen, Germany, on June 1991. The aim is to test the importance of some specific small scale and mesoscale processes on the observed ageostrophic circulations. For this, various available theoretical models including these processes are used, in order to put in evidence their effect or to diagnose their presence or not in the observed circulations. These secondary circulations have been observed in the vicinity of two surface cold fronts documented during the European experiment FRONTS87 and they are quantitatively evaluated and compared with the theoretical ones. The diagnoses are performed by numerically solving two versions of the two-dimensional Sawyer-Eliassen equation for the ageostrophic streamfunction: a form based upon the Geostrophic Momentum approximation of along-front geostrophy and a Primitive Equation form that allows the existence of a along-front ageostrophic component. A simple parameterization of the Ekman pumping effect in the secondary circulations is added, through a boundary condition in the Sawyer-Eliassen equation resolution.This application of the Sawyer-Eliassen equation to measured data from a network of two or three sounding stations allows the identification of the significant frontogenetic terms and the testing of the assumptions underlying this diagnostic tool. Also, the impact of various parameterizations is considered. For instance, the introduction of a boundary layer parameterization scheme permits the reproduction of low-level updrafts observed in reality ahead of the frontal zone and predicted by numerical models found in literature.With 18 Figures     

双锋面相遇对强龙卷风环境场影响的数值模拟研究

对2009—2016年江苏北部龙卷事件的环境场进行统计与诊断,并对两次典型龙卷过程环境场进行数值模拟,重点探讨近海岸平原地区的江苏北部在春夏季节成为中国强龙卷最高频发生地的特殊性以及环境双锋面系统相遇对龙卷环境场的增强机制。分析结果显示：苏北龙卷发生率占全省58.6%。其中盐城和徐州又是苏北龙卷最高发地区。春夏季节,冷暖干湿气团势力相近,中尺度锋面系统多,易发生双锋面汇集造成局地龙卷强对流。对徐州（2009年）和盐城（2016年）的两次典型龙卷强对流环境场分析显示,徐州龙卷为变形场锋生和海风锋汇合,盐城龙卷为气旋锋面和岸滨锋相遇。WRF模拟结果显示,双锋面系统汇聚以及锋面二级环流相遇,可造成局地水平风速垂直扭转及垂直速度的水平切变,有利于驱动和增强区域正涡度;双锋面二级环流垂直上升支的叠加,可在平坦地区产生强烈的系统性抬升。这将形成有利龙卷类强对流天气发生发展的环境场。而各种常用的强对流指标均具有较强局地性,需要依据局地统计特征进行参考使用。     

2015年梅雨期长江下游地区两次暴雨天气过程的成因对比分析

利用基本气象站观测资料、ECMWF ERA资料和NCEP FNL资料,通过对强降雨时刻的多种物理量场诊断,分析了2015年梅雨期发生在江苏省沿江地区的6月16—17日和27—29日两次大暴雨的形成原因。结果表明,两次大暴雨过程均发生在西太平洋副热带高压稳定维持、西南气流强盛、高层有冷空气不断入侵的大环流背景下,受中低层江淮切变线和西南急流共同影响,冷暖空气一直在沿江一带交汇,造成沿江地区持续强降水过程。两次大暴雨发生时32°N附近梅雨锋很明显,锋面随着高度的升高向北侧冷区倾斜,强降水主要位于梅雨锋南侧的暖区内。该侧700 hPa高度层以下湿位涡为负值表明大气为对流不稳定,且随着降水的发生,中层有弱冷空气入侵,使得大气的对流不稳定性进一步加强。强的降水区主要位于低空急流的左侧和高空急流的入口区右侧,高低空急流的这种配置带来了风场高层辐散、低层辐合,有利于垂直上升运动加强。同时低层暖平流和中高层正的相对涡度平流交汇于32°N附近,也有利于暴雨区的上升运动加强。暴雨区与850 hPa水汽通量散度负值中心相吻合,表明低层西南急流为暴雨区源源不断地提供水汽。     

2015年5月18—19日江西南部区域性暴雨天气过程成因

利用常规气象观测资料及NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,对2015年5月18—19日发生在江西南部的区域性大暴雨天气过程的雨情及影响系统进行了分析。结果表明,中高纬度地区东北冷涡东移南调,引导其南侧高空槽东移,并引发弱冷空气南下;副热带高压偏强且维持在18°N附近。弱冷空气与副热带高压北侧西南急流持续交汇有利于江西南部地区出现大暴雨的稳定环流型。副热带高压西北侧旺盛的水汽输送及辐合在江西南部的维持为大暴雨的发生提供了充足的水汽条件。多尺度系统相互作用导致江西南部的东北部局地较强的静止锋锋生作用是此次大暴雨天气过程发生的主要天气学成因。     

江苏雷暴日发生规律及其大气环流预报模型的建立

根据江苏省1961~2003年逐日气象资料,通过数理统计方法分析得出:江苏各地全年有96%~98%雷暴日出现在3~9月,平均年雷暴日数为27~36天。平均年雷暴日太湖周边地区最多,其次是里下河水网密集区及洪泽湖周边地区,徐州市最少。年雷暴日的年际间波动大,最多年份的雷暴日是最少年份的2.5倍。根据500 hPa大气环流特征量能表征天气形势和控制天气条件的这一特性,利用最优化因子技术对环流因子进行普查、对比分析,挑选一批与年雷暴日相关极其显著、稳定性强、因子间相互独立、可靠的大气环流特征量作为预报因子,建立了江苏省年雷暴日预报的大气环流模型,模拟及预报效果佳,可投入实际业务应用。     

江苏省秋冬季强浓雾发展的一些特征

运用江苏省72个国家基本气象观测站和339个交通气象观测站资料,对2013年12月1-9日、2015年10月23日、12月22日及2016年2月12日出现的四次全省性的以辐射降温为主的强浓雾和特强浓雾过程进行分析,筛选出194个站例,对江苏省秋、冬季强浓雾生消的气候特征、雾爆发增强的微物理特征及雾爆发性增长的触发因子进行分析。结果表明:(1)雾爆发性增强的本质是雾在很短时间内雾滴增多增大,雾含水量呈几个数量级的增加,从而导致雾区能见度快速下降。(2)夜间辐射降温突然增强、底层弱冷空气入侵、日出后蒸发量加大及湖陆风效应是雾爆发性增长的触发因子。     

江苏地表湿润状况的变化趋势与区域特征分析

为了了解江苏省地表湿润状况,利用江苏省60个气象站1961-2005年月降水和月平均气温资料,通过构造一个既包含降水变化又考虑温度变化对潜在蒸发影响的干湿指标一地表湿润指数Hf=P/Pe(P为观测的月降水总量,Pe为月最大潜在蒸发),采用M-K法,对比分析了江苏省区域平均地表湿润指数的年代际变化特征及季节性差异,并讨论了它与降水和气温的联系,突出了在全球变暖背景下温度变化对干湿变化的重要影响.最后给出了地表湿润指数各季节变化趋势的地理分布.结果表明:苏北和苏南地区的年际变化趋势基本相反.由于温度的升高苏北苏中地区均出现变干趋势,苏南部分地区降水显著增加却没有呈现显著变湿趋势.江苏地区的干化趋势主要发生在春秋季节.