河西走廊夏季强沙尘暴数值模拟试验

影响我国的沙尘暴灾害性天气多发生在春季,很少在夏季发生。文章利用我国科学家自主研发的GRAPES-DAM沙尘气溶胶模式对2005年7月一次罕见的影响河西走廊地区的群发性强沙尘暴进行了数值模拟,对夏季小概率强沙尘暴灾害天气的可预报性进行了个例研究。试验结果表明:模式对此次过程的地面大风、沙尘暴的范围、移动等均能做出较好的模拟;对于夏季群发性强沙尘暴过程,基于数值预报方法的沙尘气溶胶模式在天气模式预报准确的条件下,可以对这种小概率事件做出有应用意义的预报结果。     

河西走廊“2010.04.24”特强沙尘暴特征分析

利用全天空成像仪、地面、高空气象观测资料、数值模式资料和NCEP/NCAR再分析资料,对2010年4月24日甘肃河西走廊的特强沙尘暴过程进行了分析。结果表明,从观测到沙尘至天空完全被沙尘遮蔽,仅仅只有2.5min;中西伯利亚—新疆北部的偏北大风携带着极地强冷空气入侵,造成了甘肃河西走廊的特强沙尘暴。进一步的分析还表明,沙尘区域上空存在一个西风急流中心,其高度在200-250hPa之间,沙尘暴爆发时,风速增大到40m.s-1,高度降低,范围扩大。由急流中心向地面伸展的最大风速带将高空动量向下传播,引发了河西走廊的沙尘暴;南北风的变化主要发生在250hPa以下,最大中心高度均位于400hPa附近,北风前锋到达之处,沙尘暴爆发;冷空气爆发时,首先造成地面气温的急剧下降,其次是700hPa和500hPa气温下降;地面热低压的强烈发展,一方面使气压梯度加大,另一方面导致边界层对流不稳定,二者的作用都增强了沙尘暴的强度。     

河西走廊中西部一次特强沙尘暴的对称不稳定诊断分析

2007年4月13日在河西走廊中西部发生了特强沙尘暴,极大风速25m/s,最小能见度50m。用风云2号卫星红外云图对下沉急流云头进行跟踪,并用NCEP(1°×1°)6h再分析数据对高速下沉急流到达冷锋云带前后的静力不稳定、条件不稳定、条件对称不稳定等进行了诊断分析。结果表明:这次强沙尘暴由高速下沉急流引起,急流头部触发了锋区附近强对流发生;凝结潜热释放先在对流层中层发生,然后向下发展,使对流层中下部转为条件不稳定层,700hPa附近的条件不稳定能量释放使边界层对流环流迅速增强,引发了这次特强沙尘暴。     

江西省一次强对流天气的多普勒天气雷达分析

对2003年江西省4月的1次强对流天气过程的Doppler雷达资料进行分析,得出不同类型和阶段的强对流天气过程的相关特征,认为“逆风区”、VIL值的变化、弓状回波能有效地指导灾害性天气临近预报,并有一定的提前量。     

河西走廊盛夏一次强沙尘暴天气综合分析

利用常规气象观测资料和NCEP／NCAR月平均再分析资料,对2003年7月20日甘肃河西走廊一次历史上少见的区域性夏季沙尘暴天气进行了分析。研究发现：高空小槽、切变线、热低压是引发夏季沙尘暴的主要天气系统。夏季沙尘暴发生过程中,各测站出现了气压跃升、风速猛增、气温下降、湿度增加等现象,但变化幅度小于春季。夏季沙尘暴云图特征表现为中小尺度云团,TBB≤-35℃的云团在一定程度上能够反映沙尘暴天气的变化。诊断分析表明,沙尘暴爆发前散度场呈低层辐合高层辐散状态,沙尘暴发生在最大垂直速度出现以后,同时水平螺旋度对夏季沙尘暴预报有较好的指示意义,螺旋度正值越大,沙尘暴越强。     

河西走廊一次强沙尘暴过程的干侵入分析

使用NCEP(1°×1°)每天4次的再分析资料对2006年4月9~10日发生在甘肃省河西走廊的一次强沙尘暴天气进行了诊断分析。结果表明:这次强沙尘暴天气有明显的干侵入特征,对流层中高层高位势涡度,干空气在西北气流引导下,沿等熵面入侵到边界层;干侵入使对流层低层产生高位涡扰动、锋面气旋环流加强、低空急流形成、边界层辐合增强,从而引发了这次强沙尘暴天气。     

一次强沙尘暴天气成因与诊断分析

利用常规气象资料,对2002—03—19西北地区出现的一次强沙尘暴天气过程．从天气成因、物理量诊断等方面进行分析。结果表明：西伯利亚强冷空气东移南压,在新疆至河西上空形成强锋区．地面蒙古气旋强烈发展是引发此次沙尘暴天气的主要原因。沙尘暴发生在冷锋后强下沉气流和较强气压梯度区。锋生函数和总能量的变化特征、高空急流与干暖舌的形成与维持,与这次沙尘暴过程实况、强度、落区等有良好的对应关系,对宁夏沙尘暴预报具有较好的指示意义。     

河西走廊一次强沙尘暴天气的螺旋度诊断

应用NCEP再分析资料计算了螺旋度,通过总螺旋度、螺旋度的水平和垂直分布特征对河西走廊一次区域性强沙尘暴天气进行了诊断分析。结果表明:沙尘区位于总螺旋度负值区或零线附近;沙尘暴爆发区水平螺旋度高层300 hPa为负螺旋度控制,低层700 hPa为正螺旋度控制;在沙尘暴发生时,高层负螺旋度中心有一个明显增大的过程,沙尘暴爆发区对应高空低层螺旋度强梯度区内;沙尘暴爆发区的垂直螺旋度分布特征是上负下正;螺旋度对沙尘暴爆发区有较好的指示意义。     

河西走廊一次区域性大风强沙尘暴天气诊断

应用常规和自动加密站观测资料,对2009年4月29日发生在河西走廊的一次区域性强沙尘暴天气过程,从天气学成因、物理量要素等方面进行了诊断分析.结果表明:这是一次冷锋后大风引发的沙尘暴;沙尘暴发生在强气压梯度区;地面气象要素对冷锋过境及沙尘暴爆发有强烈反应,可以在沙尘暴预报中作为一个参考依据;沙尘暴爆发区低层辐合,高层辐散,有明显的上升运动;锋生函数和螺旋度对沙尘暴爆发区有较好的指示意义.     

河西走廊东部“2008.5.2”强沙尘暴成因分析

利用常规探测、地面加密观测、涡度相关系统、T213L19数值预报产品、以及FY-2c/2d红外卫星云图资料,对2008年5月2日河西走廊东部的大风强沙尘暴过程的成因进行了天气动力诊断和中尺度分析。结果表明:地面冷锋伴随的强风暴是产生强沙尘暴的主要原因。500 hPa阶梯形短波槽为沙尘暴的发展提供了大尺度环流背景,700 hPa变形场是大风沙尘暴的触发系统,地面热低压的发展加大了冷锋前后的气压和温度梯度,为对流发展提供了热力不稳定条件。高空急流入口区南侧的次级环流为深对流发展提供了深厚的垂直环流发展条件,是沙尘暴发生的基本动力;地面摩擦风引发的强动量通量为沙尘卷起提供了基本的动能。较强的不稳定层结为对流发展提供了位能转化为动能的基本条件。垂直螺旋度对沙尘暴的落区具有较好的指示意义。     

甘肃河西走廊两次强对流天气对比分析

使用地面高空观测资料、NCEP 1°×1°6小时再分析数据和张掖CINRAD/CC雷达观测数据,对2006年7月7日、8月10日发生在甘肃河西走廊中部的两次强对流天气的环流形势、大气稳定度、相对风暴螺旋度(SRH)、天气雷达回波特征进行了对比分析.分析结果表明:产生这两次强对流天气环流形势不同.7月7日飑线对流系统产生于北部沙漠戈壁由北向南移动,右移飑线前部结构为气旋式旋转;8月10日对流系统产生于青藏高原由南向北移动,来自高原上的暖湿气流水汽充足,不稳定层比7月7日深厚,产生冰雹的左移超级单体结构为反气旋式旋转.7月7日右移飑线相对风暴螺旋度降雹前为正值,降雹开始后转为负值;8月10日左移反气旋超级单体相对风暴螺旋度在发展期为负值,降雹开始后跃增到60m2·s-2以上.     

河西走廊春季大风、沙尘暴的成因差异初探

通过对河西走廊1971～2000年3～5月大风和沙尘暴个例普查,运用相关法分析了河西走廊大风和沙尘暴天气在时间上的分布差异和沙尘暴与沙源地区前期降水的关系,同时对“起沙风”也作了初步探讨,结果表明：河西走廊地区在10min平均风速大于等于9m／s时,极易起沙;河西走廊的西部、中部、东部分别在南疆中东部、南疆东部内蒙西部河西西部、内蒙中西部出现5～8mm降水后5天才有可能出现沙尘暴。文中给出了河西走廊大风沙尘暴的几种典型环流形势及每一种环流形势可引发沙尘暴的预报着眼点。     

河西走廊一次特强沙尘暴的热力动力特征分析

使用NCEP再分析资料、高空和地面观测资料对2010年4月24日发生在河西走廊的一次特强沙尘暴天气进行了热力和动力作用诊断分析。结果表明:沙尘暴发生前,感热通量达最大值,湍流运动增强,增加了大气的不稳定性;大风沙尘暴发展和强盛期与动量通量大值区对应,动量通量对沙尘向上输送起了重要作用;在强锋区附近,地转关系被破坏,大风沙尘暴大气主要出现在变压梯度大,即变压风大的区域,变压风是产生地面强风的主要成分;河西走廊这次沙尘暴过程有明显锋生活动,锋生过程使锋面次级环流加强;水平螺旋度负值中心值越大,近地面层风速越大,大风沙尘暴天气主要出现在水平螺旋度负值中心前方与零值线之间;在河西走廊上空,高空急流沿等熵面穿越等位势高度面下滑到2000gpm,形成偏西风低空急流,低空急流的形成和维持在大风沙尘暴过程中起到关健作用。     

库尔勒地区两次强对流天气过程的形势和雷达回波对比分析

通过对2006年5月3日和7月17日库尔勒地区两次强对流天气的形势和物理量对比分析,以及库尔勒新一代天气雷达(CINRAD-CC)产品中的组合反射率(CR)、风暴相对平均径向速度(V)等产品的分析,得出库尔勒地区夏季强对流天气过程发生时的有利天气形势、物理量场分布及多谱勒天气雷达产品特征。     

荤尔勒地区两次强对流天气过程的形势和雷达回波对比分析

通过对2006年5月3日和7月17日库尔勒地区两次强对流天气的形势和物理量对比分析，以及库尔勒新一代天气雷达（CINRAD—CC）产品中的组合反射率（CR）、风暴相对平均径向速度（V）等产品的分析，得出库尔勒地区夏季强对流天气过程发生时的有利天气形势、物理量场分布及多谱勒天气雷达产品特征。     

一次强对流过程的三维数值模拟

利用中国科学院大气物理研究所建立的完全弹性三维雹云数值模式（IAP-CSM3D），模拟了2004年4月23日横扫湘中湘南大部分地区的飑线强对流过程的流场、雷达回波和含水量等宏、微观物理量的分布及其演变。分析了冰雹形成的微物理过程，结果表明，冰雹粒子主要由冻滴（CNfh）和霰（CNgh）转化形成，其中冻滴的贡献比较大，冰雹主要是通过撞冻过冷水过程（CLch、CLrh）长大。将多普勒雷达实测资料同模拟的气流结构进行比较可见，雷达观测到散度随高度的变化与模式模拟的气流结构一致；模式输出的雷达回波强度及回波顶高与雷达观测事实相近。     

强沙尘暴微气象特征和局地触发机制

强沙尘暴是干旱地区一种破坏性极大的灾害性天气现象。本文分析了1993年5月5日强沙尘暴的微气象特征和各辐射分量特征。并结合这次强沙尘暴大、中尺度过程特征，分析了强沙尘暴和干飑线的形成和发展机制，干飑线发展具有一种沙尘造成的辐射冷却正反馈机制和局地不稳定大气的触发机制。进而根据这些事实建立一个干飑线发展的物理模型。