青藏高原切变线对四川盆地西部突发性暴雨影响的数值试验

使用η模式对１９９５年８月２４日四川盆地西部一次突发性暴雨进行了数值模拟和无高原切变线、无西昌小高压的数值试验。由试验结果分析得出：（１）高原切变线活动可使四川盆地西部暴雨增强，而西昌小高压的存在则便四川盆地西部暴雨减弱；（２）高原切变线活动使暴雨增强的主要机制是暴雨区上空对流层低层流场辐合、上升运动、正涡度、水汽通量辐合和对流层中层流场辐合、水汽通量辐合等的加强；（３）对流层低层的动力、水汽条件     

对流层中上部水汽对高原低涡形成影响的数值试验

对1998年8月4日那曲低涡形成前的卫星监测水汽图像的分析，用η模式对该低涡进行的数值模拟，及对高原以南及洋面上空对流层中上部增加水汽的数值试验，得出：印度洋阿拉伯海是这次高原低涡形成在对流层中上部一个重要的水汽源，印度西部－阿拉伯海上空对流层中上部水汽增加，可使高原上出现有利于低涡形成的高底场，温度场条件，用卫星监测的水汽图像改善在高原以南及洋面上空对流层中上部水汽条件，对数值预报结果有改进。     

对流层中上部水汽对高原低涡形成影响的数值试验

对1998年8月4日那曲低涡形成前的卫星监测水汽图像的分析,用η模式对该低涡进行的数值模拟,及对高原以南及洋面上空对流层中上部增加水汽的数值试验,得出印度洋阿拉伯海是这次高原低涡形成在对流层中上部一个重要的水汽源;印度西部-阿拉伯海上空对流层中上部水汽增加,可使高原上出现有利于低涡形成的高度场、温度场条件;用卫星监测的水汽图像改善在高原以南及洋面上空对流层中上部水汽条件,对数值预报结果有改进.     

2003年江淮梅雨期一次特大暴雨的研究——中尺度对流和水汽条件分析

本文对2003年7月4日-5日江淮梅雨期间的一次特大暴雨过程进行了多尺度的详细分析.环流背景、中尺度对流云团和水汽条件分析表明,这次特大暴雨是在典型梅雨的有利环境背景形势下,由梅雨锋上的中尺度对流系统造成的,地面低压、低层切变线及西南低空急流与这次特大暴雨过程有着密切的关系.强降水中心与中尺度对流云团的关系十分密切,中β尺度云团的生成合并增强,和其中中γ降水系统的存在,导致了降水强度的局地性差异.江淮流域主要表现为经向水汽通量的辐合区,强水汽通量舌与低层高θse的舌区一致,暴雨过程中水汽的快速集中主要是通过风场散度项造成的,局地风场的辐合在水汽快速集中起主要作用.低层充沛的水汽则通过气旋性涡度柱中的强上升气流输送到对流层的中高层.     

南疆西部持续性暴雨环流背景及天气尺度的动力过程分析

2013年6月14—19日南疆西部出现了持续性暴雨,使用常规观测资料和NCEP再分析资料在讨论环境大气湿度条件与暴雨关系的基础上,分析了水汽远距离输送到新疆并在南疆上空积累的天气尺度动力过程及其形成的原因。结果表明,暴雨产生在大气异常潮湿的环境中,强降雨时段对流层低层比湿最大值达到16～18 g·kg-1。长时间强降水的重要原因是边界层以上高湿的特征在暴雨产生过程中一直维持,充沛的水汽被一支从阿拉伯海和孟加拉湾的偏南气流向北输送,偏南风持续增速加大了水汽的输送。同时,随着偏南气流向北靠近新疆,对流层低层偏东急流在南疆西部产生强的水汽通量辐合,使得高空强烈辐散与低空辐合之间的耦合不断加强,不仅增加了低层水汽在暴雨区汇集,也通过增强垂直速度将更多的潮湿空气向上输送,使高层大气湿度增加。暴雨的日变化与阿克苏南部中尺度垂直环流圈的间断性建立及低层偏东急流在夜间增强有关。     

2017年盛夏湖南持续性暴雨过程的水汽输送和收支特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,首先分析了2017年6月下旬至7月初湖南持续性暴雨天气过程的环流背景和大尺度水汽输送特征,然后引入NOAA的轨迹模式HYSPLIT,分阶段定量分析了暴雨的水汽输送特征以及区域水汽收支情况。结果表明：天气系统的有效配置和稳定维持是强降雨持续的主要原因,持续性暴雨与全球范围的水汽输送和水汽辐合相联系,低空急流的演变和进退与暴雨落区和强度的演变关系密切。影响此次强降水过程的水汽通道主要有三支,第一支由索马里越赤道急流经孟加拉湾和我国西南地区输入暴雨区,第二支由印度洋中东部越赤道气流经孟加拉湾南部和南海北部输入暴雨区,第三支由来自南半球的越赤道气流自南海南部一路北上输入暴雨区,第三阶段还有一支水汽由赤道西太平洋穿越菲律宾进入南海后再北上输入暴雨区。过程第一、二阶段的水汽输送主要来自孟加拉湾,其次是南海,第三阶段来自孟加拉湾和南海（包括西太平洋）的水汽输送各占一半。受地形影响,孟加拉湾通道的水汽主要输送至暴雨区700 hPa,其他来自低纬洋面的通道水汽主要输送到850 hPa及以下各层。暴雨区水汽输入主要来自南边界和西边界,且主要由低层输入暴雨区,以水平水汽通量辐合的形式在暴雨区上空低层大量汇聚,经由强烈的垂直上升运动输送至对流层中高层积累和凝结,从而导致降水的产生,降水的强弱与边界水汽输入和区域水汽辐合的强弱变化一致。     

一次弱对流引发局地特大暴雨天气的诊断分析

对2003年8月28-29日宁陕特大暴雨过程诊断分析结果表明：特大暴雨发生在低层辐合、高层辐合,不利于强对流发展的弱对流环境中。低层850～700hPa低涡倒槽为特大暴雨提供了辐合上升运动和充沛的水汽条件。850hPa几股来自不同方向、性质不同的气流相汇在宁陕上空,强水汽辐合是特大暴雨形成的主要原因。     

高原低涡东移过程的水气图像

通过对1998年8月3～5日水汽图像分析发现(1)对流层中、上部水汽涡旋的出现、乐移、消失对高原低涡的形成、东移、消失有指示意义。(2)与高原低涡相伴的水汽涡旋的东移、变化与贝加尔湖东南部低压所伴有的气旋水汽带的东移、变化是密切相关的。（3）高原低涡的形成与印度洋、阿拉伯海、印度有大范围强水汽向东北输送到高原有关。在向北输送的水汽减弱时，青藏高原地形对水汽输送的屏障作用是明显的。     

导致“7.21”特大暴雨过程中水汽异常充沛的天气尺度动力过程分析研究

2012年7月21日北京发生了历史罕见的特大暴雨,最大累计降水量达到541 mm,最大雨强100.3 mm/h,强降水持续10多个小时,造成了巨大的损失。使用常规观测资料和NCEP再分析资料在讨论环境大气湿度条件与特大暴雨关系的基础上,分析了实现充沛的水汽远距离输送到华北并在北京上空积累的天气尺度动力过程及其形成的原因。结果表明,“7.21”特大暴雨产生在大气异常潮湿的环境中。在暴雨发生时,比湿最大值达到19 g/kg,而且,对流层中下层的比湿比北京区域性暴雨历史个例高40%。产生长时间强降水的重要原因是边界层以上高湿的特征在暴雨产生的过程中一直维持。充沛的水汽被一支从低纬度一直贯通到40°N附近的低空偏南气流从孟加拉湾和中国南海向北输送。偏南风持续增大形成低空急流,增大了水汽的输送。而且,随着急流核向东北方向移动逐渐靠近北京,在北京上空对流层低层产生了-17.7 g/（hPa·m²·s）异常强烈的水汽通量辐合。同时,高空强烈辐散与低空辐合的耦合不断加强,不仅增加了低层水汽在暴雨区汇集,而且也通过增强垂直速度将更多的潮湿空气向上输送,使高层大气湿度增大。通过上述两个天气尺度动力过程,实现了水汽的远距离输送,并在暴雨区上空强烈辐合,导致北京地区水汽异常充沛。输送水汽的偏南风持续增大的原因主要有两个：一是台风外围环流的影响;二是在海上副热带高压稳定维持的情况下,大陆上低压加强、东移,造成东西向气压梯度增大,在地转偏向力的作用下,南风增强。最后,得到了实现水汽远距离输送的天气尺度动力过程机理模型。     

青藏高原东侧陡峭地形对一次强降水天气过程的影响

利用高分辨率中尺度模式分析资料,研究了青藏高原东侧陡峭地形对一次暴雨天气发生发展的影响。结果显示,青藏高原地形对大气环流的动力阻挡作用形成了本次暴雨过程的水汽输送通道,青藏高原东侧陡峭地形结构造成了四川西北部和黄河上游的强水汽辐合中心,并使低层高能舌和能量锋区位于海拔较低的四川盆地,在四川盆地对流层低层建立起位势不稳定层结。青藏高原东侧陡峭地形结构引起了低层偏东气流强烈的垂直上升运动,最强的垂直上升运动出现在东西风垂直切变与陡峭地形交汇处,激发不稳定能量释放,促使强对流猛烈发展,暴雨过程中高原东侧还有一个中尺度涡旋的发生发展相伴。青藏高原东侧暴雨区最显著的热力特征是高温高湿区域仅出现在对流层低层,最显著的动力特征是强涡度柱也仅出现在对流层低层。     

包头地区2008年7月30—31日大到暴雨天气过程分析

基于常规的天气资料和卫星云图,利用天气学原理,分析了2008年7月30—31日发生在包头地区的大到暴雨降水特征,总结出一些具有物理意义的降水预报指标,为今后预报提供可靠的依据。     

大气中水汽的热扩散效应

本文指出：未饱和水汽在铅直方向的分布严重偏离关于水汽的静力学方程；对平均大气而言，比湿的对数与气压的对数在铅直方向上存在着良好的直线关系。上述事实可以通过引入物理学揭示的热扩散机制予以定量说明，热扩散效应是使空气中的水汽向热的一侧运动；承认水汽的热扩散效应有助于说明锋面近和台风的降水水汽来源，也要求审定大气中原来的水汽环流图像。     

东亚夏季风期间水汽输送与西北干旱的关系

利用西北(区)168个测站1961—2000年6～9月月平均降水与温度资料,采用EOF、REOF方法分析了近40年降水异常特征,同时利用同期NCEP/NCAR月平均再分析资料,分析了强(弱)夏季风年西北区水汽通量场的特征及夏季风西北影响区的净水汽通量。结果表明:西北区6～9月降水可分为7个气候异常区;东亚夏季风对我国降水的影响主要位于100°E以东的地区;东亚夏季风西北影响区降水的水汽来源于南风水汽通量;强夏季风年,到达东亚夏季风西北影响区的水汽通量显著增加,该区降水偏多,弱夏季风年则反之。     

A numerical study of the effects of cloud droplets on the diffusional growth of snow crystals

We studied the effect of supercooled cloud droplets on the diffusional growth rate of isolated ice plates and ice columns by approximating the shape of a plate as an oblate spheroid and a column as a prolate spheroid. This work is an extension of the pioneering work of Marshall and Palmer [Marshall, J.S. and Langleben, M.P., A theory of snow-crystal habit and growth, J. Met., 11, 104–120, 1954] who studied the influence of cloud droplets on the growth rate of spherical ice crystals. The vapour density field for oblate and prolate spheroids was obtained by solving Helmholtz's equation with the assumption that the vapour at the ice surface had the equilibrium value. As result, it was possible to calculate separately the temporal evolution of the axis length and the mass of the snow crystals.The results indicate that the presence of cloud droplets around the snow crystal can increase by around 10% of the ice growth rate relative to an environment free of cloud droplets. The magnitude of the growth enhancement is proportional to the liquid water content. The results also corroborate the importance of the shape and aspect ratio on the crystal growth. A general mass growth rate equation for diffusional growth was found, which incorporates effects of cloud droplets and crystal shape through the size and aspect ratio of the snow crystal.     

A method for determining thermophysical properties of organic material in aqueous solutions: Succinic acid

A method for determining evaporation rates and thermodynamic properties of aqueous solution droplets is introduced. The method combines evaporation rate measurements using modified TDMA technique with data evaluation using an accurate evaporation model. The first set of data has been collected and evaluated for succinic acid aqueous solution droplets.Evaporation rates of succinic acid solution droplets have been measured using a TDMA system at controlled relative humidity (65%) and temperature (298 K). A temperature-dependent expression for the saturation vapour pressure of pure liquid phase succinic acid at atmospheric temperatures has been derived by analysing the evaporation rate data with a numerical model. The obtained saturation vapour pressure of liquid phase succinic acid is ln(p) = 118.41 − 16204.8/T − 12.452ln(T). The vapour pressure is in unit of Pascal and the temperature in Kelvin. A linear expression for the enthalpy of vaporization for liquid state succinic acid is also presented.According to the results presented in the following, a literature expression for the vapour pressure of liquid phase succinic acid defined for temperatures higher than 461 K [Yaws, C.L., 2003. Yaws' Handbook of Thermodynamic and Physical Properties of Chemical Compounds, Knovel] can be extrapolated to atmospheric temperatures with very good accuracy. The results also suggest that at 298 K the mass accommodation coefficient of succinic acid is unity or very close to unity.     

2000年夏季河南大暴雨的预报特征

以 2 0 0 0年 7月河南省 10站以上连成片、日雨量≥ 10 0mm且降水中心日雨量 >2 0 0mm的 4次大暴雨过程为样本 ,从天气形势、水汽条件、不稳定度和中小尺度等方面进行了分析 ,并辅以部分物理量计算 ,进而揭示出大暴雨过程的部分预报特征     

Role of Solar Radiation and Water Vapour Pressure Deficit in Controlling Latent Heat Flux Density in a Scots Pine Forest

We assessed in absolute and relative terms how solar radiation and water vapour pressure deficit control the latent heat flux density in a Scots pine (Pinus sylvestris L.) forest growing under boreal conditions. The absolute and relative total control can be expressed as sums of the physical and biological forms of control. Physical control is based on the direct effects of solar radiation and water vapour pressure deficit on latent heat flux density, and biological control on the effects of solar radiation and water vapour pressure deficit on latent heat flux density through surface resistance. Measurements based on the eddy covariance method were used in the assessment, which defined the scale adopted in the study. Relative physical control over latent heat flux density was mainly exercised by water vapour pressure deficit, and the role of solar radiation was only marginal. The relative biological control exercised by solar radiation over latent heat flux density was higher in the morning and afternoon, unlike the control exercised by water vapour pressure deficit, which was strongest around noon. The values for the relative total control exercised by solar radiation over latent heat flux density were in general higher than those for relative total control exercised by water vapour pressure deficit. This is inconsistent with expectations based on Omega theory, where a decoupling coefficient () indicates the relative control exercised by surface resistance over latent heat flux density. Solar radiation and water vapour pressure deficit do not necessarily act in opposite directions in the absolute or relative total control that they maintain over latent heat flux density.     

台风倒槽影响下邯郸大暴雨过程分析

从天气系统背景、FY-2C卫星产品、水汽通量分布特征和大气稳定度特征等方面,分析了受台风低压倒槽与东移锋面云系的共同影响,于2005年7月21日夜间到23日邯郸市出现的大范围的暴雨天气,结果发现:500hPa槽前中尺度切变线是直接影响产生暴雨的重要系统;地形作用使迎风坡降水增强;中尺度对流云团和雨团关系密切,暴雨中心位于OLR和TBB低值区下面;西部山区的暴雨区水汽主要来源于南海、东海,东部平原大暴雨水汽主要来源于南海;暴雨区上空低层为对流不稳定,高层为对称不稳定。     

利用地基遥感方法监测大气中汽态、液态水含量分布特征的分析

文章根据1992～1994年4～6月间利用北京大学研制的新一代双通道共天线地基微波辐射计在河北省石家庄等地的监测资料,分析了晴空、有云无雨两种天气条件下,大气中积分汽态水、液态水含量的分布特征,两种相态大气含水量的相对分布特点。结果表明,在有云无雨的天气条件下,云中液态水积分含量仅占大气中总水量的1%,说明作为人工增雨资源条件的云中液态水含量仅占大气总水量的一小部分。因此,分析认为,以往通常采用大气中水汽含量评估人工增雨资源条件的方法,存在着不确切性。     

GPS气象观测应用的研究进展与展望

GPS(Global Position System)是美国第二代卫星导航系统。它的出现带来了当今世界上军事、民用导航技术的全面革新,在许多科学研究领域得到了极为重要的应用。同样地,在气象科学研究和业务应用方面也展示了广阔的前景。地基和空基的GPS气象探测已被看成为支持21世纪WMO计划的一种新的全球综合高空观测系统。美国气象学会第78届年会有不少相关研究报告,集中反映了欧美GPS气象应用的开发研究最新进展,可概括为以下3方面:(1)由UCAR(University Corporation for Atmospheric Research)主持的GPS/气象学(GPS/MET)计划已经取得了成功。1995年4月3日发射了一颗低轨卫星(ML-1),利用低轨卫星对GPS卫星进行掩星观测,可以获得5～45km高度范围内高分辨率的温度廓线(误差1～2℃)以及在5km高度以下大气层的温度分布已知的条件下(精确到2℃),确定这一层中水汽压垂直分布。更具吸引力的应用是将大气折射率或射线偏转角这些基本物理量直接同化到高分辨率的全球或中尺度天气预报模式中去,以提高预报的准确性。只要发射8颗低轨卫星,总费用约1亿美元,便可以为天气业务预报？