2020年初内蒙古一次暴雪天气过程的成因分析

利用常规观测资料和NCEP（1°x1°）再分析资料,对2020年2月发生在内蒙古的一次地面回流与倒槽共同作用下的暴雪天气过程进行详细分析。结果表明：本次暴雪过程的主要影响系统是高空槽、700hPa切变线、高低空急流、地面冷高压、倒槽和冷锋。在高空下沉气流及1000~800hPa上东北急流的共同作用下,干冷气流形成“冷垫”,迫使暖湿空气沿冷垫抬升,同时不断的有干冷空气向中低层暖湿气流下方入侵,与中高层的西南急流形成深厚的锋生区和锋面次级环流,二者的正反馈作用为暴雪提供增幅作用。700hPa西南急流不断输送水汽,暴雪区位于比湿、水汽通量和水汽通量散度辐合的大值区。低层辐合高层辐散,配合显著的上升气流,有利于水汽积聚与输送和上升运动。强锋生落区与暴雪区域相对应,其中水平变形作用项对锋生的贡献最大,垂直运动项对锋生的贡献最小。湿位涡在强降雪落区内MPV1>0, MPV2<0,有利于本次暴雪过程的发生,高空下传的正MPV1会引起低层冷空气加强,冷暖空气对比度加大,有利于锋生,同时湿斜压性增强,诱发气旋式环流,进一步增强降雪。     

2014年2月4—7日河南暴雪过程的环流特征及其持续原因

利用常规观测资料、地面自动站资料、NCEP 1°×1°间隔6 h再分析资料、云顶亮温(TBB)资料以及多普勒天气雷达资料,对2014年2月4—7日河南省大范围暴雪过程的环流特征及其持续原因进行了分析。在此基础上,总结出此次暴雪过程的三维空间结构特征。结果表明:河套地区低槽东移发展配合近地层冷空气活动,有利于冷暖气流在黄淮地区交汇,是暴雪发生的大尺度环流背景,干冷东北急流与强盛暖湿急流在暴雪区交汇,为暴雪提供了有利的水汽和动力条件;从卫星云图和雷达回波变化特征看,暴雪发生在TBB≤-30℃的冷云团边缘等值线梯度最大处,雷达回波的移动与强度变化与降雪落区和强度实况相吻合;持续的水汽辐合为暴雪提供了充沛的水汽条件;干冷空气从低层南下导致暖湿气流抬升形成强烈上升运动,两支干冷下沉气流在对流层中层(600—400 h Pa)形成明显干层,致使底层形成饱和层,导致大量能量堆积;冷暖空气交汇处出现明显锋生,形成垂直于锋面的次级环流,导致上升运动进一步增强,对暴雪维持和发展具有重要作用。     

河南省北部一次暴雪天气过程诊断分析

利用常规观测资料和FY-2C射出长波辐射资料,采用物理量诊断分析方法,对2009年11月10~12日出现在河南省北部的暴雪过程进行了综合分析。结果表明:(1)在稳定的环流背景下,低空急流、地面河套倒槽与回流形势同时强烈发展,造成持续性暴雪天气。(2)物理量诊断结果显示,深厚的湿层和持续的水汽辐合为暴雪的产生提供了充沛的水汽;中低层辐合、高层辐散垂直结构的持续存在有利于低层垂直上升运动的持续加强,从而触发不稳定能量不断释放;中低层正涡度、中高层负涡度结构的稳定维持,为强降雪天气提供了动力条件;冷暖空气稳定对峙是造成暴雪持续、增幅的重要原因之一。(3)OLR特征分析表明,OLR6 h低值中心与6 h最大降雪中心密切相关。     

新疆北部地区一次特大暴雪天气诊断分析

使用NCAR再分析资料,对新疆北部阿勒泰地区2000.11.20-24特大暴雪天气进行诊断分析,结果表明:500hPa极涡、贝加尔湖后部的东南气流、850hPa暖切变以及地面气旋的共同作用是产生新疆北部阿勒泰地区2000.11.20-24特大暴雪天气过程的环流背景条件。特大暴雪天气发生在较强的能量锋区、高湿区和水汽通量辐合区内。特大暴雪天气发生时,在阿勒泰地区上空形成一个由低层到高层强盛的动力性纬向垂直环流圈,为冷暖气流共同作用提供了持续不断的动力条件。正涡度的输送,使得阿勒泰地区上空的低值系统和锋区得以维持和加强。高空急流加强了特大暴雪天气的上升运动;低空偏南急流将巴尔喀什湖以南的高温高湿的不稳定大气源源不断地输送到阿勒泰地区上空,为特大暴雪天气提供了热力、水汽和不稳定能量的条件。     

新疆一次秋季暴雪天气的诊断分析

利用常规气象资料和诊断分析的方法,对2003年9月28日发生在新疆乌鲁木齐等地一次暴雪天气过程进行了研究。结果表明:伊朗副热带高压的东西摆动、南北振荡引起的中亚地区大气环流的剧烈变化是暴雪天气产生的大尺度背景;高空西南急流诱发的强上升运动和对流层低层天气尺度系统之间强烈的相互作用是暴雪天气形成的动力因子;干冷空气的侵入有利于干层的形成和维持,干层的存在使水汽和不稳定能量得以累积,增加了降水过程的对流不稳定性,有利于强降水天气的发生、发展和加强。     

华北暴雪过程中的急流特征分析北大核心CSCD

利用常规观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对2009年11月10 11日华北中南部大范围暴雪过程进行了分析。结果表明:(1)这次大暴雪发生在500 hPa高空槽、700 hPa低涡切变线及河套锢囚锋共同配合的天气系统下。(2)暴雪区位于200 hPa极锋急流入口区的右后方和副热带急流出口区的左前方、700 hPa西南急流的左前方、925 hPa和850 hPa偏东急流的右前方。(3)不同高度的急流共同作用形成这次大范围的暴雪天气过程。低空急流是在高空急流的耦合下形成和发展的。容易耦合的区域是在高空急流入口区右侧或在高空急流出口区左侧,正涡度平流随高度增大的区域。(4)西南急流为暴雪区提供充足的水汽并在暴雪区形成高湿区,从而建立和维持了暴雪区上空的对流不稳定层结。(5)西南急流与偏北急流在暴雪区上空形成辐合,在暴雪区上空产生抬升作用。(6)高、低空急流耦合所形成的次级环流,增加了上升运动并触发不稳定能量的释放,增加了暴雪强度和持续时间。(7)925 hPa东风急流在暴雪区的边界层形成了干冷空气垫,有利于偏南暖湿气流的爬升,加强了动力抬升作用。     

华北暴雪过程中的急流特征分析

利用常规观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对2009年11月10 11日华北中南部大范围暴雪过程进行了分析。结果表明:(1)这次大暴雪发生在500 hPa高空槽、700 hPa低涡切变线及河套锢囚锋共同配合的天气系统下。(2)暴雪区位于200 hPa极锋急流入口区的右后方和副热带急流出口区的左前方、700 hPa西南急流的左前方、925 hPa和850 hPa偏东急流的右前方。(3)不同高度的急流共同作用形成这次大范围的暴雪天气过程。低空急流是在高空急流的耦合下形成和发展的。容易耦合的区域是在高空急流入口区右侧或在高空急流出口区左侧,正涡度平流随高度增大的区域。(4)西南急流为暴雪区提供充足的水汽并在暴雪区形成高湿区,从而建立和维持了暴雪区上空的对流不稳定层结。(5)西南急流与偏北急流在暴雪区上空形成辐合,在暴雪区上空产生抬升作用。(6)高、低空急流耦合所形成的次级环流,增加了上升运动并触发不稳定能量的释放,增加了暴雪强度和持续时间。(7)925 hPa东风急流在暴雪区的边界层形成了干冷空气垫,有利于偏南暖湿气流的爬升,加强了动力抬升作用。     

回流暴雪过程的诊断分析和数值试验

利用常规观测资料及NCEP/NCAR 1°×1°逐6 h再分析资料,分析了2018年初豫南特大暴雪过程的特征与成因。结果表明：此次特大暴雪过程发生在500 hPa乌拉尔山以东地区阻塞高压稳定维持和中、高纬地区多支短波槽东移并同位相叠加的环流背景下,具有持续时间长、过程降雪量大、降雪强度大、积雪深等特征;强降雪阶段,对流层低层豫南地区同时存在两个水汽来源,一是700 hPa西南急流对孟加拉湾水汽的输送,二是850 hPa东南气流对东海南部水汽的输送;低层较强的水汽输送及辐合、贯穿整个对流层的湿层、维持较高的比湿和整层可降水量对暴雪的形成与持续有一定的指示意义;低空冷垫有利于逆温层之上西南暖湿气流在其上爬升,低空垂直风切变的变化对降雪强度变化有较好的指示意义;高空急流先于低空西南急流而建立,高空急流轴南压使得低空急流发展北上,高低空急流耦合激发次级环流圈上升支,为暴雪发生发展提供了强烈的上升运动;对流层低层700 hPa与850 hPa持续强烈锋生,有利于暴雪加强和持续。

     

大兴安岭地区的一次暴雪天气诊断分析

利用常规观测资料、FY-2气象卫星水汽云图、多普勒雷达资料、NCEP(1°×1°)逐6h再分析资料对2016年11月13—14日东北冷涡背景下的大兴安岭地区暴雪天气过程进行分析。结果表明:高空冷涡后部横槽南摆,使干冷空气南下以及冷涡前部西南低空急流北上且辐合急剧加强为暴雪天气提供了非常有利的环流背景;≥20m·s-1的西南低空急流作为水汽输送带,为暴雪区提供了充足的水汽来源;垂直上升运动中心和散度辐合辐散中心基本耦合且加强,为暴雪提供了强有利的动力抬升条件,有利于上升运动的增强发展;暴雪是发生在条件对称不稳定的(湿位涡MPV2<0)的背景下,暴雪中心位于MPV2等值线密集带以及MPV2绝对值得到较大增长的区域。水汽图像上有表征干侵入特征的干缝、斧形暗区等;雷达回波显示低层东南风急流非常显著,低层强烈发展的东南暖湿气流与东北—西南走向的大兴安岭山脉相垂直时,地形强迫抬升不仅使迎风坡的垂直上升运动迅速加强,而且使低层水汽辐合得到加强和维持为暴雪提供了充足的水汽,这也是暴雪主要集中在大兴安岭东麓的重要因素。     

锡林郭勒盟一次暴雪过程分析

2010年11月20日20时到21日08时锡林郭勒盟东北部出现了暴雪天气过程,这次暴雪是在两脊一槽的环流形势中西来斜压槽配合地面蒙古气旋产生的,属强冷空气类。极涡的维持使斜压槽加强,移动缓慢;在印缅槽维持的西南环流场中,700hPa西南槽为华北建立了水汽通道,暖湿的低空西南急流提供了较好的水汽和能量不稳定条件;高低空急流耦合产生了动力抬升作用,大、暴雪就发生在高空急流入口区右侧,低空急流左侧的耦合区。逆温层和高能舌的存在为暴雪的发生储备了潜在能量。     

我国近30年龙卷风研究进展

从3方面总结了龙卷风研究成果:①研究概况,最初的龙卷风灾后调查到开展天气气候特征分析至近年来开展龙卷风本体结构、产生机制的探讨,获得了丰硕成果;②研究方法提高,从事实调查到利用统计方法,从利用台站常规观测资料到运用卫星、多普勒雷达、风廓线仪等非常规资料开展分析,近年数值模式WRF、ARPS等也被用来研究龙卷风,研究的方法手段不断得到改进;③龙卷风研究、预报面临的困难和未来展望。     

河西走廊农业区春季气溶胶光学特性

为研究干旱农业区农耕季节气溶胶的基本光学特性,2014年4月利用地面气溶胶移动集成系统在甘肃武威黄羊镇农场开展气溶胶综合观测试验。结果表明,河西走廊黄羊镇农场PM2.5和PM1.0的散射系数以及PM2.5的吸收系数分别为98.2±38.3、74.6±29和8.8±6.3 Mm-1,均小于中东部地区观测值。气溶胶单次散射反照率为0.90±0.03,PM2.5和PM1.0的Angstrom指数分别为1.31±0.29和2.10±0.24。散射系数和吸收系数的日变化具有明显的双峰特征,单次散射反照率在散射系数出现峰值的时间段出现谷值。黄羊镇农场受人为气溶胶影响较大,西、西南和东南方向来的气溶胶散射系数和吸收系数值较大,西北方向传输过来的气溶胶主要是农业生产活动产生的。     

城市气象研究进展

中国数十年来在城市气象研究这一新兴学科领域开展了大量研究并获得了多方面的丰硕成果。文中从城市气象观测网与观测试验、城市气象多尺度模式、城市气象与大气环境相互影响、城市化对天气气候的影响等4个方面论述了城市气象的主要研究进展:中国各大城市已建立或正在完善具有多平台、多变量、多尺度、多重链接、多功能等特点的城市气象综合观测网;北京、南京、上海等地开展了大型城市气象观测科学试验,被世界气象组织列入研究示范项目;成功开展了风洞实验、缩尺度外场实验研究;建立了多尺度城市气象和空气质量预报数值模式,并应用于业务;在城市热岛效应、城市对降水影响、城市气象与城市规划、城市化对区域气候及空气质量的影响、城市气象与大气环境相互作用等研究领域取得长足进展。最后指出,未来需要重点从新观测技术及观测资料同化应用、城市系统模式研究、城市化对天气气候的影响机理、城市化对大气环境和人体健康的影响、城市水文气象气候与环境综合服务等方面开展科学研究与应用,为中国城市化、生态文明建设、防灾减灾和应对气候变化等国家需求提供科技支撑。     

武汉市气候变暖与极端天气事件变化的归因分析

根据武汉市1951—2007年间年平均、最高、最低气温与8类年极端天气日数的序列,计算分析其变化趋势及年平均气温与极端天气日数的相关性,引入格兰杰因果性检验法,探讨气候变暖与极端天气事件之间的因果关系。结果发现:(1)近57年来武汉市年平均最低气温增幅为0.45℃/10a,明显高于年平均最高气温0.19℃/10a的增幅,可见气候变暖主要是由夜间气温升高所致;(2)高温和闷热天气事件为增多趋势,其中闷热天气事件最明显,达到2.8 d/10a,而年雷暴、降雪、低温、大风、雾日则均为下降趋势,雷暴、雾和低温事件降幅明显,每10年减少3.0 d、4.0 d和2.1 d。大风和降雪事件,每10年减少1.8 d和1.5 d。暴雨事件波动幅度较小。(3)年平均气温与当年及超前、滞后1～2年的极端天气事件具有高相关性;(4)格兰杰因果性检验结果发现,气候变暖是闷热天气增多和降雪事件减少的原因,同时亦是大风和低温减少的结果。这种因果关系的存在对极端天气事件预测和预估有重要的价值。     

Trends in Temperature Extremes in Association with Weather-Intraseasonal Fluctuations in Eastern China

Trends in the frequencies of four temperature extremes (the occurrence of warm days, cold days, warm nights and cold nights) with respect to a modulated annual cycle (MAC), and those associated exclusively with weather-intraseasonal fluctuations (WIF) in eastern China were investigated based on an updated homogenized daily maximum and minimum temperature dataset for 1960–2008. The Ensemble Empirical Mode Decomposition (EEMD) method was used to isolate the WIF, MAC, and longer-term components from the temperature series. The annual, winter and summer occurrences of warm (cold) nights were found to have increased (decreased) significantly almost everywhere, while those of warm (cold) days have increased (decreased) in northern China (north of 40°N). However, the four temperature extremes associated exclusively with WIF for winter have decreased almost everywhere, while those for summer have decreased in the north but increased in the south. These characteristics agree with changes in the amplitude of WIF. In particular, winter WIF of maximum temperature tended to weaken almost everywhere, especially in eastern coastal areas (by 10%–20%); summer WIF tended to intensify in southern China by 10%–20%. It is notable that in northern China, the occurrence of warm days has increased, even where that associated with WIF has decreased significantly. This suggests that the recent increasing frequency of warm extremes is due to a considerable rise in the mean temperature level, which surpasses the effect of the weakening weather fluctuations in northern China.     

Changes in polar amplification in response to increasing warming in CMIP6

由于全球变暖,极地地区的气候经历了明显的变暖放大.在本项研究中,我们根据CMIP6模式的三种变暖情景(SSP1-2,6,SSP2-4.5和SSP5-8.5)下,极地放大变化对各个反馈机制(包括普朗克,温度递减率,云,水蒸气,反照率反馈,CO2强迫,海洋热吸收和大气热传输)的响应进行了分析.结果表明,通过用“辐射核”方法...     

我国东部地区冬季模式边界层探空效果评估

应用中尺度气象模式MM5对2006年和2007年12月东部地区进行逐日模拟,并用地面常规观测资料及南京和安庆12h一次的逐日探空资料对模拟的地面及边界层内气象要素进行检验,计算地面和边界层内不同高度的温度、湿度、风向和风速等要素的多种常用统计参数;并分别评估雾发生前和发生时边界层探空的模拟效果。结果表明:(1)MM5模式模拟的地面温度和湿度均较理想,但风速误差较大。温度、相对湿度、风速的观测与模拟的偏差概率分布均呈近正态分布,峰值中心分别为-1.52℃、4.59%和1.92m·s-1,白天模拟效果优于夜间。(2)以南京、安庆两站为例,模拟的08:00(北京时,下同)和20:00边界层内探空基本可靠,但20:00的效果比08:00好;模拟效果均随高度上升而变好;且南京站边界层内温度、湿度的模拟效果优于安庆站,但安庆站风的模拟效果优于南京站。(3)以南京站为例,雾发生前和发生时温度、湿度模拟效果较平均情况差,风速模拟较其他模拟时段无明显变化。(4)南京、安庆冬季近地层逆温发生频率都比较高,常见多层逆温,MM5模式能再现近地层逆温,但有高估的倾向,且对边界层中上部逆温模拟效果不佳。此外,敏感性试验的结果表明,模拟方案中地面负的温度偏差不是由近地层高垂直分辨率所致。     

夏季全国降水EOF展开与黑龙江省降水的关系

用EOF对全国160个站夏季降水展开，取前5个特征向量进行分析，发现全国主要有4种雨型分布，依次呈“＋－＋”、“＋－”、“－＋－”、“－“型。与黑龙江省降为第1种，即东北区及黄河下游多雨，江浪少雨， 长江中下游流域多雨；夏末雨带南退至长江以南，华南多雨，而中国中部为广大的少雨区。     

1961-2005年中国霾日气候特征及变化分析

2015年1月15—16日, 宜昌及周边地区经历了连续性严重污染天气过程。文中利用污染物浓度数据和严重污染时段内气象资料及后向轨迹模型, 分别分析了严重污染天气发生发展过程中的气象条件和污染物源地。分析表明, 细颗粒物浓度(PM2.5, 大气中直径小于等于2.5 μm的颗粒物)具有明显的日变化特征, 峰值一般出现在午夜, 次峰值出现在中午12时前后, 两个谷值分别出现在日出前和下午16—17时。通过与历史气候数据比较发现, 2015年1月14—15日污染物浓度快速上升的时段内, 宜昌站的气象条件表现为明显的相对湿度正距平(10%)以及较大的最大风速负距平(－1m·s^-1); 宜昌城区位于地形辐合线影响区域, 有利于细颗粒物的聚集。宜昌站的探空数据表明, 在1月14—15日期间, 垂直方向上, 1 km以下的大气中存在明显的逆温层, 并且相对湿度保持较高的值(80%~90%)。风廓线雷达监测结果表明, 1月14—15日, 边界层顶较低, 边界层以内为小风或静风流场, 且以下沉气流为主。以上气象条件有利于气溶胶的吸湿增长和浓度的聚集。对1月1—20日后向轨迹分析表明, 在宜昌地区, 与4—5日相比, 在15—16日持续性严重污染过程中, 偏南轨迹造成的污染物在本地滞留性、往返性运动更明显, 而且在到达本地之前6 h, 均从城区以东进入, 配合向东开口的喇叭口地形, 更易造成持续性严重污染。

     

Quantile Trends in Temperature Extremes in China

A number of recent studies have examined trends in extreme temperature indices using a linear regression model based on ordinary least-squares. In this study, quantile regression was, for the first time, applied to examine the trends not only in the mean but also in all parts of the distribution of several extreme temperature indices in China for the period 1960-2008. For China as a whole, the slopes in almost all the quantiles of the distribution showed a notable increase in the numbers of warm days and warm nights, and a significant decrease in the number of cool nights. These changes became much fas- ter as the quantile increased. However, although the number of cool days exhibited a significant decrease in the mean trend estimated by classical linear regression, there was no obvious trend in the upper and lower quantiles. This finding suggests that examining the trends in different parts of the distribution of the time-series is of great importance. The spatial distribution of the trend in the 90th quantile indicated that there was a pronounced increase in the numbers of warm days and warm nights, and a decrease in the number of cool nights for most of China, but especially in the northern and western parts of China, while there was no significant change for the number of cool days at almost all the stations.