基于对流参数的贵州春季冰雹潜势预报

利用常规观测资料和NCEP 1.0°×1.0°格点再分析资料,计算了贵州2001-2010年春季对流参数并插值到贵州84个站点上,结合贵州春季冰雹实况统计分析,选取与冰雹相关性好的对流参数作为预报因子,分别用判别分析法和指标叠加法制作冰雹潜势预报,结果表明:指标叠加法优于判别分析法.最后用指标叠加法试报了2011年3-5月、2012年3-4月的冰雹,临界成功指数CSI=51.85％,命中率POD=93.33％,虚假报警率FAR=18.84％.     

甘肃短时强降水天气若干环境参数特征分析

利用甘肃省2005-2013年81个气象站逐时降水量、2012-2013年全省区域站雨量及部分探空资料,分析甘肃省短时强降水天气地域分布及环境参数特征,结果表明∶(1)甘肃省短时强降水天气全省均有出现,但主要出现在河东地区,以庆阳北部和陇南居多。(2)合成T-Log P图上各站低层有暖平流、高层有冷平流;平凉(20∶00)、武都(08∶00、20∶00)温湿曲线呈明显"漏斗"状。(3)短时强降水出现时,K指数、SI指数、CAPE、CIN、各特殊层的高度、静力稳定度及各层的温度露点差在不同区域均表现出不同的特征。上述结果为短时强降水的短时或短期潜势预报可提供参考。     

甘肃一次副高内部极端强降水可预报性思考

传统认为副高内部下沉运动,抑制对流运动的发生,但是甘肃河东隔几年就会出现一次副高内部的强降水过程,而全球业务模式对此类强降水预报能力较弱,导致副高内部的强降水天气预报难度很大。利用多种常规和非常规观测资料,对2016年8月22日甘肃副高内部的一次极端强降水过程进行分析,以期发现一些可用预报指标,结果表明:青藏高压东北部辐散区和近地面层的中尺度辐合线的叠置,有利于形成强烈的上升运动,是强降水发生的天气背景条件。环境场极高的水汽含量,异常厚的暖云层,和小的垂直风切变有利于形成极大的降水效率,是强降水的增强条件。通过对各种中尺度观测资料的分析,发现一些对强降水预报预警有指示作用的因子:(1)对流云团冷云盖中心区域运动前方逐时云顶亮温(TBB)梯度最大处对应地面降水最强降水。(2)闪电总次数峰值后1~2h,且闪电带变的很有组织时,对应地面最强降水时段。(3)造成强降水的对流单体的雷达回波表现出低质心暖云降水的特征。(4)在组合反射率(CR)、垂直液态水含量(VIL)最大值出现后30~40 min,最强雨强出现。     

天山南侧喀什地区冰雹潜势预报及预警指标的研究

利用2008-2017年5~8月天山南侧喀什地区气象台站观测记录、人工防雹作业点记录、灾害调查等资料,喀什探空站08时、20时探空资料,喀什雷达探测资料及其基数据反演产品,对冰雹的年分布、月分布及日变化特征进行了分析,归纳出冰雹云的雷达回波特征及移动路径,依据百分位数方法确定了以0℃层高度、-20℃层高度、冻结层厚度、全总指数、杰弗逊指数、K指数、沙氏指数为代表的冰雹预报指标,以及以回波顶高及其与当日0℃层高度差、40~50 dBZ回波高度及其与当日0℃层高度差、组合反射率、垂直积分液态水含量为代表的雷达特征预警指标。     

河西走廊东部一次第Ⅱ型冷锋结构的对流性暴雨过程诊断分析

利用地面、探空常规观测资料,结合NCEP/NCAR全球资料同化系统再分析资料(1°×1°)、FY-2D卫星云图、区域站等资料,对2012年7月20~21日河西走廊东部一次对流性暴雨过程进行天气动力学诊断和中尺度分析。结果表明:暴雨过程发生在"北槽南涡"的环流形势下,柴达木低涡东移,为暴雨产生提供了有利的中尺度环流背景。这次暴雨过程具有第二型冷锋的特性,锋面附近的强烈抬升加低空切变线的辐合叠加,为暴雨发生提供了强劲的上升气流和不稳定层结。高低空急流耦合为暴雨的发生发展创造了良好的环境条件。暴雨出现时武威市低空存在明显湿舌和水汽通量散度辐合中心。风暴相对螺旋度中心位置和强度与暴雨落区、强度和起止时间有较好的对应关系。稳定度参数在暴雨发生前后有明显变化,∑Tσ、K指数极大值均超过了本地暴雨预报阈值,表明这次暴雨过程存在较好的能湿条件;CAPE值、SI指数均超过了本地短时强降水预报阈值,表明暴雨出现在强不稳定层结中,有利于强对流天气的发生。V-3θ图表明,中低层有顺滚流,有利用启动对流抬升机制。     

陇东短时强降水与冰雹天气对比分析及预报方法研究

利用2008-2014年短时强降水和冰雹资料建成样本,通过对强对流天气诊断分析,建立了陇东地区强对流天气概念模型,归纳了两种强对流天气的物理量阈值,并对阈值进行了检验。结果表明:切变线是产生陇东地区短时强降水和冰雹的主要低层影响系统,低层700 h Pa有切变线产生短时强降水的个例比产生冰雹的个例多;物理量参数如△T_(700-500)、0℃、-20℃高度层、大气可降水量、700 h Pa比湿、K指数、θse500、θse700、0~6 km垂直风切变在冰雹与短时强降水天气中存在明显差异,可较好的区分两种强对流天气;其阈值指标对陇东地区的强对流天气有较好的预报效果。     

影响中尺度对流系统移动的知识发现

空间数据挖掘是近年来迅速发展起来的面向应用的新技术。运用1998年夏季日本静止气象卫星(GMS) 探测反演出的红外辐射亮温资料和国家卫星气象中心高分辨率有限区域分析预报系统产品中的数值格点预报资料 (HLAFS) 对青藏高原上的中尺度对流系统 (MCS) 进行了自动追踪。在此基础上,运用空间关联规则研究了移出高原的MCS与其环境场之间的关系,结果表明, 在400 hPa这一层次,等压面高度、相对湿度、涡度、散度、垂直速度这5 个物理量是影响其移出高原的主要因子;而在500 hPa 层次,移出高原的MCS与等压面高度、相对湿度、温度、垂直速度和K指数关系密切。     

基于GIS的区域群发性降雨型滑坡时空预报研究

以滑坡灾害突出的雅安市雨城区为例,综合考虑降雨强度、前期降雨量及下垫面(地形、岩性、植被覆盖等)构建了基于GIS分析获取的易发指数+BP型神经网络时空预报模型。首先通过试验确定了模型的网络参数和网络结构,然后通过危险性区划图获取降雨型滑坡易发指数,并利用GIS的空间插值功能和雨量站数据获取相应降雨型滑坡的雨量数据,将量化后下垫面的易发指数和降雨数据作为神经元输入层数据。将模型应用于研究区,其中46个降雨型滑坡数据作为训练样本,10个降雨型滑坡数据作为检验样本,预测精度达到90%,显示该模型对于降雨型滑坡的时空预报精度较高。     

气象因子对黑河中游荒漠-绿洲过渡带斑块植被区风沙活动的影响

气候变化对荒漠-绿洲过渡带斑块植被区的风沙活动影响巨大,对该区植被的演化趋势有着重要作用。利用2012-2013年的气象资料,结合植被区255个样点的风蚀积沙量野外观测资料,分析了甘肃临泽县荒漠-绿洲过渡带气候变化特征及其对地表风沙活动的影响。结果表明:(1)2012年和2013年平均气温、积温(≥10 ℃)变化均呈单峰型,平均温度影响近地面空气对流运动,积温(≥10 ℃)影响植被的生长,两者间接地影响风沙运动;(2)2012年和2013年降水差异显著,空气相对湿度呈双谷型变化,降水和空气湿度对地表下垫面的影响十分复杂,对风沙活动的影响较为复杂;(3)2012年和2013年起沙风频率变化呈三峰型,全年输沙势分别为412.21VU、375.41VU,分别属于高风能环境、中风能环境,方向变率指数0.31~0.78,以中变率为主;(4)2012年和2013年输沙率同输沙势或合成输沙势均呈非线性相关且强弱不同,2012年在小变率条件下输沙率受输沙势的影响较大,受合成输沙势的影响较小;2013年在中变率条件下输沙率受合成输沙势的影响较小,受输沙势的影响较大。     

青藏高原增温效应对垂直带谱的影响

青藏高原作为巨大的热源对亚洲气候、高原生态格局等产生重要的影响。但青藏高原的增温效应最初是20世纪50年代因其对亚洲气候的重大影响而被发现的,因此,大量的相关研究主要集中在高原夏季增温对气候的影响方面,而高原增温效应对高原地理生态格局的影响研究却非常少。利用收集到的气象台站观测数据、基于MODIS地表温度估算的青藏高原气温数据、林线数据和垂直带谱数据及DEM数据,通过对比分析高原内部与外围山区垂直带谱高度的变化及林线的分布规律,并以高原内部与边缘地区相同海拔高度上的气温差、最热月10℃等温线、15℃·月的温暖指数等温度指标来定量描述高原的增温效应及其对垂直带谱和林线的影响。研究结果表明:1由于青藏高原增温效应的影响,高原内部气温和生长季长度高于边缘地区,相同海拔高度上,高原内部各月气温比边缘地区高2~7℃;在4500 m高度上,高原内部各月气温比四川盆地高3.58℃(4月)到6.63℃(6月);最热月10℃等温线的海拔高度也从东部边缘(4000 m以下)向内部逐渐升高,在拉萨-改则一带则可出现在4600~5000 m的高度;15℃·月的温暖指数的海拔高度也从边缘向内部逐渐升高,在4500 m的海拔高度上,横断山区、高原南部和中部地区的温暖指数均能达到15℃·月以上,而其它边缘地区则都低于15℃·月。2青藏高原垂直带谱和林线的分布规律与增温效应的规律极其一致,即均从东部边缘向内部逐渐升高,表明增温效应抬升了高原内部垂直带谱的分布范围和高度:山地暗针叶林带的分布范围在高原内部比东部边缘地区高1000~1500 m;山地草甸带的分布范围在高原内部比东部边缘高出700~900 m;高原内部林线比外围地区高500~1000 m左右。最热月10℃等温线和15℃·月温暖指数的分布规律与林线分布规律一致,表明高原增温效应对垂直带谱的分布具有重要的影响。     

近10年石屏县冰雹的气候特征及降雹预警指标研究

利用石屏冰雹灾情、高空、EC细网格、雷达等资料,分析了2011～2020年石屏县冰雹的气候特征、冰雹发生前的环境场特征、雷达回波产品特征。通过对46个冰雹个例的分析,得出适合石屏县降雹的综合预报预警指标:冬春季(1～5月),受南支槽天气系统影响并有静止锋或冷空气配合,700 hPa比湿≥5(g·kg~(-1))、K指数≥30℃、SI指数≤2.1、T_(850)-T_(500)≥22℃、H_0≥3.7 km、H_(-20)≥6.6km;夏秋季(6～9月)受辐合切变、低压外围偏东气流、副高外围东北气流、西行台风外围云系等天气系统影响,700 hPa比湿≥9(g·kg~(-1))、K指数≥36℃、SI指数≤1.1、T_(850)-T_(500)≥21℃、H_0≥5.0 km、H_(-20)≥8.1 km;雷达回波伸展高度(H_(45)dBz)≥6.0 km,≥45 dBz反射率因子顶高到达或穿越-20℃等温度层,VIL≥8.0(kg·m~(-2))。     

京津冀地区无人机航路气象因子高分辨率模拟分析

京津冀地区低空环境复杂多变,低空飞行安全受到雷暴、风切变、能见度、温度和湿度等气象因子的影响,准确地模拟和预报无人机低空航路上的气象要素是一个难题。基于中尺度天气预报模式(WRF)及其先进的三维变分同化系统(3D-Var),论文以2016年华北“7·20”特大暴雨作为研究案例,对京津冀地区无人机低空航路上的温度场、湿度场和风场进行资料同化与数值模拟,对比地面观测资料和数值模拟结果,分析其结构及特征,以期为京津冀地区无人机航路飞行安全保障提供参考。结果表明：WRF模式能够较好地模拟出该地区近地面温度、湿度和风速的日变化趋势。平原站点(天津和密云)模拟值与观测值的均方根误差(RMSE)和偏差(Bias)较小,风速在山区的模拟值偏大,平原地区的模拟效果优于北部和西部山区。强降水发生时,平原地区和山区的温度相差15 ℃左右,相对湿度达95%以上,边界层高度低于500 m,强烈的温差、较高的湿度和较低的边界层都会影响无人机的飞行安全。900 hPa高空,沿117°E经线在河北省廊坊—衡水一线出现超过10 m·s^-1的风速值,形成强劲的东北风,区域北部(39°N~40.5°N)出现了明显的上升气流,1000 m高度处垂直风速也超过2 m·s^-1。强烈的上升气流极不利于无人机的飞行,会对无人机飞行姿态和飞行高度产生重大影响,造成安全隐患。     

北京城市通风廊道研究I: 环境效应模拟

采用耦合城市冠层模式UCM的中尺度气象模式WRF,利用北京市高分辨率地表类型、城市建筑及通风廊道规划方案等资料,针对2019年冬季和夏季各开展了为期 1个月的百米尺度高分辨率敏感性模拟试验,并应用自动气象站网观测数据进行了验证。模拟试验结果表明：引入通风廊道后气象要素差异不仅限于廊道区,而是在整个研究区域都有体现。模拟的地面风速明显增大,热岛强度减弱,风的平流效应导致热岛范围发生偏移。引入廊道后北京城区月平均气温下降了0.14~0.17℃,平均风速及相对湿度分别增加了0.32~0.36 m/s和2.02%~3.37%。表明通风廊道对于改善城市密集区的风热环境,提高气候舒适性是有效的,背景风速越大,通风廊道的缓解效应越明显。气象要素差异的日变化分布显示,通风廊道对白天气象要素的影响要大于夜间。进一步分析显示,通风廊道对局地气象要素的影响主要来自于风速增大的平流效应及下垫面湍流通量改善两方面的贡献。