2009年4月下旬蒙古气旋型大范围沙尘暴天气过程的诊断分析

本文利用卫星资料、加密实况观测资料、NCEP再分析资料分析了2009年4月下旬我国北方地区大范围沙尘天气过程的成因,并对热力、动力及不稳定层结等条件作了物理量诊断,得到了以下主要结论：贝加尔湖阻塞高压、高空冷涡及蒙古气旋是造成此次大范围沙尘天气的有利环流形势,其中蒙古气旋是关键影响系统;干暖舌位置对于沙尘落区有一定指示意义,沙尘暴落区与干暖舌的位置及移动方向一致;高空急流的发展演变与此次沙尘天气密切相关,沙尘天气主要发生在高空急流入口右侧,高空急流加强东移南压对应着沙尘天气东扩南压加强;螺旋度反映出沙尘暴过程中气旋区旋转上升明显,且螺旋度大值区后倾;理查逊数下降并维持低值、风垂直切变增大,大气层结不稳定,易激发沙尘暴发生和向下游传输。     

一次快速发展气旋导致的沙尘暴天气过程的初步分析

文章概述了我国北方地区春季沙尘天气的特征,并对影响沙尘暴的天气气候背景、单站地面气象要素、环流形势、冷空气的强度及影响路径、沙尘暴的起沙源地、影响时间和范围等进行了分析。结果表明:此过程是蒙古气旋强烈发展所致。巴丹吉林沙漠和浑善达克沙地是沙尘暴的主要沙尘源区;蒙古气旋的爆发性发展和冷锋后大风是起沙的主要动力;在高空急流出口区左侧,气流辐散强迫形成干对流上升气流,该上升气流与湍流输送是沙尘向高空输送的动力机制。     

一次初春东北冷涡的结构特征及其降水成因

利用ERA-Interim逐日再分析资料及中国753站逐日降水资料,对2008年3月23—28日的东北冷涡天气过程进行诊断分析,并探讨了冷涡降水的主要影响因子。结果表明：1）与夏季冷涡过程不同,此次初春冷涡过程高层环流场由经向环流向纬向环流转变;冷涡发展初期,经向环流的建立使得冷涡向南移动,而成熟阶段冷涡后部的低槽引导冷空气向冷涡输送,导致了冷涡环流的维持。2）亚欧大陆上空强阻塞形势的发展是初春东北冷涡形成的关键因子;乌拉尔山和鄂霍次克海阻塞高压分别受到前期北大西洋和热带太平洋海温异常的调控,为冷涡向南发展维持提供了有利的环流背景,并影响了高低空急流的配置,有利于冷涡降水的形成。3）涡度场和温度场的高低空配置使得东北冷涡发展成深厚的环流系统,干侵入对冷涡的形成和维持同样有重要作用。冷涡环流的发展为东北地区降水提供了有利的水汽和垂直运动条件,冷暖平流交汇引起的锋面过程则促进大范围降水的形成。     

豫东地区一次强飑线天气过程的综合分析

利用NCEP 1°×1°逐6 h再分析资料和常规观测资料、地面加密自动站观测资料以及卫星云图和多普勒雷达资料,对2009年6月3日河南东部地区一次强飑线天气过程的环流形势、影响系统与形成条件进行综合分析.结果表明:在东北冷涡维持的有利环流形势下,冷涡后部横槽引导冷空气南下,以及地面中尺度辐合线为豫东飑线发生提供了触发机...     

沙尘暴天气数值预报系统及其预报效果检验

沙尘暴天气数值预报系统包括区域大气模式、陆面过程模式、风沙模式(包括风蚀、输送和沉降模式)和地理信息系统。用该系统对2002年3月20日和4月7日2次沙尘天气进行了预报试验,利用地面观测资料和卫星观测资料对模式输出的主要沙尘天气预报产品进行了对比分析。分析结果认为,沙尘暴天气数值预报系统对沙通量、尘通量和垂直积分质量有很好的预报能力,但仍需改进陆面参数和沙尘气溶胶的初始值。     

2004年我国重大灾害性天气和大尺度环流特征

利用EC数值预报客观分析场、实时观测资料和灾情统计资料,对2004年我国重大灾害性天气事件和环流形势特征进行了天气学分析。结果表明：我国华北、东北很多地区和南方发生季节连旱与大气环流异常密切相关,致洪暴雨、强雷暴和沙尘暴灾害性天气事件是在有利的环流形势下天气系统相互作用的结果。把握好环流形势和影响天气系统演变特征,对于提高灾害性天气预报准确率和减灾、防灾有重要意义。     

沙暴天气下大气中沙尘粒子空间分布特点及其微结构

根据对一次在阿拉善沙漠及其附近地区发生的沙尘暴天气下大气沙尘粒子的飞机观测资料，分析了3600 m以下各层的沙尘含量、粒子谱、云凝结核浓度；讨论了该次沙暴天气下沙尘垂直输送的原因及向下游传输的可能范围和不同距离处的相对沉沙量。     

乌兰察布地区一次大范围沙尘天气过程分析

运用常规气象观测资料,从天气环流形势的演变过程及有关物理量变化状况,对2010年3月19—20日发生在乌兰察布地区沙尘天气过程做了客观分析。分析结果表明：造成这次沙尘天气过程的主要影响天气系统是蒙古气旋和地面冷锋。蒙古气旋后部西北强冷空气侵入为起源于蒙古国西南部以及内蒙古西中部周边沙尘的输送提供了动力条件;地面冷锋过境使该地区温度梯度增大,空气对流上升加剧,为上游输送而来的尘土、沙石卷入空中浮悬提供了抬升条件。两者共同作用促使沙尘天气过程持续时间长、范围广,并伴有扬沙和沙尘暴出现。     

2000年8月16日环北京地区强降水过程分析

2000年8月16—17日,环北京地区出现较大范围暴雨天气过程。利用NCEP再分析资料并结合地面、高空观测资料,对本次暴雨过程的成因进行了初步的分析,结果表明:在高空西来槽和东北冷涡的环流形势下,高空辐散强迫抽吸作用和低层辐合共同作用造成强上升运动、低层有向北京地区的水汽输送,在以上两个条件成熟的情况下,前期对流不稳定能量的聚集和适时释放,也是造成此次强降水的主要原因之一。     

中蒙强、弱沙尘暴年春季平均环流及沙尘活动变化分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,对比分析了中蒙东、中及西区强、弱沙尘暴年春季(3—5月)平均环流的特征和差异,讨论了过去50年3分区沙尘暴活动的变化。主要结论是:(1)根据诱发沙尘暴的诱生系统、沙尘源地、冷空气入侵路径及主要影响,中蒙沙尘暴活动区可以划分为中蒙东区、中区及西区3个区系,并分区整体讨论与预测中蒙3分区的沙尘活动。(2)中蒙东区沙尘暴强年春季盛行日本海或中国东北低压活动,常随偏东的北路及东北路冷空气入侵,带来蒙古国东部的沙尘,造成蒙古东部及中国华北的沙尘天气;而弱年春季日本海及东北低压活动则少。(3)中蒙中区沙尘暴强年春季盛行蒙古低压,多西北路及偏西的北路冷空气入侵,常造成中蒙南边界西段附近的沙尘暴天气;而沙尘暴弱年春季则相反。(4)中蒙西区沙尘暴强年春季盛行南疆热低压,多西路冷空气入侵,诱发沙尘暴,常影响南疆及柴达木盆地等;弱年春季则相反。(5)近50年中蒙地区的沙尘暴活动呈波动变化,荒漠化环境、特别是大气环流的变化是导致上述3个分区沙尘活动波动变化的主要原因。主要从大气环流角度考虑,在目前全球增暖持续的背景下,近1—2年应注意中、东区(特别是东区)沙尘活动加强的可能性。     

Different Summer Rainfall Anomaly Patterns in Northeast China Associated with Two Kinds of El Niño Events

The relationship between summer rainfall anomalies in northeast China and two types of El Ni?o events is investigated by using observation data and an AGCM. It is shown that, for different types of El Ni?o events, there is different rainfall anomaly pattern in the following summer. In the following year of a typical El Ni?o event, there are remarkable positive rainfall anomalies in the central-western region of northeast China, whereas the pattern of more rainfall in the south end and less rainfall in the north end of northeast China easily appears in an El Ni?o Modoki event. The reason for the distinct differences is that, associated with the different sea surface temperature anomalies (SSTA) along the equatorial Pacific, the large-scale circulation anomalies along east coast of East Asia shift northward in the following summer of El Ni?o Modoki events. Influenced by the anomalous anticyclone in Philippine Sea, southwesterly anomalies over eastern China strengthens summer monsoon and bring more water vapor to Northeast China. Meanwhile, convergence and updraft is strengthened by the anomalous cyclone right in Northeast China in typical El Ni?o events. These moisture and atmospheric circulation conditions are favorable for enhanced precipitation. However, because of the northward shift, the anomalous anticyclone which is in Philippine Sea in typical El Ni?o cases shifts to the south of Japan in Modoki years, and the anomalous cyclone which is in the Northeast China in typical El Ni?o cases shifts to the north of Northeast China, leading to the “dipole pattern” of rainfall anomalies. According to the results of numerical experiments, we further conform that the tropical SSTA in different types of El Ni?o event can give rise to observed rainfall anomaly patterns in Northeast China.     

蒙古气旋爆发性发展导致的强沙尘暴个例研究

对2001年4月6～7日发生在中国北方的一次强沙尘暴过程,从沙尘源、干旱气候背景、天气系统及起沙和扬沙的动力机制进行了初步研究,揭示了强沙尘暴与蒙古气旋和高空急流活动的关系.得出:位于内蒙古西部的巴丹吉林沙漠和中部的浑善达克沙地,是沙尘暴的主要沙尘源区;持续两年的干旱是强沙尘暴形成的气候背景;蒙古气旋的爆发性发展和冷锋后大风是起沙的主要动力;湍流输送和高空急流出口区左侧气流辐散强迫形成的干对流上升气流是沙尘向高空输送的动力机制等结论.作者认为强沙尘暴是挟带大量沙尘的强干对流风暴.     

2006年河套地区一次灾害天气过程诊断分析

应用MICAPS常规气象观测资料和NOAA-12及NOAA-17沙尘暴遥感监测图资料,对2006年4月10—12日发生在河套地区的一次灾害性天气进行诊断分析。结果表明:高空横槽转竖直接诱发寒潮爆发;中尺度切变线、强锋区、蒙古气旋和地面冷锋是引发沙尘暴的主要影响系统;特殊地形、气候条件和富含沙尘源的下垫面是形成沙尘暴的物质基础;高空冷中心强度达-45℃、地面冷高压中心强度达1 060.0 hPa是寒潮爆发的必要条件;沙尘暴发生过程中,各测站均出现了风速剧增、气压升高、气温下降和湿度增大等现象。垂直速度场呈上升运动及高层辐散、低层辐合的物理量场配置对春季沙尘暴预报有较好的指示意义。     

2006年春季内蒙古一次强沙尘天气分析

应用基本气象观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,对2006年4月16—17日发生在内蒙古的一次区域性的大风沙尘暴天气过程,从天气学成因、动力机制、物理量场等方面进行了分析。结果表明:蒙古气旋是这次沙尘暴天气的主要影响系统;蒙古气旋的强烈发展和冷锋后大风是起沙的主要动力;前期持续增温使得低层大气处于不稳定层结;中低层强的上升气流及低层强辐合,为沙尘暴爆发提供了有利的抬升,有利于沙尘的起沙及远距离传输。     

导致一例强沙尘暴的若干天气因素的观测和模拟研究

利用常规观测资料和数值模拟方法对 2 0 0 1年 4月 6～ 8日由蒙古气旋强烈发展触发的内蒙古地区强沙尘暴天气过程进行了分析研究。结果表明 :在这次“锋面气旋型”沙尘暴过程中 ,气旋冷锋是该天气系统引发沙尘暴的主要因素 ,冷锋过境对沙尘暴的触发作用远强于气旋发展。影响沙尘暴的天气因素中 ,地面大风形成主要源于气旋发展和锋后强冷平流 ,高空动量的有效下传则是另一重要原因。高空急流加强及其形成的次级环流使高空动量下传到对流层中层 ,其下方形成深厚混合层使这一动量继续下传到地面 ,是高空动量有效下传的机制。“混合层”可以从本质上反映有利沙尘暴形成的大气层结特征 ,其强度和高度很大程度决定沙尘暴的强弱。这次过程深厚混合层的形成是深厚干对流和强沙尘暴产生的主要原因。而它的形成则是长时间地面加热的结果 ,这也是特强沙尘暴仅发生在内蒙古中部偏北地区而不是下垫面条件更为适宜的内蒙古西部的原因。混合层空气的平流作用对内蒙古中部偏北地区深厚混合层的形成具有相当的贡献 ,其作用程度与地形分布密切相关。地面热通量试验证明地面加热不仅对冷锋过境产生的上升运动强度具有直接影响 ,也影响混合层形成和高空动量下传 ,并因此影响沙尘暴强度。     

一次罕见的左移超级单体风暴的特征

利用白山多普勒天气雷达、常规观测和地面加密观测资料,对2012年7月2日发生在吉林省南部的一次左移超级单体风暴进行了研究。结果发现,此次天气过程发生在深厚东北冷涡的东南象限、超强高空急流核附近的北侧,且低空风垂直切变不强、对流有效位能不大;低空有较强的暖平流,并存在一个西南—东北走向的风切变区;低空辐合、高空辐散、位于露点锋附近以及高空急流核的存在为有利于的对流发展的重要因素。在风暴发生发展过程中,始终有一个中-β尺度反气旋环流(尺度为120 km)相伴随,其旋转半径由高到低逐渐增加并在东南偏南方向被拉伸为椭圆型结构,风暴发生在该环流的西北象限的西南偏南气流之中,并具有钩状回波、弱回波区、反中气旋等超级单体所具有的特征。反中气旋出现在对流风暴发展的旺盛期,旋转半径从低层到高层逐渐增加。在风暴经过地区出现了冰雹、强降温、瞬时大风等天气现象和气象灾害。     

登陆孟湾风暴结构演变特征数值模拟研究

利用MM5V3中尺度数值模式对2004年5月19日登陆的孟湾风暴进行了数值模拟分析,讨论了风暴中心移动路径,分析了风暴登陆前后的流场、动力场和热力场结构,并与西太平洋登陆台风的结构变化做了比较。结果表明,风暴中心的模拟路径与实况路径虽有一定误差,但总趋势均向东北方向移动,表明模式对本个例的模拟预报可以参考;孟湾风暴登陆前后,其结构与登陆台风变性阶段一样,经历了从热带气旋的基本对称的垂直分布结构演变到斜压非对称结构;风暴登陆后,由于地形和冷空气的作用,动力场和热力场表现为对流层中低层锋区增强、倾斜涡度发展,导致对流不稳定和斜压不稳定。     

一次强沙尘暴过程的动量下传诊断分析

动量下传对沙尘暴的发生发展起着十分重要的作用.选取2002年3月18-22日发生在我国华北地区的一次强沙尘暴过程,利用中尺度气象模式MM5V3.7输出的高分辨率动力协调资料,应用位涡理论详细探讨了沙尘暴发生发展的动量下传过程.结果表明:①蒙古气旋是此次强沙尘暴的主要影响系统;大风与干燥低湿是风蚀起沙的前提条件.②沙尘暴过程中,位涡沿等熵面下滑是高、低层动量交换的重要环节,揭示了沙尘暴动量下传的物理机制.     

2001年春季中国北方沙尘暴的环流动力结构分析

通过对2001年春季中国北方5次沙尘暴的高度场，涡度场，散度场和风场的分析，研究了沙尘暴强盛期的环流动力结构。结果表明，在5次沙尘暴强盛期有相似的环流动力结构特征。在沙尘暴强盛期的高度场上，蒙古国有深厚的低值系统，乌拉尔高压发展，其间的强气压梯度是沙尘暴的动力源；低值系统有正涡度中心支持，外围是负涡度区，其间有强涡度梯度带；低值中心伴随有低层辐合高层辐散的垂直结构，易于发生近地面大风和上升气流，有利于地面起沙上扬，形成沙尘暴，大风区与强涡度梯度带一致，强风带切变形成的涡度输送有利于加强低值系统，进而增强风场。