琼州海峡沿岸大风分布规律及影响系统分析

利用琼州海峡南北沿岸自动气象站2007年9月至2010年8月风向、风速资料,分析了最大风和极大风两种大风事件标准下的海峡沿岸大风分布规律,并基于大风天气影响系统分析南北沿岸大风的差异。结果表明：琼州海峡南侧沿岸大风事件多于北侧沿岸,其中最大风标准下的大风事件南侧沿岸明显多于北侧沿岸,但极大风标准下的大风事件北侧沿岸则多于南侧沿岸,且极大风风速明显偏大;北侧沿岸两种大风事件及南侧沿岸最大风事件均主要出现在秋冬季节,其中,两侧沿岸最大风事件主要由冷空气影响造成,南侧沿岸极大风事件集中出现在秋季,由冷空气影响造成较少;两岸位于海峡东侧入口沿岸的自动站点出现大风频率最高,风速偏大,两侧入口沿岸站点次之,中间沿岸各站出现大风的频率相对较低;海峡南北沿岸出现的大风风向多为北到东风;东路冷空气比西路冷空气更易造成海峡南北沿岸同步大风,琼州海峡对冷空气湍流强度的消弱作用明显。     

琼州海峡南北海岸带大风的天气气候特征

根据最大风、极大风两种大风事件标准,利用琼州海峡南北沿岸海口、琼山、临高、徐闻4站1977-2006年地面观测资料,分析了琼州海峡南北海岸带大风的天气气候特征,并对大风形成的可能机制进行了探讨.近30年,琼州海峡南北两岸大风日数的演变趋势不同,北岸具有波动的演变规律,具有14年的年代际变化周期和2～4年的年际变化周期,波动周期与影响海南岛的热带气旋年频数的显著周期基本一致;南岸为线性减少趋势,气候突变期为20世纪90年代中后期.城市化进程加快、冷空气势力减弱是导致南岸大风事件显著减少的主要原因.北岸易出现东北大风,南岸易出现偏南大风;平均而言,南岸大风强于北岸,两岸大风均以夏季出现频率最高,冬季最少,这与我国大部分地区大风的季节特征不同.     

2008年12月两次强冷空气对河南影响的差异

采用NCEP/NCAR资料和常规观测资料,对河南省2008年12月3-6日和19-22日的两次强冷空气过程进行对比分析,结果表明:1)两次过程前期中层均为强盛的西北气流,天气晴好,气温偏高.对河南的影响均以强降温和大风天气为主,最大降温幅度接近,3-6日过程冷空气持续时间更长,强降温范围更广;后一过程持续时间较短,降温主要在豫东北部,大风更为明显.2)前一冷空气过程为"不稳定小槽东移发展型",后一过程为"横槽转竖型".冷空气源地均为新地岛以东洋面;均在贝加尔湖一带形成横槽,横槽北侧的东北气流引导极地冷空气加强,形成异常强的冷高压和冷中心,是造成两次强降温的主要原因.3)第一次冷空气为偏北路径,后一过程为典型的中路路径.4)过程中大风与强的正变压、强冷空气下沉运动引起的动量下传及其到地面时的强度和落区存在紧密联系.     

2017年冬季海洋天气评述

2017年冬季（2017年12月—2018年2月）大气环流特征为：北半球极涡呈偶极型分布,中高纬度呈4波型。12月,亚洲中东部中高纬度环流经向度较大,有利于冷空气南下。2018年1月,西伯利亚冷高压较12月更强,冷空气自北向南影响我国近海。2月,冷空气活动减弱,有温带气旋入海并发展。我国近海出现了19次8级以上大风过程,其中冷空气大风过程14次,冷空气和温带气旋共同影响的大风过程2次,冷空气与热带气旋共同影响的大风过程1次,热带气旋大风过程2次。2 m以上的海浪过程有19次,未出现2 m以上大浪的天数仅有10 d。我国近海出现6次比较明显的海雾过程,出雾区域在北部湾附近海域,出雾时间在夜间—早晨时段。西北太平洋和南海共生成4个台风。海面温度整体呈下降趋势。     

2020年冬季海洋天气评述

2020年冬季（2020年12月－2021年2月）大气环流特征为：北半球极涡呈偶极型分布,中高纬环流呈 3 波型分布,西风带槽脊较常年明显偏强。位势高度距平场显示,东亚中纬度地区处于负距平区,东亚大槽较常年同期显著偏强,冷空气活动频繁、强度偏强。我国近海出现了 11 次 8 级以上大风过程,其中冷空气大风过程 7 次,冷空气和入海气旋共同影响的大风过程 2 次,冷空气和台风共同影响的大风天气过程以及温带气旋大风过程各 1 次。我国近海出现大范围的海雾过程 4 次,海雾区域主要出现在渤海、渤海海峡、黄海北部和中部海域、琼州海峡、雷州半岛沿岸海域及北部湾,出雾时段多集中于夜间至早晨。西北太平洋和南海共生成 2 个热带气旋;全球其他海域共生成热带气旋 16 个。我国近海出现 2 m以上大浪过程的天数有 54 d,约占冬季总日数的 60%。冬季,我国近海海域呈明显降温过程,北部海域的降温幅度明显大于南部海域,海面温度从北到南的温差在冬季由 2020 年 12 月的 23 ℃加大到 2021 年 2 月的 27 ℃。     

2019年冬季海洋天气评述

2019年冬季（2019年12月—2020年2月）大气环流特征为：北半球的极涡呈偶极型分布,中高纬呈3波型分布,西风带槽脊较常年明显偏弱。位势高度距平场显示,东亚中纬度地区处于正距平区,东亚大槽强度弱,冷空气强度较常年同期偏弱,大风过程显著偏少,我国近海共出现7次明显的8级以上大风过程,冷空气和温带气旋共同影响的大风过程有2次,冷空气与热带气旋共同影响的大风过程有2次。浪高在2 m 以上的海浪过程有10次。近海出现大范围的海雾过程12次,海雾区域主要出现在渤海、渤海海峡、黄海北部和中部海域、琼州海峡及北部湾,出雾时段多集中于夜间至早晨。海面温度随时间逐渐降低,其从北到南的温度差在冬季由22 ℃加大到27 ℃。西北太平洋和南海共有1个台风生成。     

一种容易被忽视的冷空气转向形势

在2000年元月下旬的一次冷空气影响过程中,粤西海面出现了8级大风,25日08时阳江出现了20m／s大风。这次看似平常的冷空气过程,其重要的特点在于其路径转折。由于朝鲜半岛出现的地面气旋波和低层副高的阻挡,25日02时桂林～湛江的气压差达到13．2hPa,     

冷空气爆发时陆地边界层的数值模拟

本文建立了一个三维中尺度模式,分别模拟了平坦地形及规则山地情形下冷空气爆发过程,并模拟了无冷空气时天气演变过程作为比较.模拟结果合理地给出了冷空气爆发后边界层内诸要素的变化规律,如大风的出现、风向的改变、动量通量的增大、气压的升高等.     

冬季黄渤海大风天气与渔船风损统计分析

选用1987-2006年NECP 500hPa高度场及海平面气压场日平均再分析资料及沿海岸基、石油平台、海岛及船舶实时观测资料,统计分析了冬季造成黄渤海海域8级和10级以上大风天气过程;选用中国渔船安全分析报告1999-2005年风灾船损事故资料,分析了大风和船损灾害的关系.结果显示:(1)冬季影响黄渤海的冷空气过程主要是来自西北路径,占全部冷空气过程的50.4%.(2)造成海上8级以上大风的冷空气过程的天气类型主要是小槽发展型112次,占全部冷空气过程的50.0%;其次是横槽转竖型61次,占全部冷空气过程的27.2%.(3)近20年冬季冷空气大风过程次数呈下降趋势;(4)风灾事故占渔船全损事故的51.85%,冬半年突发性的冷空气大风是导致木质渔船出现风灾事故的主要原因.     

2018年冬季海洋天气评述

2018年冬季（2018年12月—2019年2月）大气环流特征为：北半球极涡呈单极型分布,主体位于北冰洋上空偏向亚欧大陆一侧。12月,亚洲中东部中高纬环流经向度较大,利于冷空气南下;2019年1—2月,环流经向度减小,中高纬地区以纬向环流为主,冷空气势力减弱,东部及南部海区海雾过程增多。我国近海出现了17次8级以上大风过程,其中冷空气大风过程有13次,冷空气和温带气旋共同影响的大风过程有2次,冷空气与热带气旋共同影响的大风过程有1次, 温带气旋大风过程有1次。我国近海浪高在2 m以上的海浪过程有14次,2 m以上大浪的天数共计64 d。冬季共有10次比较明显的海雾过程,多在北部湾附近海域,出雾时间集中于夜间至早晨。南北海域海面温度之差为21～28 ℃,海面温度整体呈下降趋势。西北太平洋和南海有3个热带气旋活动。     

环渤海区域强风过程的气候特征模拟分析

采用欧洲中期天气预报中心ERA-interim再分析资料驱动WRF模式,对环渤海区域1981—2012年123次强风过程进行了模拟,并对不同天气系统形势下环渤海区域强风过程的气候特征进行了分析,得到以下结论：1）WRF数值模式可以较好地模拟环渤海区域强风过程的发展演变特征。2）西北路冷锋过程引起的环渤海区域强风强度较其他过程偏强,强风集中在辽东半岛西部、渤海海峡和山东半岛东部。黄河气旋引起的强风过程与冷锋相比,分布特征有着明显的不同,强风主要集中在山东半岛东部及黄海海域,渤海海域的强风相对偏弱。3）强风过程存在明显的季节变化,秋冬季强风持续时间长,风速大,春季次之,夏季最弱。4）强风过程在渤海海域的最大风速呈增加趋势,而在渤海海峡以东海域和山东半岛南部呈减小趋势。     

OBSERVATION AND ANALYSIS OF SEA SURFACE WIND OVER THE QIONGZHOU STRAIT

The spatial variation and diurnal fluctuation of sea surface wind over the Qiongzhou Strait were described using verified datasets from automatic weather stations on board a ferry, buoys, and on the coast. Results are as follows: (1) On average, sea surface wind speed is 3–4 m/s larger over the Qiongzhou Strait than in the coastal area. Sea surface wind speeds of 8.0 m/s or above (on Beaufort scale five) in the coastal area are associated with speeds 5–6 m/s greater over the surface of the Qiongzhou Strait. (2) Gust coefficients for the Qiongzhou Strait decrease along with increasing wind speeds. When coastal wind speed is less than scale five, the average gust coefficient over the sea surface is between 1.4 and 1.5; when wind speed is equal to scale five or above, the average gust coefficient is about 1.35. (3) In autumn and winter, the diurnal differences of average wind speed and wind consistency over the strait are less than those in the coastal area; when wind speed is 10.8 m/s (scale six) or above, the diurnal difference of average wind speed decreases while wind consistency increases for both the strait and the coast.     

台海地区一次冬季冷锋降水过程的数值模拟

利用WRF中尺度模式,结合FY-2E卫星云图和常规气象资料,对台海地区一次冬季冷锋降水过程进行了数值模拟研究.结果表明:1)微物理方案对台海地区冬季冷锋降水过程的模拟具有敏感性,Milbrandt双参数微物理方案能较好地再现云系层次结构、冰相降水过程及其云系的对流发展,24 h累积降水量模拟结果优于其他微物理方案.2)锋区的降水粒子(雨水、雪晶和霰)混合比大于锋后,锋区雨带集中在地面锋线的中段,锋后雨带偏向冷区的西南段.3)锋区附近云系受低空急流及台湾岛中部高山地形抬升共同作用,在迎风坡形成强降水中心,对应空中霰含量高值区.4)低空高相当位温、强辐合、正涡度和对流性不稳定与高空强辐散和负涡度的配置是本次冷锋云系维持与发展的重要原因.     

2005年山东半岛连续三次冷流暴雪过程的分析

对2005年12月发生在山东半岛北部威海地区的三次冷流暴雪过程进行了分析研究,用WRF模式进行了数值模拟.分析结果表明:三次冷流暴雪发生时低空850hPa层强冷平流与地面降水强度有较好的对应关系;低层和地面都是偏西北风流场,半岛地区呈气旋性弯曲;地面风场存在风向辐合,特殊的地形和海陆温差在北部沿海地区形成海岸锋,为冷流的发生提供了有利的触发机制;从垂直面的风场辐合辐散高度说明了冷流过程较其他降水过程有着明显的低空性.     

四川盆地西部一次典型连续夜雨的数值模拟

利用中尺度模式WRF研究了2017年7月15-17日发生在四川盆地西部的一次典型连续性夜雨过程的形成机制,重点讨论了"山谷风"局地环流对此次夜雨过程的作用.研究表明:(1)此次降水天气过程主要发生在500 hPa"北高南低"的环流形势背景下,这种背景有利于北方冷空气向南输送;850 hPa上台风东侧的偏南气流和副热带高...     

黄淮流域一次飑线天气的数值模拟与分析

利用1°×1°NCEP再分析资料和探空资料,对2009年6月3日发生在黄淮流域的强飑线天气过程进行诊断分析,并采用WRF模式进行天气过程模拟和进一步研究。结果表明：本次飑线天气是东北冷涡后部横槽引导冷空气南下与南方暖湿气流相遇引发的。地面干线附近是雷暴和飑线的高发区。这次飑线天气发生在高空急流减弱之际、低空急流建立之前。高低空急流的U、V风分量变化对飑线有一定的指示意义。不同阶段的飑线降水和大风出现位置不同。     

西北地区一次沙尘天气的数值诊断分析

利用实况资料和WRF模式预报场.对2006年4月9～11日西北地区一次大范围沙尘天气进行动力诊断及数值模拟分析.结果表明;此次过程属于蒙古冷槽型,地面强冷空气的爆发直接导致了沙尘天气的发生,沙尘发生在冷锋后及锋面过境时;高空急流的发展、移动对沙尘天气有预示作用;沙尘发生区次级环流在过程发展中有明显变化,下沉气流和上升气流并存;有利的散度场促进了上升及下沉运动的加强;涡度场的变化影响蒙古气旋,对沙尘天气的发生发展有指示意义;稳定的大气层结和近地层较大的垂直风切变是两个特征;WRF模式对此次沙尘天气有较好的模拟能力.     

2018年2月琼州海峡持续性海雾过程的数值模拟分析

2018年2月春节期间琼州海峡发生持续性大雾天气,造成大量船舶停航。本文结合葵花8号卫星反演海雾产品、琼州海峡沿岸站点能见度观测数据及美国国家环境预报中心NCEP（National Centers for Environmental Prediction） 提供的FNL（Final Analysis）客观分析资料,对2018年2月18～20日的大雾过程进行了天气学成因分析,并进一步利用CMA-MESO（Global and Regional Assimilation and Prediction System）高分辨率数值模式从边界层方案、模式垂直分层以及海雾能见度算法三个方面进行敏感性试验,以找出模拟效果更好的模式设置方案。研究结果表明:大雾期间华南近海海温较常年平均偏低,受地面冷高压南下补充的弱冷空气影响,偏东暖湿气流流经冷海面并快速凝结。而数值模拟对比试验显示,采用YSU（Yonsei University）边界层方案、边界层垂直层次加密及美国国家海洋大气局预报系统实验室（FSL/NOAA）的海雾诊断方案（简称FSL）对改进能见度预报效果显著:YSU边界层方案比MRF（Medium Range Forecast Model）边界层方案对该次大雾过程的分布范围和最低能见度出现的时间模拟效果更优;模式低层分层加密可更好体现出低能见度的演变过程;通过能见度算法与实况对比,基于模式预报性能较好的湿度和温度预报而来的FSL算法,其能见度预报与站点实况最为接近。     

Modeling the relative roles of the foehn wind and urban expansion in the 2002 Beijing heat wave and possible mitigation by high reflective roofs

Rapid urbanization has intensified summer heat waves in recent decades in Beijing, China. In this study, effectiveness of applying high-reflectance roofs on mitigating the warming effects caused by urban expansion and foehn wind was simulated for a record-breaking heat wave occurred in Beijing during July 13–15, 2002. Simulation experiments were performed using the Weather Research and Forecast (WRF version 3.0) model coupled with an urban canopy model. The modeled diurnal air temperatures were compared well with station observations in the city and the wind convergence caused by urban heat island (UHI) effect could be simulated clearly. By increasing urban roof albedo, the simulated UHI effect was reduced due to decreased net radiation, and the simulated wind convergence in the urban area was weakened. Using WRF3.0 model, the warming effects caused by urban expansion and foehn wind were quantified separately, and were compared with the cooling effect due to the increased roof albedo. Results illustrated that the foehn warming effect under the northwesterly wind contributed greatly to this heat wave event in Beijing, while contribution from urban expansion accompanied by anthropogenic heating was secondary, and was mostly evident at night. Increasing roof albedo could reduce air temperature both in the day and at night, and could more than offset the urban expansion effect. The combined warming caused by the urban expansion and the foehn wind could be potentially offset with high-reflectance roofs by 58.8 % or cooled by 1.4 °C in the early afternoon on July 14, 2002, the hottest day during the heat wave.     

金塔绿洲大气边界层特征的数值模拟研究

利用美国NCAR中心的天气研究与预报模式WRF(weather Research and Forecast Model),对金塔绿洲的环流场、温度场及湿度场结构及其日变化进行了较为全面细致的模拟研究,WRF模式很好地模拟出了绿洲一沙漠环流的日变化特征和这种局地热力环流的空间结构,模拟再现了绿洲“冷岛效应”和邻近绿洲的沙漠“逆湿”等边界层特征．模拟还发州了白天绿洲湿度场“凹型槽,,式分布的特征。