一次东北冷涡暴雨过程数值模拟分析

针对1次由东北冷涡产生的辽西暴雨天气过程，利用T213再分析资料，应用MM5模式对东北冷涡暴雨过程进行了数值模拟试验。结果表明：东北冷涡具有明显的移动特点；MM5模式对东北冷涡产生的暴雨强对流天气具有一定的模拟效果。     

湘潭市秋季一次大气污染过程分析

利用常规高空和地面气象观测资料、湘潭市空气质量监测数据并结合HYSPLIT4后向轨迹模式对2020年10月28—31日污染天气特征及成因进行分析。结果表明此次污染过程分为3个阶段：第1阶段为北方偏二次型传输阶段,此阶段北风风力较大,在强北风的推动下华北地区污染物(PM_2.5)向南传输影响湘潭;第2阶段为大气高湿静稳条件下本地源(工业源、移动源、扬尘源、生物质燃烧源)排放累积阶段,此阶段地面转均压场,整层大气湿度接近饱和并出现弱降水,气态污染物在污染过程中发生二次转化,颗粒物吸湿增长,且近地面出现逆温,不利于污染物的垂直扩散,导致边界层内的污染物不断累积,污染加重,推高了湘潭的PM_2.5浓度峰值;第3阶段为污染物缓慢清除阶段,随着新一波冷空气影响湘潭地区,水平扩散条件逐步改善,且上游空气质量优良,本地污染物得到有利扩散,此次污染过程结束。     

一次强降水天气过程的数值模拟

利用MM5中尺度非静力模式对2007年6月29日发生在贵州省的强降水天气过程进行数值模拟分析,并着重研究了强降水天气过程中伴随的云场及基本反射率的发展演变。结果表明:中尺度模式MM5对此次强降水过程有较好地模拟能力。高低层含水量高值区的发展演变基本一致,高值中心的出现与云水向雨水转化的时间一致。500hPa高含水量区的出现可加大低层的雨水含量,对降水的组织和维持有重要作用。模拟的雷达基本反射率因子能较好地反映强对流回波的生消演变,为强对流天气的临近预报提供一种有效的方法。     

北京及周边地区一次大气污染过程的数值模拟

利用中尺度气象数值模式MM5与第三代空气质量模式系统Models-3／CMAQ,对2002年10月北京及周边地区一次典型大气污染过程进行数值模拟研究,并对其形成原因进行了分析。结果表明,污染物PM。模拟峰值出现时间与实际观测浓度峰值出现时间较为一致,模式的模拟效果较好。北京地区PM10浓度除受北京当地排放源的影响外,在特殊气象条件下,外地污染源对北京地区PM10的影响也比较大。要控制北京地区PM10浓度,除了控制北京当地的排放源外,对外地污染源的控制也需要给予高度重视。     

2009年秋季冀中南暴雪过程的地形作用分析

2009年11月10-11日,河北中南部地区出现了回流暴雪天气,强降雪中心位于太行山喇叭口地形南侧迎风坡处。本文使用MM5数值试验结果分析中小尺度地形对于降雪的影响。结果表明：在喇叭口地形作用下北侧为下坡风,南侧为迎风坡,出现上升运动;由于向东开口的喇叭口地形对于气流有汇聚作用,整个喇叭口地形上空到800 hPa为地形辐合产生的上升运动。垂直剖面显示低层地形产生的上升运动冲破逆温层（或与逆温层内波动的上升支叠加）,与700 hPa以上的西风带低槽系统引起的上升支叠加,加强了垂直上升运动,且东北风遇山后呈现出两支气流,一支在山前堆积下沉,一支在山前冷空气堆前上升,且山前冷空气下沉支逐步形成环流圈,说明冷空气在山前堆积,气流在冷空气堆以东上升。这可能是降雪中心在平原而不在山坡的主要原因。     

2006年3月一次典型寒潮过程分析

结合本站天气实况和欧洲中心数值预报对2006年3月影响六盘水市的一次寒潮天气过程进行分析,积累对寒潮预报的相应经验,更有效的对寒潮来临时间和影响时段进行定位。     

一次蒙古冷涡影响下宁夏强对流天气分析

2004年6月14、15日连续2 d宁夏大部地区出现了强雷阵雨天气,引黄灌区局部地区遭受冰雹袭击。利用常规气象资料、多普勒雷达产品等资料,对此次过程进行了天气学分析,分析表明这是一次典型的蒙古冷涡旋转东移南压造成的宁夏连续性强对流天气过程。并根据一般性雷雨与伴有冰雹的强雷雨天气发生时雷达回波的差异,统计得到宁夏发生强对流性天气的监测预警指标,同时利用宁夏中尺度区域模式MM5预报产品对其相关物理量进行了模拟分析,得到了有价值的结果。     

“2004—07—05”大暴雨天气过程的数值模拟分析

摘要：采用三层嵌套的非静力中尺度MM5模式对2004年7月5日的一次大暴雨天气过程进行模拟，得到较满意的模拟结果。     

利用MM5模式对内蒙古地区一次降水过程的模拟与检验

针对受高空低槽影响的内蒙古东部地区的一次降水过程,利用中尺度数值模式MM5对此次降水过程进行了模拟与验证,检验分析了降水量、可降水量和云系的垂直结构特征,模式较好地预报出了此次降水过程,帮助提升内蒙古地区降水的预报能力。模式在云系垂直结构、降水落区和雨量等方面的预报效果较好;模式预报的可降水量产品能够把握住可降水量的大值区和高值中心等;而云水含量的预报能给出不同高度层上的变化情况;而模式预报内蒙古东部地区降水量级和范围与观测结果还有一定差距,其原因可能与模式的初始场和边界条件的处理有关,以及与所用资料的精度也是有一定联系。     

一次梅雨锋暴雨过程的中尺度对比模拟分析

使用新一代细网格WRF中尺度数值模式和MM5（V3）模式,对2003年7月4～6日发生在江淮流域的一次梅雨锋暴雨过程进行了数值模拟对比分析。结果表明：WRF和MM5都能较好的模拟这次暴雨过程雨带的分布和走向,而WRF能更好的模拟降水中心的位置和雨量;与暴雨过程相联系的低空急流和涡度场等分布特征的模拟,WRF模式亦优于MM5模式。此外,在云贵高原东麓山地,与WRF模式相比,MM5模式在低层模拟出虚假的低压环流,这可能与两模式所采用的垂直坐标差异有关。对WRF的模拟结果分析发现,700hPa湿位涡异常区与暴雨发生区对应很好。     

上海地区一次典型连续颗粒物污染过程分析

2013年3月4—9日上海地区出现了一次连续6 d的污染过程,本文利用PM_(2.5)和PM_(10)的小时监测资料、常规气象资料、激光雷达资料、FY-3A卫星监测资料及NCEP再分析资料,综合探讨了此次连续污染过程的气象特征,发现此次连续污染与天气形势的高低空配置有密切关系,槽后被西北气流控制,稳定的垂直层结及地面较弱的气压场,有利于污染物的积聚和污染天气的维持。文章还对此次连续污染过程中的重污染过程进行了深入的诊断分析,研究发现850 hPa及以上中低空西北气流将上游污染物输送至上海,再配合下沉运动沉降到地面,是造成此次重度污染过程的主因;同时,本地风力小、近地层垂直温度层结稳定等均不利于污染物在水平和垂直方向上的扩散,为污染物的积聚创造了条件。     

北京地区一次空气重污染过程的目标观测分析

针对北京市2016年12月16~21日的空气重污染过程进行了回报试验,探讨了该次事件预报的目标观测敏感区。使用新一代高分辨率中尺度气象模式（Weather Research Forecasting,WRF）和嵌套网格空气质量模式（Nested Air Quality Prediction Model System,NAQPMS）,针对初始气象场的不确定性,通过4套初始场资料识别了影响北京地区细颗粒物（PM2.5）预报水平的目标观测敏感变量及其敏感区。结果表明:当综合考虑初始气象场的风场、温度、比湿不确定性的影响时,发现改善黑龙江区域上述气象要素的初始场精度,对北京地区PM2.5预报不确定的减小最显著;当分别考察风场、温度、比湿的不确定性的影响时,发现初始风场精度的改善,尤其是黑龙江区域风场精度的改善,能够更大程度地减小北京地区PM2.5的预报误差,对北京东南地区的PM2.5预报误差的减小甚至可达到40%以上。因此,优先对黑龙江区域的气象场,尤其是该区域的风场进行目标观测,并将其同化到预报模式的初始场中,将会有效提高初始气象场的质量,进而大大减小北京地区PM2.5浓度的预报误差,提高北京地区空气质量的预报技巧。初始风场代表了北京地区该次空气重污染事件预报的目标观测变量,而黑龙江地区则是该目标观测的敏感区域。     

京津冀采暖期大气污染天气特征

选取2004—2006年京津冀地区采暖期155个区域大气污染日,对当日08:00(或前一日20:00)海平面气压场,结合高空环流特征进行了分析。对影响京津冀区域污染的天气形势划分为5种类型,即高压型、冷锋型、低压型、华北干槽型和均压场型,其中高压型最多,占40.0%。区域污染过程通常对应一次高空环流调整过程,连续性区域污染过程往往由多种天气型影响。地面辐合加上低层逆温和下沉运动阻碍污染物在水平和垂直方向的扩散,在污染源一定的条件下,稳定的大气层结和区域内特殊地形的影响是导致区域污染形成的重要原因。     

北京一次局地重污染过程气象条件分析

2004年10月7日至10日，北京出现了一次明显的持续重污染过程，这次污染过程持续时间之长、污染程度之重是近4年来同期最大的。为了了解造成这次持续重污染过程的原因，利用同期污染指数、常规气象观测资料、探空资料及自动站气象资料，对这一期间的空气污染气象条件进行了较为详细的分析。结果表明，这次持续重污染过程是由本地的污染源和大尺度的天气背景与局地的气象条件共同造成的。     

北京秋季一次降雪前污染天气的激光雷达观测研究

以2009年11月5~8日北京地区发生的一次特殊天气形势下的重污染天气过程为例,研究分析本次污染特点和大气边界层结构特征以及此天气过程的大气温度和相对湿度结构特点。激光雷达是探测大气边界层及气溶胶的一个高效工具,利用ALS300激光雷达系统测量信号,应用Fernald方法反演大气消光系数,根据反演的气溶胶消光系数的最大突变,即最大递减率的高度来确定大气边界层的高度。利用其观测的退偏比分析大气污染物特性。利用微波辐射计数据,确定大气温度和湿度时空特征。研究结果表明:在本次污染天气下,大气具有很强的逆温结构,逆温最大可达近1 K(100 m)-1,500 m以上的大气相对湿度很低,在这种天气特征下的大气边界层高度在400 m左右,非常稳定。污染结束降雪开始前,大气逆温结构消失,大气湿度大幅度增加,接近饱和。根据lidar(light detection and ranging)退偏比的分析,本次污染天气是一次典型的烟尘类颗粒物的污染,污染具有区域性特点。PM2.5(空气动力学当量直径小于等于2.5μm的颗粒物)与AOT(Aerosol Optical Thickness)之间有明显的线性关系,相关系数达到0.72。该lidar系统能够反演出秋季降雪前本次污染天气背景下北京城区上空的大气污染特性和大气边界层高度。     

北京城区冬季空气污染物垂直分布与气象状况的观测分析

在北京城区布点实测了冬季 (2000年1月26日~2月2日) 主要空气污染物 (SO₂、NO_x) 浓度的垂直分布以及边界层气象要素的分布, 并对该时间段内气象条件和污染物浓度分布之间的关系做了初步分析。结果表明:在不利于扩散的气象条件下, 污染物浓度剧增; 随着气象状况的交替变化, 污染物浓度也呈交替变化的规律; 在同一建筑物的不同高度, 污染物浓度分布存在差别; 在同一建筑物不同朝向处, 污染物浓度也存在差异, 特别是在不利扩散的气象条件下, 空气质量差异可达一个级别。此外, 城南和城北处的污染物浓度也有显著的差异。     

北京一次污染天气过程特征的数值模拟

运用耦合了化学模块的中尺度数值模式WRF/Chem和自NCAR引进的人类污染物排放源数据对北京地区2012年8月31日污染天气过程的特征进行了数值模拟,结果表明模拟的臭氧(O_3)浓度具有明显的日变化特征,高、低峰值分别出现在午后和夜间,空间分布与流场有一定关系;PM_(2.5)也存在日变化,但空间分布相对稳定,高值主要聚集在城区;局地污染物具有水平输送特征,但因总量为零,并未加重污染物的局地聚集;来自北京南部的远距离输送是这次污染物的主要来源之一。敏感性试验分析发现,这次过程的O_3污染主要来源于北京之外的外源输送,而细颗粒物主要来源于本地生成;O_3污染对前体物(NO_x)的敏感性比较平稳,对挥发性有机物的敏感性起伏较大,凌晨至上午最为明显。     

北京夏季强热岛分析及数值模拟研究

应用北京地区20个常规地面气象站、2个自动气象站和中国科学院大气物理研究所325m气象铁塔的资料,对北京2003年7月热岛状况进行了统计分析,发现北京夏季夜间存在强热岛效应,夏季夜间存在强热岛效应的天数占到了1/3,强弱热岛天数合计占到了大约4/5。进一步分析7月1日强热岛特征及其气象影响因子,结果表明：夜间存在强热岛时,郊区所有测站的地面气温都要低于主城区地面气温,城市强热岛的高温中心在天安门和白家庄连线的主城区;白天日照充足的晴夜,日落后城区320m以下低层大气存在逆温和弱的风速,城区地面气温下降速率和幅度均远小于郊区,城市强热岛因此得以形成和维持。日出后至正午,北京北部郊区日照时间比城区长,郊区地面大气得到来自太阳辐射的能量多于城区,而太阳辐射的加热作用使城区低层大气逆温消失,大气稳定度减弱,并使郊区地面气温上升速率和幅度大于城区,最终导致夜间出现的强热岛减弱、消失。此外,应用MM5模式对强热岛进行了初步数值模拟研究,发现在MM5中考虑城市人为热和热储存,可以改善模式对热岛的数值模拟,表明城市人为热和热储存在夏季强热岛的形成中有重要作用。     

北京地区冰雹天气特征

利用实况探空资料、北京南郊观象台加密探空资料以及NCEP再分析资料,对2000-2009年北京地区出现的30次冰雹过程进行了详细分析.结果表明:北京地区出现冰雹天气的主要天气类型可以分为3类:东北冷涡型、蒙古低涡型和低槽型.其所占比例分别为东北冷涡12次;蒙古低涡10;低槽8次.冰雹出现的时间集中在午后14:00-18:00.从大尺度形势特征来看,北京冰雹日,从925 hPa到500 hPa各层均有动力辐合系统,即高空有较深厚的动力系统,并且各层辐合系统当天过境影响北京.蒙古低涡和偏西路径低槽型的流场有如下显著特征:500 hPa在内蒙古中部有西北大风速区,风速在20 m/s以上;850 hPa和700 hPa在北京的东南部有偏南大风速区,风速可达12 m/s左右.冰雹发生日高空各层湿度并不大,各层温度露点差大都大于5℃,这说明冰雹的发生并不需要较强的湿度条件.对常用物理量参数研究发现,对预报冰雹天气发生有意义的参数及其阈值如下:低空有大的风切变,其中1000/700 hPa风切变分布在3 m·s 1·km-1左右;850/500 hPa风切变分布在2～4 m·s-1·km-1之间;500 hPa与850 hPa温度差为28～35℃;全总指数为40～50℃;0℃层高度为3000～4500 m;-20℃层高度为6000～7500 m;下沉对流有效位能大干800 J·kg 1;深对流指数为20～30;抬升指数小于0.