The impact of long-term regional air mass patterns on nutrient precipitation chemistry and nutrient deposition within a United States grassland ecosystem

Changes in the frequency of precipitation as a result of a changing climate, as well as anthropogenic induced deposition of nitrogen (N), both have the potential to alter grassland productivity and diversity. Central U.S. weather patterns are dominated by three major air mass trajectories including regional sources from the Gulf of Mexico (marine tropical, Mt), the Pacific Northwest (mild pacific, mP), and the Desert Southwest (continental tropical, Ct). In this work, the Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory model was used to determine trends in the proportion of precipitation events from these air mass sources from 1983 to 2006 relative to Konza Prairie Biological Station (KPBS), KS. The annual volume-weighted mean (VWM) concentrations and wet deposition of a variety of precipitation dissolved solutes were linked to source regions north or south of KPBS. The proportion of precipitation events from Mt significantly increased, while the proportion of events from Ct and mP decreased significantly over the study period. The annual VWM concentrations of most solutes were typically higher from precipitation sourced to the north of KPBS. However, wet deposition of four ecologically relevant solutes (NH₄⁺, NO₃^?, H⁺_, and SO₄^?2) was higher from events from the southern region, likely due to higher precipitation amounts. The proportion of reduced N increased significantly over the study period but was not affected by source region despite the higher use of fertilizers for agriculture in the northern source region. Given the location of this site relative to three dominant air mass paths, future shifts in these patterns will likely impact wet nutrient deposition.     

On the main characteristics of synoptic weather conditions associated with thunderstorm activity during the months of July and August in the city of Thessaloniki (Northern Greece)

Summary The evolution of synoptic scale atmospheric circulation at least two days before the occurrence of thunderstorm or shower activity with high precipitation amounts is examined for the months of July and August for the area surrounding the city of Thessaloniki in Northern Greece. In a period of sixteen years (1985–2000), seventeen cases with precipitation amounts greater than 10 mm were found in these two months. The most important factor for the occurrence of the above activities was the approach of cold air, usually of mP origin, into Northern Greece. The advection of cold air was examined at the 700 hPa level. This cold air was advected toward the southern Balkans either from Northwestern Europe, or more directly from higher latitudes. In a few cases cold air that had initially been advected into the Central Mediterranean region finally moved eastward affecting Northern Greece. From these seventeen cases, the first four with the highest precipitation amounts (all exceeding 20 mm) were analysed in detail with the help of weather maps and radiosonde data available for the station at Micra. For these four cases, apart from the detailed analysis of the cold air advection, an attempt was made to investigate whether in the lowest part of the troposphere, the area of Northern Greece and the interior of the Balkan Peninsula to the north, was dominated by warm and humid air in the twenty four hour period that preceded each thunderstorm outbreak. For this purpose the evolution of the spatial distribution of the equivalent potential temperature (Θ_e) at the 850 hPa level was determined for the two or three preceding days. Finally, the presence of mesoscale disturbances, that could be considered responsible for triggering the ascending motions that are necessary for the initiation of the thunderstorm development, was investigated for each case.     

露、霜、结冰天气现象综合判别

通过自动气象站的连续观测资料,结合人工观测的天气现象,根据露、霜、结冰的成因筛选出符合条件的基本指标作为综合判据。选取气温、相对湿度、地面温度、草面温度和近地面温度作为主要因子,综合考虑降水和天气状况对这些天气现象形成的影响。采用两个气象观测站的分钟观测资料以及人工观测天气现象记录进行统计分析。经过初选因子和精选指标,利用多要素的组合方法,提炼出自然状态下出现露、霜、结冰现象的综合判别指标,获得了较好效果,拟合率在80%以上。为进一步认识这些天气现象的发生和变化规律提供参考,也能为天气现象观测自动化提供依据。     

Differences in Meteorological Conditions between Days with Persistent and Non-Persistent Pollution in Beijing,China

We compared the regional synoptic patterns and local meteorological conditions during persistent and non-persistent pollution events in Beijing using US NCEP–Department of Energy reanalysis outputs and observations from meteorological stations. The analysis focused on the impacts of high-frequency (period < 90 days) variations in meteorological conditions on persistent pollution events (those lasting for at least 3 days). Persistent pollution events tended to occur in association with slow-moving weather systems producing stagnant weather conditions, whereas rapidly moving weather systems caused a dramatic change in the local weather conditions so that the pollution event was short-lived. Although Beijing was under the influence of anomalous southerly winds in all four seasons during pollution events, notable differences were identified in the regional patterns of sea-level pressure and local anomalies in relative humidity among persistent pollution events in different seasons. A region of lower pressure was present to the north of Beijing in spring, fall, and winter, whereas regions of lower and higher pressures were observed northwest and southeast of Beijing, respectively, in summer. The relative humidity near Beijing was higher in fall and winter, but lower in spring and summer. These differences may explain the seasonal dependence of the relationship between air pollution and the local meteorological variables. Our analysis showed that the temperature inversion in the lower troposphere played an important part in the occurrence of air pollution under stagnant weather conditions. Some results from this study are based on a limited number of events and thus require validation using more data.     

2009年秋季南京地区一次持续性灰霾天气过程研究

2009年10月14—27日,南京地区发生了一次持续性的灰霾天气过程。利用气象观测资料和污染物浓度监测资料,结合焚烧点监测、后向气流轨迹模拟,分析了颗粒物和气态污染物的浓度演变特征、气象要素特征及产生持续灰霾天气的可能原因。研究表明,该次过程中绝大部分时间能见度低于10 km,空气污染指数最大时达到195。地面PM2.5质量浓度有显著增长,在26日达到最大值为0.782 mg/m3。NO2质量浓度日均值在24日和27日超过了环境空气质量二级标准,其含量分别为0.094和0.099 mg/m3,对应NOx质量浓度分别为0.105和0.108 mg/m3。SO2质量浓度在22日达到峰值,最大值为0.161 mg/m3,平均值为0.083 mg/m3,低于环境空气质量二级标准。分析显示:近半个月内南京地区天气形势稳定,处于持续温度偏高、干燥无雨的状态,非常有利于灰霾天气的发生。卫星监测发现24、25、26日江淮之间中部均有火点,其中24日有50个着火点,25日增加为85个,26日减少为38个,表明有秸秆焚烧现象存在。从后向气流轨迹分析来看,在秸秆焚烧最为严重的3 d内,南京地区主要受到来自东到东北方向气流的影响,有利于秸秆焚烧形成的污染物经气流输送影响南京,造成严重灰霾天气。     

1500—1910年西北地区沙尘天气研究

通过对西北地区明清时期史料的系统查阅,收集到1500—1910年西北地区沙尘天气记录年份137个,最终确定沙尘天气最终数量为250次。分析发现,1500—1910年西北地区的沙尘天气呈波动之势,其中17、19世纪沙尘天气频发态势明显;季节以春季为多;空间分布以甘肃河西走廊、陇东、宁夏北部和南部、陕北、关中一带沙尘记载较多,其中以甘肃民勤为最;沙尘天气与气温的反相关明显,与气候干湿变化的关系在河西地区需要进一步研究,在陕西地区有较为明显的相关性。     

南阳市灰霾天气污染特征及其健康效应

利用南阳市1971—2007年地面气象站观测资料以及2004—2005年环境检测站提供的空气污染物监测数据和南阳市中心医院门诊逐日病例资料,统计分析了南阳市灰霾天气及其空气污染特征,并根据灰霾天气对应的门诊病历,分析了灰霾天气对人体健康的影响。结果表明:南阳市灰霾日数的年代际变化非常明显,37年来南阳市霾的发生频率和持续时间都呈持续增加的趋势。秋冬是灰霾的高发季节。灰霾天气出现时空气污染程度加剧,特别是PM10浓度在灰霾出现日明显升高。就诊人群以呼吸系统为主的疾病发生率在灰霾发生当天明显升高,呼吸系统疾病门诊例数与PM10浓度正相关。     

多普勒天气雷达径向速度图上的雹云特征

不同的强对流天气造成的灾害和社会影响差别很大。通过对北京地区2001年和2002年出现的32次降雹时伴随出现的天气现象分类和对雹云多普勒天气雷达径向速度场图像特征的分析统计, 得出“大风区”、“中气旋”是经常出现降雹的多普勒径向速度图像特征。“大风区”常伴随出现强风冰雹, 而“中气旋”则常伴随出现暴雨冰雹, 这对于判别冰雹云产生什么样的天气现象是有指示意义的。     

冷空气背景下湘北地区两次预报失误的 暴雨个例分析

利用常规观测资料、FNL再分析资料、探空资料等,对2020年6月7~9日（以下简称“6?8”过程）和7月26~29日（以下简称“7?26”过程）两次冷空气背景下的暴雨预报失误案例进行对比分析。结果表明：1、两次过程环流背景相似,均有冷空气、低涡、切变线配合,且两次过程均未形成强西南急流,但由于冷空气强度、影响时间、厚度不同,造成了暴雨的空报和漏报：“6?8”过程偏东风带动弱冷空气缓慢渗透南下,在迎风坡地形作用和暖倒槽向北强烈发展的背景下有利于局地暴雨的发生和维持;“7?26”冷空气影响时间过早,强度过强,导致地面辐合线位置偏南,实况雨带偏南;且冷空气阻碍了水汽向北输送,是导致湘北地区暴雨出现空报原因之一。2、“6?8”过程大气环境场呈现不稳定状态,具备一定的水汽条件和抬升条件,预测灾害出现的位置和发生时间的潜势条件难以从现有观测资料中体现,使得预报难度加大。3、“7?26”冷空气势力过强还表现在中层冷平流较强,存在一支下沉气流,不利于强对流天气的发生发展。在季节环境背景场下,预报员需根据临近冷空气的强度、路径和影响时间进行预报订正。     

2008年初粤北罕见的低温雨雪冰冻天气过程分析

利用NCEP地面、探空、海温等分析资料,以及本地自动站和灾情资料,对2008年1月中旬-2月中旬粤北一场罕见的低温雨雪冰冻天气过程的特点、气候背景、地面和高空形势进行研究分析。结果发现：长时间的冻雨和雨夹雪是造成粤北损失巨大的主要原因,冷暖空气长时间在粤北上空交汇是造成雨雪天气的直接原因,拉尼娜事件引起大气环流异常是这次过程的气候背景,异常偏强的副热带高压和孟加拉湾到广西一带低槽的共同作用,为粤北上空输送了强盛的西南暖湿气流,北方长时间稳定的强冷空气从边界层侵入粤北后的冷舌,与对流层中低层的暖舌构成的逆温层,为冻雨的出现提供了有利的大气层结,极涡异常偏心对这次过程有指示意义。     

塔克拉玛干沙漠腹地沙尘暴发生条件分析

利用塔中气象站1997—2002年的气象资料, 从沙尘源丰富程度、风动力条件和空气稳定度等方面分析了塔克拉玛干沙漠腹地沙尘暴的成因。结果表明:在塔克拉玛干沙漠腹地, 沙尘源极为丰富, 为沙尘暴发生提供了必要条件, 降水基本不能改变沙面的湿润状况, 沙尘源丰富度不是沙尘暴发生的限制因子; 风动力是沙尘暴发生的重要条件, 而月平均风速和大风日数是风动力的重要定量表征指标; 空气稳定性也是沙尘暴发生的重要条件, 温度和天气过程是其重要标志, 沙尘暴发生与温度呈正相关, 沙尘暴多发生在夏季和午后; 降水是沙漠腹地天气过程的重要指标, 月降水日数和降水总量与沙尘暴日数呈正相关; 20世纪90年代以来沙尘暴逐年减少, 这种变化趋势可能与全球气候变化有关。     

2008年初中国南方雪灾大尺度环流背景分析

分析2008年1月到2月初发生在中国南方雪灾冻雨的大尺度环流场,结果表明:这次南方强雨雪天气过程是北方冷空气和南方暖空气在中国南方地区持续维持、高低纬系统相互作用的一个典型个例.AO指数在1月中旬由负变正,表明了半球尺度环流的大幅度调整,高纬度80°E附近地区阻高形势的维持是1月中下旬到2月初阴雨雪天气过程持续的清晰指标;阻塞高压所伴随的能量频散使得准定常波持续从中高纬地区传播到较低纬度的长江及其以南地区,使得当地的气旋性环流得以维持;在乌拉尔山到贝加尔湖的强大阻塞高压的控制下,冷空气不能大举南下、只是不断的渗透到南方,与此同时受拉尼娜影响西太平洋暖池的海温不断增高,暖湿空气势力也是持续增强,代表暖势力暖池海温达到历史最强,冷空气在南方受阻形成静止态势.一旦阻塞高压在1月30日前后崩溃,供给江南地区气旋性环流的能源被切断,所以2月1日的降水过程以后江南地区的持续性降水也就随之结束.     

Estimation of surface air temperature trends over the Russian Federation territory using the quantile regression method

The results are presented of the estimation of surface air temperature variations in different climatically quasi-homogeneous regions of Russia using the nonparametric method of regression analysis (quantile regression). Daily observation records from 517 weather stations were used. The quantile regression technique used for analyzing the trends in long-term series allows obtaining information on trends for the whole range of quantile values from 0 to 1 of dependent variable distributions. Seasonal and regional features of daily minimum, mean, and maximum air temperature trends are considered in a wide range of quantile values. The proposed method that generalizes long-term trends obt ained for groups of stations by quantile regression, is applied to quasi-homogeneous climate regions identified on the territory of Russia.     

广东省农用天气预报技术研究

根据6种不同类型的农田小气候的自动气象站的观测资料，分析了菜田土温、果树园内气温、鱼塘水温与气象站同类型气温的相关关系；利用逐步回归分析建立了以气象站同类气温为自变量的菜田土温、果树园内气温、鱼塘水温等预报模型。各模型的回归效果都达到了显著水平，平均绝对误差均和平均相对误差均在允许范围之内，具有较高的精度。利用Visual Basic 6．0，在WINDOWS平台上开发了方便实用的“农用天气预报系统”。     

基于TIGGE资料识别适应性观测敏感区的应用研究

基于TIGGE(THORPEX Interactive Grand Global Ensemble)资料,通过对比两类强降水过程,分析了集合变换卡尔曼滤波(Ensemble Transform Kalman Filter,ETKF)适应性观测敏感区识别方法在实际应用中的具体环节。试验中使用两种分辨率和不同范围的集合预报资料得到的信号方差空间分布和极大值区基本一致,而在实施计算中使用适当分辨率和范围的集合预报资料能够大大节省计算时间;使用可获得的最近时刻为初值的集合预报资料得到的敏感区识别结果更加可靠;使用不同中心集合预报资料得到的敏感区识别结果有一定差异,但对于比较典型的夏季主雨带降水过程,各中心资料得到的结果较一致,敏感区识别结果比较可靠;不同类型强降水过程的敏感区对选取的度量函数具有一定依赖性。     

深圳夏季高温天气气候特征与形势分析

通过对1954-2005年深圳高温天气及其环流背景的统计分析,探讨高温天气的气候特征及主要影响系统,并分析了不同天气系统影响下高温的空间分布特征,初步得出高温的预报流程。结果表明:①深圳夏季高温日数呈增多趋势;②西太平洋副热带高压是造成深圳高温天气的重要天气系统;③受热带气旋外围下沉气流控制是深圳出现高温的主要原因;④高温的空间分布具有明显的地域性,呈自北向南递减的趋势,南部气温比北部偏低。不同天气系统影响下,高温出现范围有很大差别。     

黑龙江省沙尘天气发生的气候背景和预报方法

对2000～2003年黑龙江省较典型的7次沙尘天气过程进行气候条件和地面天气形势分析,并对沙尘天气影响下哈尔滨地区的空气污染状况特别是颗粒物污染进行了分析。结果表明：持续少雨、高温、春季大风是发生沙尘天气的气候条件;沙尘天气发生时,中等以上污染的地面天气形势有高低压同时发展、强低压发展、春季其它类型鞍形场均值区和弱低压内3种类型;在沙尘天气影响下,哈尔滨地区的颗粒污染物浓度迅速上升,形成中、重度污染。建立了未来24h发生沙尘天气的高空及地面预报模型。     

德州一次沙尘天气过程成因及气溶胶粒子的输送路径分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料分析了2017年5月4日浮尘和5月5日扬沙天气的成因。结果表明：3日20时—4日08时,蒙古气旋在有利的环流背景下迅速发展,配合冷锋在内蒙古中部和东部形成大范围的强沙尘天气;4日20时—5日08时沙尘通过高空气流输送到华北地区,在自身沉降和较强下沉气流的共同作用下,迅速沉降形成华北地区大范围的浮尘天气;5日08—14时由于西北路冷空气影响,横槽转竖,冷锋加速南下,将大量沙源地的沙尘输送到德州造成扬沙天气。通过HYSPLIT模式对本次过程中气团后向轨迹的模拟,证实以上两个阶段沙尘天气过程中的输送方式及路径。通过分析影响系统、物理量和气象要素发现,蒙古国、我国内蒙古中部沙源地天气系统强度、位置的变化直接影响沙尘天气的类型,高层气流变化与沙尘天气的类型有很好的对应关系。     

四川盆地一次极端大风天气过程成因及预报着眼点分析

利用常规观测资料、FY-2E卫星云图、多普勒雷达产品、闪电定位资料、自动气象站资料等,分析了2015年4月4日傍晚到夜间发生在四川盆地的极端大风天气过程。分析指出:本次雷暴大风过程是由冷锋对暖湿气团的强迫抬升及干冷空气进入暖湿区域触发形成.中空干层、大的温度直减率、高低空急流耦合区、低层温度脊附近是利于极端雷暴大风出现的潜势区域。该区域为雷暴形成提供了条件不稳定、水汽、动力抬升等有利环境条件。冷空气首先从盆地西北部中低层入侵,在低层切变线上触发生成了一系列雷暴单体,在最有利于对流发展的潜势区域迅速发展。潜势区域中线状回波北段的中尺度涡旋环流、前侧入流和后侧入流的相互作用形成单体弓形回波,该弓形回波具有比普通雷暴更高的反射率因子、垂直液态含水量.根据雷达回波演变特征推断,本次极端大风是由单体弓形回波带来的湿下击暴流所导致。弓形回波中高反射率因子的高度连续下降意味着下沉气流伴随降水粒子下降,干空气被夹卷进入下沉气流使得雨滴被迅速蒸发,大大加强了下沉气流强度,因而显著增加了大风强度。分析还指出:通过分析对流发展背景条件,确定最有利对流发展的潜势区域,关注该区域中回波的生成、形态特点、演变特征,可提前预警大风天气。     

新一代天气雷达晴空回波反射率因子特征分析

本文基于新一代天气雷达、地面自动站、探空资料和卫星资料,综合利用天气雷达反射率因子和气象要素等资料分析了晴空回波的特征。结果表明:我国不同地域（华北、华中、华东和华南）晴空回波具有明显的日变化和年变化特征,具体表现为每年的春秋两季天气雷达可探测到明显的晴空回波,而且晴空回波主要出现在傍晚到第2天清晨之间。进一步的分析表明雷达探测的晴空回波和折射指数的涨落关系密切,此外逆温层和高湿区的存在也与雷达是否能够探测到晴空回波存在较高的相关性。