中性层结下局地平缓地形起沙的次网格参数化研究

局地地形起沙对沙尘模式的预报精度具有重要影响。基于狭管与下滑效应以及气流过山的已有研究成果,研究了中性层结与局地平缓地形条件下风速在这两种效应下次网格参数化问题,然后基于平坦地形的起沙公式、引入局地地形的摩擦速度,得到了相应的次网格起沙公式,最后对狭管效应、下滑效应以及两效应的叠加进行了理想试验。试验表明:(1)对于狭管效应的次网格参数化问题,风从狭管的阔口进(出)、窄口出(进)时,风速、跃移通量与起沙量均增大(减小);(2)下滑效应致使风速、跃移通量与起沙量均增大,且山脚增幅大于山坡;(3)对于两种效应的叠加,当气流从狭管的阔口进、窄口出时,风速、跃移通量和起沙量同时增大,山脚风速大于山坡,大粒径沙粒跃移通量增幅大于小粒径沙粒。反之,窄口进、阔口出时,出入口宽度之比存在一临界值,大于此临界值,风速减小;反之增大。而且,除了在山脚的小粒径沙粒在一定风速条件下跃移通量会增大外,其余情况均减少。最后,提出了本参数化方法与数值模式耦合的分算法与整算法。     

白鹤滩水电站冬春季两次极端强风天气的对比分析

利用FNL 1°×1°再分析资料和常规气象观测资料从时空上统计分析了白鹤滩水电站大风天气过程,选取2个冬春季11级极端强风个例进行对比分析,从环流形势、天气系统、地形作用、物理量场、斜温图等方面揭示了大风形成、发展的原因。结果表明:白鹤滩水电站受大风天气影响巨大,特别是冬春季,且存在明显季节差异;电站地形复杂,狭管效应显著,冷空气南下、山谷风活动、河谷狭管效应及下垫面摩擦力共同作用,导致了大风天气的发生。"2.21"过程与"3.10"过程大尺度环流形势基本一致,但冷空气位置、强度及影响时间不同,散度涡度场、水汽通量散度场及垂直速度场的分布对大风天气有较好的指示作用,强风区对应垂直螺旋度上负下正的垂直结构;还总结了斜温图中大风天气的预报指标,为预报大风天气提供了经验。     

“14.4.23”河西走廊特强沙尘暴演变过程特征分析

利用常规气象观测资料和ECMWF数值预报产品,对2014年4月23日甘肃河西走廊发生的特强沙尘暴过程形成和减弱原因进行天气动力学诊断分析,结果表明:500 hPa乌拉尔山脊前不稳定槽强烈发展,极地强冷空气向南爆发是这次特强沙尘暴产生的大尺度触发系统,地面冷锋所带来的强风是产生特强沙尘暴的主要原因.特强沙尘暴在河西走廊中西部增强的原因:700～850 hPa河西走廊近乎中性的温度层结,加上强冷平流和低空急流,有利于锋生和动量下传;地面冷锋强变压、变温梯度及日变化促使沙尘暴在河西西部爆发性发展.河西走廊中西部低空强上升运动有利于增大近地面沙尘浓度;强烈的温度差动平流和垂直风切变,加大了热力和动力不稳定.特强沙尘暴在河西走廊东部减弱的原因:造成特强沙尘暴的天气系统在河西东部北行减弱及河西走廊狭管效应地形环境消失;午夜日变化造成锋消;前期持续阴雨天气,使疏松裸露的地表土壤和沙漠形成一层板结层,增加起沙难度.     

昆明准静止锋的发现和研究

昆明准静止锋也称西南准静止锋,早在20世纪40年代已被中国学者所发现。这是在东亚冷空气爆发并向南扩展时,受西南高原地形阻挡形成的一种独特的锋面系统。在北美等地虽然也有类似现象,但昆明准静止锋在形成原因、活动规律和天气影响上都十分不同。在青藏高原大地形、低纬高原和横断山脉的作用下,昆明准静止锋沿地形呈准南北走向,具有东西摆动和跳跃式西进的独特活动规律。若静止锋转变成冷锋西进,往往伴随着西南地区寒潮等转折性天气出现;若静止锋长期稳定维持,不仅在冬季会造成冻雨等灾害性天气,还会在春季带来雷暴、冰雹、大风等强对流天气。从昆明准静止锋的发现开始,全面的回顾和总结相关的研究进程,对该领域研究的未来方向从以下几个方面做出展望:1)昆明准静止锋的定义仍需明确;2)锋区强烈逆温的成因和水汽来源;3)昆明准静止锋的气候结构和环流特征;4)昆明准静止锋的气候变率及其影响因子;5)昆明准静止锋的维持和进退机理;6)昆明准静止锋的可预报性和数值预报能力研究。     

一次伴随阵风锋的下击暴流天气分析

利用湖北省区域站资料、Micaps常规观测资料和雷达资料,对2017年盛夏季节一次副高控制下的下击暴流事件进行分析,结果表明:①本次过程是一次典型的由脉冲风暴产生的大风天气,过程中出现明显的阵风锋;②受地形及局地热力条件共同作用,强回波向西南方向移动;③阵风锋形成初期与回波主体距离很近,强回波持续时间长,造成局地的强降水,强下沉气流和强降水导致了大范围的大风天气,此时大风主要分布在强回波移动方向的前沿附近;④后期阵风锋快速移动,远离回波主体,回波迅速减弱,强下沉气流向外流出导致地面出现大风,地面出现两条阵风锋,且两条阵风锋相遇,此时大风主要出现在两条阵风锋交汇处和雷暴冷出流最强处,对临近预报有一定的参考意义。     

地形与双冷锋的锋生过程

本文利用半地转模式，讨论了双冷锋的锋生过程及其越过山脉的演变。结果显示，在变形场作用下，双冷锋在移行过程中会发生上层锋合并的现象。在锋生过程中，下层前一条冷锋加强远大于后一条，在上层则是后一条冷锋的加强远大于前一条。地形对双冷锋有重大影响，山的迎风坡对冷锋移行有阻挡作用，并削弱锋的强度，背风坡则加速锋的移行，并加强锋的强度。山对双冷锋的上层锋的合并有促进作用，并造成近地面锋区呈现鼻状突出；地形促使锋区垂直速度大大增大，并导致其产生跳跃式变化；地形对锋的影响限于下层锋区。     

华南锋前增压问题的讨论

一、问题的提出1.从一次预报失败谈起。1979年4月中旬初,北方有一股相当强的冷空气南下,4月11日08时冷高压强度达到1053毫巴,这在4月中旬是少见的,所以有不少台站发播了降温消息。但是,当冷锋南移到长江流域时,付高突然北抬西伸,江南地区出现了大片的正24小时变压,冷空气主力转向偏东,对华南影响不大,造成了这次预报的失败。2.类似的问题在海面强风预报中也经常碰到。当冷锋移到江南,锋前出现明显增压时,虽然达到强风预报指标,但出现的实况往往是偏小的。同样的问题还出现在锋面移速的预报中,锋前增压出现时,冷锋移动速度减慢,导致短期天气预报的失败,而有时又出现锋面移速的加快,冷锋南移锋消,冷空气扩散南下。所以,探讨锋前增压的问题,没法搞清它的原因,对做好天气预报是有益的。     

乌鲁木齐机场东南大风数值预报及地形敏感性试验

利用WRF模式和GFS资料对乌鲁木齐机场一次东南大风天气进行了预报和地形敏感性试验。模式预报的结果表明:WRF模式对东南大风的起风时间、持续时间、风速大小等方面有较强的预报能力。地形敏感性试验表明:1乌鲁木齐市区与机场300m左右的高度差对机场风速的影响很大;2机场上空下沉运动的强弱与东南大风的强弱有很好的对应关系;3机场东南大风的风速变化并不总是与峡谷两端气压梯度力的变化同步。此次东南大风天气的产生是低空动量下传、狭管效应和下坡风共同作用的结果。动量下传主要出现在海拔2000m以下的高度,下坡风主要出现在海拔935m以下的高度。     

JFSAS静止锋预报产品在中国强降水落区上的释用

利用2005～2011年5月保存的部分日本数值预报传真图资料,分析JFSAS图中静止锋的活动规律、及与之对应的12h前后08时天气图中大雨、暴雨、大暴雨区域存在的关系,辅助分析对应时段的预报降水图,得出以下主要结论:①静止锋对强降水预报有较好的指示意义;②静止锋锋区、暖区、冷区、延长线上均有强降水发生,且强降水对应静止锋的位置不是唯一的;③利用静止锋预报,既能判别降水预报图中强降水落区的可用性,又能对降水强度进行一定程度的修正;④当长时间持续预报静止锋活动时,往往与黄淮、江淮、江南、华南等地持续性暴雨过程相关联。     

博州地区一次强寒潮天气特征分析

利用常规高空、地面观测资料和数值预报产品对2010年1月18-22日影响博州地区的一次强寒潮天气过程进行分析。结果表明:大风、强降温是本次寒潮天气的主要特征,造成大风和强降温的主要原因是前期气温异常偏暖,地面增压迅猛剧烈,阿拉山口风口的狭管效应对山口的大风也有增幅作用。     

台湾地区中尺度试验（TAMEX）简介

一、概况台湾地区常受灾害性洪水困扰,1985年台湾针对改进暴洪的预报,制定了台湾地区中尺度试验(TAMEX)计划.其主要目的是研究:1.梅雨锋环流;2.中尺度对流系统;3.台湾地形影响;4.地形、梅雨锋和中尺度对流系统之间的相互作用,特别着重于由这些系统相互作用而产生的暴雨.TAMEX的长期目标是改进暴洪的预报.     

华南前汛期的海岸锋及其和暴雨的关系

在华南前汛期暴雨过程中,人们发现在卫星云图上沿着海岸线附近经常出现一条云带,在雷达回波图上出现一条回波带,其中伴见一些暴雨中心。我们通过华南前汛期6个暴雨过程的分析发现,它是在华南沿海气压场比较弱的背景下,夜间贴地面层的陆风和边界层强烈的偏南风交绥产生的。它们具有锋的性质,但又和大尺度锋面和陆(海)风锋有明显区别,故称为海岸锋。分析看到,它是华南前汛期暴雨的一个重要天气系统。     

江南丘陵和云贵高原地形对一次西南涡暴雨影响的数值试验

运用MM5数值模式对1998年7月22~23日一次由西南涡引发形成湖南大暴雨的个例进行了数值试验。模式中设计了全地形、去掉江南丘陵地形、去掉江南丘陵和云贵高原地形三种方案。对比试验表明:在去掉江南丘陵和云贵高原后,由于地形的狭管作用消失,南北热力差异减弱,低空急流随之减弱;由于低空急流对西南涡和切变线的正涡度平流输送减弱,以及500 hPa高空槽引导切变线向南移与西南涡结合,造成西南涡增强,切变线减弱、消失。同时,本文还对三种模拟试验中地形作阶梯化处理,进一步验证江南丘陵、云贵高原对偏南风存在狭管作用,对低空急流的形成有促进作用。     

广西汛期大范围持续性强降水特征与天气学分型研究

利用1979—2019年国家级气象观测站日降水资料、ERA5再分析资料以及CMA热带气旋最佳路径集,对51例发生在广西的汛期大范围持续性强降水过程进行了统计分析与天气学分型研究,重点探索了不同类型过程的关键环流特征与锋生结构差异。主要研究结论如下：大范围持续性强降水过程有华北槽、南支槽、低涡切变、副高边缘、热带气旋以及季风低压等六种主要类型,均以稳定天气环流背景为共同特征。华北槽型发生频率最高,南支槽型平均持续时间最长且平均影响范围最广。华北槽、南支槽和低涡切变型过程的降水强度相当,主要落区在桂东北,由该区特殊地形及其与冷暖空气交绥共同作用而引起锋生,较强锋生起始高度较高且不深厚,但在中低层都存在一定干冷空气的侵入,尤以华北槽型最明显,有利于增强大气不稳定度以及锋生发展;另外,南支槽型在沿海伴有暖区雨带。副高边缘、热带气旋和季风低压型降水强度较大,主要落区位于桂南,大多则由地形抬升暖空气、狭管效应以及地形摩擦辐合作用而引起锋生,触发和维持高效的暖云降水,后两者强锋生起始高度较低且深厚,暖云降水效率更高,而南支槽型沿海锋生区和副高边缘型强锋生相较浅薄。     

华南沿海暖区辐合线暴雨地形动力机制数值模拟研究

华南沿海暖区暴雨是单一暖气团降水。本文采用客观分析方法确定暖区暴雨主要影响系统为两类辐合线低值系统:偏南向辐合线与西南向辐合线;此类辐合线系统具有强烈的辐合上升层次与暖心结构,是一类强烈的暖区暴雨天气系统。偏南向辐合线多出现在粤西沿海,而西南向辐合线多出现于粤东沿岸,分别具有短时团状与持续带状两类强降水。华南沿海地区山脉河口众多,其中珠江口以西的团状云雾山正面阻挡偏南向辐合线,河口以东的带状莲花山侧面阻挡西南向辐合线。利用WRF数值模式分别研究粤东和粤西山脉对两类辐合线及其暴雨的地形影响,包括正面阻挡和侧面摩擦。结果显示,将偏南向型辐合线所遇云雾山范围地形降低80%后,因正面阻挡缺失,辐合线及其降水向北推进,雨带强度减弱,形状改变。地形的正面阻挡促使低层辐合气流迅速抬升触发强降水。降水释放的凝结潜热,又加强系统的上升运动和暖心结构强度与层厚,进而增强暴雨。填充偏南向型狭管地形的试验显示,狭管效应构成对强降水位置和强度的直接强迫影响,加之与云雾山正面阻挡配合,两项作用造成粤西暴雨频繁特征。测试粤东西南向莲花山脉对西南向辐合线的侧向阻挡与摩擦效应,通过对比莲花山两种地表粗糙度环境模拟效果,获得显著的局地垂直上升速度差,显示粤东沿海山脉的侧向摩擦不仅增强西南辐合线强度也加强垂直上升运动强度,由于西南气流的持续,山脉走向与气流的配置,维持了降雨时长及雨带范围。同时对粤西近海西南辐合气流及河口的暴雨雨带也有连带增强与维持作用。进一步地山脉地形抬升以其抬升迅速,范围集中,层次深厚,而有别于锋面气团抬升。加之近海水汽充沛,抬升后中层凝结释放的配合,增强了辐合线低值系统强度,造成暖区降水雨强远高于华南锋面降水。     

一次急行冷锋与付高同步西伸所造成的大、暴雨分析

造成前汛期河池地区大暴雨的主要天气系统有锋面(冷锋、静止锋)低涡、低槽、切变线、低空急流及台风等。诸类暴雨中以锋面类为主。因此河池地区前汛期暴雨预报十分强调锋面的影响。但急行冷锋(强冷锋)由于坡度大、移速快,在其南下时往往一扫而过,常无大的降水发生,因此,在预报中急行冷锋下造成的大、暴雨往往被漏掉。 我们在普查1967年以来前汛期急行冷锋10例中发现:急行冷锋下,河池地区产生局部暴雨的有3例,占30％;全区性的大暴雨有3例,也占30％。分析其原因发现:在与锋     

5—6月云贵静止锋对遵义城镇精细化预报准确率的影响分析

该文利用2011—2015年5—6月有静止锋系统存在时的08时、20时地面天气图及其对应时段遵义各县站白天(夜晚)降雨量、最低(最高)温度实况资料,分析静止锋处于不同位置、呈现不同形状时对城镇精细化预报准确率的影响。初步得出:(1)5—6月静止锋呈西北东南向最多,夜间降雨概率比白天降雨概率大,静止锋对最低温度的影响比较小,对最高温度的影响比较明显,因此最高温度的预报需要分区域考虑;(2)对于Ⅰ型静止锋影响时,白天应充分考虑锋面所处位置,分区考虑是否报雨;(3)当静止锋为准南北向的Ⅱ1型和东西向的Ⅲ型时,白天降雨概率均比较低;(4)当静止锋为Ⅲ型时,遵义原温度预报方法对于西部区域最高温度的预报基本失效,通过调整预报思路,最高温度准确率即可上升至88.5%。     

从业务数值预报模式输出产生的中尺度预报

一个被称为模式输出增强(Model Output Enhancement,缩写为MOE)的方法已被开发用于产生和显示中尺度天气预报.这个MOE方法是通过用地球物理和陆地覆盖(1and cover)资料修正模式输出从天气尺度数值天气预报模式导出中尺度或高分辨率(1公里量级)天气预报.由MOE方法产生的中尺度预报显示叠加在地形透视图上的彩色分类图上.MOE方法的顺序为内插模式输出,外推内插值到地面,用地形数据增强外推值产生高分辨率(约1km~2)预报.它已被宾夕法尼亚州几个晴天个例研究的中尺度最高温度和最低温度预报所证实.用一些选定的气候站的资料对产生的预报做了评价.     

单站雷达配合综合图作暴雨预报

1983年5月30日出现了全区性的暴雨,在这次暴雨预报过程中,综合图起了很大作用。本站711雷达04时观测时,测站西北有一条由块状结构组成的东北—西南向回波带,7:15开机观测时本站四周已出现中等强度的混合型降水回波,由于降水质点对电磁波的严重衰减,探测距离只有50公里,50公里以外连地物回波都探测不到。从高显上看零度层亮带明显,是混合型降水。由于早上没有综合图,只能根据天气图静止锋的位置预报本站6小时内有大雨,9:30本站雷达观测与7:15相类似。收到9:30的雷达综合图后,见到在南昌西部还有中等以上的阵性降水回波,我们就大胆地作了未来6小时还有     

杭州市梅汛期大到暴雨指导预报

为了适应气象业务体制改革的需要,提高预报能力,我们制作了杭州市梅汛期大到暴雨指导预报方法.该方法在1992—1993年的试用中取得了较好的效果,成为我市梅汛期大到暴雨预报的重要依据.1 资料来源及大到暴雨标准1.1 资料来源:杭州市及所属各市(县)1980年到1990年每年6月1日到7月10日20时—20时的降水量,08时500hpa、70Ohpa、850hpa天气图案资料.1.2 大到暴雨日标准:杭州地区南北宽约100公里,东西长约130公里,整个地区的地形呈东北、西南向.西南部多丘陵山地,东北部以平原为主.由于地理位置的不同和下垫面状况的不同会造成暴雨分布的差异,所以我们将杭州分成北片和南片两个区域.北片:杭州市、萧山市、临安县、富阳市.南片:建德市、淳安县、桐庐县.凡任一片中至少有1站≥30.0mm降水量则定为该片一个大到暴雨日.