用近地层温差因子改进广东沿海海雾区域预报

利用2000—2011年的NCEP 1 °×1 °的再分析资料和2010—2011年的台站海雾观测资料,分析了近地层温差因子(T1 000 hPa-T2 m)与海雾发生的关系;尝试将近地层温差因子作为GRAPES模式的预报变量因子,改进广东沿海海雾区域预报。(1) 近地层温差因子与海雾发生有着比较明确的对应关系:当台站出现海雾时,近地层温差一般处于某一时间段的高值区,近地层温差负值明显减小或转为正值。这是近地层暖湿空气平流逐渐加强的结果,存在海雾发生发展的可能。(2) 广东沿海地区暖湿平流的输送具有阶段性和跳跃性,而且是不断增强的;同时,暖湿平流的向北推进与中国沿海海雾自南向北推进的演变过程相一致。(3) GRAPES模式能够较好地模拟和实现近地层温差因子,引入该预报变量因子后,海雾区域预报的准确率、Ts和Hss评分都有明显的提高。      

连云港沿海近地层湍流强度特征

在对连云港沿海15个各类气象观测站2000—2009年8级以上强风样本统计分析基础之上,利用6座沿海梯度测风塔2005—2007年测风资料,探讨了连云港沿海近地层风湍流强度的时空分布规律及特点,并重点对不同类型天气系统引起的强风湍流演变特征及其对风电场影响进行剖析。研究结果表明:①风湍流强度具有很强的季节性,冬季小、夏季大,随高度增加而减小;②海面动力粗糙度对海上强湍流变化的影响有别于无强风及下垫面是陆地时;③在热带气旋影响区域,同一时段内可能会出现风速和湍流强度瞬时骤变现象;④海上强湍流出现在30m以上高度,陆地出现在底层,这一现象在不同天气系统引起的强风湍流变化中都有发现;⑤风机轮毂高度处有2.1%～3.8%的湍流强度特征值超过目前风机最大抗湍流强度设计标准,建议华东中、北部沿海地区风机抗湍流强度参数调整为0.31～0.41。     

琼州海峡南岸近地面层大风观测分析

利用2009年7月—2011年6月琼州海峡南岸东西两侧2部梯度测风塔2年实测资料,分析了海峡区域近地面层风向风速、阵风系数、风随高度变化的特征。结果表明:海峡东西两侧风参数大小有较大差异。在地面10 m高度风速＜10 m/s时,海峡风向风速有明显日变化,体现了以海陆风为主导的局地环流特征;海峡西侧的日最大风速及风速日较差分别比东侧大0.6 m/s和1.1 m/s;地面10 m高度的阵风系数及风随高度变化的幂指数α分别比东侧小0.03和0.02;阵风系数与α值随地面风速的增大而减小。当海峡地面10 m高度风速≥10 m/s时,阵风系数与α值并未随地面风速增大而减小。天气系统对海峡大风的阵风系数、风向风速演变趋势有一定影响,但对α影响较小。热带气旋大风过程的平均阵风系数比冷空气过程大。中心经过型、近距离经过型和外围影响型热带气旋大风过程的风速演变特征分别为双峰型、单峰型和平台型。过境型、锋消型以及冷暖系统共同影响型的冷空气大风过程的风速演变特征分别为平台型、单峰型和多峰型。      

复杂山地近地层强风特性分析

利用在贵州省西南部复杂山地上获取的近地层梯度风观测资料和三维超声测风仪观测资料,从中筛选出具有该地气候特征的强风样本,利用数量统计和谱分析等方法,计算分析了由于复杂地形影响而导致的局地低层强风的平均和脉动特征.平均风场主要表现在受当地主要特征地形(西北-东南走向的深切峡谷)影响,其全年的主导风向和最大风速出现的方向几乎完全转为沿峡谷走向,即使在符合中性大气层结条件下,风的垂直廓线也完全不满足幂指数分布,风攻角远远大于规范推荐的值,并且不同风向的强风攻角因地形影响其差异可达20°;强风条件下脉动风场的主要特征是:不同风向强风的湍流强度有所不同,在纵、横和垂直方向的湍流强度比值与现行设计规范给出的三维湍流强度比值有明显差异,其中垂直方向的湍流强度显著偏大是突出特征;湍流积分尺度偏大,其中纵向值偏大20%-60%,横向值在某些风向上可偏大3倍以上,垂直方向则普遍较平坦地形偏大一个量级左右;在桥梁结构较为敏感的频域范围内,各风向的湍流谱密度值有显著差异,其中不同风向在纵向上最大差值可达8倍,横向和垂直向可相差6倍,但无论哪个方向的湍流谱密度值均比台风中心要小1-2个量级.     

影响我国东部沿海的气旋大风

本文使用1959—1988年共30年的资料,对黄河气旋、江淮气旋、东海气旋造成我国东部沿海的1032个气旋大风过程,从沿海气旋大风的气候规律、地理分布、风向频率、持续时间、气旋活动以及气旋大风形势特点等几方面进行综合分析,提供了一些关于我国东部沿海气旋大风的天气气候概况。     

江苏沿海大风特征及其变化分析

利用1981—2010年江苏沿海地区的大风资料,分析30 a沿海大风气候特征,结果表明:江苏沿海地区最大风速≥6级和≥8级大风,呈逐年递减趋势。夏季,江苏沿海大风以东南风为主;秋、冬季,以偏北风为主;而春季,沿海大风以偏北风为主,东南风次多。冷空气偏北大风以冬季最为常见,低压(气旋)大风和入海高压后部大风易发生在春、夏两季,雷雨大风主要发生在夏季,台风大风主要发生在夏季和秋季。     

如东沿海近地层风速及风能时空分布特征研究

利用如东东凌风塔2005年观测资料,研究了该区域近地层风速及风能时空分布特征。结果表明,如东沿海地区5月前后是大风值时段,12月前后为次大风值时段;日变化中,风速最大值出现在17时左右,且高层滞后低层约1小时;风速随高度按自然对数规律增大,10～25m高度随高度递增较明显,40～60m高度的风速主要集中在4～8m·s^-1;距地面10m高度年平均风功率密度约175W·m^-2,随高度呈现乘幂增加趋势,60m高度处达333W·m^-2,平均约270W·m^-2。     

山东省沿海冬春季海陆大风对比分析

利用山东省划分的沿海12个海区代表站和部分海岛站资料,6艘渤海和黄海救助船资料,验证了2010年11月以来冬春季海区大风过程(≥6级)中,烟台北部沿海和威海南部沿海站大风资料的可用性,并对渤海湾、渤海中部海区、黄海北部海区和山东沿海大风进行了对比分析,得到以下结论:(1)渤海湾海区,滨州北部和东营北部沿海站均比海面风速偏小。(2)渤海中部海区,当天气系统为低槽冷锋时,东营东部、潍坊北部、烟台北部和烟台西部沿海站均比海面风速偏小。(3)黄海北部海区,在统计时段内,成山头站非常接近海面风速,其次是长岛县大黑山比海面风速小3 m·s-1左右。     

登陆台风启德近地层强风特性观测研究

根据Airda3000Q型边界层风廓线雷达获取的台风启德(1213)强风观测数据,分析了强风条件下的近地层风廓线特征,发现以下观测事实:台风中心经过前后风速呈现尖耸的"M"形双峰变化,台风眼壁强风区风速最大,台风眼区经过前后100m高度极大10min平均风速分别为35.7、35.4m/s,眼区经过时出现最小风速为16.2m/s;而风廓线幂指数α则呈现比较平缓的"M"形双峰变化,风廓线幂指数α出现极大值的时间比风速出现极大值的时间分别提前约1h和延后3.5h,台风眼区经过时风廓线幂指数α接近最小,甚至出现负值;台风影响期间,风的垂直变化主要发生在200m以下的低空,风的垂直变化率有波动,最大值出现在台风眼壁强风区和台风中心过境后的外围大风区。     

登陆台风近地层湍流特征观测分析

在对多个登陆台风实地观测的基础上,选取出较有代表性的实验观测个例:“黄蜂”、“杜鹃”和“黑格比”3个登陆台风,分析探讨在登陆台风的中心、靠近中心位置的强烈影响区域和台风外围环流影响地区近地层湍流特征,以期对登陆台风的边界层湍流过程有所认识。观测资料分析显示,在登陆台风的中心及其强烈影响的区域:(1)风速和湍流强度均有强烈的变化;(2)水平湍流积分尺度明显增大,越靠近中心位置,增大越明显,而垂直方向没有明显变化;(3)在湍流谱的低频和高频区,湍能均可增大1~2个量级,其中垂直方向湍能增大的幅度略小于水平方向;(4)湍谱在惯性子区u,v,w3个方向的分布均不满足-5/3次方律,存在较大偏移,而在台风外围环流影响区和无台风影响时,则无上述的4个特征。     

2002年广东沿海赤潮与海洋水文气象关系的研究

根据2001年1月—2002年12月广东沿海赤潮实况与海洋水文气象要素的实测资料，分析了广东沿海赤潮发生与海洋水文气象关系。结果表明：在大万山海域出现六级强风的情况下仍然可以发生赤潮；中肋骨条藻(Skeletonema costatum，斜体表示拉丁文，下同)和无纹环沟藻(Gyrodinium instriatum)最大增殖速率的发生环境为：海水温度27.51～29.81 ℃、盐度20.06‰～31.94‰、气温22.7～30.4 ℃、风速0.3～12.0 m/s、气压995.9～1 002.0 hPa、相对湿度72%～98%；风速减弱、气压下降、水温和盐度升高、降水偏少是诱发赤潮大爆发的海洋环境因素。另外，2002年赤道太平洋发生的El Ni?o事件，导致中国东南沿海的水温、盐度、风速、相对湿度、气压及广东降水量发生异常变化，对赤潮的形成和发展有重要影响。     

IMPROVEMENT OF REGIONAL PREDICTION OF SEA FOG ON GUANGDONG COASTLAND USING THE FACTOR OF TEMPERATURE DIFFERENCE IN THE NEAR-SURFACE LAYER

The relationship between the factor of temperature difference of the near-surface layer(T_(1000 hPa)-T_(2m))and sea fog is analyzed using the NCEP reanalysis with a horizontal resolution of l°xl°(2000 to 2011) and the station observations(2010 to 2011).The element is treated as the prediction variable factor in the GRAPES model and used to improve the regional prediction of sea fog on Guangdong coastland.(1) The relationship between this factor and the occurrence of sea fog is explicit:When the sea fog happens,the value of this factor is always large in some specific periods,and the negative value of this factor decreases significantly or turns positive,suggesting the enhancement of warm and moist advection of air flow near the surface,which favors the development of sea fog.(2) The transportation of warm and moist advection over Guangdong coastland is featured by some stages and the jumping among these states.It also gets stronger over time.Meanwhile,the northward propagation of warm and moist advection is quite consistent with the northward advancing of sea fog from south to north along the coastland of China.(3) The GRAPES model can well simulate and realize the factor of near-surface temperature difference.Besides,the accuracy of regional prediction of marine fog,the relevant threat score and Heidke skill score are all improved when the factor is involved.     

基于WRF模式的青岛沿海地区近地面风的敏感性研究

沿海地区受风的影响较大,不仅受大尺度季风的影响还受到中小尺度局地风的影响,利用WRF模式从参数化组合方案、土地利用数据、水平网格精度以及耦合UCM四个方面对青岛沿海地区近地面风进行了模拟和比较。结果表明,微物理方案和边界层方案对研究区近地面风的影响较大,WSM3+YSU+Revised MM5 Monin-Obukhov+KF的参数化组合方案对研究区的模拟效果较好,相关系数在0.50～0.75之间,均方根误差在1.44～1.61之间。LUCC2015和TM2015土地利用数据能够更好地反映研究区的土地利用类型的分布特征,两者的模拟效果优于MODIS2001和MODIS2013。随着水平分辨率的提高,对地形刻画越精准,模拟效果越好,并且WRF+UCM方案能显著降低城市地区近地面风速,优化模拟结果。沿海地区近地面风的影响因素较为复杂,考虑模式的参数化方案组合、土地利用数据、地形和城市等多种因素,以期为沿海地区近地面风的模拟提供依据。     

广东阳江沿海地区海陆风观测结果及其特征分析

根据我国广东阳江某大型电力工程项目前期工作中获取的气象资料，分析了该地区海陆风环流特征。结果表明该地区海陆风频率较高，但相当一部分环流较浅（尤其是春季）；海风持续时间平均为9－10小时；白天的海风比夜间的陆风要强得多，高空回流层的气流强度远小于地面入流层的强度；海陆风环流结构比较特殊，其上下层风向间以及白天的海风风向和晚上的陆风风向间大多有较大夹角，不易形成重复污染。     

广东阳江沿海地区海陆风观测结果及其特征分析

利用TOVS资料分析了2000年几个热带气旋的结构，发现与经典概念模型所描述的结构有一定的差异，主要表现在：（1）在水平结构上，非对称结构呈多样性，高度场的低层低值中心（或高层高值中心）与温度场的高值中心并不一定重合；（2）在垂直结构上，高度场的低层低值距平与高层高值距平的配置也呈多样性，特别是存在了、下层距平中心倾斜，或高层只是处于高压区的边缘，不存在明显的高值距平中心与热带气旋相对应。还参照TOVS中的热带气旋结构，进行了修订热带旋数值预报模式系统中人造台风模型（台风BOGUS）结构的研究，发现修订后的台风BOGUS能够更好地与环境场协调，并且能对热带气旋的路径预报取得较好的效果。这一方面说明了台风BOGUS的结构对其路径预报有较大的影响，另一方面也说明利用TOVS资料中的热带气旋结构能改善热带气旋路径预报。这也为台风BOGUS的修订和发挥提供了依据。     

广东致洪特大暴雨的综合分析

对广东１９４９年至１９９４年发生的１２场造成较大洪涝灾害的特大暴雨进行分析,发现广东的致洪特大暴雨基本上可以分为３类,并具有不同的环流和物理量特征：西北江并发洪水的特大暴雨一般发生在前汛期,暴雨持续时间长、范围广、灾情重,暴雨期间环流稳定,锋面降雨系统完整,暴雨层结不稳定面积大;沿海诸河及小支流洪水致洪暴雨多发生在后汛期,暴雨突发性强、持续时间短、雨强大,暴雨主要是由于热带气旋的入侵而造成,只在暴雨区附近有明显的层结不稳定,对流现象非常强烈;造成东江及其它主要支流洪水的暴雨则可能是锋面雨也可能是热带气旋雨,稳定度指数及分布状况介于二者之间。     

THE SYNTHETIC ANALYSIS OF THE VERY HEAVY RAINSTORMS IN GUANGDONG

Twelve very heavy rainstorms that caused severe floods in Pearl River drainage basin from 1949 to 1994 are analyzed here. It is found that the rainstorms can be divided into three kinds. and they have different characteristics in circulation and physical quantities. Rainstorms that caused floods in the Xijiang River and Beijiang River usually happen during the first flood season of the year(Apr.-Jun.). They last long. cover large areas and cause severe disasters. There are Stable circulation backgrounds and complete tyontal precipitation systems, and large stratification instability fields. Rainstorms often cause floods in coastal rivers and small tributaries during the second floods season(Jul.-Sept.). They happen suddenly, last a short time but have strong raillfail intensity. They are always caused by tropical cyclones but show significant instability only in rainstorm fields.The characteristics of rainstorms causing floods in the Dongjiang River or other main tributaries are similar to the two above. That is, they may be connected with fronts or tropical cyclones, and its stability degree is between the preceding two kinds.     

广东沿海地区大气稳定度的分类方法探讨

利用广东大亚湾沿海1个80 m气象铁塔2003年1月—2004年12月离地面10 m和80 m的逐时风向、风速、温度梯度资料和1.5 m 的相对湿度资料,用温度梯度、Ri数、风速比、温度梯度与风速4种不同判据把大气状态分成强不稳定、不稳定、弱不稳定、中性、较稳定和稳定6种不同稳定度,分析研究不同大气稳定度分类方法在沿海地区的适用性。研究表明,沿海地区以理查逊数(Ri)法对6类大气稳定度的区分能力最好,温度梯度和风速比法最差。     

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.     

琼州海峡海面风场特征的观测分析

在检验资料可靠性的基础上，利用船载自动站、浮标站与岸基自动站测风资料分析了琼州海峡海面风速空间变化规律，以及秋冬季节的海面风场的日变化特征。结果表明：(1) 琼州海峡海面风速平均比沿岸风速大3～4 m/s，当沿岸风速≥8.0 m/s(5级)时，海面风速比沿岸大5～6 m/s；(2) 海峡海面阵风系数随着风速加大而减小。沿岸风速<5级时，海面平均阵风系数在1.4～1.5之间，风速≥5级时，平均阵风系数为1.35左右；(3) 秋冬季节，海面的平均风速日较差与风一致率均小于沿岸，当海面出现≥10.8 m/s(6级)强风时，海面与沿岸的风速日较差减小，风一致率增加。