登陆我国东南沿海热带气旋暴雨的气候特征

运用数理统计和聚类分析,得出了登陆东南沿海的热带气旋暴雨频数服从泊松分布;同时总结出6类相似的热带气旋暴雨的频繁区与影响区及其相应的主要路径的客观模式。     

一次沙尘暴天气及沙尘输送过程的数值模拟

动用ＭＭ４中尺度动力学模式结合沙尘气溶胶传输模式。模拟分析了１９９２年４月２２日发生的一次沙尘暴天气及沙尘输送过程。     

北京沙尘天气的变化特征及其沙尘源地分析

通过对北京市沙尘天气的变化特征、出现沙尘天气的天气形势、移动路径、关键区域和地表特征的分析,以及与降水量的相关分析,研究了北京市沙尘天气的变化趋势及其沙尘源地的基本特征。结果表明,近56年来,北京市浮尘、扬沙和沙尘暴等天气现象均呈现出不规则的波动减少的变化态势;进入北京的冷空气和沙尘主要有偏西、西北和偏北三条移动路径;蒙古气旋加冷锋是北京产生沙尘天气的最主要天气系统;影响北京的沙尘质点主要来源于我国内蒙古以及中蒙边境地区;从地表特征来看,北京市周边地区存在着大片的沙尘来源地。沙尘天气与降水量的相关分析表明,沙尘源区的春季降水对当年北京市三种沙尘天气的影响突出,而本地的降水更多的是仅仅影响当年的沙尘暴天气。要缓解北京市的沙尘天气灾害,除了在北京市及其周边地区植树造林、建立生态屏障外,还要加强对沙尘源地的监测与管理,坚持以草定畜、适度放牧,严防植被破坏,同时要及时预报沙尘天气的影响范围和持续时间,把危害降到最低程度。     

一次浮尘源地及其三维路径的计算

应用三维风场,借助计算气块路径的方法,对一次沙暴天气引起的浮尘飘移,进行了逆向追踪计算,得出了浮尘源地的位置和浮尘飘移的三维空间路径。经与天气实况对比,两者基本相符。这对于预测大气中污染物的飘移和确定污染源的位置,具有实际意义。     

近30年影响我国东南沿海的热带气旋降水强度变化特征分析

利用中国地面台站逐日降水资料和中国气象局上海台风研究所整编的热带气旋最佳路径资料研究了1978～2007年影响我国热带气旋降水强度的变化及其对我国东南沿海盛夏降水变化的影响.近30年影响我国东南沿海盛夏的热带气旋降水增加是导致我国东南沿海盛夏降水显著增加的主要原因.仅从热带气旋降水来看,东南沿海和内陆(包括江西、湖南东部和湖北南部)热带气旋降水强度显著增加,而影响热带气旋降水频次略有增加.通过对雨量站与引起降水热带气旋的中心距离的变化分析发现:内陆地区影响热带气旋距离显著下降,近距离热带气旋引起降水的增加,是该区域热带气旋降水强度增加的主要来源;而东南沿海地区近距离热带气旋降水增加不明显,热带气旋降水强度的增加主要由于同距离热带气旋降水强度的增加.热带气旋经过频次的空间的变化结果证实,近30年经过中国沿海的TC个数变化不大,仅福建沿海一带略有增加,而内陆地区则增加明显,且经过该区域时热带气旋移动速度变慢,这均与该区域近距离热带气旋降水的增加一致.     

浙江沿海大雾的时空分布特征及影响因子分析

利用1958—2012年33个浙江沿海气象站资料,统计分析浙江沿海大雾时空分布特征和生、消特点,以及沿海大雾与地面风向风力的关系。得出以下结论:年均出现大雾10天以上的有28个站,整个沿海地区分布比较均匀;1971—2012年浙江沿海年平均有51.7天6个以上的基准站出现大雾,且有较明显的年际特征;沿海大雾有明显的季节性和月际变化,以春季和初夏出现次数最多;沿海大雾有明显的日变化特征,23:00至次日06:00是大雾生成的主要时段,而大雾消散时间主要集中在06:00—10:00。沿海大雾大部分在南风条件下发生,一般风力小于12m/s。文中还分析了2005—2011年出现沿海大雾时的天气形势,发现浙江处在入海变性冷高压西部、地面低压倒槽东部、静止锋或冷锋前部、弱高压底部、鞍形场,日本海高压西南部等6种天气形势下容易出现沿海大雾。     

北京两次重污染沙尘天气成因及动力传输特征的对比研究

应用气象、空气质量和ERA-Interim再分析资料,结合HYSPLIT后向轨迹模型和地理信息,对比分析了2018年北京两次重污染沙尘天气的成因、传输特征及影响要素等。结果表明:两次过程的沙尘源地均为蒙古国,但3月28日沙尘天气由蒙古气旋引发,传输出现折向,以东北和偏东两条路径输送入京,5月28日沙尘受低涡和发展的低压冷锋影响,为典型的西北传输路径;高空的引导气流与低层冷空气的强度以及地形是导致沙尘传输出现显著差异的主要影响因素;高空为偏西气流,低层冷平流较弱,受到山脉的阻挡,沙尘气团东移至地势较低的区域后,在气压梯度力的驱动下传输方向发生转折,以偏东路径绕流进入北京;高空的偏北气流和低层冷平流较强,沙尘气团可直接翻越山脉从西北路径入京,沙尘粒子的运移高度相对较高。     

干旱区一次春季沙尘过程的大气气溶胶垂直分布结构及其特征

采用微脉冲激光雷达(Micro-Pulse Lidar,MPL)对干旱荒漠代表站张掖站上空一次春季沙尘暴过程的边界层和自由大气的气溶胶分布和大气环境进行了观测。结果表明,气溶胶的垂直廓线可分为高、中、低3层,高层气溶胶出现在5～9km,主要是通过上风方向的高海拔区域或低层气溶胶通过对流等过程突破边界层顶进入自由大气输送而来,其分布高度在一天中随着时间的推移逐渐降低;中层气溶胶位于2.5～4.5km,其消光特性随高度的增加没有明显的变化,具有垂直混合现象;低层气溶胶在2.5km以下,其消光特性随着高度增加反而降低;中、低层气溶胶主要来源于外部源区或当地沙尘源区和沙壤土起沙。气溶胶垂直分布表现出3种形式:在大气稳定条件下,气溶胶随高度增加呈单峰型减小趋势;不稳定条件下随高度增加指数型降低;混合层中随高度增加而保持稳定。由于受边界层日变化的影响,气溶胶分布的上界出现单峰型日变化特征,具体表现为下午较高,早晨较低。     

中国东南沿海冬季渐近线型锋生辐合线及其强降水的发展机制

基于中国东南沿海冬季强降水的统计分析,采用EOF、REOF、North检验等方法对2011—2016年冬季(12、1、2月)欧洲中期天气预报中心降水资料进行分类,选取位于内陆的第1、第4 REOF模态,对该两模态的降水样本进行合成分析,合成的降水中心与东南沿海福建的多年统计暴雨中心吻合。与强降水相配合,1 000 hPa上有自北向南的渐近线型辐合气流,并伴有锋区,从而形成天气尺度渐近线型锋生辐合线,强降水位于辐合轴线左侧气旋式风切变处。这是一类以前未曾受到关注和讨论的东南沿海地区冬季暴雨系统。利用客观判定方法和建立系统坐标系,以确认并诊断该系统的结构。在冷干少雨、低层盛行偏北风的冬季,此类系统兼有锋区热力抬升与辐合气流动力抬升,在雨区形成旺盛的上升运动;同时,通过辐合线正交风分量将邻近的海面水汽汇集到降水区,与中高层副高边缘偏南气流相向而行,构成较为深厚的交汇式水汽输送层;通过非绝热加热,形成深厚的热力对流不稳定,并通过干区向湿气团下楔入,形成下干上湿的湿动力不稳定,以及假相当位温随高度增加而递减,形成上暖湿、下冷干的对流不稳定层。因此,该系统对冬季强降水的发生发展及落区具有重要影响。通过WRF模式的模拟结果探讨环境热力机制的影响,结果显示,凝结潜热加热可影响辐合线的辐合位置和强度、锋生区的位置及强度,进而影响系统的活跃程度。中层潜热加热抑制平流感热冷却进入暖气团,维持降雨区的热力不稳定和降水强度。渐近线型锋生辐合线有利于东南沿海冬季大范围降水出现暴雨,其中凝结潜热释放具有重要贡献。     

我国沿海台风百年遇重大灾害的Poisson分布特征

使用114年西北太平洋台风资料，50年台风灾害和灾害指数诊断资料与美国70年灾害指数的研究进行对比分析，研究我国沿海地区代表站的百年遇重大台风灾害的Poisson分布特征和灾害指数与台风强度的分布关系。采用Poisson分布对中国沿海热带气旋致灾机理和灾害特征进行分析研究，给出中国北起渤海湾，南到广西的广大海岸线上，台风登陆致灾度（灾害分类、致灾频率，N年遇度等）分析，指出Poisson应用价值。台风灾害指数与台风强度的分析为我国和西北太平洋台风登陆灾害及损失的客观评估提供了重要的参考。     

我国近海大风分布特征及成因

采用高分辨率卫星资料研究了我国近海6级以上大风的分布特征,并对台湾岛地形对四季的大风的影响进行了数值模拟研究。资料分析表明,冬季大风分布与冬季平均风速分布相似,高频区出现在台湾海峡、巴士海峡和越南东南沿海,黑潮锋暖侧的风频明显大于其冷侧的风频。春季大风频率显著下降,最大值依然出现在台湾海峡,巴士海峡、台湾岛东南角和黑潮锋暖侧也是春季近海风频较大的区域。夏季是近海大风出现最少的季节,风频最大值在10°N附近的南海西部,由西南向东北减少,台湾岛周围的风频呈现东南、西北大,西南、东北小的近似轴对称分布,大风方向为绕岛逆时针环流。秋季大风风频迅速增大,基本呈现出冬季的形态。数值模拟表明,不同季节地形对大风的影响程度不同,冬季台湾岛地形对其周围海区大风的形成有重要贡献,去除地形后,台湾海峡和岛屿东南角的大风消失,风速变为由南向北递减。夏季去除地形后,岛屿周围的大风几乎没有改变,本文将从大风产生的原因对其进行解释。     

南方夏秋干旱期间的天气气候特征

对40多年来南方的天气气候特征进行了分析,提出了7～9月夏秋干旱期形成干旱的主要天气系统为西太平洋副热带高压.从干燥度和降水的空间分布综合分析,得出了南方最旱区位于湖南、江西中部.广西、贵州、湖南西北和东南山区、江西南部山区、安徽南部山区、福建-浙江沿海交界山区和苏北沿海为湿润区,人工增雨潜力较大.特殊地形所形成的焚风效应是形成湘中干旱不可忽略的原因.为南方夏秋期间对流云降水潜力研究和科学实施人工增雨作业提供一定依据.     

西南地区秋季干湿时空变化特征及其成因分析

利用西南地区97站1960—2009年的日平均气温、降水量资料计算干湿指数,分析了西南地区秋季干湿、降水、气温的时空变化特征,并使用再分析资料探讨其异常的大气环流特征。结果表明:西南地区秋季在1980年代末期出现干旱化趋势,21世纪初干旱化趋势明显,其中以东部干旱化趋势显著。西南地区秋季干湿变化存在全区域一致和东、西部相反变化两个主要异常模态,而且干湿异常的空间模态主要由降水异常决定,其演变则受气温的影响更明显一些。全区域一致变化的模态与前期夏季西太平洋暖池附近海温以及同期西太平洋副高、东亚大槽、南支槽有关,并且此模态对应的偏干年基本上均是高温和少雨共同作用造成的,而偏湿年则有低温偏湿和多雨偏湿两种类型。东、西部相反变化的模态与垂直运动和东部低层的南、北风异常有关。      

柴达木盆地沙尘暴气候特征及其预报

利用1961～2000年柴达木盆地11个气象站的沙尘暴观测资料，分析了柴达木盆地沙尘暴天气的时空分布特征。根据1980～2000年3月至5月的40次沙尘暴天气个例，从高空环流形势、地面冷空气路径、影响因子及其预报指标4个方面进行分析，总结出柴达木盆地春季沙尘暴天气的预报方法。     

五道梁大气气溶胶的化学组成和浓度及其季节变化

利用１９９３年９－１０月和１９９４年４－５月及７－８月在青藏高原五道梁采集的大气气溶胶元素浓度资料，分析了气溶胶化学组成的总体特征和浓度及其季节变化。结果表明：五道梁低层大气中气溶胶在总体上保持自然大气的组成，以地壳土壤元素为主，由人类活动造成的污染轻微，春季的气溶胶浓度约为秋季的１．７５倍，夏季可能与秋季接近，基本上反映了五道梁低层大气气溶胶浓度的季节变化特征。按元素质量深度的季节变化特征可将其     

东亚夏季风在中国东北区建立的标准、日期及其主要特征分析

文中利用中国东北区 80个测站 ,1980年以来近 2 0a逐日降水和同期NCEP/NCAR逐日再分析资料 ,提出了东亚夏季风在中国东北区建立和撤退的标准 ,即取 85 0hPa候平均资料 ,作沿 12 2 .5°E时间 纬度剖面图 ,将θse的336K和南风 4m/s等值线同时越过 4 0°N的候定义为东亚夏季风在中国东北区建立的日期 (候 ) ,持续及累积的总候数为影响时间 ;该年θse的 336K等值线永久撤离到 4 0°N以南的候为东亚夏季风从中国东北区撤退的日期 ;如果某年θse的 336K和南风 4m/s等值线没有同时北移越过 4 0°N的候出现 ,确定为东亚夏季风在中国东北区没有建立的年份。文中相应给出 1980～ 2 0 0 0年建立、持续及累积和撤退的时间年历表 ,经计算东亚夏季风在中国东北区建立的平均日期为第 4 1候 ( 7月第 5候 ) ,累积平均影响候数为 3.6候 ( 18d左右 ) ,开始撤退的平均日期为第 4 5候( 8月第 3候 ) ;东亚夏季风在中国东北区建立前后的候降雨量增加和撤退前后候降雨量递减十分显著 ,建立时水汽场由辐散转变为辐合。文中还定义了中国东北区强夏季风的年份 (建立的时间早 ,且累积候≥ 4候的年份 )为1981,1988,1990和 1994年 ,与国内学者定义的强夏季风年基本一致 ;在中国东北区没有建立东亚夏季风的年份为1980 ,1983,1987,1991,     

MJO对华南前汛期降水的影响及其可能机制

利用站点降水资料、实时多变量MJO(Madden-Julian Oscillation)指数、向外长波辐射(OLR)资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用合成分析方法研究了MJO对华南前汛期降水的影响,并讨论其可能机制。结果表明,(1)在MJO不同位相,华南前汛期降水异常有明显的差异,并且这种差异随滞后时长而发生变化。第2~3位相和第6~7位相分别是影响华南前汛期降水的典型"湿位相"和"干位相"。(2)华南前汛期降水对MJO的响应需要一定时间,滞后时长约为1~2候。(3)MJO活跃(受抑)对流可通过激发Rossby波影响华南前汛期降水。当MJO活跃(受抑)对流中心位于赤道印度洋附近时,非绝热加热作用激发的Rossby波到达并影响华南地区,华南地区出现水汽供应的增强(减弱),从而促进(抑制)华南前汛期降水。     

山东夏季降水的气候特征及其成因

用GMS TBB和ECMWF的格点风资料,采用带通滤波、EOF分解和合成分析方法,对湖北省洪涝年出现“二度梅”年(1980、1998年)和无“二度梅”年(1991、1999年)的南海和青藏高原TBB的低频振荡特征进行了分析研究。结果表明:有(无)“二度梅”年,南海低频TBB在6～7月的振荡位相是相反的;在7月下旬～8月上旬,南海低频TBB为高(低)值位相,青藏高原低频TBB为低(高)值位相。南亚地区低频TBB场EOF1的空间分布形式呈“南负北正”(南正北负)。     

南海西北部一次海上海雾的微物理及化学特性分析

利用2017年3月MICAPS资料、欧洲气象中心再分析ERA-Interim数据及在南海西北部海上的海雾观测数据,分析了南海西北部一次海上海雾的微物理特征和雾水化学特性,并将海上海雾与南海岸边海雾进行对比分析。结果表明:此次海雾为南海偏南暖气流移至冷海面发生冷却并达到饱和而形成。海雾过程中气压与气温变化趋势相反,相对湿度不断增加,雾滴数浓度、液态含水量和平均直径的平均值分别为198 cm-3、0.116 g/cm3和5.6 μm。相比广东湛江东海岛和广东茂名博贺地区岸边海雾个例,本次海上海雾水汽充足,雾滴偏大。本次海雾属于酸性海雾,pH值变化范围为2.51~3.50,海雾后的雨水样本pH值则为4.05。海雾发生初期电导率比其它阶段高很多,说明海雾发生的初始阶段雾水溶解了大量的气溶胶。海上雾水中Na+和Cl-浓度最高,浓度分别为32 535 μmol/L和53 466 μmol/L,K+浓度远高于Mg2+和Ca2+,而东海岛岸边海雾相反。      

江西夏季雷电天气热力条件及不稳定指数对比分析

选取2007年夏季两次强度不同的致灾雷电过程进行对比,并将其能量参数与典型历史个例进行比较。结果表明：（1）副高位置、500hPa低槽移速、中尺度辐合系统以及热力结构的差异是导致雷暴强度不同的原因之一;（2）中尺度辐合系统移向鄱阳湖时,对流天气更加剧烈,但对大尺度系统鄱阳湖的阻挡作用不显著;（3）对流层上干下湿的特征越明显,强雷电发生的概率越大;（4）CAPE〉632J/kg,K〉34℃,Si〈0℃,Li〈0℃,TT〉43℃,SSI〉43可以作为江西致灾雷电发生的阈值,超过阈值越多,强对流天气发生的概率越大;（5）能量参数的演变对致灾雷电的潜势预测、强度判别具有较好的指示,夏季对流参数的指示意义较春季更好。