ECMWF细网格数值预报产品在乌鲁木齐东南大风 预报中的释用

利用ECMWF细网格数值预报产品和区域自动站、风廓线雷达等常规观测资料,对乌鲁木齐2013年春季南郊发生的一次东南大风过程进行诊断分析和预报释用,揭示了乌鲁木齐东南大风发生和维持的物理机制,发现细网格资料在预报时空分辨率和预报性能等方面均有提高,对东南大风预报具有指示意义,提高了预报的准确性。分析表明：达坂城至南郊一带东南风频发是由于春季地面蒙古高压部分南掉,形成东西间气压梯度力同乌鲁木齐南郊地形狭管方向一致时,并在“慢坡”重力下滑的共同作用下所形成的回流型东南大风;细网格850hPa风矢量、10m高度上的风、海平面气压场、2m高度上的温度等要素预报,对乌鲁木齐南郊东南大风的起止时间、风速量级及落区的预报有较好指示意义。     

乌鲁木齐春季两类东南大风个例的对比分析

运用NCEP逐6 h再分析资料、乌鲁木齐自动站逐时常规观测资料、微波辐射计及边界层风廓线雷达资料,对比分析了发生在乌鲁木齐春季的两次接地型东南风和一次低空型东南大风过程。结果表明:无论是接地型还是低空型,峡谷两端南高北低的海平面气压场是必要的地面形势;地面蒙古冷高越强,东南风不一定越强,乌鲁木齐与达坂城的气压梯度也不一定越大;东南大风很大程度上受温度平流影响,水平方向乌鲁木齐与其以东或以南形成较大温度梯度、垂直方向乌鲁木齐上空对流层中下层暖气团越深厚、温度越高,越利于地面东南大风的发生;进一步分析发现地面乌鲁木齐东南大风较大时刻都伴随着高空的动量下传,一方面动量下传为地面风提供动量,另一方面向下输送的暖平流利于乌鲁木齐局地升温减压,确保乌鲁木齐与峡谷南端气压差和温度差的维持。     

乌鲁木齐地区东南大风与气压场演变的关系

利用１９７７－１９９１年间乌鲁木齐地区１４个东南大风个例，从平均状态、季节特征、不同类型及其强度，分析了气压场与东南大风的关系，从中得出一些新的事实。     

天山地形对乌鲁木齐东南大风影响的再认识

分层次、分尺度地定性分析了天山地形对乌鲁木齐东南大风的作用，给出了天山地形对乌鲁木齐东南大风影响的气流二维概念模型，从而以另一个角度认识地形对乌鲁木齐东南大风的影响。     

乌鲁木齐一次强东南大风天气成因分析

利用NCEP 1°×1°的6 h再分析资料、常规观测资料及边界层风廓线雷达资料,对2012年3月30日发生在乌鲁木齐市区及南郊的一次破坏性很大的强东南大风天气成因进行了分析。结果表明:(1)海平面气压场呈现出标准的东高西低、南高北低的形势,具备了产生东南大风天气的大尺度环流背景;(2)850 h Pa上空,乌鲁木齐上游的暖平流和下游的冷平流分别造成地面较强减压和加压,有利于东南大风出现;(3)本次东南大风可以划分为"锋前减压加回流型";(4)本次东南大风风力很强的原因是达坂城与乌鲁木齐较大的气压差及低层存在明显的动量下传;(5)风廓线雷达1 000~1500 m高度的风向风速变化对乌鲁木齐市区东南大风起风与停止的预报有一定的参考价值,但能否成为指标因子,则需进一步的研究。     

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。     

垂直积分液态水含量在地面大风预报中的应用

利用天津塘沽的CINRAD-SA型新一代多普勒雷达体扫描垂直积分液态水含量(VIL)产品资料,结合地面大风灾情报告和实况资料,对地面灾害性大风出现前VIL值的演变、发展情况进行了统计分析。结果表明:VIL值达到30kg/m2是地面灾害性大风出现的阈值,VIL值达到或超过40kg/m2则可以看作是大风的一个预警指标;VIL值达到最大后的快速减小意味着将出现地面灾害性大风,VIL值快速减小后的突然跃增则是地面灾害性大风开始的标志。应用评分系统命中率、误警率、临界成功指数检验了上述预警指标,结果表明VIL产品预警地面灾害性大风是可用的,而且随时间调整阈值大小,可以大大提高地面灾害性大风预警的命中率和临界成功指数;地面灾害大风出现前预报员有12～18min的时间用于发布短时、临界大风天气预报和大风预警。     

乌鲁木齐机场一次冬季东南风引起的低空风切变分析

利用常规天气资料、跑道自动观测(以下简称AWOS)资料、AMDAR等资料,对乌鲁木齐2010年12月19—20日出现的空中和地面东南风对飞行造成较为严重的风切变天气进行了分析,并尝试利用风廓线雷达资料分析空中东南风分布、下传、跑道垂直风切变的演变,分析认为:(1)乌鲁木齐机场地面东南大风多出现在春秋季,冬季多出现在中低空,而此次东南大风在12月出现在地面,比较少见。东南大风是在建立稳定的南高北低地面气压场下出现的,在起风前和大风持续期间,环流形势具有典型南冷北暖的特征。(2)AWOS资料表明:东南风过程中两次东南风阵性明显,同一时刻跑道两端出现了风向和风速的不连续,在跑道上形成较强的水平风切变。(3)风廓线资料显示:起风前空中2 000 m以下有东南风下传的作用,并具有阵性明显的特征,空中和地面出现东南风时,垂直方向上出现了风向和风速的不连续,有的时次风切变强度达到或超过中度。(4)具有较高时空分辨率的AMDAR资料,可以监测东南风下传的过程、垂直方向上风切变的变化、东南风层的高度和厚度以及阵性明显的特征,风廓线和AMDAR资料的共同使用可以更真实的反映中、低空风场的结构和演变,为风切变预报提供依据。     

乌鲁木齐国际机场一次强东南大风天气分析

对乌鲁木齐国际机场2003年11月12日出现的强东南大风天气过程,利用常规天气资料和机场跑道自动观测系统(AWOS)采集的实时观测资料,对机场东南大风天气形势、机场跑道附近气象要素和水平风切变演变特征、高空风垂直分布特征等方面进行了分析,给出了东南大风的成因。     

春季乌鲁木齐东南大风的几个近地层物理特征

一、引言近地层湍流运动是局地性地面大风的主要物理背景.对于我区几种大风过程中湍流运动的作用有人已做过初步讨论,在感性基础上认识到局地大风过程中空气运动的形式与湍流运动的密切关系.但是这里提到的“感性”是指我们在东南大风过程中感觉到湍流运动的存在却无法将其具体化或定量化.这是由于迄今为止,我们得不到不属于一般气象台站常规气象观测的梯度     

我国近30年龙卷风研究进展

从3方面总结了龙卷风研究成果:①研究概况,最初的龙卷风灾后调查到开展天气气候特征分析至近年来开展龙卷风本体结构、产生机制的探讨,获得了丰硕成果;②研究方法提高,从事实调查到利用统计方法,从利用台站常规观测资料到运用卫星、多普勒雷达、风廓线仪等非常规资料开展分析,近年数值模式WRF、ARPS等也被用来研究龙卷风,研究的方法手段不断得到改进;③龙卷风研究、预报面临的困难和未来展望。     

河西走廊农业区春季气溶胶光学特性

为研究干旱农业区农耕季节气溶胶的基本光学特性,2014年4月利用地面气溶胶移动集成系统在甘肃武威黄羊镇农场开展气溶胶综合观测试验。结果表明,河西走廊黄羊镇农场PM2.5和PM1.0的散射系数以及PM2.5的吸收系数分别为98.2±38.3、74.6±29和8.8±6.3 Mm-1,均小于中东部地区观测值。气溶胶单次散射反照率为0.90±0.03,PM2.5和PM1.0的Angstrom指数分别为1.31±0.29和2.10±0.24。散射系数和吸收系数的日变化具有明显的双峰特征,单次散射反照率在散射系数出现峰值的时间段出现谷值。黄羊镇农场受人为气溶胶影响较大,西、西南和东南方向来的气溶胶散射系数和吸收系数值较大,西北方向传输过来的气溶胶主要是农业生产活动产生的。     

武汉市气候变暖与极端天气事件变化的归因分析

根据武汉市1951—2007年间年平均、最高、最低气温与8类年极端天气日数的序列,计算分析其变化趋势及年平均气温与极端天气日数的相关性,引入格兰杰因果性检验法,探讨气候变暖与极端天气事件之间的因果关系。结果发现:(1)近57年来武汉市年平均最低气温增幅为0.45℃/10a,明显高于年平均最高气温0.19℃/10a的增幅,可见气候变暖主要是由夜间气温升高所致;(2)高温和闷热天气事件为增多趋势,其中闷热天气事件最明显,达到2.8 d/10a,而年雷暴、降雪、低温、大风、雾日则均为下降趋势,雷暴、雾和低温事件降幅明显,每10年减少3.0 d、4.0 d和2.1 d。大风和降雪事件,每10年减少1.8 d和1.5 d。暴雨事件波动幅度较小。(3)年平均气温与当年及超前、滞后1～2年的极端天气事件具有高相关性;(4)格兰杰因果性检验结果发现,气候变暖是闷热天气增多和降雪事件减少的原因,同时亦是大风和低温减少的结果。这种因果关系的存在对极端天气事件预测和预估有重要的价值。     

城市气象研究进展

中国数十年来在城市气象研究这一新兴学科领域开展了大量研究并获得了多方面的丰硕成果。文中从城市气象观测网与观测试验、城市气象多尺度模式、城市气象与大气环境相互影响、城市化对天气气候的影响等4个方面论述了城市气象的主要研究进展:中国各大城市已建立或正在完善具有多平台、多变量、多尺度、多重链接、多功能等特点的城市气象综合观测网;北京、南京、上海等地开展了大型城市气象观测科学试验,被世界气象组织列入研究示范项目;成功开展了风洞实验、缩尺度外场实验研究;建立了多尺度城市气象和空气质量预报数值模式,并应用于业务;在城市热岛效应、城市对降水影响、城市气象与城市规划、城市化对区域气候及空气质量的影响、城市气象与大气环境相互作用等研究领域取得长足进展。最后指出,未来需要重点从新观测技术及观测资料同化应用、城市系统模式研究、城市化对天气气候的影响机理、城市化对大气环境和人体健康的影响、城市水文气象气候与环境综合服务等方面开展科学研究与应用,为中国城市化、生态文明建设、防灾减灾和应对气候变化等国家需求提供科技支撑。      

Trends in Temperature Extremes in Association with Weather-Intraseasonal Fluctuations in Eastern China

Trends in the frequencies of four temperature extremes (the occurrence of warm days, cold days, warm nights and cold nights) with respect to a modulated annual cycle (MAC), and those associated exclusively with weather-intraseasonal fluctuations (WIF) in eastern China were investigated based on an updated homogenized daily maximum and minimum temperature dataset for 1960–2008. The Ensemble Empirical Mode Decomposition (EEMD) method was used to isolate the WIF, MAC, and longer-term components from the temperature series. The annual, winter and summer occurrences of warm (cold) nights were found to have increased (decreased) significantly almost everywhere, while those of warm (cold) days have increased (decreased) in northern China (north of 40°N). However, the four temperature extremes associated exclusively with WIF for winter have decreased almost everywhere, while those for summer have decreased in the north but increased in the south. These characteristics agree with changes in the amplitude of WIF. In particular, winter WIF of maximum temperature tended to weaken almost everywhere, especially in eastern coastal areas (by 10%–20%); summer WIF tended to intensify in southern China by 10%–20%. It is notable that in northern China, the occurrence of warm days has increased, even where that associated with WIF has decreased significantly. This suggests that the recent increasing frequency of warm extremes is due to a considerable rise in the mean temperature level, which surpasses the effect of the weakening weather fluctuations in northern China.     

Changes in polar amplification in response to increasing warming in CMIP6

由于全球变暖,极地地区的气候经历了明显的变暖放大.在本项研究中,我们根据CMIP6模式的三种变暖情景(SSP1-2,6,SSP2-4.5和SSP5-8.5)下,极地放大变化对各个反馈机制(包括普朗克,温度递减率,云,水蒸气,反照率反馈,CO2强迫,海洋热吸收和大气热传输)的响应进行了分析.结果表明,通过用“辐射核”方法...     

我国东部地区冬季模式边界层探空效果评估

应用中尺度气象模式MM5对2006年和2007年12月东部地区进行逐日模拟,并用地面常规观测资料及南京和安庆12h一次的逐日探空资料对模拟的地面及边界层内气象要素进行检验,计算地面和边界层内不同高度的温度、湿度、风向和风速等要素的多种常用统计参数;并分别评估雾发生前和发生时边界层探空的模拟效果。结果表明:(1)MM5模式模拟的地面温度和湿度均较理想,但风速误差较大。温度、相对湿度、风速的观测与模拟的偏差概率分布均呈近正态分布,峰值中心分别为-1.52℃、4.59%和1.92m·s-1,白天模拟效果优于夜间。(2)以南京、安庆两站为例,模拟的08:00(北京时,下同)和20:00边界层内探空基本可靠,但20:00的效果比08:00好;模拟效果均随高度上升而变好;且南京站边界层内温度、湿度的模拟效果优于安庆站,但安庆站风的模拟效果优于南京站。(3)以南京站为例,雾发生前和发生时温度、湿度模拟效果较平均情况差,风速模拟较其他模拟时段无明显变化。(4)南京、安庆冬季近地层逆温发生频率都比较高,常见多层逆温,MM5模式能再现近地层逆温,但有高估的倾向,且对边界层中上部逆温模拟效果不佳。此外,敏感性试验的结果表明,模拟方案中地面负的温度偏差不是由近地层高垂直分辨率所致。     

夏季全国降水EOF展开与黑龙江省降水的关系

用EOF对全国160个站夏季降水展开，取前5个特征向量进行分析，发现全国主要有4种雨型分布，依次呈“＋－＋”、“＋－”、“－＋－”、“－“型。与黑龙江省降为第1种，即东北区及黄河下游多雨，江浪少雨， 长江中下游流域多雨；夏末雨带南退至长江以南，华南多雨，而中国中部为广大的少雨区。     

Quantile Trends in Temperature Extremes in China

A number of recent studies have examined trends in extreme temperature indices using a linear regression model based on ordinary least-squares. In this study, quantile regression was, for the first time, applied to examine the trends not only in the mean but also in all parts of the distribution of several extreme temperature indices in China for the period 1960-2008. For China as a whole, the slopes in almost all the quantiles of the distribution showed a notable increase in the numbers of warm days and warm nights, and a significant decrease in the number of cool nights. These changes became much fas- ter as the quantile increased. However, although the number of cool days exhibited a significant decrease in the mean trend estimated by classical linear regression, there was no obvious trend in the upper and lower quantiles. This finding suggests that examining the trends in different parts of the distribution of the time-series is of great importance. The spatial distribution of the trend in the 90th quantile indicated that there was a pronounced increase in the numbers of warm days and warm nights, and a decrease in the number of cool nights for most of China, but especially in the northern and western parts of China, while there was no significant change for the number of cool days at almost all the stations.     

Recent advances in monsoon studies in China

This review provides a synopsis of the major progress that has been made in monsoon studies in China and to further bridge the gap between the Chinese and international meteorological community. It consists of seven major sections. After the introduction, the second section begins with the global monsoon systems and their seasonal variation, based on some new methods proposed in recent years. Besides, some major intraseasonal features of East Asian monsoon, including the onset of South China Sea summer monsoon are discussed. In the third section, we review the interactions between ENSO and the East Asian monsoon, focusing in particular on the results of Chinese meteorologists that indicate the influence of ENSO on the East Asian summer monsoon(EASM) is obviously different from that on the tropical monsoon. Besides the tropical Pacific,other ocean basins, such as the Indian Ocean and the Atlantic Ocean, are also important to the East Asian monsoon, and this topic is discussed in the fourth section. In the fifth section, we address the role of land surface processes in East Asian monsoon. For example, we describe work that has shown more snow cover in spring on the Tibetan Plateau is followed by a weakened EASM and more summer rainfall in the Yangtze River valleys. The sixth section focuses on the influence of atmospheric circulation in the Southern Hemisphere(SH) on EASM, demonstrating how the signal from the SH is likely to provide new clues for the seasonal forecasting of summer rainfall in China. Finally, in the seventh section, we concentrate on the interdecadal variations of EASM. In particular, we look at a significant interdecadal variation that occurred at the end of the 1970 s, and how our understanding of this feature could affect forecasting ability.