南极数值天气预报应用与研究进展

多个业务化的全球预报模式和有限区域预报模式应用于南极地区,已经成为南极天气预报和南极气候诊断研究的主要工具.现今南极地区的数值天气预报模式在模拟南极大气环流和天气系统方面性能不够理想,原因是多方面的:南极天气气候的特殊性(包括边界层的参数化、中尺度气旋等)、模式对南极复杂地形的描述不够充分、由于缺乏观测资料而使得模式的...     

广西2013年夏季旱涝急转特征

利用NCEP/NCAR（美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心）全球日平均再分析资料和广西气象信息中心整理的广西88个国家气象观测站逐日降水量资料,对2013年夏季广西旱涝急转现象及环流背景特征等进行分析,结论如下：1）广西2013年夏季总降水量接近正常,但发生了旱涝急转现象,第31―44候全区平均降水量偏少36%,而第45―48候全区平均降水量偏多1.4倍,转折点发生在第45候（8月第3候）。2）第31―44候平均环流呈现出典型的干旱环流特征,欧亚中高纬度地区环流平直,西太平洋副高偏强,并控制广西,华南上空水汽通量散度为辐散。而第45―48候平均环流在对流层低层呈现出明显的偏涝特征,广西处在副高南侧、并受热带辐合带（ITCZ）控制,华南上空风场为气旋式异常、水汽通量散度为辐合、对流加强。3）2013年第45候大气环流发生调整,沿110° E的副高脊线由25° N突然北跳到30°―35° N,ITCZ随之向北移动,并在缅甸―华南―菲律宾北侧稳定维持,台风接连影响广西,使广西由干旱迅速转为持续的雨涝天气。     

“8.12”甘肃大暴雨特征分析

 2010年8月10～13日,甘肃省河东出现了中到大雨,局地暴雨或大暴雨,是舟曲山洪地质灾害气象应急响应开始后迎来的第一场区域性暴雨过程,对前方救灾抢险工作造成严重威胁。利用实况观测资料和NCEP再分析资料对大暴雨过程的天气特征、水汽条件、动力条件、不稳定条件等进行综合分析,并总结了暴雨过程的中尺度云团特征及雷达回波特征。结果表明：此次暴雨过程持续时间较长,但大暴雨出现时段集中,雨强大,危害性强。副高强盛,北部冷空气分裂南下,青藏高原切变线活动频繁,是本次暴雨过程的主要环流特征。500 hPa锋区和700 hPa低涡切变线是造成暴雨天气的直接影响系统。低层正涡度区、水汽辐合、上升运动、正螺旋度中心以及层结不稳定等因素为暴雨产生创造了热力、动力和能量条件。此次暴雨的触发机制是低层中尺度切变线的发展和维持、偏南暖湿气流的增强,以及低层辐合高层辐散的大气上下层抽吸作用。多个中β尺度对流云团沿700 hPa切变南侧发展东移,表明本次大暴雨过程中存在明显中小尺度系统,其中低层气旋式辐合、高层辐散流场的配置是降雨范围及强度增大的重要原因。     

一次中气旋强对流天气过程的分析

利用大气探测资料对2010年5月1日红河州蒙自出现的一次中气旋强对流天气过程进行分析,揭示中气旋强对流天气的结构特征及其引发的气象灾害。分析结果表明:处于高空槽后的西南高原地区在高空西北急流的控制条件下,有偏南暖湿气流的配合持续输送,其低层切变线是形成强对流天气的重要条件,从天气系统和雷达资料分析表明,中高层冷平流的入侵触发了低层强位势不稳定层结的抬升,使得局部对流加强、发展,并演变为超级单体和中气旋的形成,造成强风、冰雹和短时强降水,导致气象灾害的发生。     

1998-07-06云南境内金沙江流域暴雨泥石流的气象成因

1998-07-06昭通地区发生了不同程度泥石流灾害,以此为例,应用气象资料及其带通滤波方法,分析了引发此次暴雨泥石流的天气成因。结果表明:此次暴雨泥石流发生的引发因素除了地面因素和前期降水使地面达到饱和外,中尺度辐合天气系统———西南涡以及充分的水汽输送是直接造成此次暴雨泥石流灾害的天气系统。     

2008年黔西南冰冻灾害天气形势分析及影响评估

2008年1月13日~2月14日的冰冻灾害是黔西南有气象记录以来最重的一次冰冻灾害,共造成154万人受灾,直接经济损失3.4亿元。利用高空和地面气象资料,分析了此次冰冻灾害的天气成因。结果表明:冰冻灾害是在大气环流形势稳定背景下发生的,对黔西南农业、交通、电力和通讯的危害最大。高空阻塞高压和低涡在南支槽和西南暖湿气流的长时间配合控制下是此次冰冻灾害形成的主要原因。乌拉尔山至贝加尔湖阻塞高压、中亚到西亚地区的低槽、鄂霍次克海至贝加尔湖低涡和南支槽是主要影响天气系统。贵州上空中低层的逆温长时间维持,以及冷暖湿空气交汇于中国西南、长江中下游以南地区而形成低温阴雨是造成黔西南冰冻灾害的一个重要原因。黔西南地形呈西北高东南低分布,境内山脉对气流的移动有阻挡作用,从而使黔西南中部以北地区受灾比东南部严重。     

2008广西罕见凝冻灾害成因分析

普查分析广西1961-2007年雨凇、降雪、道路结冰、电线积冰等气象灾害记录,利用T213、ECMWF数值预报资料和MICAPS提供的常规气象观测资料,对2008年1月12日至2月5日广西长低温雨雪冰冻(简称凝冻,下同)灾害天气事件成因进行分析,表明造成这次长时间低温雨雪冰冻天气的主要原因有:(1)北半球东亚倒Q流型使大气环流长时间稳定,有利冷空气不断补充南下,影响江南、华南;(2)南支槽活动频繁,西南暖湿气流持续向中国南方输送,冷暖空气在华南上空交汇,导致广西出现长时间降水;(3)逆温层深厚,长时间的降水普遍以小雨为主,容易形成过冷水滴,雨淞范围从贵州、湖南南扩至广西北部,造成严重灾情.     

2004-07-05云南德宏州山洪泥石流气象成因分析

应用气象资料,卫星、雷达资料及带通滤波方法,分析了引发云南德宏州2004-07-05特大山洪泥石流灾害的天气成因。结果表明,除了德宏州区域地质、地貌等自然原因外,德宏州入汛提前,入汛后多低温阴雨是造成这次灾害的前期气候背景;中尺度辐合天气系统、充沛水汽输送及辐合、低空急流的作用导致07-04T20-07-05T20发生特大暴雨,是引发此次山洪泥石流灾害的直接天气原因。     

乌鲁木齐典型暴雪天气机理及成因分析

利用常规地面、高空观测资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析和FY卫星资料,针对乌鲁木齐1990年以来的3场典型暴雪天气,从高低空环流和天气系统配置、不稳定条件、水汽、动力及黑体亮温（TBB）变化等方面综合对比分析暴雪成因。结果表明：（1） 3场暴雪均发生在欧洲高压脊东南衰退,推动西西伯利亚低槽东移南下,与中纬度短波槽结合的环流形势下,高低空系统呈“后倾槽”结构,乌鲁木齐处在925~600 hPa西北急流与600~200 hPa强西南急流叠置区,且天山山脉的地形强迫抬升有利于暴雪的维持和加强。（2） 暴雪前850~700 hPa均有东南风存在,微差平流作用有利于平流逆温生成和加强,使得能量不断积聚,后期冷空气进入,冷锋锋生,层结不稳定发展,为暴雪天气提供热力条件,东南风和平流逆温维持时间越长,储存能量越多,降雪越强。（3） 暴雪区存在西南和偏西2条水汽输送通道,中层水汽输送对乌鲁木齐暴雪至关重要,850~600 hPa存在较强的水汽辐合,且700 hPa最强。水汽输送、辐合强度及持续时间共同决定暴雪强度。（4） TBB与降雪强弱有一定的对应关系,TBB越低,云顶高度越高,中尺度云团发展越旺盛,降雪越强,降雪前TBB（云顶高度）的第一次迅速降低（升高）预示降雪开始,降雪过程中TBB降低对应降雪强度增强,且TBB降幅越大、低TBB值维持时间越长,降雪越强。     

云南红河一次冬季大暴雨天气过程分析

利用高空常规气象观测资料、NCEP/NCAR逐6 h 2.5°×2.5°再分析资料、葵花-8红外云图、自动气象站观测数据,对2019年1月7～9日孟加拉湾热带风暴"帕布"影响云南省期间造成红河州暴雨天气过程的大气环流背景、水汽条件、动力条件、大气不稳定层结等进行分析。结果表明:这是一次由孟加拉湾风暴远距离影响造成的冬季大暴雨天气事件;南支槽前的西南气流能把孟加拉湾风暴产生的云和水汽输送到云南省红河州上空;700 hPa西南低空急流为此次天气过程提供了充沛的水汽供应;高低空急流耦合为水汽的垂直输送提供了良好的动力抬升条件;地形作用和对称不稳定是造成此次冬季暴雨天气过程的触发机制。     

2011年初广西异常低温冰冻灾害成因分析

利用NECP再分析资料和Micaps站点资料,对2011-01-03-28广西地区出现的异常低温冰冻灾害过程的环流背景场、物理量场和影响系统等特征进行了分析.结果表明:1)此次过程的异常环流特征表现为中高纬倒Ω流型,低纬南支槽异常活跃,构成典型的“北脊南槽”形势,有利于北方冷空气与南方暖湿气流在广西地区交汇;2)蒙古地面冷高压强度较往年偏强,位置偏东、偏南,有利于地面冷空气的堆积和不断分裂南下,影响广西地区;3)逆温区主要位于桂北,长时间降水普遍以小到中雨为主,容易形成过冷水滴,造成冻雨灾害;4)华南静止     

陕西省霾天气变化特征及气候成因分析

通过对比选用14时实测值法利用1981—2016年全省96站14时相对湿度和能见度数据重建全省历史霾数据序列,分析区域内霾天气的特征及相关气象要素的特征,并探讨大范围持续霾天气过程对应的环流形势,研究霾天气过程的成因。结果表明：关中地区是我省霾天气的高发区,其次是陕南的汉中盆地,陕北出现最少。全省霾日数总体呈较明显的上升趋势,2000年后增加显著。从季节变化来看全省及各区域均为冬季霾日数最多,秋季次之,夏季霾日数最少。各区域均在5～8 km能见度、60%～70%相对湿度、静小风时易出现霾天气,西安及关中全年和四季在偏东北风向时霾天气频率较大。冬季地面风速小,相对湿度较大,近地面风场辐合及逆温层的存在,造成关中大气垂直扩散能力较弱,大气污染物发生堆积、累积效应易形成关中地区持续霾天气及严重大气污染。     

2008年6月广西锋前暖区暴雨过程分析

利用常规观测资料、卫星TBB和NCEP再分析资料,对2008年6月8-13日持续性暖区暴雨的环流特征、影响系统及物理量变化进行了诊断分析,结果表明:本次暴雨过程是在高层200hPa出现环流型调整、500hPa贝加尔湖至新疆地区为弱阻高形势和地面锋面低槽的环境下产生的,主要影响系统有低层切变线和低涡;低空急流迅速建立、北抬,使低层风速辐合加强是产生锋前暖区暴雨的有利因素;广西的中尺度环境存在南北明显差异,可能是形成双雨带的主要原因;在切变线和低涡切变锋区上垂直运动结构有明显差异,低涡切变上低层辐合高层强辐散,上升运动更强烈;暴雨前相对湿度明显增大,湿层深厚,中高层相对湿度在降水减弱时率先出现下降趋势;水汽通量中心的出现与暴雨发生时段和暴雨落区较为对应;夏季风向北推进,华南地区发生经向风扰动,出现了季风涌,使南海的水汽和能量源源不断地传送到华南地区,为这次持续性暴雨提供有利条件。     

新疆中尺度对流系统的地理分布和生命史

中尺度对流系统（MCS）是夏季造成暴雨等灾害性天气的重要天气系统,高时空分辨率的静止卫星红外云图是监测MCS的主要手段之一。结合新疆的实际情况,将中-β尺度MCS的最小尺度定义为1.0～3.0个纬距。利用1998-2002年日本第5代地球静止气象卫星（GMS-5）逐时红外云图数字资料,采用红外云图增强和图像叠加处理技术,对发生在新疆的MCS进行了分析研究,给出了新疆MCS的地理分布特征和生命史特点。结果表明：（1）5 a内新疆没有出现中-α尺度MCS,出现了111个中-β尺度MCS。MCS具有年际不均衡性,1998、2000年为多发年,2002年为少发年。新疆有两个明显的MCS集中区,一处在伊犁河谷东边天山山脉的迎风坡,另一处在西天山东侧背风坡的柯坪附近,北部的古尔班通古特沙漠中MCS发生的很少,而南部的塔克拉玛干沙漠有MCS的活动。（2）MCS主要出现在春末和夏季,秋冬少见。6月最多,占总数的34%,其次是5月和7月,分别占总数的25%和15%,与新疆沙尘暴、冰雹等灾害性天气的高发季节相对应。（3）多数MCS形成于午后到午夜,夜间至凌晨消散,持续4～6 h,有明显的夜发性。发生在新疆的MCS维持时间较短,这与新疆水汽供应较少有关。（4）新疆MCS的形状规则,圆形和椭圆形各占一半。绝大多数MCS是由对流泡发展而成,尺度较小。（5）给出了3个发生在不同地区的MCS个例,用以展示新疆MCS在发生和发展过程及其云顶黑体温度分布上所表现出来的多样性。     

干旱区一次锋面过境短时暴雨中尺度系统分析

利用加密自动站、卫星云图及雷达图像等资料,对2010年6月7日白天到夜间宁夏中北部地区出现的短时暴雨天气成因及中尺度系统演变进行分析。结果表明,此次短时暴雨是在“东高西低”稳定的环流形势和锋面过境背景下,500 hPa西风槽,700 hPa切变线、低涡、低空急流,850 hPa切变线,地面冷锋等主要影响系统相互配合、共同作用下发生的;大降水落区位于低空急流左侧与切变线尾部的辐合区,这可作为宁夏中尺度暴雨天气系统的一种典型特征;逆风区的出现和S型风场、锋面过境雷达图像特征是此次强降水典型的雷达回波特征,逆风区分布与中尺度系统走向基本一致。     

“05.6”华南致洪暴雨过程中各尺度天气系统的作用

利用MICAPS、NCEP的grib 1x1°、MM5V37模式运行输出等资料,通过天气形势和物理量诊断分析的方法,对造成"05.6"华南致洪暴雨各尺度天气系统进行综合分析。结果表明:该次暴雨过程是在副热带高压、南亚高压、高空槽等大尺度天气系统有利配置的环流形势下,低涡、切变线、静止锋、西南暖低压等天气尺度及中小尺度系统得到发展,各尺度天气系统相互作用下产生的。暴雨落区位于高空槽前、南亚高压脊线反气旋曲率最大处、中低层低涡切变的东南侧和地面静止锋附近。高低空急流相互耦合在这次暴雨的发生过程中起到了关键的作用,高低空急流轴之间的区域是高空辐散区与低空辐合区相配合区域,是强暴雨落区。     

南疆2011年5月一次强冰雹天气的综合分析

综合分析了2011年5月24日发生在南疆五团境内的一次强冰雹天气。结果表明,冰雹天气是在有利的天气背景下发生的,冰雹区上空的辐合上升运动为冰雹出现提供了动力抬升条件。L波段高空探测秒数据显示,雹暴发生前中低层风速明显增大并有暖平流。冰雹发生地存在层结不稳定和能量堆积。强雹暴的回波特点是,组合反射率因子CR长时间维持在50 dBZ以上,伴有弱回波区,液态水含量密度最高达4.0 g·m-3,垂直高度接近12 km。     

近10 a中亚低涡背景下新疆短时强降水环境场分析

为更好地把握中亚低涡造成新疆短时强降水天气过程的机理特征,为新疆短时强降水预报预警提供参考和依据,利用FNL资料、探空资料等,运用天气学原理、动力诊断分析方法等,研究了中亚低涡系统不同部位发生的三类短时强降水的环境场特征及环流配置。结论表明：（1）短时强降水发生在500 hPa中亚低涡前部西南气流下为最多。（2） A指数在新疆地区短时强降水降水预报中意义不大。（3）中亚低涡背景下新疆短时强降水天气的配置一般属于高空冷平流强迫类。（4）三类短时强降水形势配置的共性：在低涡背景下,对流层中高层都有显著气流存在,低空有切变线存在,近地面往往有辐合线,700 hPa左右往往有湿舌。异性：第I类短时强降水湿度条件较好,第Ⅱ类短时强降水高低空温差较大,第Ⅲ类短时强降水垂直风切变较强。     

Spatial Distribution of Meso-Scale Precipitation in Scania, Southern Sweden

The aim of this study is to analyse the spatial variability of meso‐scale precipitation in Scania and to assess the influence of synoptic scale atmospheric circulation. The modes of spatial variation are revealed by EOF analysis of monthly precipitation totals between 1963 and 1990, which were obtained from a dense rain‐gauge network in Scania, southern Sweden. The influence of local physiography on the spatial distribution of precipitation is assessed by GIS techniques using a digital elevation model of Scania. The relation to synoptic scale atmospheric circulation is analysed using regional circulation indices and weather types. It is shown that the daily precipitation distribution in the area is significantly influenced by synoptic scale pressure patterns. Nevertheless, the covariability of the monthly precipitation within Scania is high. About 80% of the precipitation variability is connected to the passage of low‐pressure centres over or close to the region, which are likely to produce precipitation over the whole area. A wind‐direction dependency found in the distribution indicates that there might be a limit between precipitation regimes within the landscape. Topography greatly influences the spatial distribution in Scania. The distribution of land and surrounding sea is also an important factor and makes the relationship between physiography and precipitation rather complex. The physiographical effects vary over a single year. The dampening effect of the sea on the atmospheric temperature influences the local stability in coastal areas and results in seasonally dependent precipitation patterns.