新降雪密度估算方法研究进展

降雪深度预报是北方地区冬季气象服务的重点和难点,新降雪密度估算是降雪深度预报的关键技术。本文回顾了新降雪密度估算中需要着重考虑的气象要素,并对国内外广泛使用的几类新降雪密度估算方法进行了详细的介绍和对比,在此基础上,评述几种估算方法的特点、局限性以及它们之间的承接联系,并对未来新降雪密度估算的发展方向进行了展望。主要结论为:(1)温度、风速、湿度的垂直分布及太阳辐射、降水量是影响新降雪密度的重要气象要素。(2)目前被广泛应用的新降雪密度估算方法有设为常数法、建立公式法、后处理诊断法和基于微物理过程法等四类,四种方法各具特点和局限性,且存在着上下承接关系。(3)较为科学的后处理诊断法和基于微物理过程法有着各自的相对优势也有着难以克服的不足,未来新降雪密度的估算需要在这两种方法的相互促进、共同提高中逐步发展。     

莱州湾西北与山东半岛北部强海效应降雪个例分析

利用常规资料、NCEP再分析资料和加密自动站资料对2011年12月8日莱州湾西岸一次强海效应降雪过程进行了诊断分析。结果表明:此地的海效应降雪与山东半岛北部的海效应降雪都是在适宜的背景场、有利的海气温差及较强的低空冷平流等基本条件下发生的。但是具体到风场配置、海气温差强度、水汽分布及动力、热力条件等方面存在着差异。在这次过程中,900 hPa以上为西北风,以下维持持续的东北风,是造成此次强海效应降雪的主要原因。这种风场结构与半岛北部的高、低空均要求西北风不同。结合物理量场的诊断分析认为,莱州湾西岸的海效应降雪与山东半岛北部的同属于浅对流降雪。本次过程中900 hPa以下存在上升运动、水汽辐合中心、不稳定层结和大的海气温差,近地层的切变线触发了不稳定能量的释放。强降雪区出现在1000 hPa相当位温暖舌的区域,暖舌的位置与山东半岛北部发生强海效应降雪时的不同,前者在莱州湾,后者在半岛北部沿海。从云图上看,冷流低云在海面上表现为一条条顺气流方向的云线,云的个体呈细胞状,接近陆地时,由于海陆下垫面的差异使得云层加厚,云的走向发生偏转,降雪加大。     

降雪含水比研究进展

降雪深度预报与定量降水预报(QPF)一样是冬季天气预报最重要的业务之一,而降雪含水比是降雪深度预报中所必须的重要参数,国外一般多将其称为snow-to-liquid ratio(SLR)。本文回顾了过去几十年来国内外在SLR的变化特征、影响因素等方面的主要研究进展,并对其预报技术和方法进行了总结和比较。研究表明:SLR具有明显的时间变化,并且存在季节和空间分布差异;大气温度和相对湿度是影响SLR的两个最重要气象因子,气压、垂直运动等气象因素,以及地表风、积雪自重、太阳辐射和积雪融化也会不同程度地影响SLR;随着预报技术的发展,SLR的预报方法可概括为气候学的、统计学的和基于物理基础的三类预报方法,气候学方法过于简单化,统计学方法的应用提高了SLR的预报能力,但仍无法摆脱统计方法自身的缺陷,比较而言,基于数值模式的瞬时预报更符合未来雪深预报业务的精细化发展趋势;目前,国内降雪深度观测资料较少、观测频率较低,有效开展地面降雪和探空加密观测,解决观测资料不足是今后SLR研究中亟待解决的问题;基于数值天气预报业务模式,探索气象因子对SLR的影响机理,建立适合我国冬季天气预报业务需求的降雪预报系统是未来的发展方向。     

2014—2016年南京地区降雪微物理特征

利用OTT激光雨滴谱仪观测的南京地区2014—2016年共六场降雪粒子谱资料,按仪器记录的降水类型将资料分为雨夹雪、小雪、中雪,利用Gamma和M—P函数对粒子的尺度谱进行拟合,拟合参量由阶矩法求出。线性拟合得出降雪粒子末速度的V—D曲线,并与经验曲线进行对比分析;μ、λ关系由拟合所得二项式表示。结果表明：南京地区降雪尺度谱分布更接近于Gamma分布;小雪、中雪粒子的下落末速度同粒子直径变化无较大关联,降雪粒子以湿雪为主;雨夹雪很好地满足μ、λ二项式关系,小雪和中雪的μ、λ二项式关系相对更差,利用此关系简化Gamma函数进行遥感反演降水参量时,对于不同凝结状态的降雪需采取不同的μ、λ函数关系来表示。     

影响哈密降雪异常的大气环流及水汽输送特征

利用1960—2020年哈密市6个气象站降雪观测数据及NCEP再分析资料,对哈密市降雪的时空分布特征及降雪异常年的大气环流和水汽特征进行了分析,结果表明：哈密市降雪中部多南北少,降雪日数12月最多,降雪量11月最多;降雪量和降雪日数总体呈增加趋势,但主要在2010年前增加,之后减少;降雪以小雪为主,大雪以上量级降雪较少。降雪偏多时,高层偏西急流增强,急流区北扩,中层伊朗副高加强北抬,极锋锋区南压,脊前低槽南下东移;低层风速增大,出现风向辐合和气旋性切变,地面锋面气旋加强,水汽输送增大,低层水汽含量多。降雪偏少时,高层急流偏弱,急流轴南移,中层西风气流控制,极锋锋区偏北,新疆脊东移,冷空气偏北,低层风速辐散增强,北方气旋偏北偏弱,水汽输送量小,水汽含量也少。     

青藏高原季风演变及其气候效应综述

青藏高原季风是在高原热力作用影响下形成的冬夏相反的盛行风系,是青藏高原气候的主宰者,对高原能量与水分循环和转换起着至关重要的作用,并深刻影响着高原及亚洲气候与环境的形成和演变.对高原季风及其气候环境效应的研究不仅是深入理解高原环境和气候变化、水分和能量循环的需要,同时也符合国家生态文明建设与社会经济发展的要求.本文从高...     

城市气候效应研究进展

城市是人类社会发展的必然产物.随着城市的快速发展,城市气候效应凸显,并对社会经济可持续发展和人体健康等造成影响.基于国内外已有的研究成果,综述了城市气候效应,包括城市热岛效应、雨岛效应、混浊岛效应、于岛效应和雷暴岛效应的研究历史、现状及其与城市化、天气气候变化的相互关系,并对未来城市气候效应的研究方向及技术方法进行了展望.     

秋季渤海海效应降雨的统计特征及形成机理

利用综合观测资料统计分析了1999—2020年秋季31次渤海海效应降雨过程的基本特征,通过典型个例分析揭示了海效应降雨的形成机理,并与渤海海效应降雪进行了比较。结果表明:(1)秋季渤海海效应降雨发生在10月中旬至11月,以11月中上旬发生频率最高;10月为纯雨,11月可产生纯雨,也有雨转雨夹雪(雪)或雨雪共存的天气过程;海效应降雨分布在山东半岛北部沿海地区,过程降雨量均为小雨,持续时间不超过1 d。(2)海效应降雨发生时的冷空气强度比海效应降雪弱,降雨时山东半岛850 hPa的温度10月在-1 ℃左右,11月在-6 ℃左右;11月发生雨转雨夹雪或雪时,850 hPa的温度一般为-9~-8 ℃,地面气温集中在2~4 ℃之间。(3)典型较明显的渤海海效应降雨过程环流形势表现为500 hPa冷涡、850 hPa西北冷平流和地面冷高压,强冷空气入侵渤海和山东半岛,790 hPa以下北部沿海地区产生浅层对流不稳定,风向风速辐合触发不稳定能量而产生海效应降雨;强海效应降雨时段北部沿海地区对流层低层存在偏东北风与西北风之间的切变线及明显的风速辐合,最大雷达反射率因子为45~50 dBZ。(4)渤海海效应降雨的环流形势、水汽来源、热力、动力及雷达径向速度特征与海效应降雪基本相同,主要差异在于海面温度和冷空气强度。渤海海效应降雨的预报关键期为10月下旬至11月。     

渤海海效应暴雪云特征的观测分析

利用静止卫星 (GMS-5, GOES-9, MTSAT) 红外数据与CloudSat卫星云剖面雷达数据、NCEP FNL分析资料与常规观测资料,对2001—2010年发生的12次渤海海效应暴雪过程中云的演变特征、渤海热力作用与暴雪云团垂直结构及相态组成进行了观测分析。发现不同生成源地的暴雪云通常在渤海上快速发展,云中多存在水平范围可达100~300 km的密实条状或块状云团,其下对应主要降雪区域;暴雪云生成源地可分为渤海湾及莱州湾附近、渤海中部、辽东湾附近3种,暴雪云在海上移动主要受850 hPa风场影响;渤海暖海面与其上冷空气间的热量、水汽交换形成的不稳定层结条件,导致暴雪云进一步发展;暴雪云发展旺盛时期高度可达4 km,其冰水含量最大值达600 mg·m-3且主要集中在2 km高度附近,平均值可达303 mg·m-3,冰粒子有效半径最大值约为120 μm,平均值约为91 μm。     

基于卫星识别的渤海海效应事件基本特征分析

针对渤海区域冬季较为常见的海效应事件,利用2000—2012年的GMS5、GOES9和MTSAT等卫星遥感数据及NCEP FNL再分析数据、海面温度SST、地面降水观测数据等资料,系统研究了渤海海效应事件的季节变化和日变化特征。研究结果表明：渤海海效应事件一般持续时间不长,但在11月—次年1月,有持续时间较长的个例,这段时间也是发生次数最多的时期;海效应事件的发生有较明显的日变化特征,清晨和上午出现的频次明显大于下午和前半夜,且不同季节也不尽相同;海效应事件中有约一半会造成山东半岛降水,其中在冬半年主要造成降雪,但个别情况下也有可能形成降雨;另外,造成海效应事件的天气学环境指标也具有很强的季节变化特征,其中850 hPa温度、海面温度、地面2 m温度和比湿均有较明显的月变化,而风速、海面和850 hPa温差则相对稳定,季节变化不大。这些研究结果将进一步加深对渤海海效应事件的认识,为预报思路凝练和研究的开展提供参考和借鉴。     

新疆暖区暴雪天气研究概述

暖区暴雪多发于新疆北部的塔城和阿勒泰地区。本文从大尺度环流特点、各种尺度影响系统之间的配置、水汽源地、输送路径等几个方面重点回顾了近30 a来新疆暖区暴雪的主要研究成果,得到了新疆暖区暴雪的天气概念模型、预报思路及预报指标,为预报员更全面的认识暖区暴雪提供了参考。在此基础上指出现有研究存在的不足（如目前新疆暖区暴雪大多集中在天气学分析方面,对其形成的物理机制研究较少）,以便进一步深入开展新疆暖区暴雪的研究,提高对此类天气的认识。     

中国西部积雪类型划分

利用中国105°E以西地区189个地面气象台站1960-2004年积雪日资料和1981-2004年SMMR、SSM/Ⅰ反演的逐日雪深资料,使用积雪年际变率方法划分中国西部积雪类型,并与积雪日数方法的划分结果进行比较.在此基础上,尝试建立了结合以上两种要素的综合分类指标.利用积雪年际变率方法和台站资料,将中国西部积雪划分为3类.其中,稳定积雪区主要包括北疆、天山和青藏高原东部高海拔山区;年周期性不稳定积雪区包括南疆和东疆盆地周边、河西走廊、青海北部、青藏高原中西部、藏南谷地以及青藏高原东南缘;其他积雪区均为非年周期性不稳定积雪区.气候突变后,积雪日数方法划分的积雪类型变化反映出沙漠和低纬度地区积雪变幅增大,在积雪年际变率方法的结果中体现出青藏高原东部地区趋于稳定的积雪面积在增加.在没有台站记录地区,卫星遥感资料很大程度上弥补了台站观测的缺陷,使用这种资料划分积雪类型时,积雪年际变率方法比积雪日数方法的结果更符合西部积雪的分布特点,反映出积雪分布与地形的密切关系.利用综合分类指标划分西部积雪类型的结果表明,台站资料的划分结果很大程度上受积雪持续时间的影响,而在卫星遥感结果中,积雪年际变率则是影响类型划分的主要因素.     

华北汛期降水长期变化规律研究新进展

华北汛期降水的年代际减少,一直是气候学领域关心的重要课题之一。本文扼要回顾了华北汛期旱涝研究的最新代表性成果,主要包括华北汛期起讫的客观识别、华北汛期降水多时间尺度的变化特征、华北汛期降水变化与大气遥相关型的关系,以及华北汛期降水量增多趋势的停滞等。在此基础之上,归纳和总结了该领域需要继续深入研究的问题,如：华北汛期起讫时间的统一性;在华北汛期降水年代际变少的归因分析中,其年际振荡成分衰减的物理原因;华北汛期降水年代际变多趋势停滞的原因;华北汛期降水何时恢复增多等科学问题。     

中国近几年热带气旋研究进展

总结了中国过去几年尤其是“八五”结束后热带气旋领域取得的研究成果。主要包括以下几个方面的内容：热带气旋的结构、数值预报研究、业务数值预报评估、热带气旋暴雨、热带气旋的气候特征以及热带气旋的灾害等等。     

近50a华北暴雨研究主要进展

在我国加快实现气象业务现代化进程及2012年7月21日北京出现特大暴雨洪涝灾害的背景下,较为系统地回顾总结了近50 a华北暴雨的主要研究进展,其内容涉及大尺度环流形势及其分型、中低纬度系统相互作用、水汽输送、高低空急流、直接造成暴雨的中尺度系统、复杂地形以及下垫面、气候学特征等诸多方面。对这些研究成果的梳理,旨在加深对华北暴雨的理解和认识,加强华北暴雨研究,提高华北暴雨的预报水平。提出在继续开展大尺度系统发展演变研究的同时,有必要借助新型观测和数值模拟手段,有针对性地开展华北暴雨β（γ）中尺度系统细致研究,以期更清楚地揭示华北暴雨中尺度系统的三维结构特征、发生发展机理。     

我国南方西南和中东部区域两次持续性低温雨雪过程与关键环流系统的关系研究

利用NCEP再分析资料和国家气象信息中心提供的753站逐日气温和降水资料,对比分析了我国南方西南和中东部区域两次持续10 d以上的低温雨雪过程,结果表明:(1)两次过程中欧亚大陆中高纬东亚大槽均加深,但环流形势有差异。西南过程呈现"北高南低"形势,关键脊区在贝加尔湖,而中东部区域过程"北高南低"和"西高东低"形势共存,关键脊区从乌拉尔山延伸至贝加尔湖。两次过程异常的环流与北大西洋向东传播的波列有关。(2)西南过程关键脊区提前过程3 d发展并东移至贝加尔湖,形成稳定形势;而中东部区域过程关键脊区提前过程一周发展,在开始日达最强。两次过程均伴随蒙古高压东移南压使地面降温,500 hPa关键脊区超前蒙古高压2 d变化。西南过程降温主要受到冷平流和绝热冷却影响,而中东部区域过程主要受到冷平流的影响。(3)西南过程水汽来自孟加拉湾,只受南支槽支配。中东部区域过程水汽来自孟加拉湾、南海和西太平洋,由南支槽和西太平副热带高压的共同影响。两次过程水汽正收支主要来自南边界。     

1951—2017年冬季中国南方持续性冰冻雨雪事件的气候特征及其与环流异常的联系

采用1950—2018年中国753站逐日气温和降水资料及NCEP/NCAR逐日再分析资料,确定了1951—2017年冬季中国南方强持续性冰冻雨雪事件,并对其时空特征、区划及事件爆发日的环流特征进行分析。结果表明：1)中国南方持续性冰冻雨雪事件存在显著的2～3 a周期变化,且1985年前后发生了突变,虽然近年来其强度呈显著减弱趋势,但仍然发生了多次强持续性冰冻雨雪事件;2)持续性冰冻雨雪事件在中国南方中西部发生频次高、持续日数长,在中国南方中东部则强度更大;3)中国南方37次强持续性冰冻雨雪事件可划分为华中型、华南型和西南型3类;4)3类持续性冰冻雨雪事件爆发日,欧亚大陆500 hPa位势高度异常呈现北高南低,蒙古高压显著偏强、中心南进,该配置有利于北方冷空气向南输送,且南支槽显著加深,水汽向北输送活跃。三者的不同之处在于蒙古高压强度及影响范围存在差异,其中西南型最强、范围最大、南伸显著,华南型次之;华中型、华南型的水汽输送受南支槽和副热带高压共同影响,而西南型的水汽输送仅受南支槽调控。     

西南干旱特征及其成因研究进展

在全球变暖背景下,中国极端天气气候事件频发.近年来,发生在中国西南的严重干旱事件给当地造成了重大的经济损失和严重的社会影响,引起政府部门和科学界的高度重视.因此,总结西南干旱的观测事实和规律,探讨干旱成因,为西南干旱的预测预警提供依据,是一项具有现实意义也极具理论价值的研究课题.文章根据近年来有关西南干旱的研究进展,从影响干旱的几个主要方面着手,总结西南干旱的最新研究成果,并分析研究中尚存在的不足,以期对今后的工作有所帮助.     

华北南部一次回流暴雪天气的诊断分析

利用常规观测资料和NCEP再分析资料,对发生在华北南部的一次回流暴雪天气过程进行了动力、热力等诊断分析。结果表明：该回流暴雪天气属于华北回流中的两槽一脊型,导致这次强降雪的影响系统是高空急流、西来槽、低涡切变和低空急流,东北冷空气起到了触发作用。最大降水出现在南北风转换阶段,当东北风完全控制低层,降水结束。高空辐散和低层辐合相叠置及高空正涡度的下传,有强降水的产生,但上升运动中心较低。降雪前的增暖增湿与低层冷空气的楔入使华北南部位于θse能量锋区和水汽辐合区内,有利于强降雪的产生。回流天气的水汽主要来自于南方,低层东北冷空气也有间接输送水汽作用。