青岛奥帆赛场浮标站弱风成因

针对第29届北京奥运会青岛奥帆赛竞赛海域浮标站风力与背景气压场的关系进行了分析。结果显示:因地形等影响,奥帆赛海域的背景气流为东、西向或为均压场时不易出现弱风;而由于海洋冷平流、地形抬升水汽辐合,以及低空与补偿回流反向的背景气流抑制海风环流发展等原因,弱南向背景气流最易出现弱风;背景气流为北向时,因有利于陆地气温升高和海风环流的发展,情况变得极为复杂,配合以不同的天空状况,较强和较弱的背景气流条件都可能产生弱风。奥帆赛海域的风场不仅受当地背景气流和海陆风的影响,有时还受周围邻近地区(例如胶州湾等)强海风发展的连带影响。不同背景气流下的弱风,其预报难度也不同。南向背景气流弱风主要取决于气压梯度大小,北向背景气流弱风主要取决于天空云量多寡。     

边界层流场和地形特征对青岛奥帆赛场午后海风影响的研究

奥帆赛是奥运会唯一以自然风为动力的竞赛项目,而北京奥运会期间的8月,青岛的风速是一年中最小的,因风速过小致使帆船竞赛地法进行的情况时有发生。鉴于青岛的弱风与海陆风的发展状况关系密切,文中分析8、9月青岛奥帆赛和残奥帆赛期间竞赛海域海陆风的发展条件,并用高分辨率数值模式对相关个例进行了模拟试验研究。结果发现,地面背景气流、边界层中上部径向气流和周围地形、海陆分布等边界层特征,都对竞赛海域海陆风的发展产生影响。其中晴天时,地面西风、弱的北风和东风、均压场环境以及边界层中上部弱的北风条件等,都是竞赛海域海风发展的有利条件;而地面南风(无论大小)、强的北风以及边界层中上部较强的南风和很强的北风等,则是海风发展的不利条件。此外,当地面为东北风时,位于竞赛海域上游的崂山对地面风速有阻挡减弱的作用,从而有利于海风的发展;地面为南风时,崂山和浮山等地形强迫气流在竞赛海域附近向左右分为两支,胶州湾和崂山湾侧向海风(东南风)急流发展又加大了这种分流作用,导致竞赛海域常减小为弱风,使比赛无法进行。以上结论在2008年奥帆赛和残奥帆赛气象保障预报服务中得到运用。     

粤东沿海冬季海陆风过程的观测和数值研究

利用各种气象观测资料,研究了2010年1月28日和1月30日发生在粤东地区的两次海陆风生消的演变特征和环流背景,并通过数值模拟揭示了海陆风环流的结构特征。主要结论有:(1)两次海陆风出现时,粤东分别位于冷高压底部和入海高压后部,境内为均压场,后期随着冷高压南压或低压倒槽东移,粤东转受偏北风或偏南风控制,海陆风特点消失;(2)陆1风环流盛行时高空存在返回气流,没有贴地逆温,但在风向切变区域有逆温出现,海风环流高空无明显返回气流,无逆温出现;(3)高分辨率的模拟结果揭示,处于高压后部的海风环流在持续时间、垂直厚度和水平范围上都比高压底部的海风环流强。     

离岸型背景风和海陆风对珠江三角洲地区灰霾天气的影响

不同类型的背景场和海陆风对珠江三角洲地区大气灰霾有不同的影响。作者主要利用空气质量模式系统Models-3 (MM5/SMOKE/CMAQ)研究离岸型背景风和海陆风对珠江三角洲一次灰霾天气的影响, 结果表明, 中尺度气象模式MM5对珠江三角洲地区这次灰霾天气的气象模拟, 较好地模拟了风速和风向的变化。多尺度空气质量模式CMAQ模拟出了PM10浓度的变化, 与观测值比较一致。在这次灰霾天气过程中, 由于离岸型背景风与陆风风向一致, 在陆风维持的情况下, 内陆源区的PM10被输送到沿海地区, 导致沿海城市和海面上PM10浓度比较高; 而在海风维持的情况下, 海风与离岸型背景风方向相反, 造成海风较小, 致使整个珠江三角洲地区灰霾天气都比较严重。敏感性试验结果表明离岸背景风和海陆风的相互作用对灰霾天气的生成与分布有重大的影响。     

海陆风和地形对一次弱天气背景下暖区特大暴雨的影响分析

利用区域气象站、海岛站、测风塔、风廓线和多普勒天气雷达等多种非常规观测以及NCEP/NCAR 0.25°×0.25°再分析资料,对2017年6月22日凌晨广东西部沿海发生的一次预报失败的局地特大暴雨过程的成因进行了综合诊断,重点探讨了局地海陆风和地形(相互)作用对该过程的影响。结果表明:(1)暴雨发生在弱天气尺度环流背景下,华南地区无锋面和高空槽活动,边界层超低空偏南急流为暴雨提供了不稳定能量,不同性质下垫面的热力差异导致天露山山前形成海陆风(偏南)与偏北风的中尺度辐合线,致使初始对流在关键区触发。(2)偏南暖湿气流向北推进受阻后,在天露山地形强迫抬升下对流增强发展成中尺度对流系统(MCS),下垫面热力差异在山前强迫产生的中尺度垂直切变与降水之间可能存在正反馈现象,延长β中尺度对流系统生命史。(3)中尺度辐合线上不断激发的对流云团,形成降水的列车效应,导致了这场罕见的局地特大暴雨过程,凸显海陆风环流对本次暖区暴雨的重要作用。(4)该过程发生前,所有业务客观数值预报模式均未预报出明显降水,数值模式难以做出暖区尤其是弱天气背景下的暴雨以上降水预报,目前的监测和短时临近预警是主要手段。     

1998年长江流域洪涝灾害的气候背景和大尺度环流条件

分析１９９８年夏季长江中游严重洪涝灾害前期以及洪水出现期的和大尺度环流的作用。厄尔尼诺事件为这次长江流域夏季洪涝提供了气候背景。在梅雨前期江南出现７个月的多雨期,这使得梅雨开始时暴雨区的土壤水分接近饱和,江河湖的水位很高。梅雨期出现强降水后,大量雨水只能涌向河流,使得江河泛滥;土壤水分饱和也使得暴雨区的水分内循环增强。研究表明：１９９８年梅雨期降水强度较大,这期间有来自南海南部的两次大气低频振荡,输送大量不稳定的湿空气到暴雨区。７月下旬出现二度梅以及８月长江上游出现５次洪峰都与当时西风带南部静止波列的调整有关。     

不同类型大尺度环流背景下强对流天气的短时临近预报预警研究

利用常规气象资料、自动站资料、卫星资料、NCEP再分析资料,对2001—2010年安徽省强对流天气过程的物理机制、中尺度特征进行分析。结果表明：强对流天气其发生发展和一定的大尺度环流背景场有关,强对流发生的天气学条件即：丰富水汽、不稳定层结、抬升触发机制或强上升运动,强烈发展的强风暴常有逆温层、强的风垂直切变、中层干冷空气等有利条件。然而,这些条件在不同的大尺度环流背景下各要素的重要性不尽相同,产生的强对流天气类型也不相同。冷涡槽后类对流不稳定表现在中低层温度直减率大;风垂直切变强,风随高度强烈顺转,400～500 hPa有西风急流存在,且与强对流天气的发生区域紧密相关;存在明显的中尺度低压和辐合线、干线;主要造成雷雨大风和冰雹天气。槽前类通常对流不稳定能量较大,中低层有急流存在,风速水平切变和垂直切变大;快速东移的短波槽是触发强对流天气的主要机制;低层水汽条件较好;主要导致雷雨大风、短时强降水和龙卷天气。通过对不同类型大尺度环流背景下强对流天气各天气要素和物理量统计,提取环境场消空指标,明显提高了基于多普勒雷达反射率因子和平均径向速度的龙卷识别和预警水平。对比分析了2010年7月19—20日发生在副高边缘槽前类和在东北冷涡形势下的2009年6月3日、5日、14日在黄淮和江淮地区分别产生飑线并造成大范围雷雨大风、冰雹等强对流天气产生的物理机制、中尺度特征差异,提高对不同类型大尺度环流背景下强对流天气的短时、临近预报水平。     

上海地区不同类型短时强降水的大尺度环流背景特征分析

作为一种强对流天气,短时强降水的监测诊断和预报预警已成为气象预报部门的业务重点,也是当今社会各界的关注重点。为此,以上海短时强降水为例,利用上海地区2004—2012年11个基本气象站的逐时观测资料、NCEP/NCAR第二套逐日再分析资料及实况天气图等资料,基于对所有短时强降水的影响系统进行分类,重点分析了不同影响系统下短时强降水的大尺度环流背景。研究结果表明:1)上海汛期(6—9月)平均每年发生8次短时强降水,其中,8月份发生次数最多,占总次数的近一半。降水强度的空间分布呈现城市雨岛特征,大值区位于中心城区及其下风向的近郊。2)产生短时强降水的主要影响系统有准静止锋、热带气旋、低压倒槽、冷锋及中尺度对流系统。其中,准静止锋导致的短时强降水发生次数最多,发生比例达67%,且多出现在6—8月;热带气旋影响下的短时强降水发生比例占17%,多出现在8—9月;其他影响系统导致的短时强降水发生次数较少。3)各类影响系统为短时强降水提供了不同的大尺度背景及作用:准静止锋类型有利于形成上冷下暖的不稳定层结;热带气旋与高空急流辐散场相配合导致强烈的水汽辐合和垂直上升运动;暖性低压倒槽使地面增湿减压,高空冷平流有利于高空辐散;冷锋有利于形成北侧下沉、南侧上升的经向垂直环流圈;中尺度对流系统则主要与非均匀加热导致的局地垂直环流及其伴随的冷空气卷入相联系。     

佛山市龙卷风活动的特征及环流背景分析

利用常规气象观测资料和NCEP再分析资料,分析了多年来佛山龙卷风的活动特点及其产生的环流背景和环境条件。结果表明:佛山龙卷风集中出现在4—8月;发生时间主要集中在08:00—14:00;发生地域以南海区最多,其次是三水区;16次龙卷风过程可归纳为4种诱生形势:台风外围型、锋面暖区型、地面辐合线型和热带扰动型。分析还发现:佛山龙卷风发生于偏南暖湿气流中,中低层通常有西南或偏南急流叠加配置,并存在强的垂直风切变和中干冷、下暖湿的强不稳定层结及较低的抬升凝结高度。另外,佛山龙卷风的发生还与地形因素关系密切。     

不同天气背景下江西省气温日变化特征

利用2012—2020年CLDAS格点小时温度数据,通过插值、合成分析等技术,分析江西省不同天气背景下气温的日变化特征。结果表明：1） 江西省气温日变化曲线呈单峰形,整体上表现为06—15时为气温上升阶段,其中08—12时为快速上升阶段;16—05时为气温下降阶段,其中17—20时为快速下降阶段。2） 不同地形和季节日最高（最低）气温出现时间略有差异,平均而言高山地区最高气温出现于14时,较平原、丘陵早1 h;冬季最低气温出现在07时,较其他季节迟1 h。3） 不同地形大部分时段气温表现为丘陵＞平原＞高山,丘陵地区气温高于平原在12—17时最明显,温差为1—2 ℃,高山地区较两者低4—5 ℃。4） 不同天气背景下,气温日变化曲线仍呈单峰形,日最高气温大概率出现在14—16时,日最低气温在23时—次日06时各时次出现概率大致相同。气温日较差在有雨条件下最小,为2—3 ℃;晴天不同云量条件下,气温日较差最大,为6—8 ℃,阴天最小,为3—5 ℃;气温日较差在强降温天气大于强回暖天气。     

不同气候背景下南疆暖季暴雨特征和差异

利用1961—2020年5—9月(暖季)南疆44个国家气象站逐日降水资料和NCEP/NCAR(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research)再分析资料,分析不同年代际和气候背景(暖干期和暖湿期)下南疆暖季暴雨的时空变化特征及大尺度环流异常特征。结果表明：1961年以来南疆暖季累计暴雨日数、暴雨站次和暴雨雨量均呈增加趋势,暴雨强度和暴雨雨量占总降水量比例的变化趋势不明显。南疆暖季累计暴雨日数、暴雨站次和暴雨雨量在暖湿期明显多于暖干期,暴雨强度和暴雨雨量占总降水量的比例在暖干期及暖湿期的差异不大。进入暖湿期后,南疆大部分站点的暴雨日数和暴雨雨量都有所增加,且西南部站点增加最明显,但山区的增加幅度小于平原。中亚低槽、中亚低涡和塔里木东风低空急流是造成南疆暖季暴雨的主要影响系统,南疆暖季暴雨在暖干期以低涡型为主,暖湿期以低槽型为主;850 hPa偏东气流在低涡型暴雨中比低槽型暴雨西伸更加明显,在暖湿期与暖干期环流差值场中,低槽型暴雨和低涡型暴雨中高纬地区的环流异常呈现...     

不同类型华南暖区暴雨过程的环流特征

在对34年华南暖区暴雨的筛选和客观分类研究的基础上,继续深入研究不同类型暖区暴雨的环流特征与对流发生环境变量特征的异同.主要结果如下:大部分切变线型、低涡型和回流型暖区暴雨个例的环境场斜压性较强,其中回流型暖区暴雨在关键区斜压性最强,而南风型暖区暴雨个例的环境场斜压性相对较弱;所有类型暖区暴雨发生时对流层中高层的中纬度...     

不同气候背景下北疆霜期的时空变化特征

利用新疆气象信息中心提供的1961—2021年逐日最低气温资料,基于常规气象统计方法,对不同气候背景下北疆地区初、终霜日和霜期的变化特征进行分析,结果表明：（1）初霜日在背景I下呈较快推迟趋势,速率达0.36 d/a,背景II下变化趋势很小;终霜日在背景I下反呈推迟趋势,速率达0.15 d/a,在背景II下呈较快提前趋势,速率达0.28 d/a;霜期在背景I、II下均呈缩短趋势,缩短速率分别为0.24 d/a、0.35 d/a。（2）在气候背景I下霜期的缩短主要由初霜日推迟而导致,在气候背景II下霜期的缩短主要由终霜日提前所导致。（3）北疆地区平均初霜日在背景II下变化趋势很小是因为此时段下北疆初霜日西部在提前,东部在推迟,且推迟与提前的变化趋势相差较小;平均终霜日在背景I下反呈推迟趋势的气候条件是此时段下北疆春季气温变化趋势为-0.357 ℃/10 a,空间变化上则是因为此时段下北疆终霜日整体呈推迟趋势,仅阿勒泰地区东部、哈密地区东部呈提前趋势,且推迟速率较大,提前速率较小。（4）由气候背景I转为II,北疆初霜日等级出现由低向高移动的趋势,终霜日和霜期则与其相反。（5）相关季节北大西洋涛动指数对于北疆地区初、终霜日的影响较为显著,初霜日与夏季北大西洋涛动指数呈显著负相关,终霜日与秋季北大西洋涛动指数呈显著正相关。     

承德市2006—2015年雾的分布特征及典型环流背景分析

文章通过统计承德市9个气象站2006—2015年地面常规气象观测资料,分析承德市雾的时空分布特征,结果表明:承德市雾空间分布南多北少,滦平出现最多,时间分布特点多出现在夏、秋季节;利用NCEP/NCAR再分析资料和个例诊断分析方法,将承德市出现的区域雾(单雾日3站及以上)分为平流雾、辐射雾及锋面雾3种类型,并分析其典型环流背景,为以后承德市大雾预报工作提供重要参考。     

广西贵港地区极端高温日的时间变化特征及其环流背景

极端高温事件是我国南方夏季频发的天气灾害,区域性明显,持续性高温事件的环流背景及其影响机理值得深入研究。基于台站观测资料和欧洲中期天气预报中心的再分析资料,对1961—2010年广西东南部贵港地区发生的高温事件的时间变化规律及持续性高温天气过程对应的大气环流场演变进行了统计诊断分析。(1)广西东南部贵港地区的高温日主要出现在6—9月,其中7—8月是高温日频发的月份;3天以上的持续高温日数占总高温日数的6成;8—9月的高温日数具有明显的增加趋势。(2)桂东南在6—9月的持续性高温天气与一些特定的天气系统的存在有紧密联系。持续的下沉运动是造成广西东南部升温的主要原因,而导致垂直下沉运动的主要原因又与大陆高压、副热带高压或南海-菲律宾海出现的热带低压系统的北移路径偏东有关,持续时间较长的高温过程还与热带气旋的活动时间较长和强度偏强有关。(3)高压控制的晴空少云天气可导致地表接收更多的太阳辐射,使得地表温度的升高,从而导致地表向上的长波辐射及感热通量增强,加热近地面空气,这些有利于近地面升温的热力过程以及垂直下沉绝热加热过程的增强,使得高温天气过程得以维持。      

不同背景场条件下AREM模式预报效果评估分析

分析了2005年6月1日至11月31日以T213分析场为背景场和以AVN（Aviation）分析场为背景场条件下AREM（Advanced Regional Eta Model）模式降水预报效果,并对两分析场计算日平均偏差和均方根标准差,分析偏差分布、总结两者之间的差别。结果表明：AREM模式在其他条件完全相同,分别使用两种分析场做背景场条件下,出现了降水预报效果的较明显差异,总体上以AVN分析场为背景场条件下AREM模式的预报效果好于以T213分析场为背景场;对两分析场进行统计学对比,发现两分析场在高度、温度和相对湿度3个要素上存在较大的差异,两分析场在新疆北侧的西伯利亚、内蒙古东北部及俄罗斯东南部区域、孟加拉湾、青藏高原等地区存在较大偏差,而这些地区的天气系统对我国天气有重要的影响。     

河西走廊沙尘暴的时空变化特征与其环流背景

利用近50年来的气象台站观测资料和NCEP／NCAR再分析气候资料,分析了河西走廊沙尘暴频数的空间分布特征和时间变化规律以及有利于中国北方沙尘暴多发／少发的环流气候背景。结果表明：河西走廊沙尘暴的分布主要是沙漠边缘干旱化不稳定过渡带的产物,即在同样的大气条件下,下垫面条件决定沙尘暴的空间分布;河西走廊沙尘暴的时间分布主要与大风有关,在日变化、年变化、年际变化和年代际变化中都是如此,即在确定的下垫面条件下,大气(风)状况决定沙尘暴的时间变化;蒙古低(槽)、乌拉尔高(脊)的环流形势配置是沙尘暴过程中的典型背景条件,不仅在天气尺度是如此,在年际、年代际尺度也是如此;河西走廊沙尘暴的EOF分析表明,沙尘暴频数在20世纪末到本世纪初有一个明显的回升趋势,上升幅度已接近总下降幅度的四分之一至三分之一。     

粤东北雷暴时空的变化特征及环流背景分析

统计分析1965 ～ 2008年粤东北12个站点的雷暴气候资料.结果表明:粤东北雷暴日总体呈明显减少的趋势,年代差异较大,并在1986年发生了减少性突变;在空间分布上有自北向南逐渐增加的特征;从气候趋势系数的空间分布来看,全区皆呈一致的减少趋势;一致性和西北-东南反位相异常变化特征是粤东北雷暴日的两个主要空间模态.利用NCEP/NCAR再分析资料,分析夏季雷暴日异常年500 hPa高度场和850 hPa风场特征发现,在正(异)常年500 hPa位势高度偏低,副热带高压偏弱、位置偏东,南支槽显著加深,中高纬阻塞高压偏强;850 hPa西太平洋和南海的2支气流使粤东北处于水汽辐合区.     

1991～2004年不同环流背景下南宁市降水化学成分变化特征的研究

利用1991～2004年广西南宁市降水化学成分资料,结合NCEP／NCAR再分析资料,分析了不同大气环流背景下南宁市降水化学成分的变化特征。结果表明,南宁市的酸雨属硫酸型,酸雨的形成与大气环流密切相关,影响南宁市酸雨的大气环流主要是高空槽锋面,其次是高压后部和热带气旋,受高空槽锋面特别是东路冷空气影响时,出现酸雨的频率最高,pH值最小,雨水中SO4^2-明显增多,热带气旋降水时,雨水酸度最轻,离子浓度甚至比高空槽锋面影响低2～3倍。     

不同气候背景下新疆冬季极端冷(暖)事件的变化特征

利用1961—2013年新疆89站逐日气温和NCEP再分析高度场资料,分析了不同气候背景下新疆1961年以来冬季(12月—翌年2月)出现的极端冷(暖)事件年代际变化及与其相联系的环流特征。根据对新疆冬季极端冷(暖)事件的气候背景划分,认为新疆冬季极端冷(暖)事件在不同气候背景中都有明显的不同,全疆冬季极端冷事件存在随气候背景转变而发生区域一致变化的特征,但冬季极端暖事件的变化则有南北反相的区域差异。总体而言,新疆极端冷暖事件发生的日数趋于减少,极端冷暖事件强度也具有显著减小的趋势;北疆西部和天山两侧是气候极端性变化最显著的区域。从冷暖期环流特征的差异来看,北疆型极端冷事件减少的主要原因来自于突变后极涡减弱,而南疆型极端冷(暖)事件减少(增加)则主要受欧亚范围内大片正变高区的影响。