成都地区一次持续性污染过程天气特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料、地面气象观测资料,重点分析了2013年1月成都地区一次重污染天气过程的天气背景以及地面气象要素演变。结果表明:(1)此次持续的污染天气出现在高空为弱脊控制且位势高度场异常偏高,地面处于变性高压脊或均压场且近地面层风速较弱的静稳天气背景下。(2)产生此次高污染(高AQI)的地面气象条件为:地面冷高压逐渐变性,近地面温度升高,海平面气压降低,近地面相对湿度升高至80%左右,无降水或弱降水,能见度将降低至于10km以下,地面风速减弱。(3)中低层弱风速,弱的水平风垂直切变,700h Pa层附近和近地面层的逆温层,不利于污染物在垂直方向上的扩散,使得污染进一步加剧。      

贵州铜仁2019年1月两次空气污染过程及其气象条件特征分析

2019年1月铜仁市发生了中到重度污染过程,本文利用铜仁市城区逐时环境监测资料,高空及地面气象观测资料,分析了本次污染过程气象条件特征。结果表明,此次首要污染物为细颗粒物（PM2.5）。污染天气发生时,铜仁上空是高压脊或一致的西南气流,地面为冷高压或均压区控制,气压梯度小,风小;当转为高空槽前,地面有冷空气补充,气压梯度增大时,污染物浓度得到降低。同时风速和相对湿度大小跟污染物浓度也有一定关系,地面风速小,空气干燥时,污染物浓度增加;相反,风速增大达4m/s以上,空气相对湿度增大达90%以上,特别是明显的雨雪天气发生时,污染物浓度得到快速降低。另外,污染天气伴随有近地层逆温层持续影响,逆温层厚度越厚,且逆温强度越强,抑制了大气垂直方向的湍流交换,有利于污染物浓度累积增长。受梵净山地形阻挡作用,当近地层为弱偏东风影响时,污染物不能翻越梵净山向西扩散,会在山的东侧堆积,导致铜仁城区污染物在本地循环累积,污染浓度维持较大值。上述研究结果,可为铜仁市空气质量预报及污染防控提供新的参考依据。     

北京“7.21”暴雨的不稳定性及其触发机制分析

本文利用WRF模拟的高分辨率资料对2012年7月21日北京特大暴雨过程的对流不稳定和条件对称不稳定性及其触发和维持机制进行了诊断分析。分析结果表明:(1)在临近暴雨发生时刻及暴雨初期, 大气低层主要以对流不稳定为主, 随后对流触发, 不稳定性减弱, 而低空急流和湿斜压性的增强, 使得条件性对称不稳定加强, 维持和加强了暴雨的不稳定性。(2)分析表明, 在暴雨过程中主要由于较强的水平风的垂直切变造成湿位涡的斜压分量异常, 从而导致条件性对称不稳定的产生。(3)本文分别对暴雨发生过程中的对流不稳定与条件对称不稳定的触发机制进行了分析, 主要结论如下:暴雨初期对流性降水阶段, 切变线上有利的垂直上升环境与地形的强迫抬升相互配合, 触发了对流性降水。另外, 北京上空的干冷空气入侵, 也增强了大气的对流不稳定性, 更易触发对流;对称不稳定导致的降水阶段, 主要是由于北京上空冷暖空气的长期对峙, 冷空气逐渐深入到暖湿空气下方, 使得暖湿气团沿冷气团爬升, 从而触发对称不稳定, 造成持续性降水。此次暴雨过程中0900～1300 UTC时刻暴雨增幅的重要原因是0900 UTC北京风向突变, 转为偏东风, 且风速骤增, 北京西北侧的喇叭口状的地形的强迫抬升作用, 与上空750 hPa移来的切变线上的垂直运动相互叠加, 形成中尺度涡旋, 产生了强烈的上升运动, 触发不稳定, 产生大暴雨。     

Evolutionary characteristics of a dust storm over Oman on 2 February 2008

The evolutionary characteristics of a dust storm over Oman on 2 February 2008 were studied by analyzing the weather associated with it. The National Center for Environmental Prediction/National Centre for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) reanalysis wind flow pattern at 1,000?hPa showed a clockwise and outward wind flow pattern over the study region, a manifestation of a high-pressure cold air mass. In addition, ground truth observations for surface temperature and surface winds showed cold northerly winds until the early morning of 2 February 2008. A strong wind shear resulted from differences in wind speed between warm air and trapped cold air. This vertical wind shear enhanced instability. Furthermore, the weakening of the inversion in the lower troposphere and the formation of a mixed layer due to transfer of horizontal momentum from upper air towards the surface led to strong surface winds. These strong winds lifted a large amount of dust particles off the ground, resulting in the dust event of 2 February 2008.     

华北平原一次持续性大雾过程的动力和热力特征

利用台站加密观测资料和NCEP/NCAR再分析资料对2004年11月29日—12月3日华北平原一次罕见的持续性大雾天气过程进行了研究, 通过对本次过程动力和热力特征的深入分析, 揭示了其成因和维持机制。结果表明:对流层中低层暖性高压脊及地面变性冷高压的稳定维持为持续性大雾过程提供了良好的背景条件; 地表净辐射引起的近地层冷却是大雾的触发和加强机制; 中低空下沉气流的存在有助于近地层的弱风条件和稳定层结的建立; 低层暖平流的输入和边界层的浅层抬升有利于大雾的长时间维持; 伴随负温度平流南下的偏北风的爆发是使大雾消散的动力因子。     

一次降雪过程持续原因分析

利用多种观测资料和中尺度数值模拟资料,对2011年2月14日发生在江淮地区的一次预报失误的持续性降雪过程进行较为全面的分析.结果表明:前期的降水导致近地面维持较大湿度,补充南下的冷平流促使低层大气接近饱和,降雪持续期间,水汽集中在对流层低层浅薄的层次中;对流层中层发展和维持的强冷平流导致降水区上空迅速降温减湿,从而在对流层中低层,逐渐建立起弱对流不稳定层结.而叠置其上的稳定层则将对流活动和水汽的向上输送限制在对流层低层内,使得水汽和能量得以在一定范围内集中;不断补充南下的冷空气强迫近地层风场发生扰动,形成的中尺度切变线,为这种浅薄层次下的弱对流活动提供了触发条件.尽管辐合抬升较弱,但与其它季节相比,气温较低的冬季,在抬升凝结高度较低的大气中,水汽易凝结成云致降水.造成这次预报失误的原因,是忽略了近地层系统的变化.另外,对补充冷空气的影响作用考虑不充分.     

利用MM5模式及NCEP资料对沈阳一次污染天气的数值模拟

利用NCEP/NCAR再分析资料和中尺度天气模式MM5对2010年1月14—19日沈阳大气污染天气系统进行模拟分析。对此次天气过程的地面和高空气压场、地面至高空各高度层随时间变化的水平风场及垂直剖面风场、垂直方向温度廓线等气象要素进行分析和模拟,描述大气污染中天气系统的变化过程,分析造成大气污染的气象要素变化。结果表明：此次污染天气过程对应地面场为长白山高压、地形槽环流型;500 hPa高空天气形势为两槽一脊,地面风场主要受高压辐散气流控制;地面至高空不同高度的水平风场均有偏南风切变和偏西风切变,垂直剖面风场对应有下沉气流,地面至高空的温度廓线出现明显的逆温。这些气象条件共同造成了持续污染天气。而500 hPa位势高度场持续长时间两槽一脊的环流形势,是造成长时间污染天气的主要原因。     

2015—2019年防城港市空气污染气象条件综合分析

对防城港市影响最大的首要空气污染物为PM_2.5和O₃,空气污染日主要集中在秋冬季。空气污染按500 hPa环流形势可分为西北气流型、偏西气流型及西南气流型;按地面气压场可分为冷高压脊型、均压型、高压后部低压前部型。在无境外输入的情况下,PM_2.5产生在风速小、气温较低、能见度小、湿度较大并且无降雨或降雨不明显的天气环境里,而O₃产生在高温、低湿、日照充足、风速较大和能见度好的天气环境里。在垂直运动方面,中低层的下沉气流利于空气污染物累积。在温度层结分布方面,700~850 hPa的低层存在的逆温层对PM_2.5浓度增加非常重要,近地面的逆温层对PM_2.5浓度增加的作用要比低层弱,而近地面的逆温层对O₃浓度的增加非常重要,但是低层的逆温却不重要。     

2008年初南疆地区持续低温天气的成因分析

2008年初南疆地区遭遇了罕见的持续低温天气,致使南疆地区的林果业和畜牧业遭受了罕见的冻害。本文从天气学的角度出发,系统地分析了此次天气中持续低温的成因。分析得出,欧洲到贝加尔湖的阻塞高压建立与维持,引导北方冷空气不断南下进入南疆;地面冷空气通过4种路径自北冰洋南海岸和欧洲沿岸到达南疆地区,同时在对流层的中层,偏北、偏西和偏东地区均有不同程度的冷平流随高空风带向偏南地区输送,共同作用造成了南疆盆地的降温和持续低温、     

2013年底浙西地区一次持续性灰霾天气过程分析

利用常规气象观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对2013年底浙西地区一次持续性灰霾天气过程进行了分析。结果表明,该过程期间存在比较稳定的高、低空和地面环流形势,中低层湿度条件较差;低层以弱辐散和弱垂直运动为主,并且1000 hPa高度层以下浅薄逆温层的持续存在均有利于灰霾天气的维持;干冷空气前锋和主体影响期间,冷平流强度加大且低层有辐合中心和垂直上升运动中心出现,扩散条件好转是灰霾程度减弱的主要原因之一;浙西地区为盆地地形,南北高、中间低的地势不利于污染物的扩散。     

FORMATION AND STRUCTURAL EVOLUTION OF INITIAL DISTURBANCE OF TYPHOON FUNG-WONG (2008)

The formation of a tropical cyclone is the result of a process in which an initial disturbance evolves into a warm-core low-pressure system; however, the origin of the initial disturbance and the features of the initial fields are overlooked in most existing theories. In this study, based on FY-2C brightness temperature data and the Japan reanalysis dataset, the origin and evolution of the tropical disturbance that became Typhoon Fung-Wong (2008) were examined. The results demonstrated that the initial disturbance emerged within a saddle-type field with large vertical tropospheric wind shear. The vertical wind shear decreased with the adjustment of the upper circulation; moreover, accompanied by convection over the warm section around the upper cold vortex, it provided favorable thermal and dynamic conditions for the development of a tropical vortex. During its development, the zone of associated positive relative vorticity strengthened and descended from the mid-troposphere to lower levels. This rapid strengthening of lower-level vorticity was due to increasing convergence related to the intensification of the pressure gradient southwest of the subtropical high. This indicated that the upper cold vortex and West Pacific subtropical high played very important roles in this case.     

热带气旋活动对西太平洋副热带高压经向移动的影响及可能机理：个例研究

本文利用WRF模式,通过开展敏感性试验讨论了单个热带气旋（Tropical Cyclone, TC）——“鲇鱼（Megi）”影响下不同等压面上西太平洋副热带高压脊线的移动特征,并分析了Megi活动影响副高脊线垂直分布的可能机理。结果表明,Megi活动期间,副高脊线在TC的影响下总体发生了向南移动,且TC活动所导致的脊线南移在高层相对较大,而在低层相对较小。TC影响副高脊线垂直分布的可能机理为,副高脊线的经向运动受其附近纬向风异常的直接影响,而Megi活动所导致的脊线附近纬向风异常与温度异常总体满足热成风关系,当Megi活动造成副高脊线附近出现温度经向梯度异常时,纬向风异常会随高度增加而发生切变,因此会导致副高脊线的垂直分布状况发生改变。另外,利用温度倾向方程的诊断分析结果表明,TC活动所激发的脊线附近不同物理过程项的异常在时空剖面上有很大区别,其中温度水平平流异常和非绝热加热异常的作用主要可使大气温度异常升高,而温度的垂直输送异常则可使温度降低。总之,TC的热力效应对西太平洋副热带高压脊线垂直分布的影响十分显著。     

江苏地区雨雾天气特征及成因研究

利用2010—2016年江苏地区雨雾观测资料,对雨雾天气类型分型、气象要素变化以及成因机制等进行了分析。结果表明：江苏地区雨雾天气类型主要分为倒槽型、冷锋前部型、高压底部型,其中倒槽型发生频率最高;低气压、高湿度、低风速、风向由偏东风或东南风转为偏北风以及前期较高的气温等是雨雾形成的重要气象条件;雨雾形成时江苏地区925 hPa上正变温转为弱的负变温,说明弱冷空气促使了雨雾的发生;边界层低层的弱冷平流有利于水汽凝结和逆温形成,逆温最强时段对应能见度最低阶段;雨雾过程中边界层低层上升、下沉运动均可存在且垂直速度较小。     

EFFECT OF DRY COLD AIR ACTIVITY ON THE OFFSHORE RAPID INTENSIFICATION OF SUPER TYPHOON SAOMAI (2006): A NUMERICAL SIMULATION RESEARCH

Employing the mesoscale WRF (Weather Research and Forecast) model, Super Typhoon Saomai (2006) is simulated. The variation of track and intensity and its offshore rapid intensification process are well demonstrated by the model, and the temperature and humidity patterns associated with the dry cold air activity and their impact on and mechanism of the offshore rapid intensification of Saomai are mainly studied in this paper. The results indicate that high-resolution water vapor imagery can visually reveal the development, evolution, interaction as well as the mutual complementation of the dry cold air activity accompanied with the development of Saomai. The offshore rapid intensification phenomenon of Saomai is closely related to the dry cold air which originates from the upper- and mid- troposphere. Besides, the dry cold air from the upper troposphere is stronger than that from the mid-troposphere. Saomai intensifies as the dry cold air from the northwest moves toward its circulation but weakens when the dry cold air from the southwest is drawn into the storm. Dry cold airflows and their cold advection effect caused by the downward motion across the isentropic surface are favorable to the development of Saomai. The dry cold air always moves along an isentropic surface from the upper troposphere to the mid-troposphere around the typhoon circulation and contributes to Saomai’s abrupt intensity change.     

2011年10月13～14日广州罕见暴雨特征和成因分析

利用多普勒雷达资料、边界层风廓线雷达资料、中尺度自动站、NCEP 1°×1°的6 h分析资料等,从环流背景特征、物理量特征、雷达图象特征分析2011年10月13～14日广州出现的历史同期罕见暴雨的成因。结果表明：冷空气入侵及副高脊的进退是此次大暴雨的触发背景;广州上空强烈的垂直上升运动、持续的西风槽前西南水汽输送和低层切变南部的东南水汽输送等为大暴雨的发生和维持提供了有利条件。中低层风向的顺时针旋转的建立和破坏以及风速的迅速增强和减弱与降水开始、结束同步,冷暖空气的交汇期也是强降水的高峰期。     

武汉地区少梅年一次局地强降水中尺度系统 特征的分析

2000年以来长江流域未见到很典型的梅雨暴雨,尽管如此,所谓"不典型"的区域性致洪暴雨仍时有发生,甚至造成严重洪涝。利用NCEP资料、常规和SCHeREX计划期间的6h一次的高空探测资料和大量的地面自动站资料、多普勒雷达、FY-2C卫星黑体温度资料及NOAA的CMORPH资料,分析了2009年6月29日00:00(协调世界时,下同)至30日00:00引发武汉严重洪涝的强降水。结果表明,尽管中高纬环流和槽脊系统有"错位"现象,但东亚地区鞍形场的存在有利于高原东侧中尺度低压(扰动)的发生发展。随着高原槽东移和西太平洋副热带高压突然西伸,在四川—重庆地区诱生出中尺度涡旋及明显的低空急流,同时上层冷干、下层暖湿空气叠置而形成较强的位势不稳定层结,在低层辐合场的触发下,使致洪暴雨得以发生。该年有较好的水汽输送条件,主要源地在南中国海。因此,即使在大尺度环流不是非常"典型"的情况下,一旦武汉地区存在有利的天气尺度和中尺度系统,且有足够的水汽供应,暴雨仍有可能发生。     

海南岛“0810”特大暴雨物理量诊断及多普勒特征分析

应用常规观测、海口多普勒回波及NCEP1×1°再分析等资料,对2008年10月12～15日海南特大暴雨成因进行诊断分析,并揭示了暴雨过程中的多普勒回波特征。结果表明：导致海南岛产生强降水的主要原因是热带低压移动缓慢和弱冷空气的低层入侵;当冷暖空气交绥,大气温湿结构发生突变,θse面陡立造成对流系统斜压发展,激发位势不稳定能量释放。正差动假相当位温平流意味着低层暖湿空气的平流大于高层,加强了层结对流不稳定发展;在斜压扰动作用下,对流层中层正差动涡度平流和低压东侧的暖平流破坏了海南岛的准地转平衡,动力强迫和热力强迫共同作用激发了次级环流,导致暴雨区上空的垂直运动的发展,促使暴雨增强。充沛的水汽输送及水汽的强烈辐合,为暴雨发生的有利水汽条件。多普勒径向速度揭示了暴雨区低层冷平流高层暖平流、风向风速的垂直切变大的垂直结构以及持续性的强烈辐合等等特征,回波停滞和＂列车效应＂使降水增幅,降水回波的性质差异,可造成强降水区域分布的不同。     

Quadrant-Averaged Structure and Evolution Mechanisms of a Northeast Cold Vortex during Its Mature Stage

A Northeast China cold vortex(NCCV) that maintained from 0200 UTC 3 July to 0500 UTC 3 July 2013 and caused several heavy rainfall events was analyzed in detail to reveal its quadrant-averaged structure and main maintaining mechanisms during its mature stage. Results indicated the vortex’s intensity, divergence, ascending motions, precipitable water(PW), and thermal structures were all characterized by significant unevenness, and their main pattern changed gradually during the mature stage. Mechanisms accounting for the maintenance of the NCCV were also characterized by remarkable unevenness. Within different quadrants, dominant factors for the vortex’s evolution may have differed from each other significantly. The NCCV-averaged vorticity budget revealed that the vertical advection of vorticity, which is closely related to convective activities, was the most favorable factor for maintaining the NCCV, whereas the tilting effect, which is closely related to the vertical shear of the horizontal wind(horizontal vorticity), was the most detrimental factor.     

A study of microphysical properties within a precipitation system using wind profiler spectra

This study investigates microphysical properties from wind profiler Doppler spectra observed within a precipitation system that produced high rainfall rates up to 40 mm hr^?1 near the southern coast of the Korean Peninsula on 25～26 June 2010. A 1290-MHz wind profiler located in the National Center for Intensive Observation of Severe Weather at Boseong, Korea, observed a widespread stratiform region and short-lived convective cells from 1850 UTC 25 to 0200 UTC 26 June 2010. By using a spectral model applied to observed profiler spectra, rainfall parameters and raindrop size distributions were retrieved below a melting layer during this period. Three representative periods during precipitation were selected based on intensities of bright band and characteristics in vertical profiles of radar reflectivity and Doppler velocity. During a brief convective period (～30 min), radar reflectivity tended to be proportional to vertical air motion (positive upward), suggesting that updrafts up to ～3 m s^?1 over a large vertical extent through the melting layer probably contributed to increasing rainfall rates at the surface. In reflectivityrainfall rate distributions, large drop spectra (high reflectivity) were analyzed within downdrafts and small drop spectra (low reflectivity) within updrafts, similar to the large and small drop spectra but found in stratiform and convective regions, respectively, in previous studies. This indicates that the degree of spread between reflectivity and rainfall rate may be strongly dependent on positive and negative magnitudes of vertical air motion. For three categories of vertical air motion (i.e., updrafts, neutral, and downdrafts), physical relations between the retrieved rainfall parameters were examined.     

一次寒潮降温过程的等熵位涡和热力学分析

通过等熵位涡和热力学能量方程的各项诊断对2018年1月上旬我国东部一次寒潮天气过程进行分析,重点给出垂直运动在寒潮降温中的作用。结果表明：此次寒潮天气过程主要受蒙古国南部的横槽转竖影响,巴尔喀什湖东部和西伯利亚地区及其北部为引起这次寒潮的主要冷空气源地。欧亚大陆北部和极区对流层高层和平流层低层的高位涡强冷空气沿着等熵面向南向下平流,引导强冷空气侵袭我国东部。等熵位涡大值区的东侧对应上升运动区,有利于降水的产生。寒潮期间风场平流引起的850 hPa强降温区主要位于东南沿海地区,降温幅度最高可达6×10^-4 K·s^-1,而东北地区在整个寒潮期间冷平流强度较弱,最大降温幅度仅约为1×10^-4 K·s^-1。通过计算东南沿海和东北地区区域平均风场平流和垂直运动引起850 hPa温度变化,得出寒潮期间两地的温度总降幅约为1×10^-4 K·s^-1。东南沿海地区的寒潮主要由风场的冷平流引起,而东北地区则是由冷平流和垂直上升运动的共同作用引起。垂直方向上,东北地区冷空气能影响的高度要远高于东南沿海地区。