山东省持续性短时强降水过程物理量特征分析

基于常规气象观测资料和探空资料,对2007—2019年山东省123个国家级地面气象观测站观测到的持续性短时强降水发生特征、环流形势和环境参数进行分析。结论如下：(1)其间共有81个站点在78个降水日内发生144站次持续性短时强降水,鲁东南地区发生次数和发生站点比例均明显高于其他区域;降水集中在6月下旬至8月下旬,又以8月上旬至中旬最多。(2)天气过程主要发生在低层绝对湿度和相对湿度高、抬升凝结高度低、暖云层厚的条件性不稳定环境下。(3)准正压类和低层暖平流强迫类探空温湿廓线近似平行,对流有效位能中等、垂直风切变偏弱,低层暖湿平流是大气层结不稳定建立或维持的主导者;斜压锋生类和高空冷平流强迫类探空温湿廓线呈“V”形,低层偏湿、中层偏干,对流有效位能较弱、垂直风切变中等,冷暖平流对于大气层结不稳定的作用均较显著。     

湛江地区汛期降水稳定同位素的变化与水汽来源的关系

以湛江降水为研究对象,利用收集的2019年汛期68个降水样品及同期气象资料,采用同位素示踪技术,结合HYSPLIT(Hybrid Single-Particle Lagrangian Integrated Trajectory)模式溯源,分析了湛江地区汛期降水稳定同位素的变化与水汽源地的关系,并对5个代表性的降水个例进...     

太湖流域春季降水化学组成及其来源研究

利用野外监测与数值模拟方法分析了2003年3—5月在太湖站、拖山站、东山站降水化学成分,计算了2003年春季太湖水气界面受纳的各离子平均沉降率,阴离子中SO24-浓度及沉降率最大,NO3-次之;阳离子中Ca2 浓度及沉降率最大,NH 4次之。由离子浓度相关性分析可知太湖降水化学受区域人为污染影响较大。利用后向轨迹方法对太湖站的降水进行分类,春季影响太湖流域的降水主要是海洋性降水,占总降水量的92.7%,其中SO24-、NO3-、NH4 分别占春季总沉降量的89.2%、88.1%、88.3%;大陆性降水过程对沉降负荷的贡献不大,但由于降水中离子浓度高,降水酸度大,其对生态系统的危害较大。对云下气团轨迹的分析表明,3种气团影响太湖降水化学组成,即NE方向的输送、SW方向的输送及局地气团。局地气团由于降水量小,降水中离子浓度高,降水酸度大,其对生态系统的影响较大。在远距离输送的气团中北方气团的降水离子浓度和沉降量明显高于南方气团。     

郑州“7·20”极端暴雨的水汽输送特征

在亚洲中高纬度“两槽一脊”的稳定环流形势下,西北太平洋副热带高压和台风“烟花”“查帕卡”等共同作用,引导水汽在郑州地区辐合,导致2021年7月19—21日郑州地区出现降水极值超过800 mm的罕见极端暴雨(以下简称为“郑州“7·20”极端暴雨”),造成重大人员伤亡和财产损失。针对此次郑州“7·20”极端暴雨过程,采用HYSPLIT模式追踪其水汽来源和输送特征。结果表明:郑州“7·20”极端暴雨的水汽主要来自北太平洋西部和南海北部,北太平洋西部的水汽受西北太平洋副热带高压和台风“烟花”的共同影响,南海北部的水汽受台风“查帕卡”和“烟花”的共同影响。水汽主要在850 hPa以下高度输送,而来自南海北部的水汽在向北输送的过程中逐渐抬升,临近郑州地区时接近700 hPa。基于HYSPLIT后向追踪的水汽轨迹进行定量计算,得到来自北太平洋西部和南海北部的水汽贡献分别约占73%和27%。     

苏州地区黑碳气溶胶分布特征及来源分析

基于苏州地区2018—2021年黑碳(black carbon, BC)质量浓度观测数据,结合黑碳仪模型、浓度权重轨迹分析法(concentration weighted trajectory, CWT),对苏州地区BC分布特征和来源进行了分析。结果表明,2018—2021年苏州BC平均质量浓度为1.81μg/m³且呈逐年下降的趋势,与2018年相比,2021年BC年平均质量浓度下降了43.6%。同时,苏州本地源以化石燃料(fossil fuel,简记为“ff”)燃烧为主,75.5%的BC由化石燃料燃烧产生。在BC质量浓度逐年降低的同时,BC_ff占比也呈逐年下降的趋势。在季节变化上,BC质量浓度冬季最高,夏季最低,BC和BC_ff日变化均呈双峰型分布。与气温、降水量相比,相对湿度对BC质量浓度影响较小;当BC质量浓度小于6μg/m³时,BC质量浓度随风速增加而减小;同时,BC质量浓度在各风向上的分布差异并不明显。潜在源分析显示,四季BC的潜在源区多集中在西南方向,浙江、安徽、江西等3个省份对苏州BC影...     

渤海大气二氧化硫浓度分布及陆源输送研究

利用2005年OMI/Aura反演的大气边界层二氧化硫(SO2)垂直柱密度数据,分析了渤海大气SO2浓度分布时空变化特征,并利用FNL气象资料,运用HYSPLIT模型对渤海大气环流后向轨迹进行分析.研究表明:渤海海域大气SO2浓度随季节变化明显,在秋冬季SO2浓度比较高,在冬季高达6.187×1016 cm -2;在春...     

青岛沿海地区春季大气颗粒物矿物组成特征和来源分析

2016年春季在青岛地区采集总悬浮颗粒物样品,利用X-射线衍射仪对其碎屑和黏土矿物进行分析,结果表明在不同空气质量采集的样品中,矿物组成有明显差异。对较差天气下采集的样品进行黏土矿物分析,识别出伊利石、蒙皂石、绿泥石和高岭石等4种主要黏土矿物。利用蒙皂石-伊利石-高岭石三角图解、亚洲沙尘暴数值预报系统和颗粒物后向轨迹分析,对较差天气下采集的颗粒物来源进行分析,发现颗粒物主要来自亚洲内陆(组分百分比48.3%)和青岛附近地区(组分百分比51.7%);利用后向轨迹对较好天气下采集的样品分析,发现颗粒物不仅有亚洲内陆(组分百分比34.43%)和青岛附近地区的来源(组分百分比42.62%),还有东南向气流搬运而来的海盐颗粒物(组分百分比22.95%)。通过以上研究,对青岛地区春季大气颗粒物的矿物组成和来源有了详细的认识,对于了解大气颗粒物对青岛沿海地区空气质量、海洋生态环境的影响具有重要的意义。     

青岛近海夏季海雾年际变化的低空气象水文条件分析——关于水汽来源的讨论

本文采用1971-2009年月雾日数资料、1970-2007每日4次能见度观测资料、MICAPS系统提供的每日3h/1次的地面观测资料、JRA-25再分析资料,对青岛近海夏季(6～7月)海雾年际变化的低空气象水文条件进行了合成分析,发现长江口以东的东海海域是影响青岛近海海雾多寡的水汽来源关键区域(122°E～130°E,28°N～32°N),黄海局地海表面蒸发增湿所提供的水汽贡献不大.海表面温度(SST)对海雾的形成在黄、东海起着不同的重要作用.多雾年,东海SST偏高,海面蒸发较大,为低空气流提供了热量和水汽,黄海SST偏低,海面蒸发较小,有利于低空气流的降温增湿,从长江口以东海域向黄海输送的低空暖湿平流是海雾形成的主要物质基础.去掉月平均合成中降水、沙尘等因素对能见度的影响,针对2005-2007年6、7月42个雾日的统计分析,进一步证明了长江口以东海域水汽输送对黄海海雾形成有重要影响;对其中5个雾日的水汽源地追踪,表明在天气时间尺度下,水汽路径是从东海在低空南风的引导下向北到达青岛近海.     

山东惠民黑碳气溶胶变化特征及来源分析

利用山东惠民国家基准气候站2018年12月—2019年11月的黑碳质量浓度、常规气象观测资料以及GDAS数据,研究了该地区黑碳气溶胶的变化特征,并基于后向轨迹模型对其潜在源区进行了分析.研究结果表明:1)观测期间,黑碳质量浓度平均值为3.22μg·m-3,季节变化呈冬、春季高,夏、秋季低的特点;春、夏、秋季黑碳质量浓度...     

台风“巴威”外围致山东半岛西部强降水过程的中尺度特征及环境条件

利用自动气象站观测资料、青岛雷达产品以及“天衍”雷达拼图产品和ERA5再分析资料,对台风“巴威”外围致山东半岛西部强降水过程的中尺度特征及环境条件进行分析。结果表明：1）“巴威”在黄海北上期间,其外围暖湿气流与冷空气在山东半岛西部到鲁东南交汇,对流层中低层形成东北—西南向深厚的切变线,高层处于高空急流入口区右侧,低层辐合、高层辐散有利于产生强降水,强降水位于850 hPa切变线及其右侧偏东风一侧。2）前期降水回波先后表现为两条有组织的线形回波带,其形成、发展和移动与850 hPa切变线密切相关;后期切变线右侧偏东风气流中γ中尺度辐合不断触发单体新生,青岛即墨境内组合反射率因子CR、差分反射率因子ZDR、差分相移率KDP均显著增大,导致即墨南泉连续两个小时雨强大于100 mm•h-1。3）切变线附近垂直上升运动深厚,850 hPa以下水汽通量辐合较强,为中尺度系统提供了触发条件和水汽条件;850 hPa,θse暖舌位置与切变线一致,暖舌中心达352 K,为中尺度系统发生、发展提供了能量条件;对流层中高层弱冷空气对触发强对流天气起到一定作用。4）850 hPa以下水汽通量辐合量值≤-8×10-7 g•cm-2•hPa-1•s-1的区域与暴雨区基本吻合,水汽通量辐合中心及垂直上升运动中心越低越有利于出现强降水。     

北极中央区经向水汽输送的主要通道

Atmospheric moisture transport plays an important role in latent heat release and hydrologic interactions in the Arctic. In recent years, with the rapid decline in sea ice, this transport has changed. Here, we calculated the vertically integrated atmospheric moisture meridional transport(AMTv) from two global reanalysis datasets, from1979–2015, and found moisture pathways into the central Arctic. Four stable pathways showed an occurrence frequency greater than 70%, and these pathways exhibited a perennial seasonal pattern in the atmosphere above the Laptev Sea Pathway(LSP), Canadian Arctic Archipelago Pathway(CAAP), both sides of the Greenland plateau. Another seasonal pathway appeared above the east of the Chukchi Sea(CSP) during the melting/freezing months(March to September). Through these pathways, AMTv contributed a total moisture exchange of60%–80%—averaged over a 75°N circle—and focused on the low troposphere. Transports across the LSP, CSP and CAAP pathways likely create an enclosed moisture route. Meridional moisture fluxes are intensified in the Pacific sector of Arctic(PSA), especially during melting/freezing months. AMTv interannual variabilities are illustrated mainly in the Laptev Sea and the east Greenland pathway. Results indicate that accompanying a tendency for a stronger Beaufort Sea High in this sea level pressure field, AMTv through PSA pathways, switched from output to input, and approximately 960 km~3 of equivalent liquid water was transferred into the central Arctic during each decade. The detrended AMTv increment is highly correlated with the rapid decline of old ice areas(correlation coefficient is –0.78) for their synchronous fluctuations in the 1980 s and the last decade.     

两次强降水风暴双偏振参量特征分析

基于济南S波段双偏振多普勒天气雷达探测数据,结合探空和地面实况资料,对2019年同一区域两次强降水风暴双偏振参量特征进行分析。结果表明:1)两次对流性强降水发生在弱垂直风切变环境下,具有较强的对流有效位能,低层湿度较大,0℃层高度较高,利于短时强降水的产生。2)两次强降水风暴都具有低质心热带降水特征,45 dBZ以上的强回波区主要位于环境0℃层高度之下。3)风暴低层强回波区都对应大的差分反射率因子Z_(DR)和比差分相位K_(DP),Z_(DR)≥0.5 dB,K_(DP)≥0.5°·km~(-1),相关系数CC≥0.95;反射率因子在50～54 dBZ之间,对应的K_(DP)1.0°·km~(-1),CC≥0.97,Z_(DR)适中,是两次强降水风暴导致高强度降水的主要双偏振参量特征。4)两次强降水风暴Z_(DR)柱和K_(DP)柱高度存在明显差异,7月27日强降水风暴前侧出现Z_(DR)柱和K_(DP)柱,高度接近-10℃层高度,8月10日强降水风暴Z_(DR)柱和K_(DP)柱略高于0℃层高度,Z_(DR)柱高度对雷暴强度具有指示作用。     

台风“利奇马”引发山东强降水成因分析

利用常规气象观测资料、台风最佳路径数据集资料、地面-卫星-雷达三源融合逐小时降水产品(0.05°×0.05°)、FY-2G云顶亮温(0.1 °×0.1 °)、NCEP/NCAR FNL(1°×1°)再分析资料,对2019年9号台风“利奇马”影响期间2019年8月11日发生的山东特大暴雨过程进行分析.结果 表明:1)强降...     

1311号台风“尤特”水汽和螺旋度分析

通过NCEP再分析资料和Micaps实况资料对"尤特"发生发展以及登陆过程的水汽条件、螺旋度变化进行分析,发现:"尤特"在发生发展前期,西南急流和副高南侧偏东气流对"尤特"水汽输送作用相当,中后期"尤特"则主要以西南急流形成的南支水汽通道输送为主,水汽的源地主要来自南海.对于广西强降雨区,在"尤特"进入广西前,该区为一个水汽源,南边界水汽输出显著,而到了15~19日主要降雨发生时段,受南支水汽输送带的影响,广西强降雨区转为水汽汇,水汽输入以南边界为主.环境场水汽通量和水汽通量散度的变化对"尤特"强度的变化和移向有一定的指示作用,"尤特"在加强或减弱前,其中心水汽通量往往先加强或减弱,且在台风维持一定的强度时,"尤特"有趋向周边水汽大值中心移动的趋势."尤特"水汽辐合主要位于低层,其强降雨区与850~950h Pa水汽通量散度场、850h Pa螺旋度相对大值区内有一定的对应关系,未来6h强降雨区多出现在低层强度强、垂直伸展高度高的水汽辐合区和螺旋度相对大值区内.     

登陆青岛的热带气旋及其降水特征分析

利用中国台风年鉴资料、地面及探空观测资料、NCEP/NCAR再分析数据以及NERA-GOOS海温数据,首先分析了1949-2019年在青岛登陆的四个热带气旋特征,然后对1909号台风“利奇马”对山东半岛造成的降水强度差异进行对比研究.分析表明:1)1949年以来有4个台风于8月以登陆北上和登陆转向路径在青岛登陆,其在中...     

源地黑潮及其上下游流量的变化特征

本文基于长时间序列的海流和温盐资料（最新版SODA高分辩率再分析资料和137°E断面的观测资料）,计算了黑潮流系四个主要断面的流量,并分析了它们的变化特征．结果表明,黑潮流系各主要断面流量具有显著的季节性差异,其年际、年代际变化明显．相关分析表明,源地黑潮及其上下游流量变化具有较强的独立性,变化不尽一致,其中,短期气候变化特征可能与热带太平洋的年际变化有明显关联,而年代际变化则可能与发生于北太平洋的年代际变化以及其它副热带中尺度涡旋等变化有一定联系．     

模拟添加氮对海水溶解无机碳体系的影响

碳和氮作为主要的生源要素对维持海洋生态系的正常运转起着至关重要的作用,碳与氮的变化是相互耦合的且呈双向作用,为探讨海水无机碳与氮的相互作用规律,研究了室内模拟添加硝酸盐对海水无机碳体系pH、溶解无机碳(DIC)、HCO3-、二氧化碳分压(Pco2)的影响。结果表明,在室内培养的条件下,单纯添加硝酸盐(增加至原海水硝酸盐浓度的5-20倍)可引起培养体系浮游生物量的变化,但不能引起海水pH及DIC、HCO-3含量的明显变化,对DIC而言,其变化率仅仅在1%以内,但可导致海水Pco2的相对明显升高,其最终结果导致海水碳汇强度的减弱,碳源强度的增加。     

厦门大气降水的氢氧同位素研究

本文研究了厦门地区大气降水的氢、氧同位素组成,提出了大气降水线方程的δD＝8．16δ^18O＋10．68,并与全国及全球降水线进行比较,揭示了该降水线方程的特征。对全年氚过剩值（d）及降水线特征研究表明,厦门岛全年降不涞源较为单一,主要为海洋性气团。降水中δD与δ^18O的降水量效应明显,且该影响远远掩盖了温度效应。     

Long-term water monitoring in two Mediterranean lagoons as an indicator of land-use changes and intense precipitation events (Adra,Southeastern Spain)

During recent historical times the Adra river delta, a detrital coastal aquifer of nearly 32 km² located in a semi-arid, mountainous area of SE Spain, has undergone different changes caused by human activity. Within this context, both the river dynamics in the plain and the geomorphology of the coastline have at various times resulted in the formation of small lagoons. At present only two small (<0.5 km²) lagoons exist, at the eastern edge of the aquifer, which, although closely surrounded by commercial market-garden greenhouses, are protected under international agreements. During the last 30 years of the twentieth century traditional agricultural irrigation techniques have undergone significant changes to improve their efficiency. Surface-water resources in the Adra river basin are regulated via the Beninar reservoir. In addition, the use of groundwater is increasing progressively. Both these factors affect the recharge of the coastal aquifer. To monitor these changes measurements of electrical conductivity and water level fluctuations have been recorded in these lagoons for the last 35 years (1975–2010). A comparison of the hydrochemical characteristics of the water in the lagoons and of the surrounding groundwater from 2003 to 2010 shows marked differences induced by the different hydrological dynamics in each lagoon, as well as by the hydrogeological impact of changes in land use in the delta. The increase in water demand is a consequence of the extension of irrigated areas from the fluvio-deltaic plain to its slopes, originally occupied by unirrigated crops. A reduction in irrigation return-flow is linked to the use of new irrigation techniques. These modifications affect both the recharge regime of the aquifer and its water quality. Moreover, extreme precipitation events, which are characteristic of Mediterranean semi-arid environments, can affect the lagoons’ hydrological dynamics to a considerable extent. One such example is the unusually rainy period from January to March 2010 (>600 mm). This event, along with other effects, has dramatically lowered the salinity of the water in both lagoons. This case study reveals the extreme vulnerability of deltaic environments and also how lagoons can reflect anthropogenic changes over the whole river basin.