湖南省雷暴大风的时空分布和变化特征

利用1971-2010年湖南94个地面气象观测站雷暴大风观测资料,采用气候倾斜率、M-K突变检验、小波分析等统计方法分析了雷暴大风事件的变化趋势和振荡周期,并初步探讨了其成因。此外,利用2001-2010年NCEP再分析资料,选取典型站点对其不同区域动力、热力参数进行了对比统计分析,对于正确认识湖南地区雷暴大风的形成机制及其预报预测具有重要意义。结果表明:近40年来出现雷暴大风事件次数总体呈减少趋势,特别是20世纪90年代后雷暴大风次数显著下降;雷暴大风主要出现在夏季,且大部分地区雷暴大风主要集中出现在午后到傍晚时段;湖南省雷暴大风次数在1990年前后出现突变,小波分析表明存在着2~3年、3~5年、6~7年的短周期和11~12年的长周期,其中2~3年和3~5年的变化周期具有相对稳定和全域性特点。分析雷暴大风发生时表征大气热力不稳定的参数发现,不同区域的雷暴大风发生的热力不稳定条件东西向之间存在一定差异,且湘西高于湘东;动力不稳定条件南北向之间存在一定差异,湘南高于湘北;上下层水汽差存在山区高于湖区的特点。     

雷州半岛雷暴大风时空分布与环境参数特征

根据2012—2019年雷州半岛110个自动气象站的资料,统计分析了雷暴大风(风力≥17.2 m/s)的时空分布特征,结果表明:雷州半岛雷暴大风主要发生在3至6月,全年呈双峰型分布,其中5和8月各是1个峰值;具有日强夜弱特征,白天主要发生在午后。雷暴大风主要集中在雷州半岛东部和南部沿海,其中3—6月高值区集中在中北部和南部,7—10月高值区位于南部和东部。雷暴大风关键环境参数中值分别为大气可降水量55.9 mm、对流有效位能2555.8 J/kg、下沉有效位能689 J/kg、K指数37℃、潜在下冲气流指数1.4,特征表现较为明显;但垂直风切变整体表现偏弱,0~6 km垂直风切变6.7 m/s。雷暴大风天气背景主要可归纳为3类:槽前切变型和副高边缘南风型、东风扰动型,占比分别为54%、24%和21%。对比发现,槽前切变型环境参数整体差异较为明显,其中CAPE、风暴承载层平均风速在3种天气背景下差异更为显著。     

龙海风压时空分布特征

利用龙海1959～2005年地面10 min平均年最大风速资料,计算分析了历年地面最大风压的年际分布及同期内的极大风压的垂直分布,结果表明离地面10m高处的极大风压为49.0kg/m2;50m高处风压可增大到93.3kg/m2;100m高处风压可达到123.2kg/m2,相当于44m/s强风暴的破坏力.     

龙海风压时空分布特征

利用龙海1959~2005年地面10 m in平均年最大风速资料,计算分析了历年地面最大风压的年际分布及同期内的极大风压的垂直分布,结果表明:离地面10 m高处的极大风压为49.0 kg/m2;50 m高处风压可增大到93.3 kg/m2;100 m高处风压可达到123.2 kg/m2,相当于44 m/s强风暴的破坏力。     

湖北省不同类型雷暴大风的时空分布及环境参数特征

基于常规观测资料、NCEP再分析资料、闪电定位资料和雷达资料,对湖北省2007-2015年雷暴大风的天气类型、时空分布和环境条件进行了分析,并根据箱线图展示的结果分区域分季节讨论了各型雷暴大风的环境参数特征。结果表明:(1)湖北雷暴大风分为高空冷平流强迫型、低层暖平流强迫型、斜压锋生型、准正压型,其发生在3-8月,其中夏季(6-8月)雷暴大风占其全年总数的78%;一天中,其主要发生在15-19时,峰值在16时;雷暴大风空间分布不均,其高频中心位于鄂西南的宜昌和鄂东的黄石。(2)各型雷暴大风存在季节和区域差异,斜压锋生型主要出现在春季,高空冷平流强迫型、低层暖平流强迫型、准正压型主要出现在夏季;高空冷平流强迫型在鄂西北发生最多,低层暖平流强迫型在宜昌地区、江汉平原、鄂东均出现较多,准正压型和斜压锋生型在鄂东发生最多。(3)高空冷平流强迫型雷暴大风的850 hPa与500 hPa温差(ΔT₈₅)和中低层(925-500 hPa)风垂直切变(S_L95)较大,850 hPa露点温度(T_d85)偏低;低层暖平流强迫型的S_L95、K指数均较大;准正压型的对流有效位能(CAPE)较大、S_L95、低层(925-700 hPa)风垂直切变(S_L97)较小;斜压锋生型的S_L95和S_L97均较大。(4)湖北雷暴大风的对流参数K指数、ΔT₈₅、CAPE的阈值分别为35℃、25℃和925 J·kg^-1,鄂西北、鄂东的对流参数离散度较大,按区域归纳各型雷暴大风的对流参数阈值,对当地雷暴大风预报预警更有指导意义。     

辽宁冬季气温时空分布特征及其预测概念模型

分析了1961—2004年辽宁冬季平均气温的时空分布特征。结果表明：辽宁冬季平均气温具有明显的南高北低、从沿海向内陆逐渐降低的趋势;冬季平均气温呈线性递增趋势,递增率为0.56 ℃/10 a,与全球气候变暖趋势一致。辽宁冬季气温存在3—5 a和24 a的周期,于1986 a前后发生了一次明显突变,突变前气温呈下降趋势,且以5 a左右的短周期波动为主,突变后开始显著的增温变化,并以10 a以上的长周期变化为主。在此基础上,分析了影响辽宁冬季气温异常的物理因子,建立了辽宁冬季冷暖的预测概念模型。     

青海高原短时强降水时空分布及天气学概念模型

利用青海52个地面气象站小时降水并结合常规观测资料和NCEP FNL再分析资料,使用K-means聚类法和合成分析方法,将青海的短时强降水天气环流形势配置划分为西风气流型、副热带高压型和高原低涡切变型。结果表明：（1）青海短时强降水发生在95°E以东地区,中心在东南部;主要出现在5-9月,8月最多,7月次之;每日17:00-2:00（北京时）出现站次多。（2）西风气流型的影响系统是高空槽和平直西风短波槽,高低空风垂直切变引起的动力不稳定导致短时强降水发生;副热带高压型是以低层偏南或偏东暖湿气流引起的热力不稳定造成短时强降水;高原低涡切变型是高原加热及弱冷空气活动使得低层锋区加强触发短时强降水。（3）合成分析表明：对流层高层的南亚高压和副热带西风急流,对流层中低层的短波槽、冷式和暖式辐合切变线,偏南暖湿气流,高原加热场等是短时强降水发生的主要影响系统。（4）来自印度季风低压偏南方向的水汽、西太平洋副热带高压东南方向的水汽、西风带高空槽西北方向的水汽在青海东部形成水汽辐合区,有利于短时强降水发生。     

和布克赛尔县地区大风的时空分布特征及原因分析

利用 1956－2008年和布克赛尔的大风资料,对和布克赛尔县北部地区大风的时空分布特征及原因进行统计分析,结果表明： 和布克赛尔北部地区年平均大风日数为53 d,大风日数在20世纪50年代较多,60年代和70年代最多,80年代明显减少,90年代之后更少;大风日数春、夏季较多,冬季较少,在4～6月处于高峰期,其中5月最多。大风频率春季约占全年的36%,冬季大风出现频率最低,约占全年的12%。大风的分布主要受地形的影响,全年盛行西风(W)和西北偏西风(WNW)。     

和布克赛尔北部地区大风的时空分布特征及原因分析

利用1956—2008年和布克赛尔的大风资料,对和布克赛尔县北部地区大风的时空分布特征进行统计分析。结果表明:和布克赛尔北部地区年平均大风日数为53 d,20世纪50年代较多,60年代和70年代最多,80年代明显减少,90年代之后更少;大风日数春、夏季较多,冬季较少,4—6月处于高峰期,其中5月最多。大风频率春季占全年的36%,冬季频率最低,占全年的12%。大风分布主要受地形影响,全年盛行西风(W)和西北偏西风(WNW)。     

云南不同强度短时强降水和大风时空分布特征研究

利用2013～2019年云南省逐小时气象数据,研究不同等级短时强降水和大风的时空分布特征。结果表明：云南短时强降水和大风多出现在山地和河谷等地形复杂区。其中,云南短时强降水强度大多低于30 mm·h-1,峰值出现在7～8月,午后至清晨出现短时强降水概率高,大多分布在滇西南、滇南、滇东边缘以及金沙江河谷。大风多为6级左右,3月出现最多,中午至午后更易出现,主要分布在滇西北横断山脉至滇南哀牢山以东。雷暴大风多为7级左右,呈双峰型分布,春季多于夏季,日峰值出现在16～17时,高发区主要在玉龙雪山和苍山以东以及哀牢山、无量山附近。     

湖南省低能见度天气时空分布特征及预报订正方法研究

利用2011~2020年国家基本站观测资料,研究了湖南省低能见度天气时空分布特征,并结合低能见度与地面气象要素的关系获取预报订正阈值,在此基础上,结合概率匹配法对EC能见度预报进行订正研究。结果表明：（1）低能见度区域主要位于湖南中北部和通道县、衡阳市附近,并且从秋季开始整个低能见度区域有明显向南扩大的趋势;低能见度时数出现最多的是冬季,其次是春季和秋季,分布范围最广的也是冬季,集中于湖南中东部。（2）低能见度日变化呈单峰型,主要集中在20时~次日09时。（3）≤1 km低能见度主要出现在地面风速<2 m/s、地面相对湿度基本高于90%、地面温度低于20℃及24 h变压<2 hPa的气象环境。（4）采用概率密度匹配结合要素的预报订正方法优于仅使用概率匹配的订正方法,可以很好地对湖南大部分低能见度天气预报进行有效订正,订正后TS评分显著提高。     

重庆东北部短时强降水时空分布及概念模型

该文利用2007—2011年重庆东北部区域气象观测站和自动气象观测站的逐小时降水观测资料以及MICAPS高空、地面观测资料,分析了短时强降水的时空分布特征,发现:渝东北短时强降水事件逐年增多,降水站次显著增加,强降水雨量占年雨量比例逐年加大;短时强降水月际变化呈单峰型分布,7月为全年峰值所在;短时强降水夜间发生概率最大,其次是午后,上午发生的概率相对较小,其中,03—06时和18时前后发生短时强降水的可能性极大,且强度较强;空间特征方面,开县、云阳、巫溪中西部以及万州东部是短时强降水的高发区,渝东北地形对降水的影响主要包括喇叭口地形、狭管效应、山谷风环流等。根据短时强降水事件的高空环流场,建立了6个渝东北地区短时强降水概念模型,分别为:高原槽型、两高切变型、高原波动型、脊前北风型、低涡型和偏南气流型,各模型皆具备冷暖气流的交绥、不稳定层结、充足水汽以及抬升触发机制。     

新疆大风的时空统计特征

统计了1961－1999年39a新疆90个气象观测站的气表－1资料，给出新疆大风的时空分布特征，结果表明：（1）年平均大风日数的高值区在北疆西北部，东疆和南疆西部，阿拉山口，达坂城大风最多，准噶尔盆地中心，塔里木盆地南缘最少。（2）大风年总日数的变化有明显的波动性，大部分地区80年代起大风日数有减少的趋势。（3）春，夏季大风最多，以5，6月最为频敏，大风主要出现在上年10时到午夜23时，半数以上的大风持续时间在1h以上，以0.5h以内最多。     

湖南省雷暴时空特征及变化趋势

利用1971-2010年湖南地面气象观测站观测资料,采用气候倾斜率、EOF和小波分析等方法,研究湖南雷暴日的气候特征。结果表明:湖南年雷暴日数较多,年际变化大,总体上呈线性下降趋势;雷暴季节性变化明显,春夏季水汽输送加强和不稳定能量增加,有利于雷暴天气的发生;雷暴存在明显的日变化差异,春季主要出现在上午,夏季午后对流发展旺盛,多出现在午后到傍晚;湖南雷暴日空间分布可分为全省一致型、南北差异型和"T"字型三种,其中全省一致型是雷暴分布的主要特点,与受到同一天气系统和共同的因子影响有关;在周期分布上,湖南省雷暴的发生存在2~4 a、5~6 a的振荡周期,10~12 a的振荡周期具有全域性。     

我国近海大风分布特征及成因

采用高分辨率卫星资料研究了我国近海6级以上大风的分布特征,并对台湾岛地形对四季的大风的影响进行了数值模拟研究。资料分析表明,冬季大风分布与冬季平均风速分布相似,高频区出现在台湾海峡、巴士海峡和越南东南沿海,黑潮锋暖侧的风频明显大于其冷侧的风频。春季大风频率显著下降,最大值依然出现在台湾海峡,巴士海峡、台湾岛东南角和黑潮锋暖侧也是春季近海风频较大的区域。夏季是近海大风出现最少的季节,风频最大值在10°N附近的南海西部,由西南向东北减少,台湾岛周围的风频呈现东南、西北大,西南、东北小的近似轴对称分布,大风方向为绕岛逆时针环流。秋季大风风频迅速增大,基本呈现出冬季的形态。数值模拟表明,不同季节地形对大风的影响程度不同,冬季台湾岛地形对其周围海区大风的形成有重要贡献,去除地形后,台湾海峡和岛屿东南角的大风消失,风速变为由南向北递减。夏季去除地形后,岛屿周围的大风几乎没有改变,本文将从大风产生的原因对其进行解释。     

贵州省雷暴大风时空分布及对流参数特征分析

利用贵州省2012—2016年重要天气报、雷暴观测资料等,统计了雷暴大风时空分布特征,结果表明:贵州雷暴大风发生在3—10月,5月和8月发生次数最多,一天当中雷暴大风发生的高频时段在午后到前半夜,峰值出现在15—18时(北京时,下同)。贵州发生雷暴大风高频地带总体呈东北—西南向分布,西南部为高发区。利用NCEP再分析资料统计雷暴大风过程物理量场的特征,选取对流有效位能、对流抑制能量、下沉对流有效位能、大气可降水量、垂直风切变等8个动力和热力指标,分别给出其春季和夏季的阈值。基于指标阈值的统计结果,建立多指标叠套雷暴大风落区预报方法,结果表明预报落区与雷暴大风实际发生区域有较好的一致性,但仍然需要预报员根据环境条件做出订正。     

1968—2017年湖南省冰雹时空分布特征

基于湖南省92个站点1968—2017年冰雹观测资料,采用回归分析、小波分析、主成分分析等方法,研究了湖南冰雹时空分布特征。结果表明,湖南近50年冰雹天气年际下降趋势显著,近20年来有记录的冰雹天气发生频次明显降低。湖南初次降雹的时间都集中在1—3月。冰雹月季变化显著,一年中以3月冰雹最多,2月的次之,从5月份起雹日骤然减少。春季是降雹最多的季节,占雹灾总数的56.06%,冬季的次之,夏季和秋季冰雹发生频率分别仅为全年的2.53%和0.69%。年冰雹日数主要存在4~5 a和19 a左右的振荡周期,20世纪90年代前还存在明显的9~10 a的振荡周期。各季节冰雹日数振荡周期不一。湖南冰雹空间分布呈自湘西北向湘东南递减的规律,年冰雹日数的空间分布特征与春季、冬季冰雹分布特征相似。湘北和湘中地区冰雹天气年际变化以下降趋势为主,湘南地区其气候趋势变化不明显。对湖南近50年冰雹日数进行主成分分析的前3个主要模态,在空间向量场上分别呈现出全省一致型、地势主导型和南北呼应型。     

湖南省夏季高温热浪时空分布特征及其成因

利用1960~2014年夏季(6~8月)湖南省77个气象站逐日最高气温资料,对该地区高温热浪的时空分布特征进行分析研究。研究结果表明:湖南省大部分地区常年遭受高温热浪袭击,年均发生1.53次,部分地区年均出现2次以上。高频次、高强度的高温热浪主要集中于湘中偏东(衡阳盆地一带)地区,株洲、长沙、益阳等地为次大值区,湘西地区高温热浪的发生频次及强度则低于全省平均值。近年来,湖南高温热浪的影响范围不断扩大,炎热程度不断增强。近55年高温热浪频次及强度具有显著的阶段性特征,20世纪80年代以前呈减少(减弱)趋势,此后呈增多(增强)趋势,21世纪以来高温热浪增多增强尤其明显。对一次持续时间长、影响范围广的极端高温热浪过程研究发现:南亚高压东伸扩展,西太副高异常偏西、偏北且稳定少动,下沉运动强盛等条件的配合有利于湖南省持续性高温的发生。     

近10a湖北省强降水时空分布特征与主要天气概念模型

利用湖北省78个气象站逐小时雨量和地面风场资料、NCEP/NCAR再分析资料以及新一代天气雷达资料和卫星云图资料,对湖北省1999—2009年208例强降水过程的时空分布、雨团源地和路径、雨强特征、主要影响天气系统进行了普查分析。结果表明:湖北省强降水源地主要位于鄂西山区和江汉平原南部,在不同引导气流的作用下,强降水雨团主要有6条活动路径;强降水频发区主要位于孝感、黄冈北部和宜昌等地,孝感是全省强降水频发中心;影响强降水的天气系统主要有干线(又称露点锋,下同)、湿舌、暖切顶部辐合区、冷切尾部辐合区、气流汇合区、涌线、地面辐合线;根据干线的不同作用和影响方式,将湖北省180个干线类强降水分成干侵入型、干混合型、干锋生型和暖干型四种类型。基于对动力、水汽、不稳定三个条件以及强降水落区等显著特征的总结分析,归纳出四种干线类强降水的天气概念模型。     

华北地区雷暴大风的时空分布及物理量统计特征分析

利用2011—2015年4—9月华北地区主要区域(北京、天津、河北、山西)的重要天气报和雷暴观测资料,统计分析了该地区雷暴大风的时空分布等特征。结果表明,华北地区雷暴大风出现最多的月份为6—7月,最多的时次为下午到前半夜,大范围雷暴大风天气过程起始时间多为13:00(北京时,下同)-15:00,持续时间为4~8 h,高海拔地区出现雷暴大风的频次大于低海拔地区。在将华北地区站点分为高海拔站点和低海拔站点的基础上,使用2011—2013年4—9月的NCEP物理量分析场对雷暴大风过程的指示性进行统计分析,结果表明:多数常用的热力指标需考虑季节因素;下沉对流有效位能阈值基本不随季节变化,并对高海拔和低海拔区域的雷暴大风的出现及其范围均有一定的指示性;对流抑制能量、0~3 km垂直风切变、低层散度、500 hPa风场、整层可降水量、500 hPa相对湿度08:00—14:00变化等物理量在一些具体方面对于雷暴大风的出现及范围有一定的指示性。主要发生在高海拔地区的雷暴大风天气过程,850 hPa的相对湿度均在50%以下;主要发生在低海拔地区的雷暴大风天气过程,850 hPa的相对湿度基本在50%以上;850 hPa相对湿度较大的大范围雷暴大风天气过程,850 hPa和500 hPa的温差在24~28℃,850 hPa相对湿度较小的大范围雷暴大风天气过程,850 hPa和500 hPa的温差则常常达到30℃或以上。