近51a福建早春不同低温阴雨分布型的环流特征及成因

利用1960—2010年福建省早稻播种育秧期平均气温、日照资料及NCEP/NCAR再分析资料,运用EOF和相关合成等方法,分析近51 a福建省早稻播种育秧期低温阴雨日数分布类型与各类低温阴雨日数分布类型同期大气环流背景场及海温分布特征,并探讨其成因。结果表明:福建省低温阴雨日数空间分布主要为全省一致、南北相异两种类型,其中全省一致偏多(少)型为福建省低温阴雨空间分布主要类型。不同的低温阴雨型具有明显不同的环流特征,当欧亚大陆中高纬度为两槽一脊形势,槽脊强度强,易发全省一致偏多型低温阴雨,其强度弱则易发北多南少型低温阴雨;当欧亚大陆中高纬度为两槽两脊形势,则易发北少南多型低温阴雨,当欧亚大陆中高纬度环流平直,则低温阴雨一致偏少。全省一致偏(多)少型、北多南少型与海温异常关系不大;前冬赤道中部海温异常偏暖,易发北少南多型低温阴雨。福建低温阴雨天气的发生,需要适当强度的冷空气和稳定的水汽通道。     

2012年初欧洲严寒天气成因的分析

2012年初欧洲遭受了严重的低温严寒天气。分析表明:从对流层低层到高层持续的大气环流异常与此次严寒天气有着密切的联系,1、2月出现的北极涛动(AO)的强负异常是造成此次欧洲严寒天气的主要原因。AO负异常导致北大西洋副高异常偏强、偏东和偏北,使得暖湿空气沿副高北侧流向北极地区,极大减弱了欧洲暖湿空气的来源;同时使乌拉尔山高压强度偏强,位置偏西偏北,有利于上游偏强、偏北的大西洋副高的维持,并加强了极区冷空气南下西进,造成了南欧地区的严寒天气。AO负异常引起的地中海低压槽的加深,为北方冷空气的南下创造了有利条件,也使冷暖空气在地中海北岸交汇,从而导致亚平宁半岛和巴尔干半岛的暴雪天气。虽然La Nia事件对这次严寒天气也有一定的贡献,但AO负异常对这次严寒天气的作用远远大于La Nia事件的作用。     

中国南方地区1961-2018年冬春季低温连阴雨过程时空变化分析

基于1961-2018年1 057个地面气象站均一化气温日值数据和通过均一化检验的日降水量资料,统计得到冬春季低温连阴雨过程,分析其时空分布及变化特征。结果表明,湖南、贵州、江西三省为低温连阴雨集中发生地区,连续最长低温连阴雨超过15 d的台站集中在25°~31°N之间的区域。由经验正交函数方法分析表明,南方地区低温连阴雨日数总体上表现为一致偏多或偏少的分布型,且具有东北部与西南部反相变化、东部与西部反相变化的分布型。南方冬春季平均低温连阴雨日数总体呈减少趋势,约为-0.17 d/(10 a)。1960s末期至1990s低温连阴雨日数以偏多为主,从2000年开始以偏少为主。     

2012年初浙江连阴雨天气的环流特征及其异常成因

利用浙江省常规气象站雨量资料、NCEP再分析资料、海温资料、射出长波辐射（OLR）日平均场资料,对2012年初浙江省出现的罕见阴雨寡照天气的环流特征和水汽、动力条件进行了诊断分析,并与历史同期对比,探讨海温异常对乌拉尔山阻塞高压和南海、孟加拉湾偏南风异常的影响。结果表明：1）乌拉尔山阻塞高压前西北气流为连阴雨产生提供了冷空气条件,南海至我国东南沿海西南暖湿气流较常年明显偏强,两者在浙江构成切变线,造成水汽辐合上升,偏强的西风急流造成高层辐散增强,辐散区高度及位置对雨势大小起主导作用。2）热带OLR低值区在连阴雨雨势加大前的北传现象具有一定预报意义。垂直方向上连阴雨区上升运动与北侧下沉气流形成＂上暖下冷＂配置,冷空气的＂冷垫＂作用迫使暖湿气流抬升凝结。3）赤道中东太平洋冷海温异常和印尼附近暖海温异常使沃克环流加强,其上升气流向北输送构成连阴雨西南气流的一部分。另外,北太平洋海区海温正异常和中东太平洋海区海温负异常可能是乌拉尔山阻塞高压形成和维持的外强迫因素。     

雾天气向霾天气转化时气溶胶颗粒物的动力学特性

针对自然界中雾天气向霾天气转化的现象,提出建立和发展雾环境气溶胶颗粒物多效应的动力学模型。基于离散系统的颗粒群平衡方程和多重Monte Carlo算法,分别对雾形成阶段（凝并、冷凝和成核3个动力学事件占主导）、雾发展阶段（凝并、破碎、沉积和成核4个动力学事件占主导）和雾消散阶段（破碎、蒸发和沉积3个动力学事件占主导）气溶胶颗粒物平均体积、颗粒数目随时间的演变过程进行研究。结果表明：气溶胶颗粒物的初始体积尺度为1,经过雾的生命周期进入消散阶段时,尺度为0.0156的细小气溶胶颗粒数目迅速增加,1000 s时间已发展至初始值的8.12倍。研究结果解释了自然界中雾天气向霾天气转化的过程和物理机制。     

淮河流域2007年雨季环流、影响系统及天气特征分析

利用NCEP再分析资料、常规气象资料分析淮河流域2007年雨季洪水期间大气环流及影响系统的时空分布,对雨季偏长及致洪暴雨气象成因进行了探讨.结果发现淮河流域雨季偏长与西太平洋副热带高压(副高)伸入大陆稳定脊线位置以及中高纬度建立稳定的阻塞高压有密切的关系;出现的持续性暴雨都与中纬度附近稳定的横槽或低压带有关;暴雨都是多个影响系统叠加的结果,与它们的位置有一定的对应关系.影响系统主要有低层切变线、西南涡和急流.2007年淮河雨季期间来自西北太平洋副热带高压西侧的东南气流和来自孟加拉湾的西南气流对淮河流域降水区水汽的输送起主要作用;低层辐合、高层辐散增强了上升运动,为持续强降雨提供了动力条件,并触发能量的释放.     

2012年春季宜春地区降水期间高空风的频谱分析

利用地面和梯度塔的风连续观测数据进行的频谱分析已经开展很多,而受资料限制,高空风的频谱分析仍较欠缺。本文使用风廓线雷达获取的长时间序列连续测风数据,运用傅里叶变换的方法,计算了风的脉动谱密度。脉动谱能够反映不同频率的风速涨落对风动能的贡献。使用2012年4月江西宜春前汛期期间的高空风连续数据,结合地面降水资料进行了1 000～3 000 m高度区间的频谱分析,发现地处前汛期雨带上的宜春地区降水存在着两种不同时间周期的天气系统影响,脉动谱的分布表现出时间周期为5～7 d和2～3 d的峰值区。分别对两种不同时间周期的天气系统频谱进行了分析,并与平稳天气时的频谱进行比较。5～7 d周期峰区的脉动谱密度数值为2～3 d的4～5倍,脉动谱峰区在2 000～3 000 m高度上较强,峰值强度向下迅速降低;2～3 d周期的脉动谱峰区在低层比较明显,峰值强度较弱。风的脉动谱分布与地面降水的时间周期较为吻合。     

2012年7月末天津暴雨过程的扰动特征

利用多普勒雷达和风廓线雷达资料,辅以高分辨率的地面自动气象站资料,对2012年7月25—26日天津地区的一次大暴雨(局部特大暴雨)过程进行扰动特征分析。结果表明:1)大暴雨过程的雷达回波表现为高质心结构,气旋式辐合与对流中上升气流及后侧下沉气流紧密相连,表现出较好的对流组织性,也预示强降雨将持续发展。逆风区的维持与伸展的高度可作为暴雨预报的先兆信号。2)地面辐合线与雷达回波上对流单体出现"列车效应"的区域有很好的一致性。地面形成的气旋性闭合环流和中小尺度环流辐合作用的稳定维持是产生大暴雨的重要因素。3)由风廓线资料可详细分析出暴雨过程中低空急流及边界层急流的扰动过程。在强降雨发生前,急流强度明显增强,与雷达回波上的"列车效应"是一致的,但比雷达更早出现。风廓线资料中低空急流和边界层急流的增强态势,对大暴雨短时临近预报具有很好的指示意义。     

合肥市不同天气条件下大气气溶胶粒子理化特征分析

为探讨合肥市霾天气大气气溶胶粒子的组成及来源,在2012-2013年代表性月份用安德森分级采样器在合肥市区进行大气气溶胶粒子采样,并分析各样本中水溶性无机离子成分(NH4+、Mg2+、Ca2+、Na+、 K+、NO2-、NO3-、Cl-、SO42-)。根据同期气象资料把采样背景天气分为晴空、雾、霾、轻雾等4类,详细分析了这4种天气下大气细粒子(指PM2.1)和粗粒子(粒径大于2.1 μm部分)的浓度、组成以及主要离子组分的异同。结果表明:(1)观测期间晴空天多对应空气质量优良,雾、霾天对应轻度到重度污染,从晴空天到雾、霾天,PM2.1浓度大幅度上升,且其占总悬浮颗粒物(TSP)的比例显著上升。(2)从晴空天到雾、霾天,水溶性无机离子质量占PM2.1质量浓度的比例上升,分别为46%(晴空)、67%(霾)、61%(雾)、80%(轻雾)。PM2.1中水溶性无机离子浓度居前3位的雾、霾天是SO42-、NO3-和NH4+,晴空天为SO42-、Ca2+、NO3-。(3)与晴空天相比,霾天PM2.1中水溶性无机离子浓度变化倍数最大的是NO3-(为晴空的6.1倍,下同)、其次是NH4+(3.6倍)和SO42-(3.0倍);雾和轻雾天PM2.1中水溶性无机离子浓度变化最大的是NO3-(>10倍)、其次是NH4+(>5倍)和Cl-(>4.0倍)。(4)4种天气下,与人为污染有关的离子(SO42-、NO3-、Cl-、NH4+)尺度谱存在显著差异,呈双峰型、单峰型、三峰型等;而Ca2+的尺度谱无明显变化,基本上都呈双峰型。(5)在粒径3.3 μm以下,阳、阴离子平衡较好,随着尺度增大变差,且晴空天比雾、霾天差。主要阴离子浓度间、Cl-和Na+间的比值和相关性,在晴空天和雾、霾天差异较大。      

中国东北地区重污染事件气溶胶浓度变化与天气形势分析

近年来中国东北地区污染事件频发,为揭示该地区重污染天气分布特征,利用2014—2017年中国东北地区40个城市空气质量数据及对应的高低空天气形势资料,统计分析得到中国东北地区大气污染状况的变化特征以及区域重污染事件的天气学特征。结果表明：2015—2017年中国东北地区PM_2.5和PM₁₀年平均质量浓度呈下降趋势,其中PM_2.5年平均质量浓度下降的更快,PM_2.5最大值出现在辽宁和吉林中部地区约为90—100 μg·m^-3,SO₂年平均质量浓度较高值分布在辽宁西部地区约为50 μg·m^-3,而NO₂最大值出现在沈阳—长春—哈尔滨一带,约为45 μg·m^-3,CO质量浓度最大值分布在东北沿海地区约为1.6 mg·m^-3,相反中国东北地区O₃年平均质量浓度呈上升趋势,最大值出现在沿海的大连及营口等地,约为100 μg·m^-3。污染物浓度变化具有鲜明的季节变化特征,不同地区PM_2.5和PM₁₀与AQI最大值均出现在冬季,SO₂冬季质量浓度最大值出现在沈阳（180 μg·m^-3）,NO₂与CO冬季最大值出现在哈尔滨（80 μg·m^-3,1.8 mg·m^-3）。相反,O₃最大值出现在夏季沈阳地区约为140—150 μg·m^-3。重度污染级别（200 μg·m^-3≤PM_2.5 < 300 μg·m^-3）和严重污染级别（PM_2.5>300 μg·m^-3）的空气质量表现出以哈尔滨为中心,向周围迅速减少,辽宁中部又略有增加的特征;中度污染（150 μg·m^-3≤PM_2.5 < 200 μg·m^-3）的天数沈阳>哈尔滨>长春,轻度污染（100 μg·m^-3≤PM_2.5 < 150 μg·m^-3）的天数是沈阳>长春>哈尔滨。引发中国东北地区重污染的天气形势大致可分为高压型,低压型和北高南低型3种,出现比例分别为62%、27%和11%;高压型850 hPa高压脊东移经过中国东北地区,地面处于高压南部或弱高压中心,有时在黑龙江北部或辽宁西南部连续有弱小的低压生成并快速东移过境;低压型850 hPa低压系统发展并东移经过中国东北地区,地面处于低压后弱高压中;北高南低型850 hPa和地面中国东北地区受北面高压和南面低压的共同影响。     

Vertical distributions of aerosol optical properties during haze and floating dust weather in Shanghai

A comparative study on the vertical distributions of aerosol optical properties during haze and floating dust weather in Shanghai was conducted based on the data obtained from a micro pulse lidar.There was a distinct difference in layer thickness and extinction coefficient under the two types of weather conditions.Aerosols were concentrated below 1 km and the aerosol extinction coefficients ranged from 0.25 to 1.50km^-1 on haze days.In contrast,aerosols with smaller extinction coefficients(0.20 0.35 km^-1) accumulated mainly from the surface to 2 km on floating dust days.The seasonal variations of extinction and aerosol optical depth（AOD） for both haze and floating dust cases were similar greatest in winter,smaller in spring,and smallest in autumn.More than 85%of the aerosols appeared in the atmosphere below 1 km during severe haze and floating dust weather.The diurnal variation of the extinction coefficient of haze exhibited a bimodal shape with two peaks in the morning or at noon,and at nightfall,respectively.The aerosol extinction coefficient gradually increased throughout the day during floating dust weather.Case studies showed that haze aerosols were generated from the surface and then lifted up,but floating dust aerosols were transported vertically from higher altitude to the surface.The AOD during floating dust weather was higher than that during haze.The boundary layer was more stable during haze than during floating dust weather.     

近45 a浙江连阴雨时空分布的环流特征及成因

利用1973—2017年浙江省63个常规气象观测站的日降水资料及NCEP/NCAR提供的月平均海温场、风场、高度场和湿度场以及射出长波辐射(OLR)场等再分析资料,运用EOF和距平合成以及t检验等方法,分析了近45 a浙江省2—4月总连阴雨日数的时空分布与全省一致连阴雨分布型的大气环流场及海温场,OLR场等的分布特征,并探讨其成因。结果表明:浙江省2—4月总连阴雨日数空间分布主要有全省一致型、南北相异型两种类型。当欧亚大陆中高纬度为乌拉尔山脊偏强(弱),鄂霍次克海地区槽偏强(弱),副高强度偏强(弱),易发全省一致偏多(少)型连阴雨;浙江上空OLR为负距平区易发生全省一致偏多型连阴雨,浙江上空OLR为正距平区易发生全省一致偏少型连阴雨;全省一致偏多型赤道中东太平洋海温明显偏暖,而全省一致偏少型赤道中东太平洋海温明显偏冷;赤道西太平洋海温为反位相。厄尔尼诺次年,全省一致偏多型连阴雨易发生;拉尼娜次年,全省一致偏少型连阴雨易发生。     

寒潮期间电离层TEC与地面天气参数的相关性

利用1996-2004年间武汉地区发生的寒潮事件,分析了寒潮过境前后该地区电离层电子总含量TEC的变化情况及TEC与地面温度、压强之间的相关情况.结果表明:1)寒潮过境前,TEC分别有不同程度的波动,在2~3 d内完成一次升高和降低;2)在寒潮来临的标准日TEC有明显下降;3)寒潮过境后的5 d内,TEC出现类似"M"形的波动;4)寒潮过境前后,地面温度、压强和TEC之间表现出一定的正(负)相关.     

Chemical characteristics of haze during summer and winter in Guangzhou

Airborne particles were collected with a 10-stage MOUDI and a PM₁₀ sampler in Guangzhou, China, during both haze and normal days in the summer of 2002 and 2003, and winter 2002. The characteristics of PAHs, organic carbon, elemental carbon and water-soluble inorganic ions were studied under four periods (summer normal, summer haze, winter normal and winter haze). In this study, secondary pollutants (OC, SO₄²⁻, NO₃⁻ and NH₄⁺) were the major chemical components and appeared to show a remarkably rapid increase from normal to haze days. The particle mass size distributions were bimodal and dominated by fine particles in haze days. A significantly higher OC/EC ratio was found in haze days (3.2–4.7) compared to normal days (1.8–2.8), indicating secondary organic aerosol formation might be significant during haze days. Correlation analysis between visibility and chemical species showed that the major scattering species were TC (total carbon) and sulfate in normal days and nitrate and TC in haze days, respectively. Simultaneously, correlation analysis between visibility and meteorological factors demonstrated that visibility increased with both temperature and wind speed, while it decreased with relative humidity. Furthermore, the relatively higher value of IcdP/(BghiP + IcdP) and the low value of Cmax, CPI, and BghiP/BeP in winter haze could be due to the growth of motor vehicle usage and energy consumption in winter.     

1961—2012年重庆市的降水特征分析

利用重庆市1961—2012年34个气象观测站的逐日降水资料,采用EOF分析、线性回归及相关分析的方法对重庆市的降水量时空特征、降水频数特征及降水强度特征进行诊断分析研究,并进行了相关讨论.结果表明:重庆市的年总降水量呈逐年减少的变化特征,并且年总降水量存在空间一致性与重庆市东北地区和其他地区反相变化的空间分布形式;各类持续性降水过程频数的空间分布差异较大,持续性降水过程频数的变化趋势表明短期降水过程(持续2 d)逐年增加而持续较长时间(持续5 d及以上)的连阴雨天气过程减少趋势明显;降水强度分析中发现一般降水(小雨、中雨、大雨)的年总降水量呈下降趋势,是引起重庆市年总降水量减少的主要原因,小雨、中雨降水强度逐年减弱而大雨的强度有弱的增强,较强降水等级(暴雨与大暴雨)的年总降水量呈较弱的上升趋势,降水强度也表现为弱的增强趋势;持续5 d及以上降水过程频数的减少可能与当地500 hPa位势高度场的上升及赤道太平洋海表温度的升高相关,大雨及以上等级降水的强度变化可能与El Niño Modoki现象有关.     

一次东北冷涡不同阶段强对流天气特征对比分析

利用NCAR/NCEP再分析（1?×1?）资料、区域自动站观测、FY-2D/2E卫星观测和GPS/MET水汽监测等资料,对2012年6月7-18日长春地区发生在同一东北冷涡系统不同演变阶段的3次强对流天气进行对比诊断分析。结果表明：在冷涡形成期,高低空急流耦合产生的次级环流上升支,触发锋前不稳定能量释放,导致中β尺度孤立深厚湿对流系统出现;在冷涡发展期,对流层高层干冷空气向对流层中下层侵入,形成高空露点锋,触发有组织的中α尺度对流系统;在冷涡消亡期,低涡减弱为高空槽并快速东移,其后部冷空气置于低层大范围暖湿空气之上,地面中尺度辐合触发不稳定能量释放,形成中β尺度对流系统。     

一次秋季冷锋降水过程气溶胶与云粒子分布的飞机观测

利用机载PMS（Particle Measuring Systems）测量系统,对2008年10月4—5日石家庄地区一次冷锋降水云系的3次气溶胶和云粒子探测资料进行了分析。结果表明,冷锋过境降水前后,气溶胶粒子分布差异较大。降水发生前,气溶胶粒子平均数浓度约为103cm-3,平均直径为0.95μm;气溶胶主要集中于3000m高度以下的对流层低层,云内气溶胶数浓度明显减少。降水发生后,气溶胶粒子平均数浓度约为102cm-3,比降水前约小1个量级,平均直径为1.28μm;气溶胶主要集中于1200m以下的近地面层,其数浓度随高度增加而降低。气溶胶粒子浓度在低层云区内水平变化较小,而在无云区和云下近地层水平起伏较大。云粒子平均浓度比气溶胶小1～2个量级。气溶胶粒子平均谱主要呈双峰型,而云粒子谱主要为单峰型。     

2017年2月下旬浙江省一次冷锋引起的大风天气过程分析

利用常规地面气象观测资料和NCEP再分析资料,对2017年2月20—21日浙江省中西部地区的一次冷空气大风天气过程进行分析。结果表明：西伯利亚冷高压与东亚大槽共同作用形成的强气压梯度是此次大风天气过程的重要成因;高空槽槽后动量下传是此次区域性大风超出一般冷锋大风强度的关键因素;200 hPa高空西风急流入流区的辐合下沉运动与冷锋前的上升运动叠加形成的次级环流是此次大风天气出现的增强条件。     

2012年3月大气环流和天气分析

2012年3月大气环流主要特征是:北半球极涡呈多极型分布,强度较常年同期略偏强;中高纬度环流呈4波型分布,中低纬地区南支槽略偏强,有利西南暖湿空气向我国的输送;西太平洋副热带高压强度偏弱。3月全国平均气温为3.5℃,比常年同期(3.8℃)略偏低0.3℃。全国平均降水量为31.4 mm,较常年同期(28.9 mm)偏多8.7%。月内我国出现了3次主要的冷空气过程,北方出现今年首次沙尘天气过程,南方持续低温阴雨天气。