2010春季我国一次强沙尘暴过程分析

2010年3月18~23日,一次强沙尘暴天气过程先后影响了我国21个省(区、市),影响范围约282×104km2,2.7×108人口遭沙尘天气侵袭。通过应用NCEP/NCAR 2.5°×2.5°全球格点再分析资料,从沙尘暴爆发前后的天气形势、气象要素场的特征以及起沙和传输的动力机制等方面对这次沙尘暴过程进行初步分析。同时,利用每日空气污染指数资料和北京能见度资料,分析了沙尘暴期间全国空气污染物浓度的分布和北京地区能见度的变化。结果表明:这次沙尘天气分两个阶段,第一阶段为3月18~21日,第二阶段为3月21~23日,从影响范围及强度方面来说,第一阶段沙尘过程强于第二阶段。蒙古气旋强烈发展是引发此次沙尘暴的主要原因。沙尘暴基本沿西北到华北,华北到华南的路径传播。空气污染指数及能见度变化基本反映了此次沙尘暴的移动路径和强度变化。此次沙尘暴天气的沙尘源地位于蒙古国南部以及中国的新疆南部、东部和内蒙古中西部地区。由于热力和动力(涡度)两种因子的联合作用,使地面气旋一面向前移动,一面加深发展,高空槽因冷平流加深,并因涡度平流而向前移动。冷锋锋生加强,产生大风天气,是引发沙尘暴和推动沙尘长距离输送的动力因子。     

热带气旋北上对吉林省夏季降水影响研究

利用1951-2000年NCEP/NCAR位势高度场再分析资料和吉林省降水量等资料,对直接和间接影响吉林省的106个热带气旋的基本气候特征进行了统计分析.结果表明,由热带气旋北上产生的降水量占吉林省夏季(6-9月)降水量的10%;热带气旋影响的时间多集中在7月中旬至8月下旬;吉林省东南部和中部是因热带气旋北上而产生较多降水量的区域.通过对影响吉林省的热带气旋进行跟踪分析,确定了热带气旋中心进入350N,125°E位置时即开始间接影响吉林省的夏季降水.20世纪70年代后,影响吉林省的热带气旋个数有逐渐减少的趋势.     

江淮流域持续性降水的大尺度环流背景分析

采用合成平均分析方法,对2011年7月中旬江淮流域持续降水过程和11~13日大暴雨的大尺度环流和物理量进行了诊断,分析表明:(1)持续降水过程大尺度环流是不典型的双阻型,西脊在乌拉尔山以西地区,东脊在雅库茨克。副热带高压位置偏东脊线偏北。贝加尔湖东南方的低槽从蒙古经河套伸向华南,江淮流域处于槽前稳定的西南气流中。巴尔喀什湖低槽的加深东移及其底部不断分裂的短波槽,造成了持续降水期间的大暴雨过程。(2)江淮流域位于高空西南急流入口区右侧,低空风速大值带左侧。水汽主要来自孟加拉湾、南海和西太平洋地区,高低空的强烈辐散辐合所造成的深厚上升运动为暴雨提供了动力条件,对称不稳定为暴雨提供了不稳定机制。     

塔中一次雷暴降水天气过程边界层风场变化特征

雷达资料可以直观地显示雷暴降水过程随时间变化风场的垂直结构以及各高度层风向风速随时间变化特征,能较好地监测到低空急流以及降水粒子的垂直速度。利用风廓线雷达探测资料对2010年7月12日塔中一次雷暴降水过程中的边界层三维风场进行分析研究。结果表明：雷暴降水过程低层风速增大,高层风速减小;上空存在低空急流,平均风速达17.1 m·s-1;雷暴时段,下沉气流垂直速度3.0 m·s-1左右;降水时段,降水粒子平均下沉速度5.1 m·s-1。     

热带气旋降水模拟研究进展

中国是遭受热带气旋灾害最为严重的国家之一,准确的降水模拟对于开展热带气旋灾害风险评估有重要意义。本文从热带气旋灾害风险评估的视角,将降水模拟分为基于极值理论的降水极值模拟、基于站点的降水时空模拟和基于热带气旋路径的降水事件模拟3大类;根据风险评估对降水模拟的需求,从模型构建、发展及其特点等方面对3类模型进行分析评述;进而提出面向风险评估的热带气旋降水模拟,应兼顾降水模拟的一般性和热带气旋暴雨模拟的特殊性,平衡处理降水模拟结果的准确性、统计量的可靠性和计算量问题。以极值理论对降水极值模拟为基础,充分发挥降水时空模拟在处理长时间降水序列中的优势,并加强热带气旋降水的理论研究,进一步完善热带气旋降水事件的模拟模型。     

一次中气旋强对流天气过程的分析

利用大气探测资料对2010年5月1日红河州蒙自出现的一次中气旋强对流天气过程进行分析,揭示中气旋强对流天气的结构特征及其引发的气象灾害。分析结果表明:处于高空槽后的西南高原地区在高空西北急流的控制条件下,有偏南暖湿气流的配合持续输送,其低层切变线是形成强对流天气的重要条件,从天气系统和雷达资料分析表明,中高层冷平流的入侵触发了低层强位势不稳定层结的抬升,使得局部对流加强、发展,并演变为超级单体和中气旋的形成,造成强风、冰雹和短时强降水,导致气象灾害的发生。     

蒙古气旋天气过程中的沙尘传输特征

基于沙尘数值预报模式针对不同区域地面起沙的敏感性试验结果,分析讨论了蒙古气旋沙尘暴过程中沙尘传输的特点及形成原因。结果表明：蒙古气旋沙尘暴过程的沙尘传输表现为:沙源区纬度越高,沙尘向东传输越强,纬度越低,向南传输越强;同时,高度越高,沙尘向东传输越强,高度越低,向南传输越强。其形成原因是萨彦岭山地背风坡效应、青藏高原东北侧地形强迫绕流等自然地理因素和蒙古气旋的动力、热力结构共同造成的,具有一定程度的普遍性。     

冷锋型和蒙古气旋型沙尘天气过程典型个例对比分析

利用观测资料和NCEP再分析资料,对冷锋型和蒙古气旋型两类沙尘天气过程的典型个例进行对比分析。结果表明:斜压强迫在两类过程中均较为显著,冷锋型沙尘天气过程中,随高度降低高空槽明显加深;蒙古气旋型则在对流层低层（850 hPa）、中层（500 hPa）形成切断低压。冷锋型沙尘天气过程高空锋区位置较蒙古气旋型偏南,且南压更为明显;冷锋型沙尘天气过程沙尘天气区位置也较蒙古气旋型偏南,且主要向东南方向扩展。冷锋型地面高、低压强度对比明显大于蒙古气旋型,且地面风速与能见度的反相关性高于蒙古气旋型,锋后降温也较蒙古气旋型显著。冷锋型锋前上升运动中心位于700 hPa,锋后下沉运动中心位于600 hPa。蒙古气旋型气旋中心及其附近300 hPa以下均有强的上升运动。冷锋型锋面附近正涡度随高度增高而增大,蒙古气旋型气旋中心及其附近为正涡度。最后给出了冷锋型和蒙古气旋型沙尘天气过程的天气学概念模型。     

蒙古气旋引发辽宁沙尘暴天气过程的数值模拟

从一次发生在辽宁,由蒙古气旋引发的沙尘暴过程入手,利用数值模拟手段,结合常规气象观测资料,围绕蒙古气旋的动力、热力特征以及如何促成此次沙尘暴的发生、发展和维持进行探讨。结果表明,高空气流的辐散抽吸是此次过程的主要起沙动力机制,由蒙古国中部向东南方向延伸至韩国南部的副热带西风急流为此次辽宁沙尘暴过程提供了充足的沙源。此外,蒙古气旋内部的垂直环流与控制辽宁地区的冷平流对此次沙尘暴和降温过程具有一定的触发与维持作用。     

海河流域夏季降水关键区季内演变及其环流配置的定量化分析

海河流域夏季降水的空间分布具有明显的季节内变化特征,利用海河流域148个地面气象台站逐日降水资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析了流域夏季各月降水关键区的分布变化以及与其对应的大气环流系统的季内配置差异,并定量计算了主要环流系统对季内各月关键区降水的影响作用大小。结果表明：海河流域夏季降水关键区稳定表现出一种季节内变化,即以海河流域东北部滦河和北三河下游台站降水贡献率最大值区为轴心,从初夏（6月）至盛夏（7月和8月）,降水关键区在季节内呈顺时针移动,由海河流域东北部移至流域东部和南部再移至流域东部和中部。初夏,东北冷涡活动对流域关键区降水影响最显著,相对贡献率达69.6%;盛夏7月,流域关键区降水异常主要和西太平洋副热带高压（西太副高）脊线位置有关,其相对贡献率在60%以上;8月,西太副高脊线和东亚夏季风指数对流域关键区降水的相对贡献大小相当。海河流域降水关键区在夏季各月的分布变化,与这些环流系统的季内变化路径（南北摆动或向北推进）具有很好的一致性。     

沙坡头降水特点分析

沙坡头地区降水稀少, 多年平均降水仅186.6mm, 且分布不均。平均降水年变率为27%, 易形成干旱。因此, 在流沙固定中应加强机械固沙措施的研究和抗旱植物品种的培育和引进。     

中国年和季节极端降水时空特征 及极值分布函数上尾部性质

基于热带气旋时间、路径、强度数据和中国728个气象站点1951~2014年日降水数据,分析了年和季节极端降水广义极值（GEV）分布函数特征及受热带气旋的影响。通过检查年和各季节极端降水的非一致性,发现具有变异点或显著时间趋势的站点占总站点数的比例较低。仅考虑满足一致性的站点,年和各季节极端降水GEV分布上尾部在全国大部分区域表现出厚尾特征,且不具有上边界。总体来看北方厚尾特征重于南方,秋季和冬季明显高于年和夏季。年极端降水厚尾特征受到不同季节极端降水机制的混合影响。而且,热带气旋对中国沿海区域极端降水有重要影响,往往引发大量级极端降水。东南沿海地区最大10场极端降水由热带气旋引发的比例达到60%以上。因此热带气旋趋向于增加沿海区域年极端降水GEV分布形状参数的大小,并控制着曲线上尾部的形状。     

淮河流域降水过程时空特征及其对ENSO影响的响应研究

基于淮河流域35个站点1961~2008年日降水资料,从成因角度研究不同厄尔尼诺-南方涛动事件（ENSO）事件对流域降水过程时空演变特征的影响。研究表明：① 流域降水过程出现沂沭泗河水系变干、淮河水系降水量缓慢增大的特征。② CPW年,年最长连续降水日数、年最长连续降水量的距平变化幅度大且为负值;EPC年,年最长连续无降水日数较常年明显增多;EPW年,连续降水日数变长、连续降水量减少。③ ENSO对流域强降水影响较大,在CPW和EPW年淮河水系暴雨、大雨日数较常年多,而沂沭泗河水系暴雨、大雨日数比常年少;EPC年与此相反。④ ENSO对连续4 d以上降水影响显著,其中EPC年影响最大。     

2014年夏初南疆一次持续性强降雨过程的水汽和动力条件分析

全球变暖背景下,极端降水事件频次增多强度增大,对年降水量变化影响显著。2014年6月17~24日,塔里木盆地出现了持续性强降水过程.利用观测资料和NCEP/NCAR逐日6 h再分析资料,对强降水过程的水汽和动力条件进行了诊断分析。结果表明,此次强降水过程,垂直上升运动剧烈区域及水汽辐合区域与大降水的落区近乎吻合。中低空偏东急流加强了气旋的发展,增强了上升运动,且急流的大小决定了塔里木盆地大降水的强度,急流西伸的位置决定了降水的区域。中低空偏东急流轴末端的左侧,对应着大降水的发生区域。主要水汽源地为中亚地区、阿拉伯海和孟加拉湾,其中孟加拉湾和阿拉伯海的水汽通过季风环流输送至青藏高原,再通过高空平流和中低空回流的方式输送至塔里木盆地。     

蒙古气旋产生强沙尘暴的诊断分析

利用MICAPS资料、FY-2C红外卫星云图和2.5°×2.5°NCEP再分析资料,对2008年5月25日至28日大范围沙尘暴过程进行了天气动力诊断和物理量场分析。结果表明,强沙尘暴主要出现在冷平流前的温度梯度密集区和涡度梯度密集、陡峭区。在这次强沙尘暴过程中,暖平流是蒙古气旋发生、发展的重要热力因子,大气热力不稳定和强风是起沙的动力;500 hPa阶梯槽快速东移是飚线产生的触发系统;对流风暴是引发强沙尘暴主要因素。蒙古气旋的发展加大了冷锋前后的气压和温度梯度,为对流风暴的发生提供了热力不稳定条件。700 hPa冷平流爆发性下沉、南下,为强沙尘暴的产生提供了强大动力。     

中国降水观测误差分析及其修正

在1980s 乌鲁木齐河流域进行的降水误差观测试验结果基础上, 依据我国726 个气象站1951~2004 年逐日观测资料, 对降水的动力损失、微量降水以及湿润损失进行系统的修正, 以期获得更准确的长系列降水资料, 为区域乃至全球水热循环过程和水文学研究提供基础资料。修正结果表明, 在大部分地区由风速作用引起的动力损失是主要的误差来源, 但在降水较少的地区湿润和微量降水观测损失也起着重要作用, 全国726 个台站年降水修正量在8~740 mm 之间, 平均约125 mm, 相应的修正幅度在5%~72%, 平均约18%。从时间看, 冬季修正系数大于夏季, 但冬季修正量小于夏季; 从空间分布看, 西北地区年修正量一般小于50 mm, 东南地区大于100 mm, 总修正系数由西北向东南地区减少, 其中西北地区大于30%, 而西南地区小于20%, 这一修正系数高于全球的11%左右的平均修正量。     

一种改进的生成区域日降水场的方法及精度分析

利用全国687个气象站点11年的日降水数据,对基于地理特征和统计回归的函数拟合类模型DAYMET生成中国区域日降水场的能力进行了验证。交叉验证表明,DAYMET模型估计日降水累计得到的年降水量的绝对偏差11年平均为29.8%,年降水总量估计偏差低于20％的站点占48.3％。鉴于中国陆地区域降水深受季风的影响,不同方位气象站点对插值点的影响也有所不同,引入了站点不同方位对插值的影响权重,对DAYMET模型进行了改进,改进后年降水量的绝对偏差降为27%。与梯度距离平方反比法相比,该方法具有较高的区域降水插值精度。还以无定河流域降水插值为例,说明降水插值精度的高低与区域内雨量站点的多寡紧密相联。     

应用雷达回波分析云南省文山州对流云阵性降水

利用文山多普勒天气雷达回波资料,对文山州及周边地区对流云阵性降水的特征进行研究,这对掌握中小尺度天气系统的产生、灾害性天气的识别具有代表性的意义。