广西一次全区性暴雨过程成因分析

利用常规观测资料及卫星云图,对2012年6月21-25日广西持续暴雨过程的环境场进行诊断分析.结果表明:这次广西持续性暴雨出现在副高偏强且稳定的背景下,由副高西侧云系的维持造成,低层西南气流的辐合是导致这场暴雨的根本原因;高空低槽与低层的低涡切变线是影响这次暴雨分布的主导系统,700hPa湿度大值区与与暴雨区域对应很好;低层辐合对暴雨落区起决定作用.     

高空急流在北京“7.21”暴雨中的动力作用

利用常规观测、加密自动气象站降水资料以及NCEP/NCAR再分析资料等,使用天气动力学诊断方法,重点研究了高空急流对北京2012年7月21日（“7.21”）暴雨中降水突然增强时刻14时（北京时）和降水最强时刻19时的动力作用。结果表明,“7.21”暴雨的发生和西来的高空急流东移至北京上空有关,高空急流及其散度场和与高空急流相伴随的次级环流对“7.21”暴雨的发生起重要的动力作用。7月21日14时,高空急流轴的经向度开始增大,高空急流入口区右侧的散度场南北范围明显扩大,北京上空为深厚的对流运动,受来自低层的东南气流带来的暖湿空气的影响,北京地区降水量突然增大;20时,对流层高空急流轴的经向度进一步增大,此时由于北上西北低涡导致的低层辐合,使得北京上空对流层高层出现强辐散区,北京上空出现强烈的上升运动,加之来自东南的暖湿气流的影响,使得北京地区降水量在19时达到最大值。“7.21”暴雨中降水突然增强时刻和降水最大时刻,上升支均出现在高空急流入口区右侧,但是,次级环流的下沉支均发生在北京的东南部,这是影响“7.21”暴雨次级环流的一个重要特征。     

“7·14”浙中北地区强降水的中尺度结构分析

结合天气图、雨量和NCEP\NOAA再分析资料,对2012年7月浙江中北部地区出现的区域性暴雨过程前后物理量场及多普勒雷达资料进行分析,得出:低层切变线及高空急流的作用是该次暴雨的触发机制,而暴雨的落区、强度和持续时间同暴雨发生前后中尺度系统的热力、动力结构特征的演变特征以及高空低涡的发展、移动和方向都密切相关,通过各物理量场和层结结构,可对暴雨预报有很好的指示作用。     

黄淮地区一次冷锋暴雨天气过程的预报分析

利用常规天气图、地面加密资料、数值预报产品、卫星云图和多普勒天气雷达资料等,对2007年7月18-19日出现在黄淮地区的暴雨天气过程进行了综合分析.结果表明:暴雨是高空西风槽、冷锋和副热带高压边缘强盛的西南暖湿急流共同作用产生的;强降水产生在地面中尺度辐合线附近.在高层干冷、低层暖湿的大气不稳定条件下,地面冷空气的侵入触发了不稳定能量的释放,同时低层辐合、高空辐散的高低空配置,引发了强降水的产生.卫星云图和多普勒天气雷达资料在暴雨临近预报中起着重要作用.     

北京“7.21”暴雨过程中变形场引起的锋生与倾斜涡度发展诊断分析

从变形场驱动锋生及通过锋生引起倾斜涡度发展的角度对变形场在北京“7.21”暴雨发生、发展过程中的可能作用机制进行了初步探讨。诊断结果发现：北京地区降水产生时,变形向量与等位温线走向一致或有较小夹角,北京地区有较强的变形场局地锋生过程。锋生函数分析发现,变形项对引发暴雨的低层锋生有重要贡献。锋生能够引发大气动力、热力结构的调整,伴随大气锋生过程的高空急流加强和转竖使得北京地区处于高空急流入口区右侧的辐散区中,其带动低层空气辐合,有助于暴雨的加强维持。分析还发现,“7.21”暴雨过程中,垂直涡度存在爆发性发展,尤其是锋面降水阶段,而大气斜压度的增长趋势与垂直涡度增长趋势十分一致。分析全型涡度方程中与变形场有关的斜压度个别变化项发现,与变形场相关的垂直涡度驱动项异常正值区与垂直涡度爆发性增长区相对应,表明变形场在北京“7.21”暴雨过程中对垂直涡度发展有重要贡献。基于变形场沿其压缩轴方向气流汇合的特点,进一步分析了加入水汽作用的水汽通量变形场与暴雨发生、发展的关系。分析结果发现,低层水汽通量变形场的正值区与暴雨具有很强的相关,且水汽通量变形场包含两部分,一部分为比湿平流,其对未来暴雨区位置有很好的指示意义;一部分为变形场项,其对水汽通量变形场分布起主要贡献。     

2011年6月27～30日钦州连续暴雨过程分析

针对2011年6月27～30日钦州连续暴雨天气,利用MICAPS资料分析天气系统和物理量场的演变.结果表明:此次连续暴雨天气过程是在较稳定的大尺度环流背景下,受高空低涡和低层切变辐合共同影响而造成;暴雨出现与水汽通量散度、垂直速度、K指数等物理量均有很好的对应.     

2013-05-25陕西中南部区域性暴雨天气解析

利用常规气象观测资料、NCEP 1°×1°分析资料,对2013年5月25日陕西出现的区域性暴雨天气进行分析,总结预报偏差的原因。结果表明:区域性暴雨发生在中纬度高空环流形势由纬向型向经向型调整阶段,东移低槽北部的低涡北抬加深维持是引起此次区域性暴雨的主要原因;低层辐合切变和东路回流冷空气为暴雨提供了有利的抬升条件;高层辐散和低层辐合的有利配置将低层高温、高湿的水汽抽吸到暴雨区上空,造成强降水的对流云团具有明显的中尺度特征。     

2013-05-25陕西中南部区域性暴雨天气解析

利用常规气象观测资料、NCEP1°×1°分析资料,对2013年5月25日陕西出现的区域性暴雨天气进行分析,总结预报偏差的原因。结果表明：区域性暴雨发生在中纬度高空环流形势由纬向型向经向型调整阶段,东移低槽北部的低涡北抬加深维持是引起此次区域性暴雨的主要原因;低层辐合切变和东路回流冷空气为暴雨提供了有利的抬升条件;高层辐散和低层辐合的有利配置将低层高温、高湿的水汽抽吸到暴雨区上空,造成强降水的对流云团具有明显的中尺度特征。     

河套气旋发展东移与北京721暴雨的关系

对河套气旋发展东移引发的北京2012年7月21日特大暴雨天气过程(简称“北京721暴雨”)进行了诊断分析。结果表明：河套气旋是北京721暴雨的直接影响系统,高空辐散区的强迫作用和对流层低层锋区走向“引导”河套气旋改变了北上的常规路径,迫使其东移直接影响河北、北京地区。河套气旋在沿着锋区东移过程中,由暖心正压气旋转变为斜压性气旋,同时,将锋区的势能转变为动能使河套气旋迅速发展,形成正反馈效应,使得本次暴雨天气过程降水强度自西向东不断增强。河套气旋在北京特大暴雨中的作用表现为：动力抬升、增强水汽输送、触发不稳定能量等三方面。午后,河套气旋暖锋触发不稳定能量释放,在北京地区产生强对流系统,形成中尺度对流辐合体（MCC）,使得降水强度成倍增长,是北京地区产生特大暴雨的主要原因,东南气流中地形抬升作用对降水有增幅作用,北京721暴雨是多种有利因素叠加所致。     

“灿都”影响四川“100722”暴雨天气过程分析

利用地面自动站降雨量资料和NCEP 1°×1°的每6小时再分析资料,从能量、南风脉动、温度平流和地形作用,分析了登陆台风＂灿都＂减弱后其外围偏东南气流向北输送造成四川盆地西部持续暴雨天气过程。结果表明：蒙古高压加强发展,然后与西伸加强的西太平洋副热带高压合并,形成阻塞形势、高空副散流场和西南季风的活跃都有利于南海源源不断的水汽输送到暴雨区辐合上升;暴雨发生在大气不稳定的层结环境中;台风登陆形成南风脉动造成暴雨区风速风向辐合明显,低层暖平流触发MCS发生发展,形成强降水;地形抬升作用加强暖湿气流辐合上升运动,促使暴雨增幅。     

北京2009年“1101”暴雪的形成机制

利用多种新观测资料,对2009年11月1日北京出现的60年来降雪量最大的初雪过程的发生、发展特征进行分析,并探讨了暴雪形成机制。结果表明:此次初冬暴雪过程是在500 hPa东亚大槽斜压发展、低层锋区较强的背景下,由华北锢囚锋强迫所致。该锢囚锋是贝加尔湖南下冷空气在华北燕山和太行山地形影响下变为低层东西两股冷空气相向挤压的产物;伴随锢囚锋的形成,在北京西南37°~40°N之间形成狭窄水汽输送通道,为锢囚锋降水提供必需的水汽条件。锢囚锋区结构浅薄,主要存在于850 hPa层以下,为垂直东倾的冷式锢囚;东倾结构决定了降水落区,北京恰处于地面锢囚锋东侧的锢囚锋区中;而锢囚锋浅薄的垂直结构则决定了其强迫抬升运动并不深厚,故暴雪是降雪时间长、累积量大的结果。另外,北京雨转雪的发生是因降雪前近地面层气温下降较快接近冰点的缘故,降温主要源于雪前降雨在近地面层蒸发冷却的贡献;低层东路冷空气的平流作用则是降雪期间近地面气温维持较低的主因。     

北京地区冻土时空分布特征

基于1981—2021年北京地区6个气象站的逐日最大冻土深度、平均气温、平均地表温度及5、10、15、20、40、80 cm地温等资料，分析了近40年北京地区最大冻土深度的时空分布特征及其与气温和地温的关系。结果表明：北京地区最大冻土深度总体呈变浅趋势，气候倾向率为-2.3 cm/10 a，各站点最大冻土深度变浅趋势从西到东呈逐渐减弱趋势。北京地区最大冻土深度与40、80 cm地温相关性最好，与地表温度相关性较差。选取2021至2022年北京地区冻土对比试验数据，评估测温式冻土自动观测仪观测精度，发现仪器安装至少一个冻融周期后与冻土人工观测吻合度更好，测温式冻土自动观测仪的观测精度与仪器安装位置的地下岩层、土质分布密切相关，需要在仪器稳定运行后根据当地实际优化算法和冻融阈值。     

A Study on Typhoon-Induced Rainfalls over Beijing: Statistics and Case Analysis

Based on the Shanghai Typhoon Institute (STI) Typhoon Year Book and typhoon precipitation data, Japan Meteorological Agency satellite TBB data, and National Centers for Environmental Prediction (NCEP) reanalysis data, the climatic characteristics of rainfalls in Beijing associated with typhoons were analyzed for the period 1949–2006, and two typhoon cases with remarkable differences in rainfall intensity over Beijing were compared and diagnosed. The 58-yr statistical results show that rainfall events associated with typhoons occurred in Beijing about once every three years during June–September. These typhoons were mainly active in the region 20?–50?N, 109?–128?E and most of them moved northwestward while the others turned to the northeast. The typhoon rainfall over Beijing in general sustained for 2–5 days. Typhoon centers were usually located in the areas from Jiangxi to Anhui, the Yellow Sea, or near Beijing, when rainstorms occurred over Beijing. Case study indicates that the 2-day torrential rainfall event that happened in Beijing in 1984 was due to the interaction between Typhoon Freda (8407) and a westerly trough, while only a medium-strength rainfall event occurred in Beijing in 2005 in spite of the dominating cyclonic circulation of Typhoon Matsa (0509) directly over Beijing. It is found that both Freda and Matsa underwent extratropical transition and possessed an asymmetric structure. The rainfall difference was caused by the fact that Beijing was located in different convective development areas of the two typhoons. On the other hand, the lifting conditions were different although plentiful atmospheric moisture and convective unstable energy existed over Beijing during both events. The ascending motion of warm southerly in Beijing was stronger and deeper and a larger vertical wind shear was associated with Typhoon Freda. However, the lifting of water vapor was restrained by the descending motion of northerly cold airflow in Beijing under the impact of Typhoon Matsa. Besides, it is also found that topography played an important role in the typhoon rainfall over Beijing.     

北京一次浓雾过程的边界层结构及成因探讨

利用逐小时地面加密观测资料、系留气球探空资料、常规观测资料、NCEP再分析资料等对2004年11月30日至12月1日发生在北京的一次浓雾过程进行了分析。结果表明:浓雾过程发生在边界层有浅槽东移,地面为均压场、微风、入夜后迅速辐射降温的条件下;浓雾生成前、后近地层维持辐合区,有利于水汽的聚集;在浓雾发生发展的不同阶段,边界层中逆温层、湿度和风的分布是有差别的;从动力学的角度对温、湿场结构的形成原因进行了初步探讨,指出了与其它辐射雾的不同点。     

1999年北京持续高温天气过程的诊断分析

利用北京观象台观测资料和NCEP/NCAR再分析数据,对1999年6月24日至7月2日北京一次持续性高温天气的演变和发展过程及非绝热加热作用对系统的影响进行诊断分析,结果表明：在此次高温天气发生前,欧亚大陆中高纬度环流经向度很大,欧洲北部和贝加尔湖以南为高压脊控制,中亚和我国东北地区则处于低压槽内。贝加尔湖南部的高压脊纬向延伸范围较广,在东移过程中长时间影响北京。随着贝加尔湖以南的高压脊逐渐东移,北京上空下沉增温与非绝热加热作用有所增强,北京逐渐受到高温天气影响。在高温天气发生的后半阶段,我国东北的低压槽入海后在120130°E附近维持并发展,槽前非绝热加热率很大。从垂直方向来看,加热率在500 hPa以下随高度迅速增加,根据全型涡度方程,强烈的非绝热加热率垂直分布不均作为一个明显的涡度源区,对入海低压槽的稳定维持有显著的作用。而入海低压槽的稳定维持,又阻碍了华北高压脊的东移,使其在北京地区长时间稳定少动,为北京带来多日的持续性高温天气。     

近40年京津冀蒸发皿蒸发量变化特征及影响因子

为了研究京津冀地区蒸发皿蒸发量的变化特征及成因,在京津冀地区200多个气象站中选择资料序列完整且具有较长时间序列、测站环境评分都在70分以上(按照中国气象局对测站探测环境评分标准评分)、均匀分布的87个气象站,利用1970—2013年京津冀地区87个气象站蒸发皿蒸发量以及其他气象要素的观测资料,采用线性倾向估计法和完全相关系数法,分析近44年来京津冀蒸发量变化特征及影响因子。结果表明,近44年来,京津冀地区年、季蒸发量呈明显下降趋势。全年蒸发量减少速率由大到小分别为:山前平原区太行山区冀东平原区燕山丘陵区冀北高原区(蒸发速率由北向南逐渐增大);四季中下降速率为:春季秋季冬季夏季。分析蒸发量与影响因子的完全相关系数发现,气温日较差、日照时数和平均风速是影响京津冀地区蒸发皿蒸发量变化的主要因子,在平原地区,平均风速是主导因子;在山区和高原地区,日照时数是主导因子。     

IMPROVEMENT OF OCEAN DATA ASSIMILATION SYSTEM AND CLIMATE PREDICTION BY ASSIMILATING ARGO DATA

The Argo(Array for Real-time Geostrophic Oceanography) data from 1998 to 2003 were used in the Beijing Climate Center-Global Ocean Data Assimilation System(BCC-GODAS). The results show that the utilization of Argo global ocean data in BCC-GODAS brings about remarkable improvements in assimilation effects. The assimilated sea surface temperature(SST) of BCC-GODAS can well represent the climatological states of observational data. Comparison experiments based on a global coupled atmosphere-ocean general circulation model(AOCGM) were conducted for exploring the roles of ocean data assimilation system with or without Argo data in improving the climate predictability of rainfall in boreal summer. Firstly, the global ocean data assimilation system BCC-GODAS was used to obtain ocean assimilation data under the conditions with or without Argo data. Then, the global coupled atmosphere-ocean general circulation model(AOCGM) was utilized to do hindcast experiments with the two sets of the assimilation data as initial oceanic fields. The simulated results demonstrate that the seasonal predictability of rainfall in boreal summer, particularly in China, increases greatly when initial oceanic conditions with Argo data are utilized. The distribution of summer rainfall in China hindcast by the AOGCM under the condition when Argo data are used is more in accordance with observation than that when no Agro data are used. The area of positive correlation between hindcast and observation enlarges and the hindcast skill of rainfall over China in summer improves significantly when Argo data are used.     

北京地区冬、春季节大气稳定度演变特征

利用北京地区冬春季节逐日定时地面常规观测资料，使用修正的Pasquill分类法计算了该地区大气稳定度相对值序列，并在此基础上分析了大气稳定度月际变化、日变化等分布特征，划分出若干持续时间较长的长稳定过程。     

FY 2F卫星和毫米波云雷达云高观测的个例对比分析

风云二号静止卫星上装载有可见光、水汽、中长波红外等探测通道,其中红外通道资料可提供卫星云顶温度数据。基于FY-2F静止卫星云顶温度资料,结合局地实时探空数据对北京南郊和朝阳站点上空云层进行云高反演,并展开与地基毫米波云雷达探测云顶高关系的对比,分析3种不同云厚(薄云、适中、厚云)条件下的云高观测结果。研究结果表明,二者云顶高匹配度受几何云厚的影响,其吻合度呈现出厚云最佳,薄云最差的特征。