天山地区水汽再循环量化研究

利用传统气候学的Brubaker二元模型和降水同位素平衡模型定量研究了新疆天山地区水汽再循环特征。结果表明:(1)气候学角度,天山地区水汽再循环率为9.32%。当地蒸发的水汽形成的降水量为41.8 mm,外来水汽输送到山区形成的降水量为407.2 mm;(2)同位素水汽氘盈余为精细化的分析水汽再循环提供了新的思路,进一步证实天山地区水汽主要来自于西风带的水汽输送,而乌鲁木齐站平均再循环水汽仅占到8%。随着海拔的增加,水汽再循环率逐渐下降,在海拔2000 m以上的水汽再循环可以忽略不计。在西风带关键水汽输送路径建立降水同位素观测断面,使两种方法相结合,共同研究水汽的来源和路径问题,是下一步需要关注的问题。     

伊犁河谷暴雪过程水汽特征

利用NCEP再分析资料,分析了伊犁河谷2000—2020年10月—次年4月发生的23次暴雪过程大尺度环流背景,运用HYSPLIT模式（拉格朗日）方法模拟追踪水汽后向轨迹,定量确定了不同源地水汽输送路径及其贡献。结果表明,伊犁河谷暴雪区位于高空西南急流轴右侧、槽前西南强锋区、低空西南急流出口区前部辐合区、水汽通量散度辐合及地面冷锋附近的重叠区域。HYSPLIT模式分析表明,暴雪过程水汽主要来自地中海和黑海附近、西南亚、中亚、大西洋及其沿岸;水汽自源地出发经关键区,分别从西南（偏西）、西北（偏北）路径输入暴雪区;各路径、各源地对暴雪的贡献不同层存在较大的差异,来自中亚、西南亚的水汽主要输送至700 hPa以下,地中海和黑海附近、大西洋及其沿岸、加拿大等地的水汽主要输送至700 hPa及以上;源自加拿大的水汽是湿地蒸发的结果,且与北美洲北部冬半年为极涡频发区有关。基于上述特征,建立了伊犁河谷暴雪过程水汽输送的三维结构模型。     

新疆天山中部初秋罕见大暴雪成因分析

对新疆天山中部初秋2003年9月27—28日罕见大暴雪天气过程进行综合分析表明:天山中部初秋大暴雪发生在南亚高压双体型,伊朗副高东伸北挺,西太副高稳定,乌拉尔大槽不断南伸并缓慢东移的形势下;它是各种尺度系统及副热带与西风带系统共同作用的结果。大暴雪发生在低层偏东气流与中层西南气流和高层偏西气流交汇处;而低层东路水汽的输送对大暴雪的贡献极为重要。     

春、冬季暴雪成因对比分析

通过对１９９５年以来如皋市发生的１２例暴雪物理成因及卫星云图特征分析,表明：春季暴雪均伴强寒潮而产生,暴雪发生在干湿区交界的湿区一侧,春季暴雪水汽图亮温低于冬季暴雪。     

我国中部和南部地区降水再循环率评估

利用1976～1995 年20 年NCEP 再分析资料,对我国中、南部地区降水再循环率进行了评估,发现长江上游总的降雨有20%来自我国中、南部地区水汽蒸发,长江中下游总的降雨则有40%来自这一地区. 降水再循环率有很强的季节变化规律,8、9、10三个月的降水再循环率最高,达四成左右,而5、6、7三个月的降水再循环率不到四分之一.蒸发率和降水再循环率在20年中均有增加的趋势,这可能与气候变暖有关.     

2012年7月华北降水异常成因分析

2012年7月,我国华北地区降水较常年偏多近45%,期间出现了严重的洪涝灾害。本文利用中国台站降水等资料,对华北降水异常现象及其可能成因进行了分析。结果表明,多因子共同作用可能造成了7月华北降水异常偏多。2012年7月,欧亚中高纬地区维持两脊一槽环流型,贝加尔湖附近低槽活动造成冷空气频繁南下。同时,西太平洋副热带高压(以下简称副高)明显偏北带来的充沛水汽与北方冷空气持续交汇于华北地区,共同构成了华北地区降水偏多的大尺度环流形势。分析还发现,西太平洋暖池区海温偏暖,产生的强盛对流活动使西太平洋副高位置偏北。同时,受北太平洋地区海温偏暖影响,东亚东北部—北太平洋地区盛行低层反气旋异常环流,也造成副高位置偏北。     

我国北方地区降水再循环率的初步评估

利用1976~1995年的20年月平均NCEP/NCAR再分析资料, 对我国北方地区降水再循环率进行了评估, 结果表明：黄河流域总的降雨只有19%来自当地的水汽蒸发, 其他81%降水来自外部的水汽流;黄河上游降水主要由来自青藏高原较强的水汽所提供,因此这里的降水再循环率小于15%。但黄河上游的降水蒸发后,在西风的输送下, 为黄河下游提供了大量的水汽,通过汇合南北方向来的水汽,在黄河下游形成了降水再循环率达到30%以上的椭圆形区域。评估结果显示：降水再循环率随季节变化差异较大, 8月份的降水再循环率最高, 达31%, 而在11、12、1月份3个月的降水再循环率不到5%。结果还显示蒸发率和降水率的空间分布以及它们的年际变化都对应得很好,表明我国北方地区蒸发受降水影响较强。蒸发率、降水率和降水再循环率在20年中均有增加, 表明气候变暖对我国北方地区的水汽循环的影响已经显现。     

新疆北部持续性暴雪过程成因分析

利用1964-2010年新疆天山及其以北地区(新疆北部)45个气象观测站逐日降水资料和NCEP/NCAR逐日2.5°×2.5°经纬网格客观分析资料,提出了新疆北部持续性暴雪过程客观定义,根据定义1964 2010年共出现36次持续性暴雪过程,按暴雪落区可分为四类暴雪型:北疆型25次、北疆西部北部型9次、北疆沿天山型1次、北疆西部型1次。重点分析了北疆型和北疆西部北部型暴雪过程的大尺度环流背景、关键环流系统配置和水汽输送异常特征。结果表明:(1)北疆型暴雪环流分为经向I型、II型和纬向型,经向I型又可分为极涡偶极与中高纬3波配置型和极涡偶极与中高纬2波配置型;经向II型可分为极涡偶极型与中高纬2波配置和极涡单极型与中高纬2波配置;纬向型则表现为高纬极锋锋区波动和中低纬副热带锋区波动汇合于新疆地区引发暴雪。(2)北疆西部北部型暴雪环流分经向型和纬向型,经向型有极涡偶极与中高纬3波配置、极涡单极与中高纬3波配置,纬向型环流表现为乌拉尔山槽和里咸海槽汇合于新疆地区引发暴雪;(3)上述环流型新疆上空均存在300 hPa极锋急流、500 hPa强西风锋区和700 hPa低空西风急流配置,暴雪区处于极锋急流入口右侧辐散区和低空急流出口右侧辐合区的高低空配置。(4)造成新疆持续性暴雪的水汽源地有高纬北大西洋、巴伦支海,中纬地中海、里咸海,低纬红海,环流配置不同水汽输送路径有所差异,但主要以中低纬水汽输送为主。     

2020年11月18—19日通辽市大暴雪成因分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料、多普勒雷达资料等多源观测资料,对通辽市2020年11月18—19日大暴雪过程进行成因分析。结果表明：高空低槽产生的高空强辐散与地面倒槽增强的辐合相互作用以及高、低层系统的适宜配置是产生此次大暴雪的有利环流形势。中层低涡的形成和加强以及低空强暖湿急流的适宜配置也是强降雪产生的一个有利因素。发展强盛的气旋东移过程中入海卷入大量水汽再北上,海上丰沛水汽沿着强低空急流输送,提供了丰沛的水汽。低层850 hPa以下有冷平流,中层西南暖湿气流在低层冷垫上爬坡,不稳定能量释放,是强降雪产生的动力作用。雨或雨夹雪期间出现明显的“零度层亮带”,雨夹雪转为雪后“零度层亮带”消失。     

绥化市一次特大暴雪成因分析

本文利用Micaps3.0资料,对2013年11月17-20日绥化市出现的一次大范围暴雪天气过程的环流特征和物理量场进行分析,结果表明,这次暴雪过程是由高空低涡的发展引起的,地面切变线是主要的影响系统,中低层较强的水汽辐合为暴雪提供充足水汽。暴雪产生于地面低压东风倒暖平流里。     

盆地东北部一次持续性大暴雨过程成因分析

本文利用常规天气资料、新一代多普勒雷达资料对2020年7月16～17日四川盆地东北部的一次持续性大暴雨过程进行了分析,结果表明：本次持续性暴雨主要受高原低值系统不断东移、西南低涡及弱冷空气的共同影响。持续的高能、高湿、不稳定大气状态为大暴雨的发生提供了有利条件。多普勒雷达垂直风廓线产品（VWP）可判断强降水落区及强降水开始时间,为短临预报提供了较好的参考,可用于修正短期预报。以数值模式预报为基础,综合多种观测资料订正模式预报是提高暴雨预报业务水平的有效途径。     

天山及周边地区空中水资源的稳定性及可开发性研究

本文利用天山及周边地区大气含水量序列的方差值和降水转化率,分析了天山地区空中水资源的稳定性和可开发性,结果表明：天山山区大气含水量的稳定性与大气含水量多少有密切关系,大气含水量低的地区,水资源稳定,而大气含水量高的地区,水资源不稳定。夏季是四季中方差最大的季节,稳定性较差;冬季是大气含水量方差最低的季节,特别是山区大气含水量稳定,秋季略高于春季。天山东部和西部地区的大气含水量方差明显要小,而中部地区的较大,这主要是由控制风带的强弱及水汽输送决定的。大气含水量的稳定性和海拔成反相关关系,这主要与水汽凝结的高度有关。地形高度变化和降水转化率密切相关,随海拔高度上升,降水转化率增大,降水转化率在2000m左右形成一个高值,天山山区年降水转化率最大,伊犁河谷冬季降水转化率最大。     

2008年山东小麦秋冬连旱成因分析

对山东省2008年小麦播种至2009年1月的气候资料进行统计分析,结果表明：2008年11月份以后,降水持续偏少,是小麦受旱的主要原因,冬前没有适时浇灌越冬水等其他管理因素是小麦受旱的重要原因。     

2013年8月沙澧河流域一次连续暴雨过程成因分析

利用常规观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对2013年8月24—25日河南省沙澧河流域的连续暴雨过程进行分析。结果表明：本次连续性暴雨过程共分为两部分,前一部分是台风“谭美”外围的螺旋云带导致,后一部分转为低槽切变线影响,转折点在24日20时之后。偏东急流为暴雨提供了充沛且持久的水汽条件,水汽通量高值区集中在800 hPa以下的低层和边界层。垂直螺旋度计算结果显示,850 hPa等压面上正垂直螺旋度中心的移向和强度变化与降水落区及趋势变化有很好的对应关系,大暴雨中心位于正垂直螺旋度中心附近,正垂直螺旋度中心位置对大暴雨落区有一定的指示意义;中低层正、高层负的垂直螺旋度配置,动力条件非常有利于强降水产生。湿位涡演变分析发现,此次过程中低层既存在对流不稳定,又存在对称不稳定,有利于垂直对流和倾斜对流发生,导致上升运动和水汽输送加强,有利于降水增幅。雷达回波演变特征表明,回波的后向传播、列车效应及准静止等特征,导致降水量增加,暴雨发展。     

2014年初冬湖北省一次大雾成因分析和数值模拟

利用湖北省高速公路交通气象站观测数据及NCEP的1°×1°格点再分析资料,分析了2014年1月29—30日发生在湖北省内的大雾天气过程的气象要素变化特征及大雾形成机理,并利用优化参数化方案的数值模式对本次大雾过程进行了模拟。结果表明,大雾过程能见度基本与相对湿度变化趋势相反,气温与能见度变化趋势基本一致,风速都较之前有所下降。本次大雾是暖平流影响后,经夜间辐射冷却降温后形成,属平流辐射雾。利用WRF模式对本次大雾过程的模拟结果表明,除对海拔较高、受局地地形影响较大区域的模拟效果不理想外,模拟的大雾范围、强度、生消时间等与实况基本相符,可为以后大雾预报提供一定的参考。     

濮阳市2008-2009年秋冬连旱成因分析

2008-2009年濮阳市出现了秋冬连旱.分析结果表明:自20世纪70年代中期以来,秋、冬季节本地进入了降水偏少的气候阶段,此次干旱是在本地降水偏少、气温偏高的年代际背景下发生的;在秋、冬季节,西太平洋副热带高压面积大、强度强、西伸脊点偏东、脊线偏南的年份,本地出现降水偏少、气温偏高的气候概率较大,2008-2009年秋冬季副高具有上述特征.     

黄土高原一次β中尺度大暴雨特征及成因分析

利用NCEP／NCAR逐日6h分析资料和常规观测资料,分析了2011年2月25日一28日山西连续降雪天气过程（以下简称2．25降雪）。①2．25降雪过程经历了三个阶段：2月25日为回流降雪阶段,26日一27日为倒槽冷锋与回流降雪共同影响降雪阶段,28日为低空切变线影响降雪阶段。②2．25降雪过程涵盖了华北地区大到暴雪的三个类型：回流类降雪、倒槽冷锋类降雪、低空切变线类降雪。③通过温湿场分析得出,对于低空切变线类降雪,对流层中层的湿核对降雪的开始有一定的指示意义。降雪未开始之前对流层中层有湿核,随着时间的推移,湿核向低层扩展,整个对流层中低层变为高湿区,降雪开始。当对流层中层变为干区,并向低层扩展,降雪过程结束。对于回流类降雪,低层回流对回流降雪起到冷垫的作用。④通过涡度场分析得出,对流层低层的负绝对涡度中心对其东侧的降水有指示意义,如果其东侧对流层低层配合有正涡度核,降雪强度较大,维持时间较长。⑤地面层出现的负绝对涡度中心说明近地面层有小高压系统的存在,这是因为低层回流冷垫作用形成的孤立小高压体。⑥28日降雪维持机制是条件性对称不稳定。     

广西一次持续性强降雨过程成因分析

利用常规气象资料和NCEP再分析资料,从前期天气背景、大气环流演变及产生持续性强降雨的动力、热力和水汽等条件,分析了2008年6月广西出现的一次持续性强降雨过程。结果发现：这次持续性强降雨过程期间,500hPa环流形势稳定,高空西风小槽呈阶梯状持续下滑影响广西,不断诱发暴雨出现;200hPa广西处于南亚高压东部脊区和高空西风急流出口区右方,风速辐散明显,在高低空急流耦合作用下,华南出现了正反两支垂直环流,广西上空辐合上升运动明显,为强降雨的出现提供了极好的动力条件;南海季风暴发和副热带高压在华南沿海的稳定维持,使得华南低空形成了印度洋和南海两吏水汽通道,为暴雨区上空提供了源源不断的水汽;高温、高湿、高能的热力条件,有利于扰动的形成和对流不稳定能量产生,为广西持续性暴雨提供了必要的能量条件。