桂林一次强下击暴流成因分析

2019年3月21日广西桂林市临桂区发生一次极端大风天气过程(以下简称"3·21"临桂大风),当日21:13临桂观测站记录最大阵风风速为60.3 m·s-1(17级).通过风灾现场调查判断这是强度为EF2级的微下击暴流过程.应用常规观测资料以及加密自动气象站、探空、多普勒雷达等资料,分析了"3·21"临桂大风的环流背景...     

关于是否漏记大风现象的判据的讨论

本文选用了本省六个台站的日最大风速≥10.0m·s~(-1)及日瞬时极大风速≥17.0m·s~(-1)的资料进行了统计,分析了日最大风速与日瞬时极大风速的相关关系,提出了当日最大风速≥14.0m·s~(-1)时,即有可能产生瞬时风≥17.0m·s~(-1)的大风现象。     

1963—2012年内蒙古自治区风速的时空变化特征分析

利用内蒙古自治区1963—2012年95个地面气象观测站的风速观测资料,分析该地区风速的时空变化特征,包括内蒙古年平均风速的变化特征、四季风速变化特征、不同区域风速变化特征,旨在揭示长时间序列的历史风速变化规律,为预测今后内蒙古风速变化趋势奠定基础,并进一步为内蒙古风能资源的开发与利用提供理论参考依据。结果表明:近50a内蒙古地区年平均风速呈现非常显著的减弱趋势(p<0.01),平均每10a减小0.24m·s-1,50a间四季平均风速由大到小依次为春季>秋季>冬季>夏季,风速平均值分别为3.81、2.93、2.90、2.84 m·s-1。四季平均风速的减弱速度介于-0.19^-0.29 m·s-1/10a之间,其中以春季风速减小最为显著,冬季、秋季次之,夏季风速减弱最缓。具体到各盟市:兴安盟、通辽市、赤峰市、锡林郭勒盟、乌兰察布市、包头市、阿拉善盟这几个区域的风速较大,年平均风速均在3.0 m·s-1以上,是风能资源的富集地区,尤其是位于中部的锡林郭勒盟和包头市的一些区域,年平均风速达5.0 m·s-1以上,风能资源蕴藏量最为丰富。风速变化趋势的空间分布结果显示:近50a间包头市和乌兰察布市风速减弱幅度最大,二者平均每10a风速分别减小0.36 m·s-1和0.38 m·s-1。     

临桂站极大风速观测值可靠性分析

广西桂林市临桂国家气象观测站2019年3月21日21:13观测到60.3 m/s极端大风,数据使用单位对风速观测值的真实性提出了疑问.针对临桂站观测到的极大风速值,对观测场内主用、备用自动站观测资料进行分析,撤换风传感器进行检定,通过综合分析认为:①极端大风值出现前后临桂站的主、备自动站观测资料变化趋势一致,观测要素变...     

沙尘天气下输沙率的野外观测与分析

2014年7月—2014年8月借助风速仪、微梯度集沙仪,通过野外监测系统获取的试验数据,对塔中地区2014年7月—2014年8月沙尘天气过程中贴地层输沙率进行分析,得出:0～85 mm高度内,随着风速的增大,35～85 mm无论是绝对的输沙量还是相对的输沙量都减少。0～85 mm高度内,各层输沙率最大值均出现在风速为8 m·s-1左右,波动较为显著;最小值出现在6.5 m·s-1左右,波动不明显;沙尘天气中,输沙率最大值出现在5～15 mm高度,最小值出现在35～85 mm高度。扬沙天气中,风速9.2 m·s-1时,输沙率最大值在0～5 mm处。沙尘暴天气,拐点风速为7.5 m·s-1,7.5 m·s-1时,输沙率增加不显著,7.5 m·s-1时,输沙率增加显著。通过微梯度集沙仪获得的上述试验数据是风沙工程设计的一个极重要工程参数,具有重要的实践意义。     

基于ASCAT风场数据的中国近海风能资源评估

卫星反演海面风场资料能够弥补海上气象测风资料缺乏的不足,对近海风能资源评估具有重要意义。通过ASCAT(Advanced Scatterometer)风速数据与美国及中国近海岸浮标测风资料的对比分析,结果表明,ASCAT风速的均方根误差为1.27 m·s-1。比较利用近海岸浮标逐小时风速及与其相匹配ASCAT瞬时风速计算的各项风能参数,得出ASCAT与浮标的平均风速和风功率密度的残差分别在±0.5 m·s-1和±50 W·m-2以内,该残差占浮标计算结果的比例分别在±8%和±12%以内。使用ASCAT风速资料拟合的Weibull分布函数与浮标的结果较吻合。因此,ASCAT风速资料也能够为海上风能资源评估提供有用的风能参数信息。最后使用ASCAT瞬时风速数据分析了中国近海10 m及70 m高度处的风能资源的空间分布特征,结果表明,台湾海峡平均风速和风功率密度最大。     

一次强龙卷风过程破坏力的估计

估计了 1 975年 6月 7日山东省栖霞县一次强龙卷风的环流参数 :最大风速可达6 2m·s-1,最大平移风速 1 2m·s-1,最大旋转风速 50m·s-1,总压力降为 2 7 5hPa。对龙卷风产生的极强的瞬时荷载、强烈的旋转扭曲、突然压力降及飞射物造成的破坏力进行了估计。     

近30年我国高空风速变化趋势分析

1980-2006年间采用全国119个探空站14个等压面的月平均风速资料,分析了我国高空对流层和平流层下层风速变化的时间和空间特征,并和同期地面风速变化进行了对比.结果表明,我国近27年对流层中下层和对流层上层风速呈下降趋势,年平均风速线性变化速率分别为-0.10 m·s-1·(10a)-1和-0.17 m·s-1·(10a)-1,均未通过0.05显著性水平检验;平流层下层全国年平均风速呈上升趋势,上升速率为0.24 m·s-1·(10a)-1,亦未通过O.05显著性水平检验.同期全国地面风速则呈现更显著的降低趋势,年平均风速线性变化速率为-0.16 m·s-1·(10a)-1,通过了0.05显著性水平检验.我国地面气象站记录的平均风速减弱可能受到大尺度大气环流变化的影响,更可能与台站附近观测环境变化和城市化等人为因素影响有密切关系.     

1958—2001年全球海域海表风速变化趋势

基于ECMWF的ERA-40海表10m风场,对1958—2001年全球海表风速的变化趋势进行分析,主要分析了整体变化趋势、变化趋势的季节性差异、区域性差异、变化周期。结果表明:①近44年期间,全球海域海表风速整体上以0.0067m·s-1·a-1的速度显著性逐年线性递增。1958—1975年全球海域的海表风速变化较为平缓,1975—1983年递增趋势较为强劲,年平均海表风速的峰值出现在1999年,波谷出现在1975年。②全球海表风速的变化趋势表现出较大的区域性差异。递增趋势明显的区域主要分布于:南极、热带大西洋海域、北太平洋西风带海域、印度洋中低纬度海域、南半球60°S附近大面积带状海域;呈显著性逐年递减的区域主要分布于:赤道中东太平洋、胡安·费尔南德斯群岛附近海域、南大西洋西风带的中部海域,以及一些零星海域。③全球海表风速的变化趋势表现出较大的季节性差异。在各月均表现出显著的线性递增趋势,以1月的递增趋势最为强劲,达到0.0103m·s-1·a-1,7月的递增趋势弱于其余月份,约0.0033m·s-1·a-1。④全球海域海表风速存在明显的2.2~4.3年变化周期,以及6.5年以上长周期震荡。     

1973—2016年德令哈市平均风速的变化特征分析

基于1973—2016年德令哈市国家基本气象站的平均风速、大风和沙尘日数数据,运用统计法、气候倾向法,分析了平均风速的变化特征,以及大风对沙尘天气的影响。结果表明:近44a来,春、夏、秋和冬季平均风速均呈现明显的减小趋势,气候倾向率分别为-0.349、-0.404、-0.399、-0.255(m·s-1)/10a和-0.320(m·s-1)/10a;平均风速的月变化呈现单峰式特点,各月平均风速均呈现明显的减小趋势。沙尘暴、扬沙和浮尘日数与大风日数均呈现显著的正相关,大风日数的减少影响沙尘天气的日数或强度。     

基于风廓线雷达的湖北梅雨期暴雨中小尺度特征

针对2016年湖北梅雨期3次(“6·19”、“7·5”和“7·19”)暴雨过程,首先对比了汉口站探空数据与汉口、咸宁两个风廓线雷达站水平风速、风向,发现“6·19”和“7·5”过程汉口风廓线雷达站3 km以下水平风速和探空数据较为接近,而3次过程中咸宁风廓线雷达站8 km以下水平风向、风速和汉口站探空数据基本吻合。在此基础上利用风廓线雷达资料并结合常规、加密自动气象站资料,对3次过程中水平风场、平均垂直速度及其变率、水平风速垂直切变、大气折射率结构常数(C_(n)^(2))等进行分析。结果表明:(1)降水开始前西南风速明显增大,中层干冷空气入侵和地面冷池形成的中尺度偏东气流是“6·19”过程50站出现大于等于17.2 m·s^(-1)大风的主要原因,“7·5”和“7·19”过程西南急流长时间维持及1 km以下的偏东气流则是短时强降水持续时间较长的诱因;(2)梅雨期暴雨期间风廓线雷达观测的水平风速垂直切变、平均垂直速度及其变率随高度变化较小,较强上升运动区域主要集中在4 km高度以下;(3)C_(n)^(2)显示强降水发生前大气水汽含量有一增加过程,且整层水汽含量深厚,C_(n)^(2)大值区的消失对应降水结束。     

Subcloud-layer kinematic and dynamic structures of a microburst-producing thunderstorm in Colorado determined from JAWS Dual-Doppler measurements

Some kinematic and dynamic structures of a microburst-producing storm in Colorado were investigated. Dual-Doppler data collected on 14 July, 1982 at 1647 MDT, during the Joint Airport Weather Studies (JAWS) project at Denver's Stapleton International Airport, were objectively analyzed to produce a three-dimensional wind field. The domain of interest had a horizontal dimension of 10 by 10 km centered on the microburst. Vertical velocities were computed by integrating the anelastic continuity equation downward from the storm's top with variational adjustment. Subsequently, fields of deviation perturbation pressure, density, and virtual temperature were retrieved from a detailed wind field using the three momentum equations.Results show that the microburst being investigated is embedded within a high-reflectivity region associated with heavy precipitation. A strong downflow impinges on the surface producing a stagnation mesohigh inside the microburst. This mesohigh is accompanied by mesolows in the strongest outflow regions, forming a pronounced horizontal perturbation pressure gradient outward from the high-pressure center. The outflow regions extend from the surface to approximately 1 km AGL with maximum divergence in excess of 10 ^–2 s^–1. Inclusion of friction in the pressure equation improves pressure recovery at all levels, especially in the atmospheric boundary layer (ABL). The microburst occurrence in the ABL enhances eddy transfer of momentum. Magnitudes of eddy viscosity and eddy stresses increase as a result of the microburst.     

Momentum flux in the subcloud layer of a microburst-producing thunderstorm determined from JAWS Dual-Doppler data

Dual-Doppler winds at 1647 MDT for the 14 July, 1982 convective storm collected during the Joint Airport Weather Studies (JAWS) project at Denver's Stapleton International Airport were objectively analyzed to produce a three-dimensional wind field. The domain of interest had dimensions of 10 × 10 × 8.5 km centered on the microburst. Vertical velocities were computed by integrating the anelastic continuity equation downward from the storm's top. A variational approach was then employed to adjust the derived three-dimensional wind field. Subsequently, fields of deviation perturbation pressure and virtual temperature were retrieved from a detailed wind field using the three momentum equations. These retrieved fields were subjected to internal consistency checks to determine the level of confidence before interpetation. The fields were then used to calculate the generation of the vertical transport of horizontal momentum in the subcloud layer of a microburst-producing storm during the quasi-steady mature stage. Results show that the microburst occurrence in the atmospheric boundary layer (ABL) enhances eddy transfer of momentum. Direct calculation of the vertical transport of u- and v-momentum reveals that momentum was being transferred downward from the mid-levels of the storm to the microburst. The dominant processes contributing to the generation/dissipation of horizontal momentum flux were the total buoyancy production, pressure effects, vertical mean wind shear and vertical transport of momentum. The above processes play an important role in maintaining the strength of the microburst outflow in the ABL during the quasi-steady mature stage of the microburst life cycle.     

黄淮地区触发对流天气的干线特征

利用高空和地面观测、欧洲中期预报中心再分析资料(ERA5)以及卫星云图,统计2010-2019年4-9月我国黄淮地区触发对流天气的干线特征.结果表明:干线主要出现在山东德州附近和豫北周边地区,多呈准西北—东南向和准东北—西南向;长度集中在100～200 km,宽度在50～100 km;多出现在14:00(北京时,下同)...     

用支持向量机方法做登陆热带气旋站点大风预报

将支持向量机（SVM）回归方法应用于在登陆热带气旋影响下,每天00、06、12、18 UTC 4时次2分钟平均的站点风速预报。从2002-2007年热带气旋本身强度、站点地形情况和站点附近高低空环境场要素,设计相关因子,建立了4种预报模式,其中模式4的风速拟合误差的标准差为1.591 m·s~（-1）。用2008年8个登录热带气旋做独立样本检验,预报风速与实际风速的平均绝对值误差为1.750 m·s~（-1）,标准差为2.367 m·s~（-1）。结果表明,在适当的样本截取和预报因子选取后,SVM方法建模的风速预报48小时内效果较好。     

华东沿海ASCAT反演风速的检验和订正

基于2010—2014年ASCAT反演风速、华东沿海14个浮标站和浙江沿海249个自动气象站资料,对华东沿海ASCAT反演风速进行检验和订正。研究表明:站点ASCAT风速误差不仅与离岸距离相关,而且与站点周围地形有关,误差较大的5个浮标站均位于舟山群岛附近海区,平均偏大4.79 m·s-1,其他海区浮标站的ASCAT反演风速平均偏差仅为0.46 m·s-1。ASCAT反演风速与浮标站风速的线性回归可有效减小反演风速误差,订正后误差大幅减小,误差越大的站点订正效果越好。相距160 km内的浮标站点间风速误差呈正相关,且站点间距越小,误差正相关越明显。考虑带影响半径的反距离权重,采用邻站方程订正法和邻站误差订正法分别对华东沿海ASCAT反演风速进行订正,均能明显减小平均偏差和均方根误差,两种方法订正效果接近,即两种方法均有较好的订正效果,可用于实际业务。     

扎陵湖和鄂陵湖夏季典型地表水热交换特征的数值模拟

选用由美国国家环境预报中心NCEP和美国国家大气研究中心NCAR联合开发的新一代中尺度数值模式WRF(Weather Research and Forecasting Model)模式,采用两重网格单向反馈嵌套的方法对扎陵湖和鄂陵湖区域的大气边界层特征进行数值模拟,并把湖泊水体下垫面替换为草地下垫面以设计另一组去除湖泊...     

大连地区ECMWF细网格10 m风场与观测实况对比与检验

选取2016年1月至2018年12月ECMWF(简称EC)细网格10 m风资料,与大连地区8个国家气象观测站地面各类实况风速资料进行对比分析,得出EC 10 m风速预报与最大风速最为接近,与极大风速相关性最好,EC 10 m风速对大连地区8站整体预报平均偏大.通过对EC 10 m风速各预报时限资料与其对应的最大风速误差...     

极端雷暴大风的环境参量特征

为了研究极端雷暴大风天气环境要素特点,选取2002—2017年中国各地区极端雷暴大风个例95个和不伴随强对流的普通雷暴个例95个,通过两者间关键环境参数的对比,揭示极端雷暴大风事件的关键环境参数特征。结果表明:极端雷暴大风天气发生在对流层中层相对干的环境下,表现为400~700 hPa极端雷暴大风对应的单层最大温度露点差和平均温度露点差平均值分别为25.7℃和13.6℃,而普通雷暴的相应值分别为16.2℃和6.5℃。统计结果表明:尽管产生极端雷暴大风的对流风暴和普通雷达对应的地面露点差异并不大,但前者相应的大气可降水量（平均值为37 mm）明显低于后者（平均值为51 mm）,差异突出表现在两者湿层厚度的不同上;相对于普通雷暴事件,极端雷暴大风事件对应的对流有效位能值（平均值为1820 J·kg-1）明显高于普通雷暴事件的对应值（平均值为470 J·kg-1）;此外,极端雷暴大风事件对应的对流层中下层垂直温度递减率、下沉有效位能、夹卷层平均风速和0~6 km,0~3 km垂直风切变均明显大于普通雷暴事件对应的相应值。