近10 a中亚低涡背景下新疆短时强降水环境场分析

为更好地把握中亚低涡造成新疆短时强降水天气过程的机理特征,为新疆短时强降水预报预警提供参考和依据,利用FNL资料、探空资料等,运用天气学原理、动力诊断分析方法等,研究了中亚低涡系统不同部位发生的三类短时强降水的环境场特征及环流配置。结论表明：（1）短时强降水发生在500 hPa中亚低涡前部西南气流下为最多。（2） A指数在新疆地区短时强降水降水预报中意义不大。（3）中亚低涡背景下新疆短时强降水天气的配置一般属于高空冷平流强迫类。（4）三类短时强降水形势配置的共性：在低涡背景下,对流层中高层都有显著气流存在,低空有切变线存在,近地面往往有辐合线,700 hPa左右往往有湿舌。异性：第I类短时强降水湿度条件较好,第Ⅱ类短时强降水高低空温差较大,第Ⅲ类短时强降水垂直风切变较强。     

南疆西部暴雨过程的动力热力结构分析

利用常规气象观测资料和ECMWF提供的ERA-Interim 0.125°×0.125°再分析资料,通过对2012年5月21~23日和2013年5月26~29日南疆西部两次暴雨过程中等熵面特征的对比分析,得到暴雨过程中的动力热力结构模型。结果表明：南疆西部暴雨过程是在中亚低涡系统影响下,高、中、低空急流耦合并叠加地形强迫的综合作用下形成的。中亚低涡前部中高层向东输送的冷空气翻山后下沉,与低层南疆盆地东部向西输送的冷空气汇合抬升,与中层暖空气交汇,同时上升运动加强促使水汽辐合凝结,是降水的重要原因,短时强降水时冷空气强度弱于暖空气,持续性降水时反之。中低层等熵面位涡与降水关系密切。     

宁夏一次春季突发寒潮极值暴雪过程的等熵位涡分析

利用常规观测、地面加密站逐时观测和欧洲中期数值预报中心0.125 °×0.125 °逐6 h再分析资料,从天气系统演变、冷空气路径、灾害性天气预报指标等方面,利用315K等熵位涡对2016年4月2～3日宁夏突发寒潮极值暴雪过程进行了诊断分析。结果表明：（1）此次过程属于高空小槽东移合并型,地面有冷高压分裂且主体快速南下,并有锋面相配合,导致强冷空气入侵和锋后降雪。（2）前期环流形势稳定,后期天气系统突变,常规气象资料难以预报,315K等熵位涡图可作为短时、局地的春季寒潮降雪过程的有效分析和预报工具。（3）等熵位涡清楚地示踪冷空气的来源和传播路径：咸海区域对流层顶冷空气东移南扩与青藏高原对流层中层冷空气合并加强,且新地岛平流层下部的冷空气在前期缓慢东移后,自贝加尔湖加速南下对其补充引发寒潮。（4）等熵位涡异常大值可定量、清晰地表述关键影响系统西风带小槽的演变,具有更好的指示意义。（5）等熵位涡高值区随时间变化与寒潮演变一致,可提前6 h指示冷空气活动,且等熵位涡大于1.0 PVU区域与寒潮及降雪落区一致,大于0.8 PVU区域与强降温区域一致,可作为精细定量预报的重要指标。     

“8.12”甘肃大暴雨特征分析

 2010年8月10～13日,甘肃省河东出现了中到大雨,局地暴雨或大暴雨,是舟曲山洪地质灾害气象应急响应开始后迎来的第一场区域性暴雨过程,对前方救灾抢险工作造成严重威胁。利用实况观测资料和NCEP再分析资料对大暴雨过程的天气特征、水汽条件、动力条件、不稳定条件等进行综合分析,并总结了暴雨过程的中尺度云团特征及雷达回波特征。结果表明：此次暴雨过程持续时间较长,但大暴雨出现时段集中,雨强大,危害性强。副高强盛,北部冷空气分裂南下,青藏高原切变线活动频繁,是本次暴雨过程的主要环流特征。500 hPa锋区和700 hPa低涡切变线是造成暴雨天气的直接影响系统。低层正涡度区、水汽辐合、上升运动、正螺旋度中心以及层结不稳定等因素为暴雨产生创造了热力、动力和能量条件。此次暴雨的触发机制是低层中尺度切变线的发展和维持、偏南暖湿气流的增强,以及低层辐合高层辐散的大气上下层抽吸作用。多个中β尺度对流云团沿700 hPa切变南侧发展东移,表明本次大暴雨过程中存在明显中小尺度系统,其中低层气旋式辐合、高层辐散流场的配置是降雨范围及强度增大的重要原因。     

昭通一次区域性暴雨天气过程分析

利用常规气象观测资料,对2012年9月1 1日出现在滇东北的区域性暴雨天气过程进行诊断分析,结果表明:西太平洋副热带高压的快速东退有利于对流层中层低槽东南移动影响暴雨区;低层冷式切变的形成促使了西南涡生成并随切变线方向移动;中、低层强盛的不稳定能量的存在和水汽湿舌的形成为暴雨区提供了动力条件和充沛的水汽条件;低空急流的形成触发了不稳定能量的释放.这些条件的有效合理配置,造成了昭通区域性暴雨、局部大暴雨的出现.     

位涡和Q矢量诊断在毛乌素沙地沙尘天气预报中的应用

利用常规的天气图、卫星云图、湿位涡和Q矢量等,对2007年4月30日和2007年5月2日发生在毛乌素沙地的两次沙尘天气进行了综合分析\.结果表明:对流层低层MPV1＜0中尺度对流不稳定区的生成,为干对流的发生提供了不稳定能量条件;来自上游对流层中高层的干侵入和扰动干侵入在沙尘天气发生过程中起着重要作用;对流层低层由Q矢量辐散、辐合激发生成的次级环流为沙尘天气发生、发展和维持提供了动力机制。在对毛乌素沙地中β尺度沙尘暴的预报预警过程中,同时应考虑下沉对流有效位能的作用。     

临沧市“2007.7.20”致洪暴雨成因分析

利用M ICAPS资料,对临沧市2007年7月20日的暴雨天气从环流特征、物理量场、卫星云图进行分析,结果表明：（1）强降水主要是由于青藏高压脊前的偏北气流引导冷空气南下,与印度北部低压东侧和副热带高压西侧的西南暖湿气流配合造成的;（2）临沧上空水汽条件充沛,不但有水汽向暴雨区上空输送,而且有水汽在该区辐合;（3）涡度、散度和垂直速度有利于对流发展,形成比较深厚的对流;（4）临沧上空积累了大量的不稳定能量,为此次暴雨的发生提供了重要的物理机制。     

2008年6月龙江河流域连续性暴雨过程诊断分析

2008年6月7日至6月17日,龙江河流域出现了三次连续性的暴雨天气过程。本文利用实况天气图资料和欧洲数值预报产品物理量场实时资料,对此次降雨过程环流背景、影响天气系统进行动力、热力诊断分析。结果表明:500百帕稳定维持两槽一脊形势,副高压位置偏南,高原低槽活动异常,低涡强度深厚,地面弱冷空气增强了斜压性,为龙江河流域暴雨天气提供了有利的动力条件。从地面到500百帕流域维持不稳定层结,为暴雨天气的发生提供了有利的热力条件。水汽收支和降雨量的增、减有一定的对应关系,中、低层水汽垂直输送在这三次暴雨过程中起到了重要作用。     

1998-07-06云南境内金沙江流域暴雨泥石流的气象成因

1998-07-06昭通地区发生了不同程度泥石流灾害,以此为例,应用气象资料及其带通滤波方法,分析了引发此次暴雨泥石流的天气成因。结果表明:此次暴雨泥石流发生的引发因素除了地面因素和前期降水使地面达到饱和外,中尺度辐合天气系统———西南涡以及充分的水汽输送是直接造成此次暴雨泥石流灾害的天气系统。     

南疆“3.12”强沙尘暴天气数值模拟与诊断分析

春季是南疆塔里木盆地沙尘暴天气的高发季节。利用GRAPES中尺度数值模式,以GFS资料作为初值场和侧边界值,对新疆2011年3月12日南疆出现的强沙尘暴天气进行数值模拟,并利用模式输出结果对这次过程作诊断分析。结果表明,GRAPES中尺度模式对高空槽、西风带、地面温度等强沙尘暴主要影响系统发生、发展及强度模拟效果较好,能模拟出产生这次强沙尘暴的强风天气形势和上升运动;西西伯利亚地面冷高压爆发性南下并强烈发展是造成强沙尘暴天气的重要地面天气系统;位涡的水平分布特征对沙尘暴的出现时间和落区有一定的指示意义;沙尘暴区上空螺旋度垂直分布为高层负值、低层正值;螺旋度正值的演变与沙尘暴的出现有一定的对应关系;上升运动转为下沉运动是沙尘暴的最强时段。     

北京地区汛期降雨时空演变特征及城市化影响研究

近年来伴随着城市化的快速发展,世界各大城市汛期极端降雨事件频发,洪涝造成的社会经济损失日益严重,在此背景下,分析中国首都北京各城市化阶段汛期降雨变化显得非常有必要。论文基于30个雨量站1963—2012年汛期降雨资料,运用线性回归、滑动平均以及ArcGIS空间分析等方法对北京汛期降雨时空特征进行分析,通过对比城区和近郊区汛期降雨之间的差异来研究城市化对汛期降雨特征的影响,同时利用北京不同城市化阶段土地利用数据分析了城市下垫面变化对降雨的影响,得出以下主要结论：① 北京各区域汛期降雨时间上整体呈现下降趋势,空间上整体表现为由东向西呈逐渐减小的趋势。② 北京山区最容易发生小雨和中雨;城区则更容易发生中雨以上等级降雨事件,特别是暴雨和大暴雨;近郊区发生小雨和中雨概率与城区接近,但大雨以上等级降雨事件发生可能性小于城区;远郊发生各等级降雨事件的可能性均较大。③ 相对于北部近郊而言,在不同城市化发展阶段,城区降雨比南部近郊更大,但城市化增雨效应在城区与北部近郊之间也有所体现。④ 随着城市化的发展,北京城区和郊区城镇建设用地面积持续增长,原有下垫面条件被改变;由于城区城市化进程比近郊区更快,下垫面条件的改变使得城区汛期降雨量大于近郊区,且更易发生大雨以上等级降雨事件。     

基于Copula 函数的新疆极端降水概率时空变化特征

依据新疆地区53 个雨量站1957-2009 年日降水资料,根据研究需要,定义了8 个极端降水指标。运用K-S 法确定降水指标最适概率分布函数,确定十年一遇极端降水量值;在此基础上,采用Copula 非参数估计方法,通过Akaike Information Criterion (AIC) 法确定两降水指标联合分布函数,系统分析极端降水单变量极值及降水极值二维联合概率分布特征,研究新疆地区降水极值概率变化的空间演变特征。研究结果表明：(1) 北疆比南疆湿润,北疆发生极端强降水的概率大,而南疆发生极端弱降水的概率较大,另外,相比较而言,山区要比平原降水多;(2) 极端强、弱降水同年发生的概率分布特征复杂,从降水天数来看,一年内同时发生长历时强降水与弱降水事件的概率山区较平原大;从极端降水总量来看,同时发生强降水与弱降水事件的概率在平原区较山区为大;从极端降水强度来看,同时发生强度较大的强降水与弱降水事件的概率在天山南坡较其他地区为大;(3) 洪旱发生概率与地形有关,天山是洪旱发生的分界线,山区发生洪旱灾害的概率比平原小。     

“8.25”曲靖突发局地大暴雨的中尺度系统特征分析和数值模拟

“8.25”曲靖突发性局地大暴雨,在近30年来8月强降雨中是罕见的。采用Barnes带通滤波方法分离出中尺度天气系统表明,500hPa上的中尺度低压扰动系统和700hPa上的中尺度低涡是产生这次暴雨天气过程的直接的天气系统。在潜在不稳定条件下,由于中尺度系统的扰动,局地水汽强烈辐合,造成了此次强降水。同时中尺度数值模式MM5结果很好地模拟了这次局地暴雨过程的落区、雨强以及发生和发展。强降水发生时有强的上升运动与深厚饱和气柱互耦结构是富源、马龙大暴雨产生的重要动力机制。师宗站上升运动主要出现在对流层中高层,降雨量与上述两站相比要小得多。深对流气柱内云团发展的微物理结构显示,造成富源大暴雨的强对流云不是只含有云水和雨水的暖云云体,在对流层高层有含有雪和冰的混合相云体。马龙暴雨的强对流云团的微物理结构上在对流层中低层与富源云团性质一样,同属暖云云体,但云水合比和雨水混合比均比富源云团小,在对流层高层马龙云团为仅含有雪的单一云体。师宗云团与上述两站均不同,雨水混合比在3者之中最小,产生强降水的主要是对流层高层含有雪和冰的混合相云体。     

我国干旱区洪水灾害基本特征：以新疆为例

依据新疆自然和社会环境,分析了新疆洪水及其洪灾的形成,季节分布,年际变化,地区分布等主要特征,并提出对洪水灾害的防御对策。     

新疆洪旱灾害与大尺度气候强迫因子的联系

通过对新疆洪灾灾害历史资料和太阳黑子、ENSO事件年数据以及北大西洋涛动指数的分析,表明在太阳黑子极低值年或不活跃年,新疆易发生重大洪灾,而在太阳黑子低值年或相对不活跃年,新疆也易发生重大旱灾。近200a来,新疆重大洪旱灾害绝大部分都发生在太阳黑子的低谷时期。ENSO事件对新疆夏季降水的影响效应明显。因而该事件对新疆的洪旱灾害也产生了影响。对近50年来灾害统计资料分析显示,与拉尼娜年相比,在厄尔尼诺年新疆更易发生洪旱灾害。20世纪后半段新疆洪旱灾害指数与北大西洋涛动指数进行对比可以发现．夏季NAO指数与新疆洪水灾害之间存在大致上的反相关系。而冬季NAO指数与新疆干旱灾害之间存在比较明显的反相关系。     

天山北麓两次暴雪天气对比分析

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR 1°×1°（美国气象环境预报中心—NCEP和美国国家大气研究中心—NCAR）再分析资料、全球同化系统(GDAS)数据、引入基于拉格朗日方法的气流轨迹模式（HYSPLIT_v4.9）、FY-2E卫星资料、多普勒雷达产品,对2014年2月和2016年3月天山北麓的两次暴雪天气过程进行了诊断分析。结果表明：两次暴雪过程的降雪落区均是出现在500 hPa槽前、低层切变或辐合区、高层辐散区、温度平流梯度在垂直方向大值区、相当黑体亮度温度(TBB)中心边缘的梯度较大处重叠区域。通过诊断发现,2016年暴雪天气的暴雪区上空有类似于暴雨过程的湿对称不稳定存在,使得大气潜在不稳定能量较大,为暴雪提供了不稳定机制。而在2014年暴雪天气中没有发现湿对称不稳定,说明条件对称不稳定并不是造成暴雪的唯一原因,还可能受别的不稳定机制或动力因子、热力因子影响,但其对单位时间内降雪强度有明显的增幅作用。分析雷达回波特征的演变发现,雷达回波中心的强度、持续时间、范围与强降雪中心的变化一致。     

新疆塔河流域洪水量级、频率及峰现时间变化特征、成因及影响

采用塔里木河流域（塔河流域）8个水文站及相应气象站数据,全面分析了洪水发生量级、频率和峰现时间等特征,研究洪水发生成因及其影响。结果表明：1980s中后期塔河流域气温与降水持续增加,整个塔河流域年及季节洪峰流量普遍呈上升趋势,大部分在1980s中后期发生突变。1980s中期以后塔河流域年及季节洪峰流量呈持续增加或者显著增加趋势,量级位于整个观测时期均值之上,处于洪水“丰富”期。“丰富”期暴雨型和升温型洪水发生次数及造成的灾害损失均呈显著增加趋势,引起严重洪灾损失的洪水也集中在这一时期,且多由暴雨型洪水引发。大量级洪水（最大三场洪水及重现期大于10年的洪水）多集中发生在1990年之后,并且易引发多个水文站点同时出现。