近年广西典型“回南天”现象成因分析

利用NCEP/NCAR的25°×25°格点再分析资料以及南宁站气温、露点、能见度、气压等常规观测资料与河池、北海站探空资料,采用统计分析和典型个例分析相结合的方法,分析了2005—2013年广西“回南天”过程的天气形势和气象要素特征。结果发现：①不同影响程度“回南天”发生前均受到较长时间的冷空气影响;②“回南天”发生时,地面有暖低压或倒槽发展,中高纬度没有明显的冷空气南下,850 hPa和925 hPa上南风强盛,锋区逆温接近近地层,温度骤升,气压剧降,湿度加大,当日14:00露点温度高于当日最低气温;③“回南天”结束方式有两种：冷性结束和暖性结束;④“回南天”预报依据：如果广西冬春季在较长时间的冷空气影响之后,925 hPa温度和湿度突增,同时预测到未来1~2天,14:00露点温度将高于当天最低温度。     

广西“回南天”发生特征及预报着眼点

利用常规MICAPS数据资料,对广西“回南天”发生特征及预报着眼点进行分析研究。结果表明：(1) “回南天”发生在春季低温阴雨后期迅速回暖的转变过程中;(2) 有利“回南天”发生的环流形势共同特征为: 500 hPa我国北支西风气流转为纬向环流,南支槽加深并向东移动,850 hPa有西南急流,地面冷空气减弱,华南静止锋减弱北抬;(3) T lnp探空曲线中,锋区逆温层上限持续下降到850 hPa以下,次日落地消失;(4) 室外空气露点温度高于室内物体表面温度,暖湿空气中的水汽入室遇冷后,在物体表面发生相变凝结;(5) 根据前一天最低气温、当天露点温度及升幅,将“回南天”划分为重度、中度和轻度3个等级;(6)“回南天”有冷性结束和暖性结束两种方式。所得成果可应用到预报业务中。     

防城港“回南天”分析及预报

利用建筑物内壁温度计算公式,反演出2009—2013年防城港市共出现16次"回南天"过程,并利用气温、露点、湿度、micaps常规资料以及NCEP分析资料对这16次个例的天气形势、气象要素变化特征进行了分析。结果表明:长时间控制广西的冷空气影响结束后,广西上空迅速转受暖湿气流控制,当室外空气露点大于室内物体温度时,"回南天"现象就会产生;气温快速回升,露点高于室内物体温度是"回南天"出现的必要条件,要重点分析未来露点的变化;"回南天"有冷性结束和暖性结束两种结束方式。     

广东“回南天”现象分析及其预报

利用室内地板温度、气温、露点、湿度,以及NCEP 1°×1°分析数据等资料,对2012年广东2—3月冬春过渡季节"回南天"(高湿天气)的5次个例的天气形势、气象要素特征和物理变化过程进行了分析。结果表明:冷空气影响结束后,广东上空迅速转受暖湿空气控制,当室外空气露点高于室内物体温度时"回南天"现象就会产生;"回南天"是出现在冷暖急转的天气背景下的;冬春季节当持续控制广东的冷高压脊快速减弱,同时925hPa上有明显的偏南气流时,预报员就要考虑是否会出现"回南天"现象;气温快速回升,露点高于室内物体温度是"回南天"出现的必要条件,要重点分析未来露点的变化;"回南天"有两种结束方式,即冷性结束和暖性结束。     

肇庆市春季“回南天”的天气特征

利用常规气象资料、NCEP/NCAR再分析资料,对2012年春季肇庆“回南天”天气形势特征和气象要素进行统计和天气学原理分析,结果发现:温度露点差和露点温度曲线的交点出现在“回南天”发生前的第2到4天,对“回南天”预报具有一定作用的时间提前量;“回南天”期间环流形势为:500 hPa东槽槽底偏北,南支波动活跃,850 hPa华南地区西南风风速明显加大至6～8 m/s,肇庆位于高湿区和水汽通量梯度最大的地方;在“回南天”前期及期间,大气中低层大部分时间出现逆温层,主要集中在850 ～ 925 hPa.     

昆明和北京两幢建筑物表面热力效应的观测对比

利用昆明、北京两座城市内建筑物为研究对象, 对其不同朝向外墙壁面、屋顶面表面温度及壁面近旁气温进行了观测, 分析了建筑物外墙壁面表面温度及其近旁气温的垂直分布以及壁面、屋顶对周围大气的热力效应特征, 并对两座城市内建筑物的热力状况进行了比较分析。研究表明:建筑物表面温度受太阳辐射的影响要比近旁气温大得多, 一般说来, 壁面昼间是热源, 夜间是热汇; 受研究对象所在的大区域气候、人类活动等影响, 建筑物外表面的热力效应有许多异同; 建筑物屋顶面与近旁空气间的平均热通量基本为正值, 呈现较强的热源效应, 其热力效应强度与太阳辐射呈现正相关; 城市建筑物的外表面 (壁面、屋顶面) 已成为城市区域内有别于城市地面, 且对城市立体气候的形成具有不可忽视影响的热力作用面。     

低涡切变暴雨环流特征及物理量特征分析

根据铜仁10个站点2013—2017年雨量资料,选取5—7月的区域暴雨个例,利用常规天气资料和NECP资料,总结了暴雨天气的主要影响系统,对比分析了冷性低涡切变暴雨和暖性低涡切变暴雨的环流特征及物理量特征。分析发现,①冷性低涡切变暴雨的环流特征表现为:500 hPa高空副高脊线稳定,多波动槽,中低层有明显的低涡切变,低涡中心在川渝一带,东移路径;地面无明显锋面,有弱冷空气渗透,多以偏北路径为主,无明显降温;其发生频率是低涡切变型暴雨的33%,以5—6月为主。②暖性低涡切变暴雨的环流特征表现为:500 hPa高空副高脊线稳定,中低层有明显的低涡切变,850 hPa低涡多位于铜仁上空,东移南下路径;地面多为均压场,处于暖低压底部,海上高压后部;其发生频率是低涡切变型暴雨的67%,以6—7月为主。③冷性和暖性低涡切变暴雨物理特征表现为:水汽条件在暴雨发生时段最大,结束时减小;动力条件和热力条件及k指数在暴雨发生前、发生时两个时段逐渐增大(发生时最大),发生后减小;其他不稳定能量条件没有规律;暴雨的发生与不稳定能量的相关性不大。     

青海南部地区初冬雪灾变化及环流特征

利用青海南部地区1961~2004年气温、降水、积雪等资料,分析了初冬雪灾变化及环流特征。结果表明:青海南部地区初冬降雪量呈缓慢减少的变化趋势,平均积雪量变化与年及其它季相比,呈微弱的减少趋势,平均积雪量与气温呈反相关,而与降雪量呈正相关;影响青海南部地区初冬降雪的主要天气系统是西风带南北槽结合类、移动性高原槽类、高原低涡类、高原切变类、孟加拉湾风暴类;典型多雪(少雪)年高原及南亚与中亚地区850 hPa温度距平场配置为“南正北负”(“南负北正”)型5、00 hPa高原与东部沿海地区距平分布为“西低东高”(“西高东低”)型。     

广东回南天等级划分及与前期低温阴雨的关系

将回南天划分为轻微、轻度、中度和重度4个等级:持续1 d为轻微,2 d为轻度,3~5 d为中度,≥6 d或5 d且日平均气温5 d升幅≥12℃为重度。广东沿海的低温阴雨与回南天常相随出现,80%的低温阴雨过程后会出现回南天。回南天对群众生活和财产安全的影响越来越大,建议将其纳入广东省高影响天气行列,条件成熟时,可发布回南天预警信号。     

ENSO事件对招远地区气温的影响

使用太平洋海表温度资料、南方涛动指数和招远国家气象观测站气温常规观测资料,对1981-2010年ENSO事件与气温的影响及相关性进行分析。结果表明:ENSO事件强度呈现剧烈起伏波动的特点。年平均气温呈现在波动中明显上升的趋势,冬季最为显著。ENSO事件的强度与年平均气温的变化呈明显的正相关性。春季气温和ENSO强度两者间呈正相关特征,暖事件年的前一年,气温明显偏低,暖事件年气温升高明显;夏季气温和ENSO事件强度主要呈正相关特征,但90年代末期后,气温和事件强度呈负相关特性;在秋季暖事件年气温偏低,冷事件年气温偏高;冬季气温与ENSO事件强度呈明显正相关特性,中等强度的ENSO事件对冬季气温的影响更大。     

多层城市冠层模式的建立及数值试验研究

为在城市气象数值模拟中更好地体现由城市发展引起的下垫面土地利用改变及人为活动对大气过程的影响,建立了基于建筑物三维分布的多层城市冠层模式,冠层内动力方程组考虑了建筑物冠层拖曳力的作用及雷诺应力的影响,通过引入建筑物宽度、间距以及垂直分布密度指数等建筑物形态特征参数,以更好地体现城市复杂地表对大气温度、湿度及动量方程的影响.同时,该模式分屋顶、4个侧壤及地面分别考虑辐射及能量平衡求解表面温度,计算各表面与大气的通量交换,并考虑辐射阴影效应、冠层内部各个面之间的可视因子、以及与冠层内建筑物密度指数、可视因子等相关的多重反射辐射导致的辐射截陷作用.模式的离线检验结果表明:(1)冠层模式计算风廓线与风洞实验测量数据吻合良好;(2)离线冠层模式能够模拟实际小区的风速、温度垂直廓线,并能够较好地体现小区内气温日变化.冠层模式与区域边界层模式耦合检验结果表明:(1)耦合模拟的近地面(2 m处)气温及地表温度的结果明显优于传统的水泥平板方案,尤其是在夜间,水泥平板方案与实测气温最大偏差4 K左右,耦合模拟方案为1-2 K;(2)耦合模拟方案考虑了建筑物对冠层之上的拖曳力影响以及建筑物形态结构对雷诺应力的影响,风速(10 m处)计算结果与观测值相差约在1 m/s,水泥平板方案偏差3 m/s左右.     

我国极端气温指数的时空变化与分区研究

利用1961-2000年全国550个台站的逐日最高气温、最低气温资料计算出热浪指数和暖夜指数并对两个指数分别进行时空变化分析,结果表明极端气温指数的前2种模态基本代表了该指数的空间分布特征.热浪指数和暖夜指数的第一特征向量的荷栽场空间分布基本一致,全区为一致的增加和减少趋势,并且在时间变化上存在着明显年际和年代际变化特征.利用REOF和CAST聚类分析相结合的方法对热浪指数和暖夜指数进行分区,将全国热浪指数和暖夜指数分剐分成11个和10个变化区.经过验证发现该方法既克服了前者确定荷载值界限的主观性,又避免了后者选择气候中心的不确定性,使区划结果更具有客观性.     

中纬度海温对北方冬季寒潮强度异常的协同影响

利用中国气象局国家信息中心提供的1980-2019年日最低温度资料、 NCEP/NCAR逐月再分析资料和Hadley中心提供的逐月海表温度（SST）资料,分析了北方冬季寒潮强度异常时空特征及北半球中纬度海温异常（SSTA）对其影响机制。结果表明：（1）北方单站寒潮强度存在年际和年代际变化;1998年之前寒潮强度年代际变化更明显,1999年之后寒潮强度的年际变率更大。华北地区寒潮最强,内蒙古、甘肃和新疆交界处次之。（2）寒潮强度主要有全区一致型、东西反位相型及三极型异常分布,且全区一致型异常基本能反映强度总体时空变化特征。（3）北太平洋前春到冬季的类似太平洋年代际振荡负位相型（类“-PDO”型）SSTA、北大西洋前秋与冬季负SSTA有利于北方寒潮增强。秋季两大洋SSTA对寒潮强度的作用相当,冬季北大西洋SSTA影响更显著。（4）前春到前秋北太平洋类“-PDO”型SSTA及秋冬季北大西洋SSTA,激发出冬季负北极涛动（“-AO”）、正欧亚太平洋（“+EUP”）型、类太平洋-北美（“PNA”）型、负北大西洋涛动（“-NAO”）等遥相关型或波列异常;两大洋SSTA存在类似跨季节“接力”的关系,...     

华南冬季准静止锋年际变异特征及其对东亚气候的影响

基于JRA55再分析资料、观测的降水量和海表温度等数据,利用统计诊断方法分析了华南冬季气候准静止锋的主要变异特征,并探讨了其与环流、海温及东亚气候的联系。华南冬季气候准静止锋的主要变异模态表现为强度变异模态和经向位置变异模态,它们以年际变化为主。类东部型ENSO海温异常及热带中西印度洋海温异常对华南准静止锋强度的年际变异有显著影响;而类中部型ENSO海温异常型显著影响着华南气候准静止锋的南北位置。华南冬季准静止锋的强度变异对东亚副热带地区的降水、以及我国东部内陆地区的近地面气温有显著影响;华南冬季准静止锋南北位置变异则显著影响我国江淮流域降水、以及我国华南至东南沿海一带的近地面气温。华南冬季准静止锋的强度变异模态对东亚的降水和近地面气温的影响范围较位置变异模态都要大。     

中国区域夏季地表气温与陆面过程耦合强度的分布特征

鉴于陆气相互作用对极端高温事件的重要作用,利用ERA5-Land陆面再分析资料,分析了基于敏感度的中国区域夏季地表气温与土壤湿度、土壤温度耦合强度的多时间尺度分布特征。研究结果表明,基于不同耦合过程指标定义的陆气耦合强度在中国区域呈不同的空间分布特征,其中基于潜热通量的陆面变量—地表气温耦合的“热点”区域主要分布在中国的西北地区和长江流域,基于感热通量的陆面变量—地表气温耦合的“热点”区域则主要分布在河套—内蒙古地区、新疆西南部地区,以及长江以南部分区域。这说明夏季地表气温对陆面变量异常的敏感度的区域差异,与不同区域陆面异常影响地表气温的主导过程密切相关。此外,陆气耦合强度的强弱还随时间尺度而变化,其中月—季节尺度的陆气耦合强度要明显弱于日、候及旬尺度的耦合强度;就日、候及旬时间尺度而言,基于潜热交换过程的陆面变量—地表气温的耦合强度在全国大部分地区随时间尺度的增加而减弱,基于感热通量的陆气耦合强度在南方大部分地区也随时间尺度的增加逐渐减弱,但在北方大部分地区则表现为随时间尺度增加逐渐增强。相比较于表层土壤湿度与地表气温的耦合强度,次表层土壤湿度与地表气温的耦合强度在中国西北地区明显减弱。     

人工影响天气研究进展

1．人工影响天气关键技术及装备研发科技部“十一五”科技支撑项目“人工影响天气关键技术及装备研发”于2010年结束。项目瞄准环北京地区云降水结构和降水形成机理、大气水资源等问题进行研究,重点关注混合云和暖云的形成和人工增雨,新的催化播撒工具如无人驾驶飞机播撒。     

2009年初湖北省持续雨雪过程分析

利用常规天气图和数值预报产品资料,采取天气学和波谱方法,分析了2009年2月13日至3月4日湖北持续雨雪过程的环流形势及能量谱特征,并与2008年1月10日至2月1日湖北罕见持续低温雨雪冰冻过程进行对比.结果表明:两次持续雨雪过程具有基本相同的长波系统背景场条件和地面冷空气影响路径;对流层850-700 hPa存在逆温层,后一过程的逆温层维持时间更长、强度更大且无中断;两次雨雪过程的温度分布和强度差异明显,后者气温异常偏低,冰冻现象严重;两次雨雪天气期间,中高纬、中低纬地区的能量谱强度、输送和转换变化明显,且与天气系统的变化相对应.     

1957-2000年东北地区春季极端气温变化及其与北极涛动的关系

利用东北地区32个测站1957-2000年逐日气温资料,分析了东北春季极端气温指数的变化特征及其与同期和前期北极涛动指数的关系。结果表明：春季日气温距平值基本上是由高纬向低纬、由东向西增加;44 a来日气温距平强度变化呈现正趋势,春季的冷日和冷夜呈减少趋势,暖日和暖夜呈增加趋势。东北春季气温与春季北极涛动（Arctic Oscillation, AO）在年际时间尺度上具有很强的正相关性,AO和极端气温指数也存在着相同的变化周期和突变时间。     

冬奥会张家口赛区气温与风的特征分析

利用2019年1—3月多源观测资料对北京冬奥会张家口赛区气温与风时空分布特征进行统计分析,并对不同环流背景下温度和风的特征进行了对比研究.结果表明:张家口赛区气温分布受太阳辐射差异与海拔高度的共同制约,盆地或山谷温度日较差大,且逆温现象明显.环境风和日变温影响逆温强度,风速越小,逆温强度越大.赛区风速具有明显日变化特征...     

舟山跨海大桥夏季路表温度特征及统计模型

利用2010—2016年舟山跨海大桥沿线自动气象站逐分钟气温、路表温度资料和舟山站逐时日照时数资料,通过质量控制方法筛选站点,讨论了复杂多样的下垫面条件下,跨海大桥夏季最高气温、最高路表温度分布特征,并根据其特征分类建立线性统计模型。结果表明:最高气温分布自西向东呈"递减—弱递增"趋势,转折点位于册子岛。最高路表温度分布与大桥所在下垫面类型相关,下垫面为海面时(海面类),最高路表温度高;下垫面为陆地时(陆地类),最高路表温度低。受海岛复杂地形影响,册子岛以东站点并不完全满足上述规律。根据下垫面类型建立最高路表温度的统计模型,模型反映日照项对海面类路表温度的贡献明显大于陆地类,气温项对两类路表温度的贡献相差不大。模拟整体效果较好,但由于统计方法对样本的依赖性,部分样本预测值与实测值间仍存在较大偏差。此外,本文的质量控制方法能够较灵敏地反映跨海大桥站点的错误数据,一定程度上避免了其对结果的干扰。