一次干冷锋过程的边界层风场结构和尺度分析

本文利用南京北郊164米气象塔实测资料对一次非降水弱冷锋过程的边界层风场结构一三维风速、横锋向水平散度、湍流通量和能量的时空分布，以及多尺度时空分布进行了计算分析。结果表明，在冷暖空气的过渡区（锋区）风场各参量具有明显的梯度，锋区前线的强上升气流与强冷锋相近，但锋区宽度较强冷锋宽得多，其时间尺度为30分钟，水平距离为35公里。锋面过境对风温场的影响时段为24小时，在这期间，出现阵风浪涌和多种中、小尺度（时间尺度为3－4小时、1－20分钟）的湍涡活动。     

高空西风急流和低空南风急流中的冷锋环流

文中利用原始方程模式研究了不同背景风场中的冷锋环流，计算结果显示，对越锋非地转环流和锋区垂直运动起主要作用的是垂直于锋面的背景风场，沿锋的背景风场也有影响，但比前者小得多，后者产生的越锋非地转环流和上升速度也比前者弱得多；具有强垂直切变的西风急流更有利于在锋区产生强的越锋环流和大的上升速度；此外，越锋非地转环流还与Richardson数的小值区相联系。     

两次影响内蒙古地区沙尘暴天气的对比分析

对内蒙古地区2004年3月9至10日和2004年3月26至27日发生的沙尘暴天气过程进行了数值模拟和对比分析。两次沙尘暴天气过程的主要影响系统分别是强冷锋锋区和蒙古冷涡。分析结果表明：强冷空气活动是内蒙古地区沙尘暴天气发生的主要原因。沙尘暴天气发生时，蒙古气旋和强冷锋锋区的动力机制有所不同，蒙古冷涡系统中动量下传效率较高，而强冷锋锋区系统中高空急流更强劲。同时分析表明：锋面次级环流对西风的增强和沙尘暴的形成有重要作用。     

不同形式的加热对冷锋环流影响的数值研究

利用原始方程模式对３种加热形式影响冷锋环流的情形作了数值计算，结果显示，大尺度凝结潜热释放对冷锋非地转环流和锋区垂直运动的影响最大，使之明显增强，它有可能在短时间内使冷锋暧区中产生强的暴雨系统，积云对流加热也能使锋面环流增强，但影响较小；感热加热增强冷锋环流，而且可能是锋区多重雨带产生的一种驱动因子。     

大气层结对冷锋环流的影响

利用原始方程模式讨论了不同大气层结对冷锋环流的影响及其在激发锋区中尺度强对流系统中的作用，结果表明：层结对锋区环流有非常大的影响，随层结稳定度的减小，锋区非地转越锋环流和上升运动迅速增强，锋前暖区有可能产生中尺度强对流和多重中尺度上升运动带，并有利于对称不稳定的激发；层结对冷锋环流的影响和锋区中尺度强对流系统形成的作用主要由中低层的大气层结状态决定     

江西省区域霾天气过程典型个例分析

利用2011—2017年江西省基本气象观测资料,统计分析了江西省区域霾天气过程的时空分布特征,并选取典型个例进行天气学分析及模拟。结果表明:江西省区域霾天气过程的月、季变化特征明显,呈北多南少的空间分布特征。区域霾天气过程的天气形势可分为高压类、低压类和均压类,其中高压底部类出现次数最多。3个典型个例中江西地面分别处于高压底部、冷锋锋区和均压场,配合500 hPa高度层的平直西风气流、西北气流或西南气流控制,925 hPa高度层的反气旋控制,整层大气处于非常稳定的状态。江西中北部上空为弱的气流下沉区,相对湿度非常低,为逆温或中性层结。后向轨迹模拟显示,高压底部与冷锋锋区个例过程输送带均为西北路径,均压场个例过程污染物气团为西南气流输送。     

地形与双冷锋的锋生过程

本文利用半地转模式，讨论了双冷锋的锋生过程及其越过山脉的演变。结果显示，在变形场作用下，双冷锋在移行过程中会发生上层锋合并的现象。在锋生过程中，下层前一条冷锋加强远大于后一条，在上层则是后一条冷锋的加强远大于前一条。地形对双冷锋有重大影响，山的迎风坡对冷锋移行有阻挡作用，并削弱锋的强度，背风坡则加速锋的移行，并加强锋的强度。山对双冷锋的上层锋的合并有促进作用，并造成近地面锋区呈现鼻状突出；地形促使锋区垂直速度大大增大，并导致其产生跳跃式变化；地形对锋的影响限于下层锋区。     

台海地区一次冬季冷锋降水过程的数值模拟

利用WRF中尺度模式,结合FY-2E卫星云图和常规气象资料,对台海地区一次冬季冷锋降水过程进行了数值模拟研究.结果表明:1)微物理方案对台海地区冬季冷锋降水过程的模拟具有敏感性,Milbrandt双参数微物理方案能较好地再现云系层次结构、冰相降水过程及其云系的对流发展,24 h累积降水量模拟结果优于其他微物理方案.2)锋区的降水粒子(雨水、雪晶和霰)混合比大于锋后,锋区雨带集中在地面锋线的中段,锋后雨带偏向冷区的西南段.3)锋区附近云系受低空急流及台湾岛中部高山地形抬升共同作用,在迎风坡形成强降水中心,对应空中霰含量高值区.4)低空高相当位温、强辐合、正涡度和对流性不稳定与高空强辐散和负涡度的配置是本次冷锋云系维持与发展的重要原因.     

秦岭北麓一次冷锋触发的短时强降水成因分析

2015年8月3日秦岭北麓突发短时强降水,强度之大近年少有,并引发山洪造成人员伤亡。应用高空观测资料、地面加密资料、NCEP再分析资料,并结合风廓线雷达和多普勒天气雷达资料分析发现,此次降水过程具备较好的对流潜势及湿度条件,由冷锋系统触发,冷锋系统结构特点包括:锋区前近地面水汽含量18 g·kg~(-1),锋面上升运动处于下沉运动之上、自由对流高度以下,850 h Pa以下强冷平流造成该层浅薄逆温,锋前出现显著对流不稳定,均为对流性强降水发生创造有利条件。强冷平流带来水平锋生,对流不稳定产生垂直锋生,总体强锋生主要出现在对流层中下层,达到20×10~(-10)K·s~(-1)·m~(-1)。秦岭的阻挡作用使得冷锋过境转为偏西风,并与强降水正反馈形成超低空强西风带。偏西风与迎面山体配合对降水产生增幅作用,并为降水区带来水汽输送,但超低空西风较强容易破坏雷暴单体的垂直结构,又使得降水不能长时间维持。风廓线雷达能够探测到冷锋系统的精细化垂直风场结构,反映了冷锋的垂直结构信息,并较其他气象要素更能提前预判系统发展,具有较强的预报指示意义。     

两次昆明准静止锋的对比分析

利用EAR5再分析气象数据,分析了两次昆明准静止锋天气过程的高低空环流形势、锋面结构、锋面位置、以及相关要素场等基本特征及其异同。结果表明：中高纬度地区阻塞形势的存在是昆明准静止锋形成的背景环流。当冷暖气团均强且势均力敌时,更有利于锋面的维持;冷空气较强时,锋面会向西移动,越过云贵高原地形的阻挡;反之,锋面则会向东移动。当锋面维持在高原地形东侧时,冷空气被地形阻挡时,锋面的移动缓慢,此时锋区最为明显。当锋面维持在地形东侧时,风场的最大水平切变、温度的最大水平梯度和相当位温的密集区,描述的锋面位置几乎相同。两次过程寒潮爆发时冷空气均只能维持到700hPa附近,且水平风场也均为600hPa以下的低空切变,说明昆明准静止锋为浅薄系统。昆明准静止锋与一般冷锋锋后不同,两次个例昆明准静止锋锋后低空为湿区,而锋前水汽是否充足则要看南支槽所处的位置。     

2009年呼伦贝尔市一次寒潮大风天气分析

利用地面、高空等常规气象观测资料,对2009年5月28日发生在呼伦贝尔市一次全市性寒潮大风天气过程进行总结分析。结果表明:贝加尔湖冷涡和蒙古气旋及冷锋是造成这次寒潮大风天气的主导系统;高空强锋区及低层强温度平流是寒潮天气爆发的关键;高低空急流为大风天气提供能量;气压梯度大和冷锋后较大的3h正变压与大风天气有很好的相关性。     

新疆北部一次暖区与冷锋暴雪并存的天气过程分析

利用常规、高时空分辨率ECMWF资料、FY-2E红外云图及FNL资料,对比分析了2014年1月30~31日发生在新疆北部的暖区和冷锋暴雪天气成因。结果表明,汇合的南北两支锋区上东移的短波槽是此次过程的直接影响系统;西南低空急流带来大西洋上充沛的水汽;短波槽前,对流层低层及地面中尺度辐合系统与高空辐散叠置,为暴雪天气提供了强烈的上升运动。暖区暴雪发生在减压升温区,冷锋暴雪则相反;冷锋暴雪区具有较强的对流不稳定层结,而暖区暴雪区相对较弱;暖区暴雪区位于地形中尺度冷高压北部,正涡度区后侧、负涡度区前侧梯度最大的区域,而冷锋暴雪位于正涡度区。因地形作用在艾比湖附近形成的?中尺度冷高压是预报北疆暴雪开始和结束的一个新指标。     

一次冷锋雨带云雨宏微观特征分析

对１９９５年５月９日发生在吉林省中部地区的一次冷锋雨带云雨宏微观特征进行了分析。得出：一次冷锋过程是由几条中尺度雨带组成,滞后的５００ｈＰａ强锋区作用是造成多条雨带形成的动力原因。高层ＣＳ云是冰晶供给源地,冰晶在冷云的上部主要是凝华生长,在冷云的下部主要是淞附生长,在液水含量大值区有攀附生长,在云的底部暖区和暖云中是碰并。一次冷锋过程各雨带的人工影响潜力不尽相同,第一条雨带人工影响潜力较大,特别是在这个雨带的生命后期潜力更大。     

地形上空边界层流中低层锋面结构的理论研究 I：冷锋、均匀地转流

文中利用一个包含地形、边界层摩擦作用的二层锋面简化模型 ,讨论了地形、边界层对冷锋锋面结构、环流的动力学影响作用问题。冷锋的倾斜主要与冷锋暖区的地转流分布、锋面移动速度、锋面与地形的相对位置有关。当冷锋位于迎风坡时 ,其坡度减小 ,位于背风坡时 ,其坡度增大。在静止冷锋存在两类不同的环流系 ,即位于大气低层、地面锋附近的反时针环流系和远离地面锋的顺时针环流系。静止冷锋位于背风坡 ,其冷域中的这支闭合环流增强 ,范围增大 ,而位于冷锋界面上的环流转向点沿锋面上移 ,暖域中沿锋面的暖空气运动范围变大。当静止冷锋位于迎风坡时 ,结果相反。冷锋移动较慢时 ,其冷域远离地面锋的这支顺时针环流主体可被地形完全阻塞在迎风坡。当静止冷锋移离地形时 ,由于地形作用可在锋面暖域、地形下游形成一个背风槽。地形对锋区的垂直运动影响主要通过地形与边界层共同作用 ,改变锋区流场辐合辐散的分布及地形强迫抬升两条途径实现。由于边界层摩擦的辐合作用 ,在地面冷锋的前缘可形成一支范围较窄、强度较大的上升运动带 ,当冷锋位于迎风坡时 ,其强度增强 ,当冷锋位于背风坡时 ,其强度减弱。当冷锋位于背风坡时 ,在暖区沿锋面上升的暖空气运动范围增大 ,可以出现沿锋面相间隔的多个上升区     

地形上空边界层流中低层锋面结构的理论研究Ⅰ:冷锋、均匀地转流

文中利用一个包含地形、边界层摩擦作用的二层锋面简化模型,讨论了地形、边界层对冷锋锋面结构、环流的动力学影响作用问题.冷锋的倾斜主要与冷锋暖区的地转流分布、锋面移动速度、锋面与地形的相对位置有关.当冷锋位于迎风坡时,其坡度减小,位于背风坡时,其坡度增大.在静止冷锋存在两类不同的环流系,即位于大气低层、地面锋附近的反时针环流系和远离地面锋的顺时针环流系.静止冷锋位于背风坡,其冷域中的这支闭合环流增强,范围增大,而位于冷锋界面上的环流转向点沿锋面上移,暖域中沿锋面的暖空气运动范围变大.当静止冷锋位于迎风坡时,结果相反.冷锋移动较慢时,其冷域远离地面锋的这支顺时针环流主体可被地形完全阻塞在迎风坡.当静止冷锋移离地形时,由于地形作用可在锋面暖域、地形下游形成一个背风槽.地形对锋区的垂直运动影响主要通过地形与边界层共同作用,改变锋区流场辐合辐散的分布及地形强迫抬升两条途径实现.由于边界层摩擦的辐合作用,在地面冷锋的前缘可形成一支范围较窄、强度较大的上升运动带,当冷锋位于迎风坡时,其强度增强,当冷锋位于背风坡时,其强度减弱.当冷锋位于背风坡时,在暖区沿锋面上升的暖空气运动范围增大,可以出现沿锋面相间隔的多个上升区.     

2017年春季南疆中部两次强降水天气环流配置及干冷空气侵入特征对比

本文利用常规观测资料、加密自动站资料、NCEP再分析资料对比分析2017年4月14日("4·14"过程)和2017年5月1—2日("5·1"过程)南疆中部巴州地区强降水过程,探讨春季强降水天气动力学异同。结果表明:春季强降水发生在副热带西风急流活跃,伊朗副热带高压向北伸展,地面冷锋活动,高低空为急流锋区配置背景中。水汽源地位于东经40°的阿拉伯海—里海附近,沿西方路径进入新疆,在有利风场条件下汇合至巴州地区,高低空急流耦合形成次级垂直环流,干冷空气多方向侵入增强春季降水强度。主要差异在于"4·14"过程是副热带西风急流异常北跳、影响系统西风带短波槽、冷空气西方路径,"5·1"过程则是极锋急流与副热带西风急流汇合、深厚长波槽系统、冷空气西北路径;"4·14"过程是典型急流锋区降水伴有对流性降水,强降水发生时形成两支次级环流圈,3股干冷空气从不同方向向中低层气旋性环流附近汇合激发了另一支低层中尺度次级垂直环流圈的建立;"5·1"过程是典型急流冷锋降水,高空干冷空气在垂直方向向下入侵触发和增强冷锋降水,形成了一支完整强大的次级垂直环流圈造成巴州大范围的系统性降水。     

一次黄沙输送过程的数值模拟研究

运用MM4中尺度动力学模式结合沙尘气溶胶传输模式,模拟分析了1992年4月10日发生的一次沙尘暴天气及沙尘气溶胶（黄沙）输送过程。得出蒙古气旋冷锋后的大风是沙尘扬起的主要动力,地形抬升、白天混合层内的湍流扩散和锋区强烈的上升气流将沙尘输送到高层。沙尘气溶胶的水平输送主要通过对流层下层和上层两层向下游输送。低层沙尘随冷锋一起向下游输送,移速较慢;高层沙尘主要通过西风气流迅速输送到下游区域。     

山东初冬一次极端降水和大风天气成因分析

利用常规地面、高空观测、雷达及ERA5再分析等资料，对山东初冬一次极端降水、大风天气成因分析，结果表明：低槽东移发展，冷空气南压，低空切变线配合东北、西北地区地面高压坝形成的“阻挡”形势利于极端降水的产生。本次水汽条件具有较强的极端性，水汽通量辐合远强于气候平均态，925 hPa和700 hPa水汽通量辐合大值区分别与雨、雪区域配合较好。降雨时垂直上升运动中心在边界层，升至600 hPa时转为降雪，降雨时低层辐合、高层辐散，降雪时由低到高呈辐散-辐合-辐散分布。冷锋过境条件对称不稳定触发产生对流，随后在冷锋后侧逆温层上由锋生过程的上升支环流强迫产生高架对流。强冷空气扰动从内蒙古高原下滑至华北平原，与近地面冷平流汇合增强，产生较强变压风，同时促进了势能向动能转换和动量下传。地形强迫造成下沉运动增强，华北地区低层形成锋面次级环流，环流前部锋区暖界面为地转偏差辐合，冷界面为地转偏差辐散。环流内有水平动能和地转偏差大值区，偏北气流和下沉运动使水平动能向南、向下输送，导致地面极端大风。     

2021年佛山地区一次短时PM2.5污染过程分析

利用地面气象观测资料、空气质量监测数据、NCEP FNL1°×1°再分析资料和风廓线雷达探测资料，对冷空气影响下2021年1月初佛山地区出现的一次短时污染天气过程进行分析。结果表明：冷锋前的偏北风对污染物起传输作用，冷锋后较强偏北风对污染物的清除作用显著。低空逆温层的厚度增加、高度的下降抑制垂直运动，致使污染物更容易累积在近地面层，加剧了污染形成；利用风廓线雷达分析本地风场，可以较为准确地判断逆温层的高度，并能发现逆温层出现时间比达到中等污染时间提早了约10 h;对低层风场的风向、风速进行研判能够预测污染物的移动，为下游提前预警提供指示作用。     

一次北疆暴雪天气的热力和湿位涡条件分析

2010年2月22～24日北疆出现了一次暴雪天气过程。本文基于高空和地面实况、欧洲中心数值预报、NECEP资料,通过对环流形势、低层风场、假相当位温、湿位涡的分析,结果表明：极锋锋区与副热带锋区在新疆汇合是产生暴雪的主要原因,低层辐合为暴雪提供了足够的上升动力条件,极锋锋区上的冷空气和北疆上空的垂直风切变为暴雪提供了不稳定条件。暴雪发生常伴随在北疆低层大的能量锋区附近,暴雪落区在700hPa负的湿位涡中心值附近,可以把它作为一个暴雪落区预报的一个参考指标。