西北地区春、夏季降水的水汽输送特征

运用1960—1997年内NCEP/NCAR的格点为2.5°×2.5°多个再分析气象要素资料以及西北地区95个加密测站降水资料,通过相关分析、合成分析等诊断方法对影响西北地区春、夏季降水的整层大气的水汽水平输送特征、各层水汽垂直输送特征以及西北地区春、夏季各个边界区域水汽输送特征进行了系列研究,揭示了西北地区季节性降水的水汽源以及水汽源三维输送路径特征;同时阐述了西北地区季节性降水与同期空中水汽含量显著性相关的原因。并用西北地区干、湿年份相关气象要素场对本文的一些分析结果进行了验证。     

Statistical characteristics of environmental parameters for warm season short-duration heavy rainfall over central and eastern China

Water vapor content,instability,and convergence conditions are the key to short-duration heavy rainfall forecasting.It is necessary to understand the large-scale atmospheric environment characteristics of shortduration heavy rainfall by investigating the distribution of physical parameters for different hourly rainfall intensities.The observed hourly rainfall data in China and the NCEP final analysis（FNL）data during 1May and 30 September from 2002 to 2009 are used.NCEP FNL data are 6-hourly,resulting in sample sizes of 1573370,355346,and 11401 for three categories of hourly rainfall（P）of no precipitation(P<0.1 mm h^-1),ordinary precipitation(0.1≤P<20 mm h^-1),and short-duration heavy rainfall(P≥20.0 mm h^-1),respectively,by adopting a temporal matching method.The results show that the total precipitable water（PWAT）is the best parameter indicating the hourly rainfall intensity.A PWAT of 28 mm is necessary for any short-duration heavy rainfall.The possibility of short-duration heavy rainfall occurrence increases with PWAT,and a PWAT of 59 mm is nearly sufficient.The specific humidity is a better indicator than relative humidity.Both 700-and 850-hPa relative humidity greater than 80%could be used to determine whether or not it is going to rain,but could not be used to estimate the rainfall intensity.Temperature and potential pseudo-equivalent temperature are also reasonable indicators of short-duration heavy rainfall.Among the atmospheric instability parameters,the best lifted index（BLI）performs best on the shortduration rainfall discrimination;the next best is the K index（KI）.The three rainfall categories are not well recognized by total totals（TT）or the temperature difference between 850 and 500 hPa（DT85）.Threequarters of short-duration heavy rainfall occurred with BLI less than-0.9,while no short-duration heavy rainfall occurred when BLI was greater than 2.6.The minimum threshold of KI was 28.1 for short-duration heavy rainfall.The importance of dynamic conditions was well demonstrated by the 925-and 850-hPa divergence.The representativeness of 925-hPa divergence is stronger than that of 850 hPa.Three-quarters of short-duration heavy rainfall occurred under a negative divergence environment.However,both the best convective potential energy（BCAPE）and vertical wind shear were unable to discriminate the hourly rainfall intensities.     

西北太平洋热带气旋路径异常偏折的分类特征

基于中国台风网CMA-STI热带气旋（TC）最佳路径资料,对1949—2016年西北太平洋TC路径发生异常偏折的地理位置进行K-means聚类分析,并将其分为五个区域。对各区TC路径异常偏折的频数、方向变化、周期及时间变率等特征进行分析。结果表明:(1)不同分区TC异常偏折高频月份不同,纬度较高区域主要发生在夏季,纬度较低区域则主要发生在秋季。(2)异常右折TC在发生偏折前移向主要为西北向,偏折后为北向;异常左折TC偏折前主要为北向,偏折后主要转为西北向。(3)西北太平洋TC异常偏折总频数存在准2~4年、准3~6年的年际变化周期,其长期变化趋势表现为20世纪80年代中期之前呈增加趋势,其后呈减少趋势, 低纬区域年变化与之最为相似,中高纬区域变化趋势不明显。（4）将研究区域按5 °×5 °进一步栅格化统计TC异常偏折频数的时间变率,发现其地理分布表现为中国沿海为正、台湾岛以东海域为负的变化特征。其中沿海的增加趋势主要由异常右折增加引起,台湾岛以东洋面的减弱趋势主要由异常左折的减少引起。(5)异常右折TC强度增强的高频中心主要位于菲律宾半岛以东洋面,次中心位于中国南海中部,而强度减弱位于台湾岛西南区域;异常左折TC强度增强的高频中心位于南海中部,强度减弱中心位于我国东南沿海。      

边界层方案对华北低层O3垂直分布模拟的影响

利用WRF-Chem模式,采用3种边界层参数化方案 (YSU, MYJ和ACM2),针对1个晴空、静稳日 (2013年8月26日20:00—27日20:00(北京时)) 进行模拟,着重分析不同边界层参数化方案对夜间残留层形成及日出前后O₃浓度垂直分布形式的模拟效果,并与固城站地面及垂直同步观测资料进行对比。结果表明:3种边界层参数化方案均能够模拟出温度及风速的区域分布形式以及风温垂直结构的变化特征;相比之下,MYJ方案模拟的夜间边界层高度较YSU方案和ACM2方案明显偏高,该对比结果可能是导致近地面污染物浓度模拟差异的重要原因;在夜间稳定层结至日出后稳定状态打破的边界层结构演变过程中,采用YSU方案和ACM2方案模拟的温度和风速垂直扩线形式与观测结果更为接近;同样采用非局地闭合的YSU方案和同时考虑局地和非局地闭合的ACM2方案,对于边界层高度内O₃浓度垂直分布形式的模拟效果具有明显优势。     

2004年夏季的天气及预测试验

简要介绍了2004年夏季的主要天气过程和中国科学院大气物理研究所2004年汛期预测的结果.总体上看,2004年夏季江淮流域的降雨分布较均匀,没有造成大江大河及大范围的洪涝,中高纬度典型的梅雨环流形势没有完全建立,西风槽活动频繁.夏季最强的一次降雨过程(7月15～20日)是高空低压槽前的持续性暴雨.2004年夏季华北大部分地区降雨偏多,多为低槽冷锋造成;影响我国的热带气旋明显偏多,8月登陆浙江、福建的2个台风破坏力较大;江南和西北都出现了较强的高温天气,江南和新疆的高温分别为副高和大陆高压造成;9月2～5日川东和重庆的降雨与低涡在该地区的稳定维持有关.从汛期实时降水预测结果看,预测系统对6～8月江淮雨带及其暴雨中心的预测较为准确,对大范围的雨带无漏报和空报.而对华北地区降雨而言,预测评分要低于江淮梅雨,这可能是因为模式中的物理过程,特别是降水的物理过程未能完全准确反映华北地区的情况.要提高华北地区降雨的预测水平,今后应继续开展深入的研究.     

2004年9月2～6日川渝持续性暴雨过程初步分析

2004年9月初,四川省东北部和重庆地区出现了大范围的持续性暴雨和大暴雨天气过程。对这次暴雨过程的持续性原因及其与低涡的关系诊断分析结果表明,(1)8月底从孟加拉湾向东北传播的西南季风的低频振荡使大量来自热带洋面的暖湿空气向四川盆地输送,从青藏高原不断有短波槽东移到盆地上空,使干冷空气和暖湿气流不断在盆地的东部交汇,为持续性暴雨的发生提供了稳定的环流背景和充足的水汽;(2)中尺度对流云团的强烈发展导致强降雨的发生,当中尺度对流系统合并发展为中α尺度低涡后,低涡的发展引起更强的辐合上升运动,为暴雨的持续发生提供了持续的上升运动和有利的中尺度环境场;(3)对流层低层的暖平流和对流层中层的正涡度平流的维持使低涡持续发展。     

一次弓形回波结构和演变机制的观测分析

基于单多普勒天气雷达观测和双多普勒雷达反演风场,对2009年6月3日河南商丘发生的一次弓形回波的结构和演变机制进行细致分析。系统发生前的环境均具有中等对流有效位能和中等偏弱低空垂直风切变。雷达分析显示,该弓形回波从超级单体开始,经过风暴合并发展而成的经典弓形回波结构,生命史约3 h。在超级单体阶段,具有中纬度典型超级单体的低层钩状回波、中层有界弱回波区和中气旋结构。超级单体减弱后,因强降水拖曳和降水蒸发冷却,引起云内强的下沉运动,将云外干冷空气带到云内,形成中层后方入流,并在地面形成强冷池,触发干冷后向入流,回波逐渐演化成为弓形。弓形回波成熟阶段,风暴相对后向入流急流在对流区后部2 km高度加速下沉,系统前沿增强至20 m·s^-1。在中层,系统后侧南北两端形成气旋和反气旋涡旋对,此中层涡旋对后向入流强度贡献约20%。在系统前缘低层（1.5 km）、出流边界附近,存在一气旋式涡旋。受后向入流急流和此低层涡旋的共同作用,在顶点附近产生超过32 m·s^-1的最大地面相对风速。至减弱期,低层出流扩展至系统前方20 km,截断了低层暖湿入流,使其快速减弱。     

季风背景流场及跨赤道气流相关因子的探讨

本文采用数值试验方法、研究了冬季风和夏季风背景流场及跨赤道气流的相关因子。试验结果表明,西风带的分布与南北半球行星尺度锋区及赤道高温带的季节性经向位移相关。西风急流位置发生改变,可使基流与大地形强迫作用的非线性动力效应变化,导致大气运动趋向于不同背景流场的平衡态,形成了冬季风、夏季风的环流型以及跨赤道气流的季节特征。      

天气预报中试基地支撑环境设计及建设

中国气象局天气预报科技成果中试基地支撑环境的建设以中央气象台会商室中试平台为中心,部署仿真业务操作和数据环境,搭建引进成果测试的高性能计算资源,尝试建设科研业务结合检验系统,建立中试基地工作网站。科研业务结合检验系统设计以交互式客观检验为主要思路,检验算法开放可由用户提供,支持新成果与已有业务模式预报产品的客观对比检验,提供检验结果管理和绘图分析等功能。中试基地工作网站设计思路以提供尽量多信息和方便工作内容互动为原则,侧重提供联合会商和成果转化,技术交流和总结等内容,方便预报与研究人员及时快速获取。     

海上风机单桩基础水平位移敏感性分析

海上风机结构属于高耸结构,风机基础过大的水平位移,将会影响风机结构的整体稳定性,因此研究风机基础的水平位移的影响因素规律具有重要意义。基于OPENSEES有限元平台,建立海上风机动力分析模型,探讨了水体附加质量对桩基桩顶水平位移的影响,同时分析了海水深度、钢管桩壁厚、土的有效重度、内摩擦角、不排水剪切强度等因素对风机基础桩顶水平位移的敏感性。研究结果表明水体附加质量对大直径钢管桩的桩顶水平位移影响较小,最大约为1%;砂土地基中,影响桩顶水平位移的主要参数是内摩擦角,软粘土地基中,影响桩顶水平位移的主要参数是钢管桩的桩径;在砂土和软粘土中,桩基础的埋深对桩顶水平位移的影响均存在一个临界深度。