2022北京冬季奥运会冬季两项赛场山谷风现象初探

基于2019年1—3月张家口站探空资料与张家口市崇礼区B1638、B1640区域自动站的每小时2分钟平均风向、2分钟平均风速、整点气温及系留气艇探空资料分析第24届冬奥会冬季两项赛场的山谷风特征,为冬奥会天气预报提供参考。结果表明：环境风场较弱时,冬季两项赛场中存在山谷风现象,白天多上坡风及上谷风,夜间多下坡风及下谷风;山谷风系统一天具有两次风向的转变,下谷风转上谷风一般在日出后,而上谷风转下谷风一般在日落后;山谷风系统强度较弱,具有明显日变化,白天偏大而夜间偏小,并且受盛行西风影响明显;风向转变时,会伴随剧烈的气温升降,其原因与冷湖结构密切相关;对山谷风的预报需要综合考虑环境风场强弱、风向的转换时间、风速的分布、风向转换时气温的变化等。     

北京市大气细粒子质量浓度与能见度定量关系初探

依据2013年北京天坛站地面PM_2.5/PM₁₀、BJNM站GPS水汽和无线电探空水汽观测资料,分别进行了PM_2.5/PM₁₀与GPS水汽、无线电探空整层（分层）水汽的比较。研究发现,夏季GPS水汽（PWV）变化与PM_2.5/PM₁₀变化没有明显的相关性规律;在秋、冬、春季节,GPS PWV变化与PM_2.5/PM₁₀变化的相关系数大于0.5;秋、冬、春季节无线电探空整层（分层）水汽变化与PM_2.5/PM₁₀变化的相关系数大于0.5,第3、4层（850～3 000 m）水汽变化与PM_2.5/PM₁₀变化的相关性最佳。     

河北2007年7月18日局地暴雨成因分析

利用常规观测资料、逐小时自动站资料、丁雎资料和NCEP再分析格点资料,对2007年7月18日河北省东北部和南部局地暴雨过程进行了诊断分析.结果表明:在相同的影响系统作用下,河北省不同区域暴雨的形成机制却不同,高、低空急流及其耦合条件下急流和暴雨相互作用是上午东北部暴雨的成因,低空急流直接输送水汽,在FY-2C云图上表现为云顶TBB<-70℃近乎圆形的中-α尺度强对流云;而下午河北南部强降水是在高温高能、层结不稳定的有利条件下,地面冷锋及锋前低压形成的强辐合抬升触发不稳定能量释放产生的强对流天气,对应云图上为最低丁BB在-80℃以下的准东西向带状对流云系.逐小时地面自动站资料分析的流场和计算的地面湿静力能对此类夏季强对流天气的预报具有指示意义.     

弱天气尺度背景下太行山极端短时强降水预报失败案例剖析

2015年7月31日夜间,太行山区出现极端短时强降水天气,石家庄和邢台的西部山区有5个雨量站雨量超过100mm,其中石家庄市赞皇县院头镇和邢台市临城县南中皋村最大雨强都超过50mm·h~(-1),3h雨量超过100mm,属极端短时强降水。数值预报、上级指导预报以及各级台站预报对暴雨均为漏报。本文利用常规高空地面观测资料、加密自动站观测资料、石家庄新一代天气雷达资料以及数值预报检验,反思该极端短时强降水预报思路和预报失败原因。此次极端短时强降水是发生在青藏高压东北侧高空西北气流的弱天气尺度背景下,预报的关键在于把握太行山东侧边界层偏东风与地形的作用、青藏高压加强使中层西北气流加强使垂直风切变加大、低层切变线东移影响、西南暖湿气流增强使水汽输送增加、中空干层与加厚的低空湿层叠加使对流不稳定性加强的特征。预报失误的主要原因是没有分析最大不稳定能量(订正CAPE值)导致对山西不稳定条件的低估,致使对山西雷暴在夜间的再次发展估计不足,同时预报员没能有效地使用非常规资料用于实时检验和订正数值预报结果,导致没能预见到雷暴下山增强的可能。目前对弱天气背景下强降水产生条件缺乏有效的概念模型,数值模式可预报性较差,未来需要提高预报员对观测资料的全面分析能力和对数值预报产品的释用能力,通过大量个例的研究发展有效的预报(概念)模型。     

2013年7月冀中特大暴雨的中尺度系统特征和环境条件分析

利用常规探测资料、NCEP最终分析资料、自动站、FY 2E卫星以及多普勒雷达资料,分析了2013年7月1日发生在河北中部的大暴雨天气过程。结果表明:（1） 河北中部的暴雨天气分为暖区暴雨和切变线暴雨两个阶段,暖区暴雨发生过程中,低层水汽通量辐合急剧增强。（2） 非地转湿〖WT5”HX〗Q〖WT〗〖HT5”SS〗矢量强辐合早于暖区暴雨的发生,其对暖区暴雨有较强的预报能力。非地转湿〖WT5”HX〗Q〖WT〗〖HT5”SS〗*矢量散度对流凝结加热强迫项大值区在暖区的位置可以用来判断暴雨落区,其在暖区暴雨上空非地转湿〖WT5”HX〗Q〖WT〗〖HT5”SS〗矢量辐合中发挥了决定性作用。（3） 暖区暴雨在地面中尺度涡旋的影响下,由暖区中β中尺度对流云团在初生和发展阶段造成,而切变线对流云团与暖区对流云团合并而成的PECS（持续拉长状中尺度对流系统）,配合地面辐合线再次引发强降雨。（4） 雷达回波显示β中尺度气旋式流场东南部负速度区中的γ中尺度辐合线为带状强降水多单体风暴持续在四芝兰出现创造了有利的动力条件。     

应用三维冰雹云模式制作河北省11地市冰雹预报

应用中国科学院大气物理研究所发展的完全弹性三维冰雹云模式,使用河北省内三个探空站（张家口、北京、邢台）的探空资料,制作了河北省冰雹区域客观预报。在此基础上,应用MM5中尺度模式的预报资料制作河北省11地市的冰雹预报。预报结果表明,该方法对冰雹等强对流天气的预报具有一定的参考价值和指导作用。     

基于GNSS PWV的水汽输送路径研究

基于2014年河北省CORS观测及气象资料,利用GNSS PWV进行水汽输送路径研究。通过GNSS PWV、ΔPWV变化与实际降水的比较发现,GNSS PWV空间变化与水汽输送路径一致,验证了河北省存在由南向北、由西北向东南的两条水汽输送路径。     

京津冀地区GNSS对流层延迟空间插值研究

对流层延迟差异影响合成孔径雷达干涉测量技术(InSAR)形变测量精度;水汽的变化影响天气变化.对流层延迟与水汽具有较好的对应,因此有必要开展全球导航卫星系统(GNSS)对流层延迟的插值研究.以京津冀地区为例,针对GNSS对流层延迟,开展对流层延迟的空间插值研究.首先开展了GNSS对流层延迟与水汽的比较分析,两者存在显著正相关特性,相关性超过91.7%,论证了对流层延迟取代水汽的可行性.然后利用反距离权重法对京津冀地区2016年9月至2017年8月的12组GNSS测站对流层延迟进行空间插值,通过提取插值点对流层延迟与GNSS站点对流层延迟比较验证空间插值精度.全年数据平均偏差最大为1.12cm,均方根误差最大为0.89cm;未发生降水过程平均偏差最大为1.25cm,均方根误差最大为0.82cm;发生降水过程平均偏差最大为1.08cm,均方根误差最大为1.38cm.京津冀平原区域的GNSS对流层延迟空间插值结果精度满足气象等应用要求,可为气象预报和InSAR大气校正提供参考.     

河北“23.7”极端暴雨过程特征及成因初探

2023年7月29日—8月1日,河北省发生了致灾严重的极端暴雨事件,气象观测站3 d(72 h)最大累计降水量为1 003.4 mm(邢台临城梁家庄),河北、北京多站突破了历史纪录。利用高空、地面、卫星云图和多普勒天气雷达等观测资料以及ERA5再分析资料,对此次极端暴雨的极端性和成因进行了初步分析。结果表明,此次极端暴雨过程是在对流层高、中、低层以及中、低纬度多尺度大气系统共同作用,并叠加地形影响下产生的。1)中纬度大陆高压东移并与北上西进的副热带高压连通,在河北北部形成稳定的西北—东南向高压坝,台风“杜苏芮”登陆后北上西行到河南境内时,受阻于高压坝,速度减慢,导致台风残涡降水长时间维持。2)台风“杜苏芮”北上自身携带的水汽以及副高南侧的台风“卡奴”远距离输送的水汽,为河北极端暴雨的发生提供了充足的水汽;台风北上减弱过程中结构不变,边界层东北风急流和东南风急流辐合,加上太行山地形的辐合抬升作用,共同为极端降水提供了强盛的动力条件。3)太行山中段的强降水时段集中在29日夜间至30日夜间,主要是减弱台风残涡的螺旋雨带、东到东北风急流在迎风坡抬升以及喇叭口地形、“狭管效应”增强辐合共同作用所...     

“96.8”河北特大暴雨雷达回波和闪电资料特征

以７１３雷达回波和闪电资料为主,并结合逐小小时非常规气象观测资料,分析了１９９６年８月３￣５日河北省西南部特大暴雨雷达回波和闪电资料特征,表明此次降雨过程为混合性降雨,且雷达回波的强度和云地闪的次数、强度和降雨的性质、强度、范围以及中尺度对流系统的发展有一定的指示意义。