“碧利斯”引发湘东南特大暴雨的多普勒雷达回波特征分析

利用广东韶关多普勒天气雷达资料分析了2006年7月14—17日因受强热带风暴“碧利斯”影响湘东南发生的特大暴雨过程的回波特征及中小尺度系统。结果表明,“碧利斯”回波经历了初始发展、螺旋带状、弥合、减弱消失阶段,其路径经历了自东北向西南进入、绕雷达站旋转、由西南向东北方向移出三个阶段：“列车效应”是造成该特大暴雨的主要回波特征。多普勒速度图上,“逆风区”存在时间较短,对流层中层不连续中小尺度“大风核”造成有组织的次级环流可能是“列车效应”形成和维持的主要原因之一。谱宽图上,“碧利斯”在低层具有较大的谱宽值;在强回波带上,中层十分均匀,表明“碧利斯”过程低层由于受地形磨擦作用湍流活动很强,中层平稳的大风急流也是过程长时间维持的主要原因之一。     

1971—2000年我国东部地区雷暴、冰雹、雷暴大风发生频率的变化

提要：应用1971—2000年华北、华中、华东各省1084个站的地面天气现象观测资料,统计分析了江南（31°N以南）、江淮和黄淮（31°～37°N）及黄河以北（37°N以北）雷暴、冰雹和雷暴大风的年代际变化特征。分析结果表明：雷暴、冰雹、雷暴大风发生频率呈减少趋势。其中江南地区雷暴年代际递减更明显,黄河以北地区冰雹年代际递减最明显,而雷暴大风在三个区域的年代际递减均明显。雷暴大风常与冰雹伴随发生,高原和山地多于平原,高值区位于华北北部和内蒙古中部。对流性天气的减少与水汽和动力条件的减弱有关系。包含热力、动力和水汽条件的综合指数SWEAT无论在空间分布上,还是在30年的演变趋势上,均与对流性天气的分布和演变趋势表现出相似的特征。     

雷击风险评估中Lo损失因子在多线路系统下的细化和改进

2008年推广施行的新国标GB/T 21714.2已广泛应用于各地雷击风险评估业务中。但在实际应用过程中人们也发现用其建立评估模型时,标准的一些简约化约定,使得其计算结果不够精准,特别是描述和处理也显得越来越困难,影响和制约了它的应用范围和前景。为此,本文针对带有多种电气和电子系统的复杂结构建筑,提出按其进线分布特点,对Lo损失因子取值方法进行改进(下文均称"Lo优化取值法"),为多线路进线建筑物的雷击风险管理提供更细化的依据和算法,并举例证实。结果表明:细化考虑不同线路的Lo对于建筑物雷击风险评估更为切近真实。     

1961—2016年我国区域性暴雨过程的客观识别及其气候特征

利用全国2287个气象观测站1961—2016年逐日降水资料,基于对暴雨区进行连续追踪的思路,采用暴雨相邻站点数和暴雨区中心距离确定了中国区域性暴雨过程的客观识别方法;根据区域性暴雨过程的平均强度、持续时间和平均范围构建了区域性暴雨过程的综合强度评估模型。利用该客观方法对1961—2016年中国的区域性暴雨过程进行识别,并分析其气候和气候变化特征。结果显示：我国区域性暴雨过程年均38.5次;区域性暴雨过程一年各月均可出现,但主要出现在4—9月,其中7、8月发生最为频繁,6月区域性暴雨过程持续时间长、范围广、综合强度强,这与长江中下游地区梅雨现象有关。一年中,区域性暴雨过程首次出现日期平均为3月6日,末次出现日期平均为11月14日;1961—2016年,我国年区域性暴雨过程首次出现日期呈明显提前、末次日期呈显著推后、暴雨期呈显著延长的变化趋势;年发生总频次呈微弱增多,较强区域性暴雨过程次数呈明显增加趋势;区域性暴雨过程的覆盖范围和综合强度均呈显著增大趋势。南方型区域暴雨过程变化趋势与全国的基本一致;北方型首次日期呈提前、末次日期呈推后趋势,发生频次有微弱减少趋势,覆盖范围、持续时间、综合强度均无明显变化趋势。     

时间加密探空观测对分析和预报质量的敏感性研究

探空观测是气象资料同化中最基本的常规观测资料,对同化分析和预报的有效改善具有重要作用。由于现有探空观测站的空间分辨率较低,分布不均匀,且每日仅有两次观测,数量偏少,限制了其分析场对中小尺度大气状态的准确再现能力。自我国L波段雷达-数字探空仪更新换代以来,探空观测具备了获取每日4次、垂直分辨为秒级和分钟级的大气廓线资料。本文利用WRF中尺度数值模式,通过06时（世界时,下同）加密探空资料和12时常规探空资料的有效同化,研究分析了时间加密探空观测资料对同化分析和预报质量的敏感性影响。结果表明：同化06时的时间加密探空资料的午后暴雨预报质量优于12时常规探空观测。具体而言,同化06时的时间加密探空资料预报的大雨和暴雨的预报技巧高于12时常规探空资料;位势高度、温度和风场等预报场的均方根误差在高层的改进效果更加明显;06时的时间加密探空资料的同化对高层的高空急流和低层的水汽通量散度的预报质量贡献更大。批量试验进一步证实了有效同化时间加密探空资料对分析和数值预报效果改进的积极意义。     

石河子绿洲空气湿度和降水的长期变化趋势分析

分析了石河子绿洲3个地面站(炮台、石河子和莫索湾)41a(1964～2004年)的温度、相对湿度和降水,发现随着石河子垦区绿洲面积的扩大以及新疆增温增湿的气候变化趋势,石河子绿洲也有其比较独特的区域气候特征。主要表现在:(1)41a来温度、降水量呈增加趋势,但空气湿度比较稳定,没有明显的变化;(2)石河子绿洲的温度、降水量以及空气湿度具有明显的季节变化特征。秋季的温度变幅最大,冬季最小。这与新疆大部分地区冬季增温幅度最大有所不同。空气相对湿度变化的季节差异不明显。(3)以莫索湾站代表绿洲边缘,石河子站代表绿洲区,其降水、温度和空气湿度变化有明显差异,显示了比较明显的绿洲“冷岛”和“湿岛”效应。     

Relationship between cloud characteristics and radar reflectivity based on aircraft and cloud radar co-observations

Cloud properties were investigated based on aircraft and cloud radar co-observation conducted at Yitong, Jilin, Northeast China. The aircraft provided in situ measurements of cloud droplet size distribution, while the millimeter-wavelength cloud radar vertically scanned the same cloud that the aircraft penetrated. The reflectivity factor calculated from aircraft measurements was compared in detail with simultaneous radar observations. The results showed that the two reflectivities were comparable in warm clouds, but in ice cloud there were more differences, which were probably associated with the occurrence of liquid water. The acceptable agreement between reflectivities obtained in water cloud confirmed that it is feasible to derive cloud properties by using aircraft data, and hence for cloud radar to remotely sense cloud properties. Based on the dataset collected in warm clouds, the threshold of reflectivity to diagnose drizzle and cloud particles was studied by analyses of the probability distribution function of reflectivity from cloud particles and drizzle drops. The relationship between reflectivity factor (Z) and cloud liquid water content (LWC) was also derived from data on both cloud particles and drizzle. In comparison with cloud droplets, the relationship for drizzle was blurred by many scatter points and thus was less evident. However, these scatters could be partly removed by filtering out the drop size distribution with a large ratio of reflectivity and large extinction coefficient but small effective radius. Empirical relationships of Z-LWC for both cloud particles and drizzle could then be derived.     

不同平均时间对LOPEX10资料涡动相关湍流通量计算结果影响的探讨

通过处理涡动相关系统观测的近地层湍流脉动量可以获取地—气间感热和潜热通量,然而选择不同平均时间对通量计算的结果有较大影响。采用黄土高原陆面过程野外观测试验(LOPEX10)期间获得的涡动相关系统观测资料,分析了不同平均时间对湍流通量计算的影响,并采用雷诺平均和分解方法推导了平均时间引起的通量差值的数学表达式(Flux Compensation,FC)。结果表明:(1)FC公式可以说明采用不同平均时间数据之间的关系,也可以直接计算低频涡旋对湍流通量的贡献。FC公式计算的结果与直接计算的不同平均时间通量计算之差的相关系数在0.95以上,并可以确定计算湍流通量的最佳平均时间。(2)通过采用Ogive函数确定了计算LOPEX10期间通量的最佳平均时间长度为30min,印证了利用雷诺平均和分解方法计算湍流通量补偿的准确性。(3)通过进一步的数学变换,证明了平均时间对湍流通量计算的影响直接与湍流低频变化相关,FC公式可以用来确定涡动相关观测数据的最佳平均时间,并且在获得较高时间分辨率的湍流通量数据的同时,补偿因平均时间过短而遗漏的低频信息。     

基于区域自动站数据的兰州地区降水精细化特征

基于2012—2019年兰州地区146个区域自动气象站小时降水数据,从不同时间尺度分析兰州地区近8 a降水精细化特征。结论如下:(1)2012—2019年,兰州地区年均降水量总体呈"北少南多、外多内少"的空间分布特征;年降水量具有明显的年际变化,2018年降水异常偏多46%,而2015、2017年降水异常偏少,尤其2015年偏少30%。(2)兰州地区降水主要集中在7—8月,受环流形势影响,7—8月南部降水明显多于北部,其余月份南北降水差异不明显。(3)兰州地区降水量和降水范围分别表现为"朝少夕多"、"夜大日小"的日变化特征;受海拔高度影响,城区降水量总体比山区小,且因热岛效应,城区降水主要集中在午后至傍晚前后,多为对流性降水,而山区降水日分布较为均匀,整体日波动较小。(4)安宁区短时强降水发生频次最高,但短时强降水频发的站点出现在皋兰县六合站和永登县徐家磨村站,永登县是兰州地区短时强降水预报需重点关注的地区。     

黄河流域气候水分盈亏时空格局分析

以中国气象局整编的1961~2001 年的气象资料为数据基础,采用联合国粮食及农业组织(FAO)1998 年推荐使用的Penmanmonteith模型,并以GIS技术为手段进行黄河流域气候水分盈亏的时空分布格局分析。结果表明：黄河流域干旱缺水是一种普遍现象,气候水分盈亏量在空间上总的变化规律表现为自南向北、自东向西气候水分亏缺量呈逐渐增大趋势,大部分地区全年气候水分亏缺量介于200~600 mm之间;就季节分布而言,水分亏缺的主要时期在春季和初夏,亏缺量一般在180~300 mm之间;就典型站点气候水分盈亏量逐月变化而言,存在着区域差异。研究结果和结论对区域充分发挥水分利用效率、发展高效节水农业具有重要意义。