一次罕见的辐射-平流雾研究(I)——生消物理过程分析

2006年12月份在南京市郊进行了雾的综合外场观测.本文通过对12月24-27日持续4 d的大雾过程进行分析,揭示了南京市郊雾生消过程中宏观物理演变特征,并在此基础上分析了产生这些特征的原因.这次大雾为辐射平流雾,其边界层温、湿结构特征与以往研究的辐射雾存在明显的不同;大雾维持时间久,尤其是强浓雾天气(能见度<50 m)持续时间长达约37 h;逆温深厚,雾层厚,雾顶高,多在450 m以上.研究表明:逆温层深厚、大气层结稳定、风向风速适宜,暖湿气流的不断补充,是这次大雾长时间稳定维持且雾顶高的主要原因.     

2008年初中国南方持续性冰冻雨雪灾害形成的温度场结构分析

2008年初,中国南方发生了大范围、持续性低温冰冻雨雪天气,冻雨、暴雪灾害历史罕见,许多地方打破50年记录。文中主要从3种降水类型,特别是冻雨的地域分布和促使其形成的温度场层结及地面温度分布特征方面讨论了1月25日到2月2日冰冻雨雪灾害最为严重的过程阶段。分析表明,降雨、冻雨和降雪3种类型降水物的自南向北分布特征是由对流层中低层向北后倾的锋区在南北不同区域上的层结特征和地面温度条件决定的;在倾斜锋区存在背景下,在对流层中低层形成了产生冻雨的大气逆温特征和较低的地面(表)温度条件。逆温区大于0℃的暖层应具有合适的强度、厚度和高度,既不能太厚太低,也不能太薄太高。如果太厚太低,降水将会以雨的类型降落地面,如果太薄太高,降水则会以雪或冰粒子的类型出现。这次过程中0—6℃的暖层在650—850hPa,其下为低于0℃的次冻层,在次冻层温度较低的情况下,即使地面(表)温度在0—1℃,也可能形成冻雨或冰冻灾害。此外,在没有适宜逆温区存在的条件下,较低的地面(表)温度也能使"冰包水"物质、过冷却水滴降落到地面或雪融化成水后迅速凝冻成冰,或使冰冻维持而至灾。     

夏季南亚高压的演变及有关天气系统的响应研究

本文通过对6—7月份100 hPa南亚高压形态变化规律特征的描述和有关天气系统间的响应变化分析,总结了南亚高压进退振荡周期和南亚高压与副热带高压的响应关系,并进一步论证了南亚高压与江淮梅雨关系。根据所得结论对历史资料进行了反查验证。提出了有一定应用价值的代表性结论:(1)6—7月南亚高压东伸指数和南亚高压脊线变化呈波动状周期性北跳东进,其变化周期均在10—12 d左右,南亚高压开始北跳东进的时间、维持长度决定了我国东部梅雨始期和梅期长短,并具有很好的对应关系。(2)根据南亚高压脊线和副高脊线的线性关系,可采用110～120°E的平均南亚高压脊线位置≥28～30°N作为入梅的指标之一,利用110～120°E的平均南亚高压脊线位置≥32～35°N作为出梅的指标之一。这些结论的提出具有一定的理论意义,特别是利用南亚高压进行入、出梅的判别丰富了梅雨领域的研究,同时这些结论为中长期天气预报提供了新的思路和参考指标。     

中国雾水化学研究进展

1980年以来,中国雾水化学研究发展迅速.在城市、高山和海边广泛地开展了雾的观测试验和云雾水的取样分析,研究了各地云雾水的酸度和酸雾的来源,分析了不同地区雾水化学组分的基本特征.许多雾的综合观测试验,在对雾水连续取样的同时,还连续观测了与雾水化学相关的要素,研究了影响雾水化学组分浓度的主要因子.文中总结了近30年来中国...     

江苏一次冬季强浓雾天气持续和消散诊断分析

本文利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料及加密自动气象站资料对2006年12月24—27日江苏省持续了4 d的大雾天气进行分析,重点对强浓雾天气的持续和消散特征进行了诊断研究。结果表明:此次雾在辐射降温条件下形成,在暖平流作用下辐射雾转为平流雾并且增强;暖湿平流为雾的发展提供了有利的水汽和热力条件;中高层辐合下沉增温和低层弱上升运动,使得逆温层稳定维持,是浓雾持续不消有利的动力条件;雾消散阶段,低层正涡度平流南下,使大气层结出现位势不稳定,伴随着冷空气入侵,辐散下沉,垂直运动相应增大,逆温层彻底被破坏,动力和热力条件相配合最终导致雾消散。     

2012年“海葵”台风影响江苏的两段大暴雨特征分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料以及加密自动气象站资料,对2012年8月8-10日"海葵"台风影响江苏的一次大暴雨过程进行诊断分析。大暴雨过程有两个不同发展阶段,分析结果表明:两段大暴雨的影响系统不同、热力机制不同导致大暴雨落区、强度的不同。第一段是出现在江苏的沿江和苏南地区的台风本体大暴雨。随着海葵台风在浙江登陆,台风东北象限东南低空急流携带强劲的海上暖湿气流伸至江苏南部,下层暖湿上层干冷的不稳定层结积聚了大量不稳定能量。第二段大暴雨为发生在江苏北部的台风倒槽大暴雨。"海葵"台风减弱向西北移动进入安徽东南部,西南季风的加强和台风倒槽东侧低空东南急流的汇合为强降水提供丰富的水汽,而台风倒槽东侧低空急流携带的暖湿气流与高空槽后冷空气叠加,冷暖空气交汇触发了不稳定能量释放,激发了大暴雨过程的维持和增幅。整段大暴雨过程持续时间长、强度大,第二段比第一段降水区域小、持续时间短,但大暴雨中心过程雨量和降水强度更大。高低空急流耦合作用和强垂直螺旋度柱是此次大暴雨过程的动力抬升机制。     

大气自由模与长江中下游地区入梅的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料,用拟牛顿法通过菱形15波截断的谱方法对无强迫无耗散的正压涡度方程进行数值求解,得到1987—2006年共20a夏季的逐日定常自由模。由此诊断分析得到,自由模态中副高的第一次北跳日期一般超前于实际流场中副高的第一次北跳日期,而且超前于实际的入梅日期;丰梅年,自由模态中副高的第一次北跳比实际副高的第一次北跳平均提前9.3d,比实际入梅日期提前8～14d,平均提前10.3d;枯梅年,自由模态中副高的第一次北跳比实际副高的第一次北跳平均提前2d,比实际入梅日期提前2～5d,平均提前3.6d。这对长江中下游地区的梅雨预报有较好的参考作用。     

2006年12月南京连续4天浓雾的微物理结构及演变特征

2006年12月24-27日南京地区出现了连续4天的浓雾天气,其中能见度小于50 m的强浓雾持续了40多个小时.利用FM-100型雾滴谱仪,连续观测了雾滴谱、数密度和含水量等微物理参量.结合自动气象站及能见度仪观测资料,分析了这次浓雾过程的微物理特征,并与1996年观测结果进行对比:雾滴的平均含水量和平均直径与1996年观测结果相当,含水量最大值比1996年观测结果大4倍,数密度比10年前小.认为前2个子过程的雾滴数密度、含水量很高,造成了南京奉次大雾能见度长时间低于50 m的恶劣天气.结合边界层探空资料,认为形成这种强浓雾的主要原因足近地层持续存在强盛的水汽平流,具有平流雾的特征.根据雾微物理参量的起伏变化,将浓雾过程分成4个子过稃,分析并比较了4个子过程的雾滴谱分布,总过程的谱分布及4个子过程的谱分布都服从Dcirmendjian分布,谱型都基本呈指数下降,雾滴主要集中存小滴段.最后,对第一个子过程微物理参量的变化特征进行了细致分析.发现这次浓雾是在夜间晴空辐射降温后形成的,午夜最强,日出后随着气温的升高逐渐减弱,反映了辐射雾的口变化特征.另外,还发现雾形成以后,开始变化不大,但随着进一步辐射降温,地面雾团不断产牛,雾爆发性发展.     

不同的边界层参数化方案对江淮一次暴雨过程数值试验研究

利用WRF模式分别耦合YSU、MYJ、ACM2和MRF边界层参数化方案对长江中下游地区2013年7月的一次暴雨个例进行模拟实验。为了检验边界层参数化方案的重要性,研究使用无边界层方案(NOPBL)的WRF模式对这次暴雨进行了模拟。通过与实测数据进行对比和分析,本文检验了这五种不同的实验设计对降水落区、总量、基本气象要素的模拟能力。综合模拟结果表明,不同的边界层参数化方案模拟的结果不同。不论是否使用边界层参数化方案,均能模拟出雨带的基本走向,但不同的方案对降水中心强度及位置的模拟与实况相比有差异。NOPBL产生了最大的偏差,ACM2和MRF次之,MYJ的方案对于小雨与大雨的模拟最优,而YSU对不同强度暴雨模拟的正确率都较高。通过物理量分析对比,MYJ方案较优的原因是:1)风场检测,MYJ方案的模拟结果更接近观测值;2)850 hPa水汽通量散度检测,MYJ方案能够模拟两支水汽输送通道。一支以偏西南风为主,在急流出口区有较强的南风风速辐合,使得从西南方向来的水汽向暴雨区辐合;另一支将偏东水汽向西部输送,保证暴雨区局部辐合。3)垂直速度检测,MYJ,YSU方案模拟的垂直运动中心与降水落区相近,但YSU模拟上升速度偏大,相对而言MYJ方案更合理。     

梅汛期南亚高压活动的谱特征分析——角动量谱

本文应用2003-2005年100 hPa北半球高度场资料,选取符合文献[2]确认的南亚高压中心位置具有季节性大幅度东进、北移和东进且伴随北移的15个个例,分析了南亚高压季节性演变与江淮梅雨期的相关.并在此基础上,计算了30～40 °N纬度带的角动量输送谱,进一步分析、归纳了南亚高压季节性东进、北移过程所具有的角动量输送谱的演变特征和类型.得到了具有相当共性的诊断结论.这些结论对识别具有什么样特性和中纬度长波槽的发展与南亚高压季节性东进、北移之间存在着的响应关系,有了进一步的认识.最后本文指出在盛夏季节不同纬度间的环流相互作用对造成南亚高压大幅度东进、北移的响应关系还有待积累更多个例作进一步分析.