辐射雾微结构精细化观测研究

为研究FM-120雾滴谱仪不同采样频率(5 Hz、1 Hz)对辐射雾微结构观测的影响,2020年冬季在连云港东海县开展了为期58 d的雾外场精细化观测。在2020年12月28日一次辐射雾过程中使用5 Hz和1 Hz两台不同频率的雾滴谱仪开展辐射雾精细化观测研究。研究发现,相较于1 Hz的观测结果,5 Hz更容易观测到雾的微物理量的极值。从整个雾过程来看,5 Hz雾滴谱仪平均成1 Hz后的结果在雾的形成和消散阶段与1 Hz雾滴谱仪的原始结果的相似度较低,但在雾的成熟和发展阶段相似度较高。从谱型来看,5 Hz和1 Hz观测到的谱型基本类似,主要差别出现在峰值。5 Hz和1 Hz均能反映此次雾过程中不同阶段微物理之间的关系,主要差别出现在雾的形成阶段,这可能是5 Hz在此阶段观测到的活化并凝结增长的新雾滴相对较少所导致。     

夏季陆地爆发性气旋的模拟与诊断分析

利用观测资料、FY-2C卫星云图和NCEP再分析资料,对2003年6月22—23日黄河下游的气旋爆发性发展过程进行天气学分析和中尺度数值模拟与诊断,研究这次爆发性气旋的发展特征。结果表明：河套高空槽东移与山东南部的切变线合并产生这次爆发性气旋。MM5数值模式可以很好地模拟夏季陆地爆发性气旋发展过程。夏季陆地爆发性气旋发生在与高度场气旋性弯曲相重合的高空急流出口区,气旋从急流出口区右侧向左侧行进的过程中爆发性发展。气旋爆发性发展需要高空有急流,低空有西南和东南风急流为其提供强的暖平流和水汽通道。气旋的爆发性发展伴随着上升运动强烈发展,上升运动区高层强辐散、低层强辐舍。气旋爆发性发展在高能场中,大气具有强对流性不稳定。     

一次深厚浓雾过程的边界层特征和生消物理机制

2007年12月13-14日,南京出现一次厚度达600 m、持续近14 h的浓雾过程,其中强浓雾阶段维持4 h.通过系留气球边界层探测系统、涡动协方差测量系统、雾滴尺度分布和自动气象站等外场试验资料分析了此次深厚浓雾过程的边界层结构特征和生消物理机制.结果表明,此次雾过程首先由地面辐射冷却形成贴地雾层,而后因低空平流冷却形成低云.在发展阶段,伴随低云不断下伸,贴地雾层不断抬升.在贴地雾层受到地面弱冷空气平流降温影响下,雾中微物理过程迅速发展,雾滴数密度、含水量、平均直径、最大直径等微物理参数在15 min内跃增,雾体爆发性升高,最终导致地面雾和低云上下贯通形成深厚雾层,地面能见度骤降至15 m以下.雾体爆发性增强时,地面垂直动量通量和向下长波辐射通量密度增大,净辐射趋于零.整个雾过程中,由于贴地层持续弱冷平流降温和上层雾阻碍了下层雾的辐射降温,二者的共同作用使贴地强逆温结构始终维持.     

北半球冬季平流层强、弱极涡事件演变过程的对比分析

利用1958～2017年逐日的NCEP/NCAR再分析资料对北半球冬季平流层强、弱极涡事件的演变过程进行了对比分析,同时比较了有平流层爆发性增温（SSW）和无SSW发生的两类弱极涡事件的环流演变和动力学特征。结果表明,强极涡的形成存在着缓慢发展和快速增强的过程,而弱极涡事件的建立非常迅速;和强极涡事件相比,弱极涡事件的峰值强度更强,异常中心的位置更高。此外,强、弱极涡事件的产生与波流相互作用的正反馈过程密切相关。对于强极涡事件,发展阶段的太平洋—北美（PNA）型异常削弱了行星波一波;当平流层西风达到一定强度,上传的行星波受到强烈抑制,使得极涡迅速增强达到峰值。而对于弱极涡事件,发展阶段一波型的异常增强了行星波上传,通过对纬向流的拖曳作用使得平流层很快处于弱西风状态,更多行星波进入平流层导致极涡急剧减弱甚至崩溃。针对有、无SSW发生的两类弱极涡事件的对比分析表明,有SSW发生的弱极涡事件发展阶段,平流层出现强的向上的一波Eliassen-Palm（EP）通量异常,通过正反馈过程使得一波和二波上传同时增强而导致极涡崩溃;无SSW发生的弱极涡事件发展阶段,平流层缺乏向上的一波通量,二波活动起到重要作用,其总的行星波上传远弱于有SSW发生的弱极涡事件。对于无SSW发生的弱极涡事件,其发展和成熟阶段对流层上部出现类似欧亚（EU）型的高度异常,伴随着强的向极的EP通量异常,导致对流层有极强的负北极涛动（AO）型异常。而有SSW发生的弱极涡事件发展阶段对流层上部主要表现为北太平洋上空来自低纬的波列异常,其后期的对流层效应更加滞后也不连续,对流层AO异常的强度明显弱于无SSW发生的弱极涡事件。     

中国近海和西太平洋温带气旋的气候学研究

依据开展海洋气旋现场海洋调查任务的需要 ,利用历史天气图资料 ,对 1 990～1 998年 5～ 6月黄海和东海气旋进行了统计分析 ,概括出其气候学特征 ,并对 1 979～1 989年间冷季中国近海和西太平洋的海洋爆发性气旋活动的气候规律进行分析 ,与相关研究结果作了比较 .尤其指出 ,西太平洋爆发性气旋具有显著连续爆发的特性     

台风"桃芝"北上加强原因浅析

2001年8号台风“桃芝”,登陆填塞后又重新发展加强,并在北移中给山东半岛带来特大暴雨。本文通过分析认为,低值系统同位相叠加和冷空气侵入是台风重新发展加强的主要成因;而冷槽“逆转”和副热带高压从日本向朝鲜半岛发展,导致我国东部径向环流加强,南风急流加大,则是台风北移的主要原因。     

浙江近海夏季上升流的遥感观测与分析

利用2004年5-10月NOAA/AVHRR的SST资料和MODIS(SeaWiFS)的叶绿素浓度资料研究浙江沿岸上升流的短周期变化,并结合同期的QuikSCAT风场资料,分析西南季风对上升流的影响.遥感观测结果表明,夏季研究海域内分布有两处上升流,浙江沿岸上升流位于29°-31°N,121.5°-123°E,核心区位于30°N附近,长江口上升流位于31°-32°N,122.5°-124°E,核心区大约在31.5°N附近,两者经常连在一起并呈长舌状分布在浙江沿岸,其沿西南一东北走向两侧具有明显的海洋锋现象.研究海域内低温海水约24-27℃,平均温度约25℃,低温区面积约10000一16000km2,平均面积约13690km2.2004年上升流季节变化明显,6月份出现在海面,7-8月份达到强盛期,9月份上升流开始衰退直至消失.叶绿素浓度结果表明,浙江近海分布有高叶绿素浓度,SST低温区与高Chl-a区在时间、位置和形状上保持较好的一致性.同期海面风场表明,上升流强盛期,海面多盛行偏南风,相反,则盛行偏北风.沿岸风的变化是研究海域内上升流发生短期变化的一个重要因子.     

中国近海温带气旋的时空变化特征

基于1979-2012年共34年的ECMWF逐日4次平均海平面气压的再分析资料,采用英国雷丁大学气旋客观追踪算法,对出现在我国近海的温带气旋(气旋生命史1d以上,移动距离大于500km)的时空分布特征进行统计分析。结论包括以下几点:(1)1979-2012年进入中国近海的温带气旋平均每年45个,气旋数量呈现春夏多而秋冬少的特点。20世纪90年代初至今,气旋数量呈增加趋势,其中北部海区气旋数量增加达到显著水平,东部海区气旋数量表现为不显著减少,故认为影响中国近海的气旋路径有北移的趋势。(2)进入我国近海的温带气旋主要有4个生成源地,按比例由高到低分别是江淮气旋(38.9%),东海气旋(25.2%),黄河气旋(24.3%)以及蒙古气旋(11.6%)。气旋入海后,当大气海洋条件适合时,可以爆发性增长,气旋爆发性增长的主要区域在朝鲜半岛及以东洋面以及日本以东洋面,在我国近海气旋爆发的比例较小。(3)气旋生命史主要为1~7d,但生命史为1~4d的气旋比例最大,平均占气旋总数的52%,其中夏季长生命史气旋(大于10d)的比例最大,为8%,冬季最少,接近3%。冬季气旋最强,气压分布区间大;夏季弱气旋多,中心气压分布集中。     

辐射雾发展的爆发性特征

根据1996年12月27日沪宁高速公路上雾的观测资料分析，揭示了辐射雾的双层结构和爆发性发展的特征，分析了辐射雾发展的物理过程，讨论了影响辐射雾生消过程的逆温结构和湍流混合问题。     

2018年1月北大西洋上一个具有“T”型锋面结构的超强爆发性气旋的分析

利用欧洲中期天气预报中心（ECMWF）提供的0.5°×0.5° ERA-Interim再分析资料，麦迪逊-威斯康星大学气象卫星研究所（CIMSS）提供的地球静止环境业务卫星（GOES-EAST）红外卫星云图和天气预报模式（WRF）的模拟结果，对2018年1月3—6日发生在北大西洋上的一个具有“T”型（T-bone）锋面结构的超强爆发性气旋进行分析。该爆发性气旋在较暖的湾流上空生成，沿海表面温度大值区向东北方向快速移动，生成后6 h内爆发性发展，24 h中心气压降低48.7 hPa。高空槽加深、涡度平流加强和低层较强的大气斜压性为气旋快速发展提供了有利的环流背景场。由于气旋发展迅速，低层相对涡度急剧增大，低压中心南部来自西北方向的干冷空气随气旋式环流快速向东推进，与东南暖湿气流汇合，锋生作用较强。较暖的洋面对西北冷空气的加热作用使得交汇的冷、暖空气温度梯度较小。减弱东移的冷锋与暖锋逐渐形成近似垂直的“T”型结构。用Zwack-Okossi方程诊断分析表明，非绝热加热、温度平流和正涡度平流是该爆发性气旋发展的主要影响因子。气旋初始爆发阶段，西北冷空气进入温暖的洋面，海洋对上层大气感热输送和潜热释放较强，非绝热加热对气旋快速发展有较大贡献。气旋进一步发展，“T”型锋面结构显著，温度平流净贡献较大，对气旋的发展和维持起重要作用。