灰霾天气变化特征及垂直交换系数的预报应用

利用1998—2008年广东省广州、东莞和增城的常规气象资料及2004年6月10日—2008年12月30日Micaps 3.0的K指数、沙氏指数和L指数资料,重点分析了这三个地方10—12月的灰霾天气变化特征。研究结果表明,增城的能见度比例主要集中在大于10 km的范围内,空气质量最好,东莞的空气质量最差。广州和东莞10—12月的能见度等级百分比分布形态类似,轻微灰霾天气所占频率较大,其中10月占的比例最高。并提出垂直交换系数试图对污染物的垂直输送能力进行评估,进而尝试对灰霾天气进行预报。结果表明当垂直交换系数小于15 000时,城市容易出现灰霾天气,反之则说明该地的空气质量较为良好。     

CMPA降水资料在中国地区不同地形下的精度评价研究

以2001—2010年中国地面自动站降水资料为基准,对中国大陆范围内CMPA(CMPA_Daily)降水资料进行精度评价研究,并与CMORPH1.0(CPC MORPHing technique gauge-satellite)、TRMM3B43V7(Tropical Rainfall Measuring Mission 3B43)降水资料精度进行对比,并进一步结合高程、坡度、坡向、坡向修正因子分析地形因子对数据质量的影响并探讨不同地貌类型下数据的精度。结果显示:CMPA在年、月尺度上均能较好地反映降水的多寡,与站点实测数据具有较高的相关性,误差波动较为平稳,数据质量及稳定性优于CMORPH与TRMM;从时间序列曲线显示CMPA的精度呈现较为明显的季节性差异,均方根误差夏季高于冬季,相关系数、百分比偏差、平均相对误差冬季高于夏季,总体而言CMPA夏季的误差高于冬季,由于夏季降水的基数大而导致了百分比偏差以及平均相对误差较低;分析地形的影响表明,高程、坡度对数据质量的影响大于坡向与坡向修正因子;在复杂地形下,高海拔与高坡度地区CMPA精度均有所降低,但降水资料的精度仍然优于CMORPH与TRMM。     

1951—2009年中国不同区域气温和降水量变化特征

为了研究中国不同区域气候变化特征,将全国按照气候区域划分为11个气候区,并利用1951—2009年中国194个国家基本/基准站月、年气温和降水观测资料,对全国及每个气候区平均温度及降水量的年和季节变化特征进行分析。结果表明：中国及各地区增温趋势均为极显著增加,尤其近20 a增温速度更快;而2007年成为有记录以来最暖的...     

东北冷涡中尺度云系降水机制研究 I: 观测分析

利用机载云粒子测量系统等仪器对2003年7月8日冷涡云系的积层混合云探测的资料,分析冷涡云系中的微物理结构、微物理过程和降水形成机制.结果表明:在4km以上高度,2-DC粒子浓度随高度快速增加,而粒子平均直径逐渐减小,粒子在下落过程中获得了增长.积层混合云中对流云在垂直方向上出现明显的分层的微物理结构:4.6km以上高度只存在针状冰晶;4.5～3.5 km高度,存在过冷水和冰相粒子.过冷水含量较高,冰相粒子除针状冰晶外,还有少量冰雪晶聚合体或霰粒子,其中在紧靠0℃层之上的3.5km高度,主要存在冰雪晶聚合体或霰粒子.在紧靠0℃层之下,粒子为椭球形,还有一些未完全融化的冰晶,再降低200 m高度,粒子完全是球形,这里完全是雨滴.降水粒子主要是雨水.云系液态水含量十分丰富,过冷水含量最大值可达3.3 g/m3,云体上部也达到2.0 g/m3.云垂直方向上微物理结构分析表明,云中冰晶除了通过冰核核化形成外,可能还存在冰晶的繁生过程.冰晶产生后通过聚并进一步长大,撞冻过冷水也是冰雪晶增长的方式之一.在云的暖区降水粒子为雨滴,其中至少有一部分是由冰相粒子(冰晶聚合体或霰粒子)融化形成.因此冷云过程参与了降水形成过程.     

近50年中国地面气候变化基本特征

采用国家基准气候站和基本气象站的地面资料,系统地分析了中国大陆地区1951年以来近地表主要气候要素演化的时间和空间特征。结果表明,中国近50 a来年平均地表气温变暖幅度约为1.1℃,增温速率接近0.22℃/(10 a),比全球或半球同期平均增温速率明显偏高。地表气温增暖主要发生在最近的20余年,其季节和空间特征与前人分析结论基本一致。降水量变化趋势对所取时间段和区域范围敏感。1951年以来全国平均降水量变化趋势不明显,但1956年以来略有增加。降水变化的空间特征明显而相对稳定,东北北部、包括长江中下游的东南部地区和西部广大地区降水增加,而华北地区以及东北东南部和西北东部地区降水明显减少。分析还发现,近50a来全国平均的日照时数、平均风速、水面蒸发等气候要素均呈显著下降趋势,但积雪地带的最大积雪深度却有所增加。中国日照时间和水面蒸发量变化的空间特征很相似,减少最明显的地区均发生在华北和华东,新疆次之。影响中国年代以上尺度气候变化的因子错综复杂,人类活动引起的大气中温室气体浓度增高可能在一定程度上影响了中国近50 a来的气候,但考虑到尚存的不确定性,目前仍不能给出明确结论。中国东部大部分地区日照时间和水面蒸发量减少可能均起源于人为排放的气溶胶影响,平均风速减弱也有利于水面蒸发量下降,而在西部地区云量和降水量的变化可能更重要。     

热带太平洋海表温度年际变化对降水季节内振荡的影响

根据 １９８２—１９９２年期间的日平均 ＭＳＵ（Ｓｐｅｎｃｅｒ, １９９３）海洋降水和 ５天平均的ＣＭＡＰ（Ｘｉｅ＆ Ａｒｋｉｎ, １９９７）降水观测资料,分析了热带太平洋大气季节内振荡（ＭＪＯ）的年际变化特征。在太平洋海表温度（ＳＳＴ）年际变化的正常年份（１９８２—８３年, １９８６—８８年, １９９１—９２年）,均有明显的ＭＪＯ信号传到日界线以东并在中、东太平洋维持数月。热带ＭＪＯ活动强度的年际变化与局地ＳＳＴ的变化存在正相关。中、东太平洋降水的季节内振荡的年际变化与热带太平洋ＳＳＴ的最强正相关在Ｎｉｎｏ３区附近。以观测ＳＳＴ场强迫ＣＣＭ３大气模式的数值试验基本上真实地再现了１１年期间热带太平洋降水季节内振荡的年际变化总趋势,但模拟季节内振荡的强度较观测平均偏弱。对比分别采用周平均和月平均ＳＳＴ强迫场的积分结果,发现在中、东太平洋,二个积分模拟的降水季节内振荡强度的年际变化接近并且趋势与观测基本一致,而在西太平洋二个积分的模拟结果差别较大。这表明在热带中、东太平洋,ＳＳＴ强迫的年际变化对ＭＪＯ强度的变化有强的制约。而在ＭＪＯ总体活跃的热带西太平洋,ＳＳＴ强迫场的季节变化对模拟ＭＪＯ活动也有较大影响。ＣＣＭ３模拟     

S波段双线偏振雷达KDP参数计算的初步研究

双线偏振多普勒雷达测量的参数K_DP在定量估测降雨强度和识别降水粒子相态方面都有着很重要的作用。鉴于雷达实测K_DP值来源于S波段双线偏振雷达信号处理器（RVP8）的结果,没有具体的计算过程,不便于进行雷达资料预处理和质量控制。探讨总结了K_DP的3种算法,通过实测数据,将雷达信号处理器（RVP8）观测的K_DP作为参考值,进行了对比分析。结果表明：最小二乘法误差最小,精度最高;讨论了沿雷达径向,不同平滑距离对最小二乘法K_DP计算的影响;同时研究了雷达实测K_DP与通过Z-R关系计算的降雨强度之间的关系显示,5 km的距离长度既能起到足够的平滑作用,又能保持足够的气象信息,不至于影响测量降水效果;同时,K_DP与降雨强度之间存在较好的对应关系,在强降雨阶段尤为显著,可以利用K_DP来估算反演降雨强度。     

鄂西电线积冰微物理观测研究

对2009年2月25日—3月4日湖北恩施雷达站的一次电线积冰过程,使用自动气象站、能见度仪、雾滴谱仪、雨滴谱仪等实测资料进行深入研究,分析了多种气象要素的演变,发现积冰期比无积冰期平均气温低5.6℃。对积冰期间3种天气状况下雾滴谱和降水粒子谱的特征进行了分析,结果表明:雾天和雨天的雾滴谱为单峰型,雨夹雪天为双峰型;雨天和雨夹雪天的降水粒子谱都为单峰型;雾滴平均数密度从大到小依次是:雨天(223.5 cm-3)、雨夹雪天(181.3 cm-3)、雾天(138.7 cm-3);雨天雨滴平均数密度为335.6 cm-3;雨夹雪天降水粒子平均数密度为1 502.1 cm-3。另外,实测数据表明积冰增长率从大到小依次是:雨夹雪天、雨天、雾天。     

太原冬季采暖期气温变化特征与节能效应分析

采用太原市1951～2003年冬季采暖期逐日气温资料,应用气候方法分析了采暖期平均气温以及与能耗相关的采暖初日、终日、采暖度日等要素的变化特征.结果表明:采暖期气温存在明显升高趋势.而且在20世纪80年代末发生跃变;采暖初日在逐年推后,采暖终日的年代际变化振荡较大,90年代以来有明显提前趋势,采暖期在逐年缩短;采暖度日存在明显减少趋势.结合供暖指标,分别从平均气温升高、采暖期缩短及采暖度日减少等方面进行节能效应分析,指出有必要改变传统的采暖模式.城市采暖具有很大的节能潜力.     

一次江淮气旋复杂降水相态特征及成因分析

本文应用常规探空资料、地面观测资料、欧洲中心细网格(0.25°×0.25°)数值预报初始场资料和NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料分析了山东一次江淮气旋降雪过程的复杂相态特征,并初步分析了成因。结论如下:(1)山东省2014年2月16—17日的雨雪天气过程,降水相态多样性和相态转化复杂性是主要特点,表现为同一时刻雨、雪和雨夹雪三种相态共存,郯城站降水相态逆转(由雨夹雪转雨再转雪),鲁东南地区降雪同时鲁西南地区降雨的"东雪西雨"现象。(2)在系统发展不强的江淮气旋降雪过程中,鲁中山区相对高海拔地区夜间强烈的辐射降温和山脉迎风坡的动力抬升作用均会造成边界层温度的降低,后期对流层低层为东北风控制时,除鲁中山区外,其迎风坡东麓或东北麓(潍坊地区)出现固态降水可能性也较大,一般情况下,地面2 m温度为1~2℃,1 000 hPa温度为0℃左右,925 hPa温度为-3℃左右,可出现固液共存降水现象。(3)相态逆转现象的发生与江淮气旋发展阶段和气温日变化两个因素紧密相关。0℃层在925 hPa上下的状态是一种临界状态,可产生雨夹雪或雨,但0℃层高度下降不是由雨转雪的充分条件,还需考察冷平流发展情况。(4)当江淮气旋生成地偏东(位于长江口附近),且发展不强烈时,山东若受其影响产生降水,后期上游如有新系统发展,可能与气旋共同影响山东,造成复杂相态的江淮气旋降雪过程。