2018年台风“摩羯”和“温比亚”路径的影响因子分析

利用中国气象局(CMA)提供的热带气旋最佳路径资料和欧洲中心(ECMWF)提供的ERA interim再分析资料,对2018年两个北上影响山东的台风"摩羯"和"温比亚"路径差异的原因进行分析发现:"摩羯"和"温比亚"台风路径的差异主要与周围天气系统分布差异有关,两台风均先后受到副热带高压和大陆高压的影响,"温比亚"还受高空槽的影响,使其转向角度较大,而台风与高压系统相互作用形成的引导气流是影响这两个台风路径的主要因素。"摩羯"和"温比亚"的最佳引导气流均位于台风中心5个纬度半径内,不同阶段所受引导气流的高度存在差异,台风登陆前中低层引导气流对台风移向的指示作用均优于高层,登陆后转向前纬向引导气流均优于经向,但稳定性稍差,转向后除"温比亚"经向引导气流相关较差外均整层相关较好,中高层略优于低层,且高层风(300～200hPa)可以提前12h预报台风转向。此外,台风总是向着台风附近的正涡度平流方向移动,正涡度平流越强,台风移动越快。     

半隐蔽式草方格沙障凹曲面形成的流场解析及沉积表征

利用野外风沙观测、沉积物粒度分析和等比例实体草方格风洞流场模拟,解析了草方格沙障内部凹曲面形成的风沙流场过程。草方格分别作为疏透沙障和地表粗糙元对贴地层和近地层风沙流具有不同的影响：床面蚀、积分布和方格中心凹曲面的形成发展,以及沉积物粒度变化,取决于草带之间的贴地层流场分布格局以及草带对风沙流中固体物质的截留;近地层风力普遍受到草方格粗糙元的削弱,促进了沙面稳定。高风速下输沙率垂向分布的“象鼻”结构,体现了草方格对促使风沙流结构变异、形成和维持草方格凹曲面的重要性。沙丘不同部位草方格沉积物粒度分布模式不同,显示沙丘部位也是影响草方格内部流场的一个因素,以迎风坡中部最有利于方格内凹曲面的形成。     

金字塔沙丘流场的三维数值模拟

对位于敦煌莫高窟顶部鸣沙山东麓的金字塔沙丘流场形态进行数值模拟,分析了多风向条件下沙丘的压力场和速度场变化规律。使用地面立体摄影技术获取沙丘的控制点坐标,建立了与实地沙丘等比例的三维模型,以解决二维建模不能表达3组主风向差异的问题。使用计算流体动力学（CFD）方法,采用非结构网格划分技术以适应沙丘的高度不规则地形,通过剪切压力传输模型（SST）分析计算并与以往风洞试验和数值模拟结果进行对比。模型很好地预测了沙丘底部停滞区、坡上加速区、背风坡回流区以及沙丘表面压力和风速分布等流场信息,反映了多风向条件下沙丘形态与气流的交互作用。流场中速度场的分布与压力分布直接相关。     

Aeolian fetch distance and secondary airflow effects: the influence of micro‐scale variables on meso‐scale foredune development

Unsuccessful attempts to use process‐scale models to predict long‐term aeolian sediment transport patterns have long been a feature of aeolian research. It has been proposed that one approach to overcome these problems is to identify micro‐scale variables that are important at longer timescales. This paper assesses the contribution of two system variables (secondary airflow patterns and fetch distance) to medium‐term (months to years) dune development. The micro‐scale importance of these variables had been established during previous work at the site (Magilligan Strand, Northern Ireland). Three methods were employed. First, sand drift potentials were calculated using 2 years of regional wind data and a sediment transport model. Second, wind data and large trench traps (2 m length × 1 m width × 1·5 m depth) were used to assess the actual sediment transport patterns over a 2‐month period. Third, a remote‐sensing technique for the identification of fetch distance, a saltation impact sensor (Safire) and wind data were utilized to gauge, qualitatively, sediment transport patterns over a 1‐month period. Secondary airflow effects were found to play a major role in the sediment flux patterns at these timescales, with measured and predicted rates matching closely during the trench trap study. The results suggest that fetch distance is an unimportant variable at this site. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

渗流作用下深埋巷道围岩热交换过程的数值模拟

为了研究深埋巷道围岩温度场的分布规律,基于传热学和渗流理论建立了深埋巷道围岩的热扩散数学模型,结合边界条件采用MATLAB对其进行了数值求解,获得了在风流和渗流耦合作用下围岩的温度场和温度矢量分布。研究结果表明,渗流改变了围岩初始温度场和温度矢量的对称分布的状态,围岩内部的温度场可划分为向内扩散区和向外扩散区。在围岩与风流的热交换作用下,巷道的壁面温度将接近风流温度,温度矢量零点的范围呈现出逐步增大的趋势。当热交换达到平衡状态时,向内扩散区的温度场呈现为环状对称分布状态;而向外扩散区等温线的形状没有明显的改变,但等温线的分布逐渐稀疏。     

渤海西岸偏东风对天津局地大暴雨的影响分析

利用加密自动气象站、多普勒天气雷达和风廓线雷达等高时空分辨率资料,分析2017年7月6日天津一次局地大暴雨过程的中尺度对流系统发展演变特征,讨论渤海西岸边界层偏东风的垂直结构、温湿特性及其对局地大暴雨的作用。结果表明:局地大暴雨由两个暖区中尺度对流系统和一个低涡切变线系统造成,偏东风作用下的暖区第二个中尺度对流系统主导了局地大暴雨的形成。大暴雨中心两侧的温湿特征均呈“东高西低”分布,偏东气流具有暖湿特性,为暖区对流暴雨的发生发展提供了有利的环境条件。由于海陆地形差异,偏东气流自渤海向内陆推进过程中呈现明显的风速扰动特征,不仅导致水汽辐合,同时有利于上升运动发展。其中,0.6 km以下偏东风的中尺度扰动对局地大暴雨的触发和维持起重要作用,风速辐合强迫产生的上升气流是γ中尺度对流单体的重要触发机制,而强降水冷池出流与不断增强的暖湿偏东人流相互作用形成地面中尺度辐合线,使对流系统得以稳定维持,40 dBz以上强降水回波持续近3 h,平均6 min降水量达6.8 mm。此外,局地大暴雨的雨强变化与东风急流波动关系密切,急流的建立、发展、减弱和消失分别对应降水的陡增、峰值、减弱和陡降四个阶段。     

湘北一次西南涡北侧强降水过程预报误差分析

利用观测数据、FNL数据以及雷达产品等资料对2020年6月8日夜间湘北一次西南涡北侧强降水过程预报误差进行分析研究。结果表明：中低层河套高压与副高形成了一个高压坝,偏东气流加强,西南涡北侧出现了强降水。湖南境内强降水落区与≥95%相对湿度高值区的对应关系较好。虽湘南850 hPa以下为不稳定层结,但850—600 hPa为稳定层结,不利于强降水发生。锋区低层以下沉气流为主,700 hPa及以上才有上升运动发展,而地面辐合线附近上升运动从近地面伸展至300 hPa附近,其最大强度仅约锋区中心强度一半,湘北强降水正好位于中层锋区与地面辐合线之间。受冷空气及山地地形影响,石门县上空形成辐合区,并有局地涡旋系统,对应强回波中心达到45 dBZ以上。模式预报低涡切变线在湘中一线,并预计西南涡东出,但在偏东气流影响下,湘北北部出现了倒槽,西南涡向东北方向移动。     

偏东风冷空气与地形相互作用背景下北京局地强降水成因分析

综合使用自动站、卫星TBB、探空、BJ-ANC雷达拼图、雷达变分同化分析系统（VDRAS）风场以及NCEP/GFS0.5°×0.5°分析资料,对漏报的2013年6月4日白天北京局地强降水天气过程及成因进行详细分析。结果表明：（1）该过程是在弱天气尺度背景（即没有明显西来槽和高空冷空气等天气尺度系统强迫）下产生的,且北京地区低层被由渤海湾侵入的偏东风（冷空气）控制,大气层结上暖下冷,有别于通常意义上的夏季强对流天气发生背景,因此造成其预报失误。（2）高空正涡度平流提供了一定的动力条件,但不足以触发强对流,其主要触发机制是低层偏东风冷空气侵入以及暖湿空气在冷空气和地形相互作用下强迫抬升,这一点在今后强对流预报中尤须关注。（3）当夏季早晨850 h Pa以下出现逆温层时,若当日白天太阳辐射升温状况良好,08时探空资料在使用时应进行订正,T-logp图订正后显示北京具有显著对流有效位能（CAPE）;此外,较大的中低层垂直风切变和边界层内较大的湿度层结均为雷暴下山后明显增强并造成局地强降水提供了有利的环境条件。（4）雷暴前侧出流与东南风形成的辐合线造成了中尺度对流单体不断东移。     

陇东两类夏季雷暴的活动特征及影响因素分析

利用ECMWF-ERA5再分析资料、常规观测资料分析了甘肃陇东2009—2018年夏季雷暴活动特征及环境条件。结果表明：陇东年均雷暴日数18.8~23.6 d，夏季雷暴占68.5%~74.7%。夏季雷暴主要分为偏北气流型和低槽影响型，其中偏北气流型以分散性干雷暴为主，较大的垂直温差、高空冷平流强度和近地面高温对雷暴发生具有显著影响；低槽影响型多伴有明显降水过程，较高的低空温度、湿度和较强的不稳定能量具有显著影响。低槽影响型和偏北气流型雷暴分别占总数的 30.5%和60%，这两种类型的雷暴更容易出现在陇东北部地区。低槽影响型雷暴呈逐月增加趋势，最大值出现在8月；偏北气流型雷暴呈单峰分布，最大值出现在7月。各站雷暴日数年际变化趋势在6、7月一致性较高；月雷暴日数均有3~5年的变化周期，其中7月与8月同步性较好。雷暴日数的月、年变化与相应类型主导因素相关明显。植被覆盖、气候带以及地形差异也对雷暴空间分布产生了重要影响。     

西北太平洋多台风事件气候特征及其可能形成机制

利用1945-2018年美国联合台风警报中心JTWC台风最佳路径资料,定义并系统分析了西北太平洋多台风事件时空分布气候特征和可能形成机制。结果表明:西北太平洋多台风事件(MTYE)主要发生在7-10月,其生成源地关键区位于西北太平洋135°~180°E的12°N附近。相对于单独发生的台风,多台风事件的台风平均强度更强、生命期更长。多台风事件的台风频数占总台风频数的比例以年际变率为主,并有一定的增长趋势。多台风事件强年对应于中东太平洋热带和北半球副热带海温显著增暖,通过Gill型Rossby波响应和Walker环流异常,在西北太平洋产生大气低层相对涡度正异常、中层相对湿度正异常和垂直东风切变异常,为多台风的生成提供了重要的气候背景,季节内多时间尺度瞬变涡旋动能的增强也有重要贡献。