华南暖区暴雨研究进展

华南前汛期暴雨预报一直是我国大气科学界的一个研究热点,特别是发生在锋前的暖区暴雨,由于其天气尺度斜压性强迫不明显,环境大气水汽含量丰富,热动力不稳定性强,边界层触发机制复杂,以及特殊的地形和海陆热力差异的外强迫作用,导致暴雨突发性强,地域性特征显著,也是困扰预报业务人员的难点问题。目前我国预报业务中使用的全球数值预报模式对暖区暴雨的预报能力十分有限,高分辨率中尺度数值模式的预报效果也不尽人意。该文回顾了近40年华南前汛期暴雨大部分研究成果,针对华南暖区暴雨的提出及典型背景场、暖区暴雨与低空急流的关系、暖区中尺度对流系统的形成及传播、暖区暴雨触发机制等独特的天气动力学特征进行了系统梳理与分析,并依据前人研究成果及中央气象台预报实践经验,总结提炼了3类华南暖区暴雨类型——边界层辐合线型、偏南风风速辐合型,以及强西南急流型的天气系统配置及触发因子。最后提出针对华南暖区暴雨需要进一步研究的科学问题。     

无锡梅雨期湿沉降综合分析

利用2008—2014年梅雨期间酸雨观测资料及2014年6月16—27日降水个例加密采样资料,结合大气污染物资料分析了近7 a无锡梅雨期酸雨特征,研究降水过程中空气污染物、p H值、电导率的变化及降水对污染物的清除作用。结果表明:无锡市梅雨期酸雨年平均p H值呈现逐年递增趋势。降水过程中,颗粒物质量浓度显著降低;气体浓度变化受其自身日变化及排放源影响大于雨水的清除作用;样品的p H值、K值每个过程变化并不一致,K值变化与颗粒物质量浓度变化大致保持一致。降水、风对颗粒物质量浓度影响大于对气体浓度的影响。长时间连续降水时,降水对颗粒污染物的清除存在极限。小时雨量在0~0.5 mm时,降水对颗粒物浓度做负清除,其值反而略有增加;小时雨量在0.6~5.0 mm时,降水对颗粒物质量浓度做正清除;小时雨量达到5.1 mm及以上时,对PM_(2.5)和PM_(2.5-10)做正清除,对PM_(10)做负清除。降水对SO_2有稀释清除作用;对NO_2的稀释作用取决于其开始浓度值;对CO、O_3的清除作用不显著。     

江苏暴雨概率预报及其业务应用

以未来12~36 h、36~60 h和60~84 h的暴雨预报为目标,利用2011年—2013年夏季6—8月欧洲细网格数值模式预报产品分析了江苏夏季暴雨的可能预报因子。通过对各因子进行相关性、敏感性和代表性分析后,优选了22个对不同强度降水具有较好区分能力的暴雨预报因子。以这些因子为基础建立了一种简单的江苏省暴雨概率预报方法。其预报产品已在江苏省气象业务一体化平台上投入业务使用。该方法在2011—2013年7月,针对提前12 h预报的历史回报试验中,TS技巧评分平均为13.6,明显高于EC细网格24 h降水预报产品(平均TS评分仅为4.5)。在2014年梅汛期的6月25—26日、7月1—2日和7月4—5日三次区域性暴雨个例的预报试验中,提前60、36、12 h的预报效果均较好,其平均TS评分(44.6)也明显高于欧洲细网格数值模式的降水预报(20.4)。     

湖北省冻雨天气特征及其判定方法研究

利用常规地面气象站多时次气象要素和天气现象观测资料,以及武汉、宜昌和恩施的探空资料,对1998—2014年湖北地区冻雨天气的主要环流背景进行了分析,归纳了冻雨发生发展过程的气象要素和大气层结特征,给出了基于正负能量面积的冻雨发生定量化判断方法。结果表明:乌山阻高型和贝湖阻高型是导致湖北省出现冻雨天气的两种主要天气形势;2005年和2月是冻雨主要发生的年份和月份;共存在3种典型的气温层结演变特征,其中"暖雨-冻雨-固态"的气温层结演变最易导致持续时间长、影响范围大的冻雨天气;基于正负能量面积的冻雨判定方法为:3层层结时,正能量面积(A_(SP))小于80℃·hPa,负能量面积(A_(SN))小于400℃·hPa,且正负能量关系为(5.71A_(SP)-257.14)≤A_(SN)≤(6.25A_(SP)+200);2层层结时,ASP为350~650℃·hPa,A_(SN)为200~400℃·hPa,且正负能量关系为(A_(SP)-350)≤A_(SN)≤(ASP-100)。     

湖北省夏季降水日变化特征

利用2001—2014年湖北省77个气象观测站的整点逐时降水数据,通过划分不同区域和三种量级降水的方法,分析了夏季(6—8月)降水日变化特征。结果表明:1)湖北省夏季降水日变化特征非常明显,降水量曲线呈双峰结构,峰值出现在08时和17时(北京时间,下同),降水频次与降水强度均呈现"一主一次"的双峰结构,这主要与青藏高原东移来的天气系统自西向东的滞后性以及局地热力强迫有关,发生在傍晚(15—18时)的降水强度有明显的年际增强趋势。2)湖北省降水日变化特征区域差异显著,鄂西北与鄂西南降水峰值主要出现在傍晚和夜间,谷值出现在正午,鄂东三个区域的降水峰值出现在上午和傍晚,谷值出现在午夜。3)近14 a强度为0~20 mm/h的降水呈现减少趋势,主要发生在鄂西地区。其日变化曲线为"一主一次"的双峰结构,主(次)峰值出现在07(17)时。与之相反,短时强降水(≥20 mm/h)的发生概率东部大于西部,平原大于山区,有增加趋势的站点占总站点数的53.24%,峰(谷)值出现在17(12)时。短时特大强降水(≥50 mm/h)峰值出现在15—20时,03—14时出现概率较低。     

秋季南黄海浮游动物分布及其影响因素

基于2007年秋季在南黄海（32°20'~37°00'N;124°E以西）进行的浮游动物及环境因子大面调查;分析了秋季南黄海浮游动物种类组成、分布特征及其影响因素;主要结果如下:共鉴定浮游动物113种（不包括25种浮游幼体）;中华哲水蚤（Calanus sinicus）、强壮滨箭虫（Aidanosagitta crassa）、磷虾幼体（Euphausia larvae）和小齿海樽（Doliolum denticulatum）是秋季优势种;浮游动物丰度为（156.37±12.04）ind/m3;生物量为（172.57±10.41）mg/m3;与历史调查数据相比;本航次浮游动物丰度和生物量相对处于较高水平;磷虾幼体分布趋势与中华假磷虾（Psudeuphausia sinica）一致;说明秋季是中华假磷虾种群的一个重要的补充时期;小齿海樽在南黄海的大量出现系自身种群补充的结果;精致真刺水蚤（Euchaeta concinna）和肥胖软箭虫（Flaccisagitta enflata）主要分布在深水区;在近岸海区很少出现。中华哲水蚤、强壮滨箭虫丰度高值区倾向分布于海洋锋附近;进一步佐证了海洋锋对浮游动物的积聚作用。     

日本囊对虾(Marsupenaeus japonicus)秋繁仔虾形态表型与抗流性能间的相关性

于水温(18.0±1.0)°C、盐度20、pH 8.1±0.2条件下,以水流为胁迫因子(时长1min),以日本囊对虾秋繁同生群仔虾[总长(7.643±0.639)mm]为实验对象,以溢水口(实验初始时刻仔虾放置处)为起点,按等距离间距法将自制的水流测定装置(总长1m)依次划分为A(0—25cm)、B(25—50cm)、C(50—75cm)、D(75—100cm)和E(100cm)等五个区段,在确认实验终了时刻分布于A区段内仔虾数量占实验仔虾总数5%的水流速度为0.823cm/s后,以此为实验流速,借助显微扫描像素测量技术和多元分析方法定量研究了A、B、C、D、E实验群体(依次为实验终止时刻分布于A、B、C、D、E区段内的仔虾)个体间形态比例性状间的差异。结果表明:(1)在所涉15项形态测量指标中,各实验群体间均无显著差异(P0.05)的形态性状共计8项,依次为X_4(眼径)、X_5(头胸甲长)、X_6(头胸甲高)、X_7(第一腹节长)、X_8(第二腹节长)、X_9(第三腹节长)、X_~(10)(第四腹节长)和X_14(腹节高);(2)在所涉17项形态比例指标中,实验群体间均无显著差异(P0.05)的形态比例性状共计7项,依次为C_2(额剑长/总长)、C_9(第五腹节长/总长)、C_(10)(尾节长/总长)、C_(11)(尾扇长/总长)、C_(15)(头胸甲高/头胸甲长)、C_(16)(腹节高/第一腹节长)和C_(17)(尾节高/尾节长);(3)经主成分分析,提取到的5个特征值均大于1的主成分,累计贡献率达80.795%,其中第1主成分39.561%,其载荷绝对值大于0.5的主要影响变量占形态比例性状总数的47.059%;(4)将A实验群体定义为水流胁迫处理选留群,B、C、D、E实验群体统归为水流胁迫处理淘汰群。采用逐步判别法,以判别贡献率较大的C_1(第一触角柄长/总长)、C3(眼径/总长)、C7(第三腹节长/总长)、C13(额剑长/头胸甲长)为自变量,所建的Fisher分类函数方程组可较清晰地区分淘汰群和选留群个体,其中选留群的判别准确率P_1、P_2分别为98%和84.85%,淘汰群的判别准确率P_1、P_2分别为82.25%和97.63%,两者综合判别准确率为90.12%。综上可知,借助形态表型分型可实现日本囊对虾仔虾不同抗流性能群体间的筛选。     

星载SAR对雨团催生海面风场的观测研究

雨团或对流雨是热带与亚热带地区的主要降雨形式,较易被高分辨率星载合成孔径雷达（SAR）探测到。SAR图像上的雨团足印是由大气中雨滴的散射与吸收、下沉气流等共同导致形成的。本文以RADARSAT-2卫星100 m分辨率的SAR图像上雨团引起的海面风场及其结构反演与解译作为实例进行分析。使用CMOD4地球物理模式函数,分别以NCEP再分析数据、欧洲MetOp-A卫星先进散射计（ASCAT）和中国HY-2卫星微波散射计的风向为外部风向,进行了SAR图像的海面风场反演。反演的海面风速相对于NCEP、ASCAT和HY-2的均方根误差（RMSE）分别为1.48 m/s,1.64 m/s和2.14 m/s。SAR图像上一侧明亮另一侧昏暗的圆形信号图斑被解译为雨团携带的下沉气流对海面风场（海面粗糙度）的改变所致。平行于海面背景风场其通过雨团圆形足印中心的剖面上的风速变化可拟合为正弦或余弦曲线,其拟合线性相关系数均不低于0.80。背景风场的风速大小、雨团引起的风速大小以及雨团足印的直径可利用拟合曲线获得,雨团足印的直径大小一般为数千米或数十千米,本文的8例个例解译与分析均验证了该结论。     

北极秋季海冰密集度与中国初冬降雨之间的关系

本文通过对中国地区实测降水及北极海冰卫星数据的分析,研究了北极秋季海冰密集度与中国初冬降雨的关系。合成分析的研究结果表明2000年之前中国南方和北方冬季降水偏少,中部降水偏多,这之后中国南方和北方冬季降水增加,中部降水减少。SVD研究结果显示,北极海冰减少使得近三十年来中国南方和北方冬季降雨呈现逐渐增多,中部地区(从青藏高原向东北方向至日本)降雨逐步减少的趋势。随着北极海冰的进一步减少,如遇合适的气候条件,南方冻雨出现的概率会加大。北极秋季海冰异常的回复过程加之冬季海冰异常的延续信号在中国、蒙古及日本北部激发一个阻塞高压,以巴伦支海/卡拉海为中心激发一个异常低压。这使得来自北冰洋大西洋扇区的冷空气南下至欧洲大陆和亚洲北部,在阻塞高压的影响下,冷空气进一步南下,进入东亚地区。这不仅使得亚洲冬季温度降低,也为中国北部降水增加提供条件。     

江西兴国县偏酸性地下水研究现状

兴国县浅层地下水为各城镇和农村的主要饮用水源,浅层地下水中酸性地下水(p H6.5)分布范围占全区面积的1/2,区域地下水酸化现象较为明显,已成为该地区安全用水问题之一。中国地质调查局根据原国土资源部的统一部署,于2017年启动了兴国水文地质调查工作。基于768组地下水现场水质测试和80组相关水化学分析资料,本文研究了兴国县偏酸性地下水的分布特征及其影响因素。结果发现:pH6.5的偏酸性地下水分布普遍,主要分布于花岗岩类裂隙水中,地下水pH值受当地酸雨影响明显,与酸性土壤分布吻合,与含水介质类型密切相关,随地下水位埋深的增加,pH值增大。本研究对正确认识偏酸性地下水分布特征与影响因素,促进城镇农村居民安全用水,为预防地下水酸化污染具有重要意义。