美国强对流预报主观产品现状分析

为了全面反映美国强对流预报主观产品现状,同时也为推进我国国家级强对流天气预报业务建设提供思路,通过研读相关文献、最新技术报告和专家咨询等方式,对当前美国国家级强对流天气预报业务的产品类型、制作、发布规范等最新进展进行了比较详细的分析,并对我国国家级强对流天气预报业务建设提出了初步设想。通过分析看到,美国的强对流预报业务产品,以概率分类预报为主要形式,是以预报员为主体的综合主观预报产品。现已形成了一个比较系统的短时、短期、中期预报业务产品系列。以其为参照,我国强对流预报业务发展须加强四个方面的工作:第一,强对流天气气候学分析、诊断技术的研究应用;第二,基于高时空分辨率的中尺度数值预报系统的客观产品的研发和应用,强对流分类预报方法的研制;第三,专门预报员队伍的建设;第四,科学的业务流程和高效的综合监测传输。     

风暴单体识别与跟踪(SCIT)算法评估

利用兴义新一代多普勒天气雷达复合体扫资料及WSR-88D提供的风暴单体识别与跟踪(SCIT)算法对2007-2008年发生在贵州省黔西南地区的40次天气过程个例进行验证、分析,分别从单体识别、单体跟踪评估、单体位置预报、单体算法评估效果与季节关系分析、单体算法评估效果与距离关系分析、冰雹暴雨评估对比分析6个方面进行评估、分析。在充分考虑了当地地理环境、气候背景的前提下对算法评估不太理想的情况进行了误差分析,并进行了算法补偿,提出了解决的办法,一是降低识别阈值,将SCIT的7个反射率阈值降低一个等级,二是提取反射率因子垂直梯度,用上述两个改进方法对2007-2008年的40次天气过程重新进行评估,并与算法改进前的评估效果进行对比检验,结果表明,算法改进后评估效果有所提高。     

绥中一次暴雪伴雷电天气过程的成因分析

为了探讨绥中一次暴雪伴雷电天气过程的成因,利用常规观测资料、NCEP每6h间隔的1°×1°的再分析资料和营口多普勒雷达的资料,分析此过程的天气形势特点、高低空急流的作用、雷达回波的特征及反映动力、热力和水汽条件的相关物理量场的特征。结果发现:雷电发生在对流层中层的西南风急流和底层偏东风均处在最强的时刻,当对流云团发展到-20℃温度层时,温差起电产生雷电;雷电发生在低层850hPa附近存在的逆温层消失之后,同时配合低层水汽的辐合,产生了暴雪天气;雷电和强降雪发生在大气底层南风和北风转换的过程中,强降雪的时间与冷空气扩散加强的时间比较一致,当冷空气扩散到整个大气底层时强降雪结束;引起雷电和强降雪的对流不稳定层结主要处在对流层中层,并为上升运动的发生提供了动力和热力条件,促使雷电发生和强降雪的维持。     

Statistical Characteristics of Convective Initiation in the Beijing-Tianjin Region Revealed by Six-Year Radar Data

Characteristics of convective initiation (CI) in the Beijing-Tianjin region during the warm season of2008-2013 are examined. A total of 38877 CI cases are identified by a thunderstorm identification, tracking, analysis, and nowcasting algorithm. CI cases are evaluated in the context of associated terrain, weather systems, and land cover properties. The spatial distribution of all CI cases shows that there are dense CI activities around the 200-m elevation, which means that convective storms are more easily triggered over foothills. From 1500-1800 to 0300-0600 BT (Beijing Time), the high-occurrence CI region tends to propagate southeastward (i.e., from mountains to plains, then to ocean). Among the four local weather systems, the Mongolian cold vortex has the highest CI frequency while the after-trough system has the lowest CI frequency. For the land cover relationships with CI, the urban land cover has the highest CI density and the forest-type land cover has the second highest CI density; these two types of land cover are more conducive to CI formation.     

OBJECTIVE CLASSIFICATION OF THE TRACKS OF TROPICAL STORMS IN THE BAY OF BENGAL

An objective analysis of tropical cyclone tracks is performed, with which the tracks of 131 tropical storms (TSs) in 1972-2011 are separated into three types that move west-, north- and northwestward, denoted as Types A, B and C, respectively. Type A (21 TSs and 16% of total) has the origin in the southwestern Bay of Bengal, with the TS in a unimodal distribution as its seasonal feature, occurring mainly in autumn; 18 of the 21 TSs (taking up 90%) land mostly on the western Bay coast (west of 85°E); 5% of Type-A TSs attains the wind speed of >42.7 to 48.9 m/s. Type A has little or no effect on Tibet. Type B (74 TSs, 56.6% of the total) has its preferable origin in the central Bay of Bengal, with the TS in a bimodal distribution as its seasonal pattern. This type denotes the travel in the north in spring, with the landfall of 67 of the 74 TSs (accounting for 91%) mainly on the middle coast of the Bay (85° to 95°E), and 19% of the TSs reaching the wind velocity of >42.7 to 48.9 m/s, which exert great effect on Tibet and it is this TS track that gives strong precipitation on its way through this region. Type C (36 TSs, 27.5% of the total) has its main origin in the southern part of the bay, and these TSs are formed largely in autumn, moving in the northwest direction, and 23 of the 36 TSs (64%) land mostly on the western Bay coast, lasting for a longer time, with almost no impact upon Tibet.     

河西走廊一次区域性大风强沙尘暴天气诊断

应用常规和自动加密站观测资料,对2009年4月29日发生在河西走廊的一次区域性强沙尘暴天气过程,从天气学成因、物理量要素等方面进行了诊断分析.结果表明:这是一次冷锋后大风引发的沙尘暴;沙尘暴发生在强气压梯度区;地面气象要素对冷锋过境及沙尘暴爆发有强烈反应,可以在沙尘暴预报中作为一个参考依据;沙尘暴爆发区低层辐合,高层辐散,有明显的上升运动;锋生函数和螺旋度对沙尘暴爆发区有较好的指示意义.     

沙尘暴垂直输运的两相流理论Ⅱ：气柱挟卷模式

为了改进气块法对沙尘沉降问题的研究,文中利用气柱法,考虑沙尘气体与环境的交换作用以及气柱内湍流交换作用.计算结果表明,均匀场中有利于沉降的条件为较大的初始沙尘浓度扰动与较小的初始温度扰动,而且温度扩散系数越大越有利于沙尘沉降,沙尘浓度扩散系数越大越不利于沙尘沉降,湍流过程在均匀场中对沙尘沉降影响不大.考虑剑更真实的环境场,得出在环境的垂直沙尘浓度梯度与温度梯度的参数域中,初始沙尘扰动越大越有利于沙尘沉降,初始温度扰动越大,越小利于沙尘沉降.同时给出4种不利于沙尘沉降的过程:(1)上升浓度变化过程;(2)下沉浓度变化过程;(3)上升温度变化过程;(4)下沉温度变化过程.根据这些过程分析参数对沙尘沉降的影响得到:温度扩散系数越大越有利沙尘沉降;沙尘浓度扩散系数越大不利十沙尘沉降;垂直温度湍流交换系数越大有利于缓降区甚至是非沉降区的上升;垂直沙尘浓度湍流交换系数越大越有利于沙尘沉降.     

NOAA卫星沙尘暴光谱特征分析及信息提取研究

通过对2000—2002年多次沙尘暴过程NOAA卫星AVHRR资料的分析,研究了沙尘、云、沙漠、戈壁、积雪、裸地、植被等不同目标物的光谱特性,发现沙尘暴在AVHRR-2中各通道均有不同程度的反映。1,2通道中沙尘的反射率较高(介于云和沙漠之间);4,5通道的亮温低于晴空地表高于云;在3通道中沙尘表现的很独特,其亮度温度为所有研究目标物中最高的,表明通道3包含较多的沙尘信息,AVHRR-3取代AVHRR-2后对监测沙尘有不利影响。在此基础上提出定量提取沙尘信息的两种沙尘判识指数,并利用沙尘判识指数成功地提取多次沙尘暴过程的沙尘信息。结果表明：利用多通道组合沙尘判识指数能够对沙尘信息进行有效提取。     

一次强对流天气过程中尺度对流系统特征分析

利用NCEP／NCAR再分析资料、FY2C云图及广州新一代多普勒天气雷达产品,对2007年6月9～10日发生在广东省的一次强对流天气过程中的中尺度对流系统（MCS）进行了分析,主要结论有：1）对流层中高层辐散低层辐合,以及“上千下湿”相配置的垂直环流结构特征,和不稳定的大气层结为此次暴雨的形成提供了所需的动力条件和水汽条件;2）MCS云系生成、发展于南支槽和西南低涡东南侧的暖湿气流所形成的云系中;3）在雷达回波图上,MβCS回波的发展具有明显的右移风暴移动特点和“列车效应”,且发展成熟阶段的回波呈显著的“弓形”和“人字形”水平回波演变结构。     

沙尘暴过程中沙尘对流层-平流层输送的数值模拟初步分析

在初步明确东亚沙尘气溶胶对流层-平流层输送监测事实的基础上,利用观测资料、NCEP再分析资料以及基于中尺度天气模式MM5的数值模拟方法,对一次蒙古气旋沙尘暴过程中沙尘对流层-平流层输送问题进行了初步分析.结果表明:斜压不稳定是本次蒙古气旋发展的主要强迫要素,伴随气旋发展成熟,高空切断低涡的形成引导高空急流下落并诱发对流层顶折叠和高空位涡下传.对流层顶折叠区呈漏斗状,底部达500 hPa左右.高空急流产生近似垂直的下落,并在高空切断低涡的南侧和东侧达到最强.在对流层顶折叠区周边的300-500 hPa,上升气流与低涡区偏西、偏南、偏东气流叠加,或水平横穿折叠的对流层顶,或斜升并准垂直地穿过下落的对流层顶到达平流层,且随时间的推移,空气质点能够进一步抵达平流层中部(100 hPa).轨迹分析表明,沙尘天气区对流层低层的空气质点在气旋涡旋上升气流的驱动下呈气旋式盘旋上升,并在对流层高层形成分支,一支穿过对流层顶到达平流层,并在平流层向下游进行反气旋式螺旋运动,另一支则留在对流层高层并向下游进行准水平的气旋式螺旋运动.在高空位涡下传过程中,主要产生平流层到对流层的净输送;高空位涡停止下传之后则出现对流层到平流层的净输送,且强度随时间呈指数型增长.这一特征有利于形成更强的沙尘对流层平流层输送.