乌鲁木齐7·17暴雨的天气尺度与中尺度特征

新疆位于半干旱地区,2007年7月13—18日新疆沿天山一带多站出现暴雨。利用每分钟与小时降水资料、常规地面与高空观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、静止卫星云图资料与雷达资料进行分析,重点考察2007年7月16—17日乌鲁木齐暴雨过程 (7·17暴雨) 的天气尺度及中尺度特征,并与1996年同期暴雨过程以及我国东部暴雨过程进行对比。结果表明:该降水是一次大尺度斜压过程,中亚低涡是该暴雨过程的主要影响系统,但其位置、形态与强度均不同于1996年过程;干冷空气侵入加强了大气的对流性不稳定,对暴雨的加强和发展起重要作用;该暴雨过程的水汽主要来自于青藏高原东部—甘肃西部一线以及南疆北部;该暴雨过程中有明显的γ-中尺度对流雨团发生,径向速度辐合可能是γ-中尺度对流雨团的重要触发机制。     

北疆气象探测环境的变化对气温序列的影响

根据2007年新疆气象台站环境综合调查评估结果和实地考察,选出北疆观测场环境受破坏较重的8个B类站,并依据相关规定选取8个A类对比站。利用各站1969—2008年逐月、逐年平均气温,最高、最低气温分别建立气温序列和气温差值序列。依据数理统计方法,借助SPSS软件对数据进行正态分布检验,分析气温序列和差值序列的变化趋势。研究发现:(1)所选站点气温呈现上升趋势,气温差值也呈现上升趋势,最低气温差值增大趋势显著,说明在气温升高的大背景下,B类代表站升温的速率大于A类代表站。(2)冬季对年平均气温、最低气温差值的变化贡献率最大,夏季对最高气温差值的变化贡献率最大。(3)气温差值除个别站或要素外,后20 a高于前20 a,说明观测场环境的变化对气温差值序列的影响显著,且楼房等建筑物对气温的影响大于树木。     

强台风Chanchu（0601）的数值研究：转向前后内核结构和强度变化

使用FY卫星TBB资料和新一代非静力中尺度模式WRF分析南海强台风Chanchu(0601)"急翘"转向前后内核结构和强度变化过程。结果表明:转向后内核结构非对称特征明显。WRF数值模式较好地模拟出Chanchu强度和异常路径变化过程,再现了内核结构演变:转向前,垂直切变较弱,有利于快速加强,内核结构较为对称;转向后,垂直切变明显增大,强回波位于垂直切变下风方向的左侧,显示为内核非对称结构。使用傅立叶变换方法分解模拟结果中的雷达回波,发现眼壁和内螺旋雨带的2波非对称沿方位角移速与涡旋罗斯贝波(VRWs)的理论波速一致,Chanchu快速加强过程中断和强度维持的可能原因为:眼壁传播的VRWs受到外螺旋雨带的扰动以及涡旋倾斜加剧引起眼壁非对称性加强导致"急翘"时眼壁破裂,此后眼区和眼壁区水平混合过程加强,850 hPa眼区相当位温明显增加,抑制高层相对暖干空气和低层相对冷湿空气相互交换,使得随眼壁内侧下沉气流向下输送的暖干空气减少,低层增温作用减弱,快速加强过程中断;VRWs径向内传导致高值涡度由眼壁内侧向眼心传播,引起最大风速半径(RMW)内侧切向风速增大,RMW随时间向眼心延伸,眼壁进一步收缩,一定程度上抵消了垂直切变加大的负面影响,Chanchu维持强度。     

气候的可预报性及其在新疆的初步研究成果简介

简要气候的可预报理论和新疆气温长期变化预报性初步研究的成果。     

基于DEM修订的新疆区域气温空间插值精度优化研究

为研究新疆地区气温的空间变异性,以新疆66个国家气象台站1981—2010年月平均气温和30 m空间分辨率DEM数据为基础,采用传统插值法、基于DEM多元线性回归插值和基于DEM修正的空间插值方法对新疆区域气温数据进行栅格化,并分析年平均气温与海拔的相关关系。通过采用反距离权重法(IDW),普通克里格法(Kriging),样条函数法(Spline)和趋势面分析法(Trend)4种空间插值方法对气象要素进行直接插值、气温多元回归模型残差结果插值、基于DEM修正插值对比分析。通过针对插值方法进行基于MAE和RMSIE的交叉验证,结果表明传统插值方法、基于多元线性回归和基于DEM修正4种空间插值精度均为IDWKrigingSplineTrend。反距离权重(IDW)空间插值方法最优,基于DEM修正IDW插值、基于多元线性回归IDW插值与传统IDW插值精度分别是0.039、0.477、1.038,插值结果客观的表达了新疆区域气温随空间梯度的变化趋势。     

塔里木盆地一次“东灌”沙尘暴大气边界层特征

利用探空、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料、地面气象站观测资料,对新疆塔里木盆地2014年10月28—29日的沙尘暴天气过程前、中、后大气稳定度、混合层厚度、风、温、湿廓线等边界层特征量进行分析。结果表明:此次天气过程为欧洲脊东移,推动西西伯利亚低槽快速进入北疆地区,随后东移翻越东天山进入南疆,造成"东灌"沙尘暴天气;沙尘暴造成边界层特征量表现为K指数减小,沙氏指数增大,理查逊数减小,混合层厚度降低等特征;风向由偏西风转为偏东风,风速则在静风转为30 m/s的偏东急流;温度为沙尘暴之前为贴地逆温,之后大气混合比较均匀,相对湿度为先增加后减小,沙尘暴天气是一个降温增湿的过程,边界层风、温、湿廓线都打破了原有分布规律;沙尘暴过程是大气不稳定层结变为稳定层结的过程。     

南疆西部初雪气候特征及典型强初雪天气分析

基于1961—2020年南疆西部16个气象站初雪资料、利用ERA5再分析资料、全球资料同化系统（GDAS）分析资料及常规气象资料,分析了南疆西部近60 a初雪的气候特征,以2020年11月20—22日典型强初雪天气为例分析了异常降水的大尺度环流背景、暴雪高低空环流配置、水汽特征及雨雪转换机制。结果表明,近60 a南疆西部平原初雪变化稳定,山区初雪呈显著延迟趋势。强初雪发生在中高纬度大尺度环流呈现异常“+-+”的距平分布和500 hPa典型的“东西夹攻”形势下,深厚的中亚低涡为暴雪提供有利的水汽条件,高低空急流的耦合作用和地形的动力抬升作用为暴雪提供动力条件。暴雪区中高层水汽主要来自偏西路径的欧洲大陆、西西伯利亚及黑海、里海、客拉海等洋面,低层水汽主要来自塔里木盆地内部回流的水汽。低层环境湿度、边界层温度平流及云层属性差异是造成此次暴雪相态差异的主要原因,云顶发展旺盛的冰晶云在干燥的低层环境下更有利于降雪。850 hPa气温＜0℃可作为此次南疆西部暴雪天气雨雪相态转换指标。     

ECMWF细网格模式降水产品在北疆暴雪中的应用检验

2012年4月,ECMWF细网格（0.25o×0.25o）数值预报产品投入新疆天气预报业务化应用。本文通过对ECMWF细网格模式LSP大尺度降水预报产品在2012年前冬3场暴雪天气中的预报效果分析检验得出：LSP预报的暴雪量值总体偏小,提前1 d较提前2 d的预报效果有所改善,较早时次的预报结果也有一定的应用价值;暴雪预报的开始时间偏早3h左右,结束时间相对准确;LSP累计降水量级检验提前2 d和分级降水检验提前12 h的暴雪预报准确率较高,空报率较低。在观测站点相对密集的成片暴雪天气中,LSP预报的暴雪落区和量级较为准确,零散暴雪点的预报效果相对较差。检验分析结果可为ECMWF细网格降水预报产品的释用提供一定的参考,为业务人员制作北疆暴雪天气的定点、定时、定量预报提供一定依据。     

北疆典型暴雪天气的水汽特征研究

利用2000-2012年11月-次年3月北疆51个测站逐日降水量资料和NCEP/NCAR逐日4次1°×1°再分析资料,分析了该时段内北疆11次典型暴雪天气的水汽特征.结果表明,北疆暴雪可分为北疆西部及北疆沿天山型、北疆北部及东部型和北疆西部及西天山型;水汽源地主要分布在地中海附近、红海或波斯湾两个海域附近;水汽输送有西方、西南和西北3条路径,以西南路径最多、西北路径较少.水汽输送最高层接近300 hPa,最强水汽输送层位于650～750 hPa之间,暴雪出现前北疆600～1 000 hPa高度之间存在一定的水汽辐合.北疆地区中低层水汽输送、辐合强度、范围及持续时间与暴雪强度具有较好的正相关关系,暴雪出现前最强水汽输送、水汽辐合以及高空、低空急流的最低阈值为北疆暴雪的定量、定点预报提供了参考依据.     

ECMWF细网格2 m温度预报产品在南疆西部温度预报中的释用

利用2016年1月1日—2018年12月31日ECMWF细网格模式2 m温度预报产品,使用三次多项式差值方法内插到站点,并用中短期天气预报检验方法,对南疆西部12个国家站与15个区域自动站共27个站的最高、最低气温未来24 h预报效果进行检验分析。结果表明：ECMWF细网格模式2 m温度预报产品对南疆西部非山区站未来24 h最高、最低气温的预报能力较好,对山区站未来24 h预报效果差;对南疆西部最高、最低气温的预报效果随季节变化,夏季预报准确率高于冬季,秋季预报准确率最低;模式最高气温预报准确率在降雪、高温天气时较高,最低气温预报准确率在降雨时较高,在高温过程中较低;模式对于降雨、降雪、大风/沙尘等天气最高气温预报偏低,高温事件中最高气温预报偏高。最低气温预报在降雨、高温天气中偏高,降雪时偏低,大风/沙尘天气最低气温预报偏东地区偏高、偏北地区偏低。降雪、高温天气预报相对降雨、大风/沙尘天气预报效果更稳定。