2008年初云南低温雨雪冰冻天气的气候成因分析

2008年1月下旬~3月上旬云南出现了一次持续性的低温雨雪冰冻天气, 给交通、 电力、 通讯以及人民的生产、 生活带来了极大危害。本文首先对云南高低层大气的异常状况及大尺度环流背景场特征对这次天气过程的影响进行诊断分析, 然后进一步探讨了赤道东太平洋海温异常对东亚冬季风活动和云南天气气候异常的影响。结果表明, 这次低温冷害过程主要发生在冷空气由北至南逐渐加强南压, 南支西风波动配合, 以及西太平洋副热带高压减弱东退的大尺度环流背景之下。同时, 云南区域的大气异常状态表现出了明显的高湿、 强上升运动以及对流层中高层温度升高而低层温度降低。另外, 本文分析还进一步表明了2008年赤道东太平洋地区的冷海水异常对这次云南低温冷害天气过程的重要作用。     

RegCM3模式对青藏高原温度和降水的模拟及检验

为了检验RegCM3区域气候模式对青藏高原地区的模拟能力,利用NCEP再分析资料和观测站点资料,采用三种不同的对流参数化方案,对青藏高原地区2006年夏季进行了模拟分析,并重点对温度和降水进行了细致的检验。结果表明：模式能较好地再现青藏高原地区大尺度的环流特征,具有对青藏高原地区的温度和降水分布特征的模拟能力;对于量值的模拟,三种对流参数化方案均模拟出了与实况温度一致的变化趋势,但均存在5~6 ℃的冷偏差;Grell方案模拟的降水量均大于实况,Kuo-Anthes方案对于高原地区的降水量的模拟较为接近于实况,但模式对降水量的模拟能力仍有待进一步提高。     

“低温雨雪冰冻”天气过程锋区特征分析

2008年年初低温雨雪冰冻期间(包括4次过程),冷暖气团长期对峙是"低温雨雪冰冻"天气持续的主要原因;准静止锋稳定、少动,锋面较平缓;等θse经向和垂直向梯度不断加强;冷暖气团形成的逆温很明显;主锋区前部上空存在多层锋区现象;锋区渐强,最强时在10个纬度内南北温差超过20℃;相对湿度≥90%的高湿度区的移动趋势、范围、垂直伸展高度均与4次过程吻合较好;锋生函数的分布与等θse密集区的分布一致,呈向北倾斜上升状,滇黔地区准静止锋区域内,多数时间段有锋生发生,华南地区上空静止少动的锋生中心,正是低温雨雪冰冻期间准静止锋长期稳定的原因之一;南北风交界线的移动趋势与低温雨雪冰冻过程趋势一致,4次过程都伴有偏南风低空急流;当副热带高空急流逐渐加强、水平风垂直切变加强并向下伸展时,低空急流加强;高位涡舌向下伸展,高纬度的高位涡舌与主锋区的中高层相对应,中纬度高位涡舌与副热带锋区对应;湿位涡斜压项PMV2量级较小,但其与,4次过程的对应关系非常好;锋区上界和下界等熵面上的气流能较好地反映准静止锋区上、下界特征;约290 K等熵面上(锋区下界以下)在贵州均为偏东气流,这是贵州及江南大部分地区长时间维持低层冷气团的主要原因.     

Geysers of Enceladus: Quantitative analysis of qualitative models

Aspects of two qualitative models of Enceladus’ dust plume—the so-called “Cold Faithful” [Porco, C.C., et al., 2006. Cassini observes the active south pole of Enceladus. Science 311, 1393-1401; Ingersoll, A.P., et al., 2006. Models of the Enceladus plumes. In: Bulletin of the American Astronomical Society, vol. 38, p. 508] and “Frigid Faithful” [Kieffer, S.W., et al., 2006. A clathrate reservoir hypothesis for Enceladus’ south polar plume. Science 314, 1764; Gioia, G., et al., 2007. Unified model of tectonics and heat transport in a Frigid Enceladus. Proc. Natl. Acad. Sci. 104, 13578-13591] models—are analyzed quantitatively. The former model assumes an explosive boiling of subsurface liquid water, when pressure exerted by the ice crust is suddenly released due to an opening crack. In the latter model the existence of a deep shell of clathrates below Enceladus’ south pole is conjectured; clathrates can decompose explosively when exposed to vacuum through a fracture in the outer icy shell. For the Cold Faithful model we estimate the maximal velocity of ice grains, originating from water splashing in explosive boiling. We find that for water near the triple point this velocity is far too small to explain the observed plume properties. For the Frigid Faithful model we consider the problem of momentum transfer from gas to ice particles. It arises since any change in the direction of the gas flow in the cracks of the shell requires re-acceleration of the entrained grains. While this effect may explain the observed speed difference of gas and grains if the gas evaporates from triple point temperature (273.15 K) [Schmidt, J., et al., 2008. Formation of Enceladus dust plume. Nature 451, 685], the low temperatures of the Frigid Faithful model imply a too dilute vapor to support the observed high particle fluxes in Enceladus’ plume.     

冬季大范围持续性极端低温事件与欧亚大陆大型斜脊斜槽系统研究进展

本文总结了近年来关于我国冬季大范围持续性极端低温事件（EPECE）及其对应的欧亚大陆大型斜脊斜槽系统的研究成果。EPECE和普通寒潮是冬季影响我国的两类不同时间尺度大型冷空气活动,对它们的异同点进行梳理和深入理解是非常必要的。最新研究进展可概括为如下:（1）基于极端低温站点的范围和极端低温过程的持续性特点,客观界定了我国冬季EPECE。近年来的研究表明,欧亚大陆大型斜脊斜槽系统是冬季EPECE形成和维持的主要关键环流系统。同时,鉴于大型斜脊斜槽系统的重要应用意义,建立了客观识别方法。（2）从前兆信号、环流演变、阻塞高压和反气旋式波破碎活动的角度,揭示了EPECE和普通寒潮事件之间的关键区别。全国类EPECE的发生具有一周之前的前兆信号,而普通寒潮并不存在这么早的前兆信号。EPECE以从乌拉尔山到东北亚的广阔区域的阻塞高压活动为关键特征,而普通寒潮则主要以区域性阻塞高压为其主要特征。这两类事件对应的阻塞高压活动的差异可由天气尺度波破碎活动的差异加以解释。（3）最新的研究解释了大型斜脊斜槽系统形成和维持的动力学机理。基本流场对位涡扰动的正压作用是大型斜脊斜槽系统的形成和维持最重要的动力学机制。基本流场通过变形场作功和线性平流使大型扰动维持和向下游发展。与阻塞高压不同,非线性作用并非大型斜脊斜槽系统维持的主要原因。     

遵义市冬末初春两次寒潮降雪天气过程对比分析

利用Micaps常规观测资料、NCEP/NCAR再分析资料、区域站加密观测资料,对遵义市2016年3月8—9日(过程Ⅰ)和2017年2月21—22日(过程Ⅱ)的两次寒潮降雪天气过程进行对比分析。结果表明:(1)500 h Pa横槽转竖和低槽东移是两次寒潮爆发的重要引导系统,过程Ⅰ属于横槽转竖型寒潮天气过程,过程Ⅱ寒潮属小槽发展型。(2)地面冷高压中心强度(冷源)及南下速度是预报寒潮的关键。(3)700 h Pa切变影响与降雪时段对应较好,在今后降雪预报中应作为重要影响系统加以关注。(4)湿层深厚,整层水汽含量高为降雪的显著特征。(5)有无融化层和融化层厚薄应作为降雪预报温度条件的关注重点。     

东北冷涡对海河流域初夏降水异常的影响

东北冷涡是东亚中高纬度地区的重要天气系统,其频繁活动可能导致显著的气候效应,不仅对东北局地,而且对海河流域地区初夏降水产生影响.本文利用海河流域34个地面气象台站逐日降水资料以及NCEP/NCAR再分析资料,对东北冷涡与海河流域初夏降水的关系进行研究,结果表明:初夏东北冷涡活动与海河流域降水存在显著的相关关系,对其空间分布亦有重要影响.当东北冷涡活动偏多(少)时,海河流域北部地区(尤其是海河下游)初夏降水可能偏多(少),对应时间系数为正(负)时海河流域初夏降水EOF第二模态北多(少)南少(多)的空间分布.在东北冷涡活动偏多年,东北冷涡引导北方"干冷"空气南下推进至海河流域北部,伴随该地区源自西风带水汽输送和水汽辐合的增强,形成了"上干下湿"的不稳定层结,在上升运动的触发下,导致海河流域北部初夏降水偏多;而东北冷涡活动偏少年情况正好相反.东北冷涡活动为海河流域尤其是海河下游地区初夏降水预测提供了具有参考意义的结果,其活动指数与海河下游初夏降水距平的符号一致率在近30年高达83%.     

2008年10月的一次寒潮天气过程分析

文章选择常规天气以及物理量资料,利用天气学原理分析了2008年10月21—23日发生在包头地区的寒潮天气过程,从中寻求一些有物理意义的预报指标,为今后的预报提供可靠的预报依据。     

冷空气引起的飞船主着陆场区偏北大风的特征分析及预报

分析了飞船主着陆场区1981—1999年1—4月和9—12月因冷空气而产生的偏北大风的过程中气候概况及其天气特征。通过分析发现:主着陆场区因冷空气引起的偏北大风以春季最频繁,秋、冬季最稀少;一天当中偏北大风以午后出现频率最大,午夜出现频率最少;对于不同季节的气压和温度,春、秋两季变化剧烈,冬季相对较小;在大风出现前24小时,主着陆场区的欧亚中高纬度大气环流以两槽一脊型、一槽一脊型、贝湖低压型为主;冷空气入侵前24小时,欧亚天气图上主着陆场区上游低层850hPa中高纬度有明显的冷中心,地面图场区上游冷高压中心的分布主要有3个区域:贝加尔湖西南至新疆、贝加尔湖到内蒙中北部、贝加尔湖西北部。大风前24小时在35～45°N、100～115°E等压线密集,等压线一般都在4根以上。     

The effect of varied dam release mechanisms and storage volume on downstream river thermal regimes

Temperature plays an essential role in the ecology and biology of aquatic ecosystems. The use of dams to store and subsequently re-regulate river flows can have a negative impact on the natural thermal regime of rivers, causing thermal pollution of downstream river ecosystems. Autonomous thermal loggers were used to measure temperature changes downstream of a large dam on the Macquarie River, in Australia’s Murray-Darling Basin to quantify the effect of release mechanisms and dam storage volume on the downstream thermal regime. The magnitude of thermal pollution in the downstream river was affected by different release mechanisms, including bottom-level outlet releases, a thermal curtain (which draws water from above the hypolimnion), and spill-way release. Dam storage volume was linked to the magnitude of thermal pollution downstream; high storage volumes were related to severe thermal suppressions, with an approximate 10 °C difference occurring when water originated from high and low storage volumes. Downstream temperatures were 8 ̶ 10 °C higher when surface releases were used via a thermal curtain and the spillway to mitigate cold water pollution that frequently occurs in the river. Demonstrating the effectiveness of engineering and operational strategies used to mitigate cold water pollution highlight their potential contribution to fish conservation, threatened species recovery and environmental remediation of aquatic ecosystems.