High temporal and spatial resolution observations of meso-scale features of pre- and mature summer monsoon cloud systems over Bangladesh

Meso-scale characteristics of disturbances that bring about atmospheric disasters in pre- and mature monsoon seasons in Bangladesh are analyzed. Several types of meteorological instruments capable of observations with high temporal and spatial resolutions were introduced for the first time in this area to capture the meso-scale structure of rainfall systems. We installed an automatic weather station (AWS) and several automatic raingauges (ARGs) and utilized the weather radar of Bangladesh Meteorological Department (BMD). From the radar image in the summer of 2001 (16–18 July), a striking feature of the systematic diurnal variation in this area was elucidated. In these 3 days, the diurnal evolutions of convective activity were remarkably similar to each other, implying that this pattern can be understood as a typical response of local cloud systems to the diurnal variation of insolation under some summer monsoon situations. The ARG data show the difference in characteristics of rainfall between pre- and mature monsoon seasons. The short intense downpour tends to occur more frequently in the pre-monsoon season than in the mature monsoon season. The pre-monsoon rainfall also has clear diurnal variation with a peak that is more strongly concentrated in time. In the northern part the rainfall peak is found in between midnight and early morning, while it is observed in the daytime in central to western parts of the country. Two disaster cases caused by meso-scale disturbances are analyzed. Although they occurred in the same season, the structures of the cloud systems were largely different from each other. The disturbance brought about tornadoes on 14 April 2004, consisting of many spherical cloud systems of approximately 20 km size. On the other hand, another one that caused the tragic river water transport accident on 23 May 2004 had meso-scale rain band structure. The latter case was captured by the AWS located at Dhaka. Sudden changes in temperature, wind and pressure were observed clearly, showing the typical structure of convective rain bands.     

SST日变化对西太平洋暖池海表热通量季节内变化的影响

基于利用日最大太阳辐射、日平均海面风和日降水量近似计算海表温度(SST)日变化的振幅的方法，发展了一个计算SST日循环的参数化方案。利用周平均SST强迫美国国家大气研究中心(NCAR)的CCM3大气模式进行了有、无考虑SST日变化的比较试验。热带海洋与全球大气计划之耦合海气响应实验(TOGA COARE)的强化观测期间IMET浮标的逐时海表观测资料不仅验证了该参数化方案的合理性，也表明了利用参数化方案对强迫场SST迭加日变化使CCM3较真实地模拟出西太平洋暖池海表热通量的季节内变化的位相结构。     

华北地区夏季降水日变化的时空分布特征

利用2008~2014年间全国自动站观测降水和CMORPH[CPC（Climate Prediction Center）morphing technique]卫星反演降水资料融合而成的0.1°×0.1°小时降水产品揭示了华北夏季降水的日变化特征,发现华北多数地区夏季降水量和降水频率日变化呈现出明显的双峰特征且存在明显的区域性差异。在太行山以西地区,降水量和降水频率的日峰值出现在傍晚18:00左右（北京时）,规律性最强;而在太行山以东的平原和沿海地区,日峰值一般出现在上午。研究不同持续时间降水对总降水的贡献发现短时降水对傍晚的降水日峰值贡献较大,而长时降水则对凌晨的峰值影响更大。分析不同强度降水对总降水量的贡献结果表明,0.1~10 mm h-1强度降水较其它强度降水对夏季华北地区总降水量贡献更大,随着降水强度的增加降水量日变化的峰值个数增加。     

2014年夏季青藏高原狮泉河与林芝降水低频振荡及陆—气过程日变化特征

根据“第三次青藏高原大气科学试验” 2014年7、8月青藏高原西南部狮泉河站、东南部林芝站的3 m涡动相关系统原始数据和10 Hz湍流资料以及中国气象局台站观测资料、JRA-55（Japanese 55-year Reanalysis）逐日再分析资料、GPCP（Global Precipitation Climatology Project）全球降水逐日观测资料,分别讨论了这两个站在10~20天低频振荡的天气背景下其干、湿位相近地层气象要素的日变化特征以及湍流变化特征。结果表明:两站高低空环流场、水汽通量场、热源的10~20天低频分量在其干、湿位相期间的配置相反。低频地表感热和潜热的不同变化对降水的影响分别在高原西部和东部有不同表现。狮泉河站的低频振荡在纬向上自西向东传播,而林芝站的低频振荡在纬向上自东向西传播,结果表明这两个站分别存在两种不同起源的低频振荡。两站干、湿位相的近地面气象要素以及湍流通量具有明显的日变化特征,通常温度极大值出现在午后14时（北京时,下同）,但狮泉河站干、湿位相的温度极大值均出现在夜间20时;由波文比可知,狮泉河站湿位相全天以潜热为主导,干位相期间,06时之前以潜热为主,06时之后以感热为主;林芝站干、湿位相均为08时之前以感热为主,08时之后以潜热为主。两站湍流平均动能与平均风速正相关,垂直动量表现为向下传输,热量和水汽表现为向上传输。     

2003年8月“巴蜀夜雨”过程的模拟和分析研究

结合中尺度数值预报模式AREM的数值试验和观测资料分析,对2003年8月川西地区的9次夜雨过程进行了模拟研究和综合分析.结果表明,在一定环流背景下,川西地区特殊地形引起的沿坡地的辐合上升运动和下垫面提供给低层大气的热通量所导致的大气层结不稳定,对川西夜雨的形成和发展有重要影响.白天,随着陆-气通量交换的增加,低层大气的温度和湿度逐步升高,并在午后达到极值.与此同时,低层偏南暖湿气流在盆地西部由于气旋性弯曲而形成的东北风在午后逐渐加强,这支气流在盆地西部被地形阻挡,产生爬升运动.辐合上升将低层高温高湿的大气向上输送,使得大气不稳定层结的厚度以及强度都增加;日落以后,低层大气的相对湿度随着气温的降低而增大,容易饱和而形成凝结,同时大气中积累了相当可观的对流有效位能,低层辐合抬升等因素容易触发不稳定能量释放,造成对流性夜雨天气.强烈的对流辐合运动需要周围大气的入流补偿,促使偏东风气流增强且向高空伸展,这令辐合抬升作用进一步增强.     

广州地区人为热释放的日变化和年际变化估算

基于《广州市统计年鉴》2001~2012年数据估算了广州2000~2011年人为热释放的日变化以及年际变化,计算中考虑了人类新陈代谢、工业、交通以及生活排放人为热。计算结果显示:4种排放源中工业12年平均达到了55%,交通达到36%,其次依次为生活排放和新陈代谢排放。总的人为热在这12年时间里大致呈现上升的趋势,从2000年的2.7×1017 J增加到2011年的4.4×1017 J,但在2006年后有小幅的下降,这主要是由于工业释放是人为热释放的主要部分,在2006年后工业能源效率有所提高以致能源消耗排放率下降造成的。日变化在10:00(北京时间,下同)和14:00达到最大,并且12年间随时间的推移日变化呈现出下降的趋势,主要是由于城市化进程的速度远远快于能源消耗、人口和车辆保有量增加的速度。对比WRF模式中城市模块中的人为热释放的日变化系数,这些原始系数在广州使用的误差主要与广州地区和西方国家的生产生活作息时间有关。     

中国大陆地电场日变化特征及影响因素

作为地电场最重要的背景变化组成成分之一,地电场日变化普遍存在。本文选取中国大陆10个地电场台站观测数据,应用时序迭加和谐波分析方法,研究地电场日变化的时间域和空间域基本特征。地电场日变化大多呈现"两峰一谷"或"两谷一峰"的变化特征,日变化特征一年四季基本相同,但是幅度、相位略有差异。此外,利用地磁、地貌、电性结构等资料,对地电场日变化的复杂性及与空间电磁活动、地下电性结构及潮汐相关性进行分析,认为地电场日变化特征本质是受空间电磁活动和地下介质电性结构、水文、地质等因素共同作用的结果。     

福建黄岗山东南坡气温的垂直变化

利用HOBOOnset自动温度记录仪于 2 0 0 1年 11月～ 2 0 0 2年 11月对福建黄岗山东南坡 7个地点的气温 ,间隔15min进行了连续观测。结果显示 :黄岗山年平均气温直减率为 0 .4 3℃ / 10 0m ;不同月份的直减率有差异 ,一般来说 ,冬季小 ,夏季大 ,其中 12月最小 (0 .2 6℃ / 10 0m) ,9月最大 (0 .5 6℃ / 10 0m)。平均最高气温沿海拔高度变化并非呈线性关系 ,表现为中海拔 (16 0 0m )数值最低 ,而平均最低气温沿海拔高度呈明显线性关系 ,直减率为0 .5 4℃ / 10 0m。最高温度沿海拔高度变化不明显。月平均的日较差沿着海拔高度变化呈“U”字形 ,中海拔月平均日较差值最低。日平均气温≥ 0℃ ,≥ 5℃和≥ 10℃的积温沿海拔高度呈线性关系 ,直减率几乎相同。≥ 10℃积温从低海拔至高海拔相差约 2 0 0 0℃ ,海拔每升高 10 0m稳定初日至终日 ,积温日期间隔平均减少 7d左右。     

Remote Sensing Methods to Investigate Boundary-layer Structures relevant to Air Pollution in Cities

Simultaneous surface-based remote sensing with optical (Ceilometer) and acoustic (Sodar) methods allows the diurnal variation of the structure of the atmospheric boundary layer to be deduced with high temporal resolution. Primarily the convective boundary layer, the nocturnal stable surface layer, and the residual layer can be identified from the measured vertical profiles of aerosol concentration and thermal fluctuations. The ability of the two remote sensing techniques is shown in different examples from two different locations and two seasons. The impact on urban air quality assessment is addressed.     

p—σ混合坐标原始方程模式对地气交换的敏感性试验

在五层及九层ｐ－σ混合坐标有限区域原始方程模式中,选择几种方案对影响地气系统之间动量、热量交换的拖曳系数进行了敏感性试验,并以一次寒潮为试验个例。试验结果表明：模式结果对拖曳系数的选取是敏感的;原模式对该系统在青藏高原地区的取值偏小,增大高牟地区的ＣＤ取值能取得更好的预报效果。