复杂地形城市多尺度气流对大气污染影响的研究进展

复杂地形城市一般建立在山地、丘陵、沿海地带。复杂地形下的大气污染传输、扩散机制是一个复杂的问题。本文依据城市地形地貌将复杂地形归类为河谷地形、三面环山临海地形、盆地地形、马蹄型地形和峡口地形。结合国内外对这五类地形下城市污染物传输扩散及污染形成机制的研究成果,介绍了不同地理位置、不同复杂地形城市多尺度气流相互或交替作用的特点及其对污染传输扩散的影响,期望能够为其它复杂地形城市污染形成机制研究和大气污染防治提供一些借鉴。     

夏季黔东南州局地暴雨与西太副高环流的关系

通过对黔东南州1996-2005年夏季发生局地暴雨的主要影响系统、各种物理量场的特征、地形等的综合分析,得出9次局地暴雨都与西太平洋副热带高压位置变化密切相关,西太平洋副热带高压外围的SW气流均增强为急流,并输送大量水汽和不稳定能量,而且特别有利的地形的强化作用,造成黔东南暴雨的落区不同.根据暴雨的不同落区,将其归纳为四种类型,即西部型暴雨、南部型暴雨、中部型暴雨、东部型暴雨.但中、南部型暴雨还有中低层低涡切变线配合产生.     

一个用测风资料绘制三维气流的方法

本文提出了一个用测风资料绘制三维气流的方法。该方法简单、定量、适用范围广,容易在计算机上实现。文中还给出了具体示例。     

印度季风的年际变化与高原夏季旱涝

根据NCEP／NCAR再分析资料和海表面温度距平资料,分析了西藏高原夏季降水5个多、少雨年春、夏季印度洋850hPa、200hPa合成风场和合成海温场,发现多、少雨年前期与同期印度洋高、低空风场和海温场均存在明显差异,主要表现为高原夏季降水偏多(少)年印度夏季风偏强(弱),在850hPa合成风场上印度半岛维持西(东)风距平,西印度洋—东非沿岸为南(北)风距平,夏季阿拉伯海区和孟加拉湾出现反气旋(气旋)距平环流;200hPa合成风场上印度半岛维持东(西)风距平,南亚高压偏强(弱),索马里沿岸为南(北)风距平。印度夏季风异常与夏季印度洋海温距平的纬向分布型有密切联系。当夏季海温场出现西冷(暖)东暖(冷)的分布型时,季风偏强(弱),高原降水普遍偏多(少)。相关分析指出,索马里赤道海区的风场异常与高原夏季降水的关系最为密切,在此基础上我们定义了一个索马里急流越赤道气流指数,用它识别高原夏季旱涝的能力较之目前普遍使用的印度季风指数有了明显的提高。     

西北太平洋热带辐合带区上升运动与越赤道气流和澳大利亚高压的关系研究

利用NCEP/NCAR资料研究了西北太平洋热带辐合带区上升运动（ITCZω）与越赤道气流、澳大利亚高压之间的关系及其在2003和2007年淮河流域强降水中的异常特征。结果表明越赤道气流对西北太平洋ITCZω的影响主要反映在对其强度的影响,对其位置的影响不明显。总体上来说,925hPa上各支越赤道越气流强度与西北太平洋ITCZω强度的相关性都要好于850hPa; ITCZω强度与澳大利亚高压强度的相关在对流层低层过95%的信度检验。2003和2007年淮河流域强降水期间90°E以及以东的越赤道气流偏弱;澳大利亚高压强度偏弱;ITCZω偏弱、偏南; 2003和2007年90°E、105°E和150°E附近越赤道气流的强度较多年平均都要偏弱,2007年125°E附近越赤道气流的强度较多年平均也较弱;2007年ITCZω偏弱的程度要大于2003年;2007年南半球冷空气偏弱持续的时间虽然长于2003年,但偏弱的程度却小于2003年。     

南半球中纬度偶极模态与亚洲—非洲夏季降水

南半球大气环流第一模态为南极涛动, 它表现出较好的纬向对称结构。本工作利用经验正交分解方法研究发现, 在南半球的东半球, 夏季(6~9月)大气环流还存在一个重要的模态。不同于南极涛动, 该模态表现为显著的纬向偶极分布, 本文定义其为偶极模态。在海平面气压场上, 该模态的解释方差可以达到20%以上, 表现出显著的年际变化特征。进一步的研究发现, 该偶极模态与亚非夏季降水存在密切联系, 尤其与我国华南、南亚以及热带非洲东部地区的夏季降水存在显著的正相关关系。机制分析表明, 南半球这一偶极模态的异常会影响东半球越赤道气流的变化, 从而造成向上述三个地区的水汽输送的多寡, 并最终导致这三个地区夏季降水发生变化。本工作揭示的偶极模态变化独立于南极涛动, 研究结果不但可以深化对南半球环流系统变化特征及影响的认识, 而且对亚非夏季降水的变化特征和机制研究也具有重要意义。     

偏东气流诱发川西高原东侧两次对流暴雨过程的对比分析

利用区域自动站加密观测资料、NCEP/CFSR 0.5°×0.5°再分析资料以及0.01°×0.01°全球地形资料等,对2013年夏季发生在川西高原东侧两次对流暴雨天气过程中偏东气流的作用和特征进行了对比分析,重点研究两次过程中中低层偏东气流的活动特征、风场的垂直结构和温湿特征及其在对流暴雨中的作用等。结果表明：（1）7月3日过程高原东侧偏东风活动在850 hPa以下,持续时间约20 h,风速平均为2 m·s-1;8月6日过程偏东风活动在700 hPa以下,持续时间也能达到20 h,风速约为4 m·s-1;两次过程均是在天气尺度的西风槽东移与地形的共同作用下,诱生了高原东侧对流层中低层偏东气流,偏东气流形成时间比对流降水发生时间早约12 h。（2）两次过程偏东气流具有高相当位温属性,在其上方存在干冷空气活动,形成了有利的对流不稳定层结。相比较而言,后一次过程偏东气流出现的高度和风速明显增强后,与偏西风形成了更大的低层垂直风切变,暖湿能量局地集中特征更为显著,对于水汽和能量持续输送能力更强,因而引发的对流降水强度明显更大。（3）前一次过程盆地内起伏波动的偏东风与辐合中心及气旋性涡度中心配置关系较差,只是当偏东风受强迫抬升后,在地形附近激发出对流,并使降水主要位于地形附近;后一次过程盆地内平直的偏东风与辐合中心及涡度中心配置关系较好,尺度相当,因此激发出的对流强度和范围有明显增大,强降水沿地形向盆地西部发展。     

新疆克拉玛依强下坡风暴的机理研究

利用美国中尺度数值模式 WRF 对2013年3月7—8日克拉玛依强风进行了模拟,对下坡风发生、发展和结束3个阶段的三维结构特征进行了分析,并由此提出克拉玛依强下坡风的形成机制模型：上游地区出现中高层西南风、低层西北风并伴有强冷平流的配置,当风速不断增大时,气流能够翻越加依尔山在背风坡侧形成重力波,重力波相位向气流上游方向倾斜产生非线性效应,促进了波不稳定区域的形成并导致波破碎,形成湍流活跃层,不断把上层的能量向下传播;克拉玛依中低层形成三层夹心的大气层结稳定度分布,出现明显的过渡气流带从而导致强下坡风的形成;南北风分量在低层和中层符号相反,形成了临界层,不断吸收上层波能量并向地面传送,强下坡风暴不断维持发展。最后利用2006—2012年克拉玛依33个强下坡风过程中的探空观测资料对提出的形成机制进行了验证。     

3-D BAROCLINIC NUMERICAL SIMULATION OF THE SOUTH CHINA SEA I. UPPER CIRCULATION

A three-dimensional baroclinic shelf sea model was employed to simulate the seasonal characteristics of the South China Sea (SCS) upper circulation. The results showed that: in summer, an anticyclonic eddy, after its formation between the Bashi Channel and Dongsha Islands in the northeastern SCS, moves southwestward until it disperses slowly. There exists a northward western boundary current along the east shore of the Indo-China Peninsula in the western SCS and an anticyclonic gyre in the southern SCS. But at the end of summer and beginning of autumn, a weak local cyclonic eddy forms in the Nansha Trough, then grows slowly and moves westward till it becomes a cyclonic gyre in the southern SCS in autumn. At the beginning of winter, there exists a cyclonic gyre in the northern and southern SCS, and there is a southward western boundary current along the east shore of the Indo-China Peninsula. But at the end of winter, an anticyclonic eddy grows and moves toward the western boundary after forming in the Nansha Trough. The eddy‘s movement induces a new opposite sign eddy on its eastern side, while the strength of the southward western boundary current gets weakened. This phenomenon continues till spring and causes eddies in the southern SCS.