一次浓雾过程的观测分析

利用DMTFM120雾滴谱仪(2-50μm)、VAISALAPWD22能见度仪和六要素自动气象站对2016年11月3日河北省中南部平原地区的一次浓雾天气进行了观测分析。这次浓雾过程主要由于夜间辐射降温形成,晴夜风速较弱,低空存在较强逆温,属于典型的辐射雾。观测表明,由于夜间长波辐射冷却作用的增强,温度迅速下降,雾滴浓度突增,导致能见度突降,出现了浓雾的爆发。这次浓雾过程的能见度最低为71m,相对湿度93%-99%;雾滴的平均浓度为89cm^-3,最小2cm^-3,最大403cm^-3;平均直径为3.9μm,最大直径13.5μm;平均含水量为0.0033gm^-3,最小含水量0.00002g·m^-3,最大含水量0.038g·m^-3。总体而言,这次过程雾滴浓度不高、含水量较低,各阶段的雾滴谱分布都偏向小滴一端,谱宽较窄,缺乏大滴,不利于向强浓雾发展。     

“23·7”河北太行山东麓罕见特大暴雨特征及成因

受台风杜苏芮北上减弱的低压影响,2023年7月29日至8月1日,京津冀地区遭受了历史罕见的特大暴雨,海河发生流域性特大洪水并造成人员伤亡和经济损失。利用高空观测、地面自动站、S波段多普勒天气雷达、风廓线雷达、ERA5再分析资料等,对此次天气过程进行了初步分析。结果表明:特大暴雨过程具有累计降水量大、持续时间长、地形作用明显等特征。台风杜苏芮、卡努提供了极为有利的水汽条件,华北北部形成的高压坝阻挡了台风环流北上,华北地区先后经历了阵性降水、台风倒槽降水和倒槽减弱阶段对流性降水三个阶段,降水落区的叠加效应是形成罕见特大暴雨的主要原因。台风倒槽阶段850 hPa切变线受太行山阻挡移动缓慢,降水持续时间长,初期大气处于近中性状态,雨强整体平稳,30日午后对流开始加强,河北中部降水区冷池出流的偏北风与偏东风形成地面辐合线,使得河北东南部高能区中触发的对流单体发展加强为MCS,移入保定后形成“列车效应”;太行山冷池出流的偏北风与地面东南风形成辐合线触发不稳定能量释放,是30日夜间河北西南部降水维持的原因。31日早晨超过20m·s^-1的东南风急流再次建立,造成北京南部超过110...     

2017年秋季河北一次飑线引发的雷暴大风过程分析

利用常规地面高空观测资料、地面自动站资料、NCEP 1°×1°再分析资料、卫星云图、多普勒天气雷达资料等,对2017年秋季发生在河北省中部的一次由飑线引发的雷暴大风天气进行分析。结果表明：本次雷暴大风过程发生在高空冷涡底部,槽后冷空气与低层暖平流叠加配合地面冷锋的有利天气背景下,由飑线回波直接造成。环境条件中水汽和热力达到了中国华北地区产生强雷暴大风的平均值,大气温度直减率和垂直风切变比夏季更适宜,但能量不如夏季充足。飑线的强度、形态与夏季产生雷暴大风的雷达回波特征无异,但依据低层径向速度大值区预警秋季飑线大风需提高阈值。秋季飑线过程中地面同样伴随风场辐合、雷暴高压等中尺度系统,冷池密度流作用有利于地面大风产生。     

北京721特大暴雨极端性分析及思考(一): 观测分析及思考

2023年7月29日至8月2日,受台风“杜苏芮”北上减弱低压影响,河北出现罕见特大暴雨天气过程(以下简称“23.7”暴雨过程),其中位于冀南的邢台市梁家庄自动站52 h累积降水量高达1 003.4 mm。利用常规地面与探空资料以及区域自动站资料、雷达拼图与ERA5再分析资料等,对“23.7”暴雨过程的降水演变特征、环流形势与环境条件、中尺度特征进行了初步分析。结果表明: 此次暴雨过程具有持续时间长、累计雨量大、覆盖范围广等特征;台风“杜苏芮”登陆北上后,受500 hPa华北北部“高压坝”阻挡而停滞,河北大部地区整层水汽总量达到其气候平均态的2倍以上,环境大气具有低的抬升凝结高度和自由对流高度及一定的对流不稳定能量,以及850 hPa倒槽切变线稳定少动提供的持久辐合抬升条件,使得降水回波长时间维持在河北西南部太行山前和河北中部。边界层东南风急流伴随台风倒槽向北发展,急流核风速在河北中部超过22 m·s^-1,大暴雨过程中地形作用明显。边界层急流影响河北西南部期间,回波强度30~40 dBz、质心高度低于6 km的多个对流单体先后移过梁家庄站上空,造成梁家庄站累计出现24 h的短时强降水;边界层急流北移后,8 m·s^-1左右的偏东风使太行山前层积混合云降水回波继续长时间维持造成雨区重叠,是梁家庄站52 h累积降水量超过1 000 mm的主要原因。

     

基于Sentinel数据的阿尔金断裂中段中强地震同震变形特征

阿尔金断裂中段中强地震频发,是研究中强地震地表变形特征的天然试验场。文章基于Sentinel数据对该段4次中强地震(2019年9月27日新疆若羌4.8级地震、2019年3月28日青海茫崖5.0级地震、2021年6月16日青海茫崖5.8级地震、2021年8月26日甘肃阿克塞5.5级地震)开展了D-InSAR同震变形分析。结果显示,该方法能有效提取阿尔金断裂中段3次M_S 5.0以上地震的同震变形场(2019年茫崖地震、2021年茫崖地震和2021年阿克塞地震),同震变形区均由抬升区和沉降区两部分组成,发震断层大致沿NW-NWW向展布,指示区域应力方向以NE-SW向为主。3次地震宏观震中定位偏差均在7 km以内,表明D-InSAR技术具有较高的水平定位精度。3次地震发震机制均为逆冲型,同震变形特征与CMT震源机制解相一致。同时,利用SBAS时序变形结果和不同分辨率参考DEM数据解算结果进行误差影响分析,结果显示,大气延迟相位误差对该区域同震变形解算影响较小,而残余地形影响较大,震后余滑与粘弹性松弛效应不明显。该研究结果对认识阿尔金断裂中段构造和地震活动,以及利用InSAR技术识别中强地震变形特征具有参考意义。

     

华北夏季旱涝的特征分析

根据华北地区18个代表站1951-2006年月平均降水量资料,对华北地区夏季降水进行了统计分析.采用单站旱涝Z指数变换和区域旱涝指数对华北区域56 a的旱涝进行了分析,利用经验正交函数展开、小波分析、M-K突变检验等方法,对华北地区夏季降水时空分布特征进行了研究,并分析了华北夏季降水异常的大气环流特征.结果表明:降水偏多或偏少时段明显,华北夏季降水最主要的空间分布型是全区一致, 华北夏季降水量具有准18 a、准10 a和准2~4 a的周期,由多雨阶段转为少雨阶段的突变点为1976年;华北地区夏季旱、涝年份,其对应的高空环流存在显著性差异.     

雷雨大风与河北电网灾害特征分析

根据灾情观测资料、重要天气报告资料,从多角度对京津冀地区雷暴大风进行了统计分析,结合MICAPS资料、NCEP资料、自动站资料以及多普勒天气雷达资料,讨论了雷暴大风形成的天气条件、类型和风暴特征,结果表明：雷暴大风主要分布在北京西北部山区、沿海地区以及西北部高原,平原相对较少,近30 a演变趋势为振荡减少。雷暴大风最早始于3月中旬,最晚终于11月上旬,6月下旬达到顶峰,6、7月份为最多月份,14—20时为日高峰期。雷暴大风的旬、月分布与冷空气活动、南支急流的位置有关;雷暴大风的形成,5、9月份需要更高的热力条件和动力条件,6、7、8月份需要更高的不稳定条件和能量条件;西北气流型和低涡型是产生雷暴大风日数最多的天气类型。各类型天气系统的月分布与冷空气活动、副热带高压位置以及南支急流的强度、位置有关;雷暴大风的范围与影响系统的尺度和强度有关,冷锋和低涡出现区域性雷暴大风天气的几率最高,且级别越高,冷锋的优势越明显;雷暴大风过程多单体风暴最多,飑线次之。雷暴大风的范围与风暴的强弱有关,飑线、超级单体风暴是出现区域性雷暴大风几率最高的对流风暴,且级别越高,飑线的优势越明显。

     

法向承力锚极限抗拔力特性

法向承力锚是一种新型的适用于深海工程的系泊基础,其极限抗拔力是锚在工程应用中的关键指标。尝试用两种不同的方法评估法向承力锚的极限抗拔力,其一是基于塑性上限分析理论;其二是运用非线性有限元数值方法。与已有的经验公式相比,所建立的计算模型不仅可考虑海床土性质,还能反映锚板定位(嵌入深度及角度)以及系缆力角度对锚极限抗拔力的影响。在与已有评估方法进行比较的基础上,还特别对锚板的嵌入深度、角度以及系缆力角度变化对极限抗拔力的影响规律进行了分析,对三种方法的适用性进行了评述。     

一次暴雨与特大暴雪并存的华北强降水过程分析

应用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料,对2012年11月3—4日华北地区产生大范围雨雪天气的成因和降水相态进行分析。结果表明:深厚的低涡和地面气旋是本次过程的直接影响系统,东南风低空急流带来东部海上的充沛水汽,使得暴雨雪区整层大气可降水量远高于当月平均值;低涡和气旋等低层辐合系统与高空辐散叠置,为强雨雪天气提供了持久强烈的上升运动,暴雨区、暴雪区分别为对流不稳定、条件性对称不稳定大气层结,而锋生作用更有利于暴雪产生;雪花形成和增长的环境条件与雪花下降过程是否融化在判断降水相态方面同等重要,二者兼具才能保证地面降雪的出现。     

基于MICAPS4的灾害性天气个例检索与训练系统设计及应用

基于气象信息综合分析处理系统(Meteorological Information Comprehensive Analysis and Processing System Version 4,MICAPS4),河北省气象台研发团队重新自主设计并开发出一套灾害性天气个例检索与训练系统。该系统通过对历史灾害性天气个例及其资料的整理与保存,实现了个例的检索、分析、训练、收集与管理等功能,解决了历史资料的积累与使用问题;同时,拓展了MICAPS系统的历史资料应用功能。该系统可用于灾害性天气预报预警业务、科研与预报员培训等方面,其可移植性强,具有较好的推广应用前景。