不同初始场条件对新疆区域数值模式预报性能的影响

初始场条件直接影响到区域模式的预报性能。基于GRAPES_GFS和NCEP_GFS两种初始场,详细比较了两者之间的差异,随后分别利用两种初始场驱动新疆区域数值模式（RMAPS-CA V1.0）,对2021年4月整月的数值预报结果以及2021年4月21日一次暴雨过程模拟结果进行了MET（Model Evaluation Tools）对比检验。结果表明：（1）两种资料位势高度扰动场、温度扰动场、湿度扰动场存在明显差异,其相关系数分别为0.26~0.60、0.05~0.24和0.01~0.12,导致次天气尺度上存在着较大差异,并由此造成了模拟结果之间的差异,反映了区域模式对初始场和边界条件的敏感性;（2）从高空位势高度、风速、温度的预报结果看,NCEP_GFS初始场在新疆区域模式中高空要素的预报效果均要优于GRAPES_GFS初始场,均方根误差分别降低35.5~37.2%、7.6~12.6%和6.0~17.2%。从地面常规预报量的检验看,GRAPE_GFS初始场对2 m温度和10 m风速的预报效果则要优于NCEP_GFS初始场,均方根误差分别降低14.3%和6.8%;（3）从降水检验评分看,两种初始场的降水预报整体为漏报现象,NCEP_GFS初始场针对各降水阈值及不同时效的预报降水评分要高于GRAPES_GFS,0.1 mm/6h、6.1 mm/6h和12.1 mm/6h的TS评分分别提高22.5%、16.1%和150.8%;（4）从一次暴雨过程预报的检验结果看,GRAPES_GFS对于24小时为小量级降水预报效果优于NCEP_GFS,准确率分别为61.4%和40.0%;而NCEP_GFS对于大量级的降水预报则要优于GRAPES_GFS,准确率分别为66.7%和33.3%。两种初始场对降水个例检验偏差以空报现象为主,NCEP_GFS的TS评分整体高于GRAPES_GFS。     

伊犁河谷冰雹分布及其雷达回波特征分析

利用2010—2021年中国气象局灾情直报、地面观测、多普勒雷达资料,分析了伊犁河谷冰雹时空分布及雹云雷达回波：（1）5—8月是冰雹高发期,其中6月出现冰雹次数最多且雹暴发展最为旺盛;其日变化峰值在16—19时,19时出现最多。（2）冰雹易出现在河谷喇叭口地形的南北两侧,昭苏县的冰雹占伊犁河谷冰雹总数的一半以上且多为普通单体和多单体风暴,线风暴和超级单体风暴多发在霍城县。（3）统计32个雹云雷达回波初步凝练出预警指标：当反射率因子大于50 dBZ,回波顶高大于8 km,VIL出现跃增时,应警惕冰雹的发生;当回波顶高发展到11 km以上,出现冰雹的概率较大;（4）4类雹暴分别具有如下特征：普通单体多为高悬的质心;多单体风暴生命史较长,会反复影响同一地区;线风暴组织性较差,结构松散,低层常出现钩状回波;超级单体风暴基本具备所有典型回波特征,但有些个例中气旋不明显。     

南疆西部暴雨过程的动力热力结构分析

利用常规气象观测资料和ECMWF提供的ERA-Interim 0.125°×0.125°再分析资料,通过对2012年5月21~23日和2013年5月26~29日南疆西部两次暴雨过程中等熵面特征的对比分析,得到暴雨过程中的动力热力结构模型。结果表明：南疆西部暴雨过程是在中亚低涡系统影响下,高、中、低空急流耦合并叠加地形强迫的综合作用下形成的。中亚低涡前部中高层向东输送的冷空气翻山后下沉,与低层南疆盆地东部向西输送的冷空气汇合抬升,与中层暖空气交汇,同时上升运动加强促使水汽辐合凝结,是降水的重要原因,短时强降水时冷空气强度弱于暖空气,持续性降水时反之。中低层等熵面位涡与降水关系密切。     

阿克苏地区西部冰雹天气雷达回波演变特征分析

利用2009—2020年阿克苏地区西部6县市中国气象局灾情直报、地面观测、阿克苏多普勒雷达资料,分析阿克苏雷达监测覆盖区冰雹天气时空分布及雹云雷达回波演变特征,结果表明：（1）2009—2020年共出现211站次冰雹,2011年最多,28站次;高发期为5—8月,6月冰雹频次最高;日变化峰值在16—19时。（2）雹云单体最强反射率因子均≥52 dBZ,回波顶高高于8 km,垂直累积液态水含量跃增达4.47 kg/m2及以上且垂直累积液态水含量最大值大于10.0 kg/m 2时雷暴单体发展为雹暴的可能性极大。超级单体雹暴反射率因子、回波顶高、VILmax统计指标均高于多单体和普通单体雹暴。（3）普通单体风暴多初生于乌什县、温宿县北部沿山一带;多单体雹云多初生于乌什县西部南部、温宿县北部沿山一带,乌什县境内最多;超级单体雹云多初生于温宿县。回波单体移动大多以西北-东南路径为主。（4）雹云回波发展初期往往伴随着第一次爆发式增长：反射率因子增大、回波顶升高、VIL跃增,超级单体雹暴表现更为明显,降雹时刻伴随着再一次爆发式增长。VIL急剧增大或急剧减少与降雹开始和结束关系最为密切。（5）超级单体雹暴维持时间和整体生命史均较多单体雹暴和普通单体雹暴时间长;多单体风暴需要较长的酝酿时间且影响区域较大。     

南疆西部春季一次极端暴雪天气综合分析

利用FY2E卫星资料,多普勒天气雷达产品,常规高空及地面观测数据和美国气象环境预报中心(NCEP,0.25°×0.25°)再分析资料,对2017年3月3—6日南疆西部一场极端暴雪过程进行综合分析.结果表明:500 hPa中亚低涡是此次极端暴雪天气的影响系统.暴雪的水汽主要有3支输送路径,分别是中高层的偏西、偏南和中低层...     

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。     

乌鲁木齐冬季浅薄型焚风对大气扩散条件及空气质量的影响

基于2013—2015年冬季乌鲁木齐市6个环境监测站6类污染物逐时的浓度数据,结合乌鲁木齐逐时的地面气象数据、风廓线雷达及常规探空资料,分析了浅薄型焚风对大气扩散条件及污染物浓度变化规律的影响。研究发现:冬季乌鲁木齐浅薄型焚风的出现频率为57.3%,焚风气流平均气流底高约600 m,气流顶高约2100 m,气流厚度约1500 m;乌鲁木齐市冬季焚风日大气扩散条件与非焚风日相比,最大混合层厚度偏低200 m,逆温层厚度偏厚350 m,逆温差差异达4.4℃,逆温强度和平均风速差别不大;焚风日各污染等级的出现频率都高于非焚风日:Ⅲ-Ⅵ级污染日出现频率累积偏高18%,Ⅵ级严重污染日则必有焚风相伴随;除O3以外,焚风日里各类污染物浓度都高于非焚风日,但日变化规律类似;6类污染物浓度的空间分布在焚风日和非焚风日一致,但是各站污染物浓度均高于非焚风日(O3除外)。市区偏南地带空气质量稍优于市区中心和北部地区。     

天山山区夏季MαCS时空分布特征

利用常规观测、FY-2E卫星及EC-Interim 0.5°×0.5°再分析资料对2010-2014年夏季天山及其两侧地区α中尺度对流系统(MαCS)的时空分布特点进行分析,并对典型个例的云图特征和环境条件进行了深入的探讨。结果表明:(1)6月为MαCS出现的高发期且椭圆形MαCS占多数。MαCS形成和发展期主要集中在午后和后半夜,消亡于前半夜,三个时期最易发生时间依次滞后大约2 h,圆形和椭圆形MαCS日频次分别呈单峰和多峰型变化分布。MαCS生命史主要为3~6 h,其中6月生命史分布较广,7-8月较集中;大部分椭圆形MαCS较圆形MαCS生命史和消亡阶段长,圆形MαCS在形成阶段维持时间较长。(2)MαCS多生成于山边平原或浅山区,并在山区主脉上空形成直至成熟,在河谷和山脉两侧的平原区消亡。MαCS成熟期冷云盖长轴长度集中在500~800 km,云顶面积随MαCS出现频次增加而逐渐减小。圆形MαCS发展期移动缓慢,成熟后移速加快,椭圆形MαCS始终移速较慢。MαCS云团TBBmin呈现单峰型且近似正态分布,圆形较椭圆形MαCS的TBB平均梯度大。(3)天山山区MαCS的形成主要是通过层云中多个独立的β中尺度对流云团合并形成。MαCS易发生在高层急流带的抽吸区以及中层低槽前部的辐合上升区,中低层西南和西北气流携带的充沛水汽在大气不稳定层结、不稳定能量持续聚集的背景下辐合上升,促使MαCS不断发展。     

西印度洋大气垂直环流与江淮夏季降水关系的年代际变化

利用1958—2013年NCEP/NCAR逐月再分析资料和国家气候中心整编的160站月降水资料,研究了西印度洋大气垂直环流（WIOVC）与江淮夏季降水关系年代际变化的原因。结果表明：两者关系的年代际变化经历了两次转折,1950年代末期的不显著关系在1970年代末转为显著负相关,又在1990年代中后期变为显著正相关。进一步研究发现,两者关系的年代际变化是由WIOVC的年际异常和热带背景场的年代际变化共同作用造成的。在1980年代以前热带东太平洋大气异常偏强的下沉运动背景下对应东亚夏季风偏强,WIOVC与江淮夏季降水关系不明显。1980年代—1990年代中期,热带东太平洋大气异常偏强的上升运动背景对应东亚夏季风偏弱,WIOVC与江淮夏季降水呈显著反相关。1990年代中期以后,热带东太平洋大气仍为异常上升运动,且热带中太平洋为异常下沉运动,对应东亚夏季风进一步减弱,WIOVC与江淮夏季降水呈显著正相关。     

乌鲁木齐冬季浅薄型焚风对扩散条件及污染物浓度的影响

本文针对峡口城市乌鲁木齐市2013-2015年冬季6个环境监测站、逐时的6类污染物浓度数据,气象数据及风廓线雷达资料,分析了浅薄型焚风对扩散条件及污染物浓度的影响。研究发现：冬季乌鲁木齐出现浅薄型焚风的频率为57.3%,平均气流底高约605m,气流顶高约2108m,气流厚度约1502m;乌鲁木齐市冬季焚风日比非焚风日混合层厚度低200m,逆温层厚度厚344m,逆温差大4.4℃,逆温强度强0.01℃/100m,平均风速小0.1m/s;空气质量各污染等级出现频率焚风日都高于非焚风日,3级高18%,5级以上重度污染高7%;污染物浓度日变化呈双峰结构,并表现为焚风日污染浓度＞冬季平均浓度＞非焚风日污染浓度;污染物浓度（除O3外）空间分布特征为焚风日比非焚风日高。