近年来强沙尘暴天气气候特征的分析研究

2000～2002年春季(3～5月)中国北方有12次强沙尘暴天气过程发生,其中11次与蒙古气旋有关.作者从干旱气候背景、环流状况、沙尘源、沙尘路径及天气系统等方面进行了分析,并集中对引发强沙尘暴的蒙古气旋进行了诊断分析.结果表明:在这3年中,春季我国北方强沙尘暴天气主要与蒙古气旋的发展移动有关,气旋冷锋后的大风是强沙尘暴天气发生的主要动力因子;蒙古国南部、巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠和毛乌素沙地是强沙尘暴过程的主要沙尘源地;影响我国的强沙尘暴的沙尘路径至少可分为3种类型,即偏西路径、西北路径和南疆盆地型,以西北路径居多;我国北方春季的连续干旱、气温偏高及冷空气活跃是强沙尘暴天气形成的重要气候背景.     

“14.4.23”河西走廊特强沙尘暴演变过程特征分析

利用常规气象观测资料和ECMWF数值预报产品,对2014年4月23日甘肃河西走廊发生的特强沙尘暴过程形成和减弱原因进行天气动力学诊断分析,结果表明:500 hPa乌拉尔山脊前不稳定槽强烈发展,极地强冷空气向南爆发是这次特强沙尘暴产生的大尺度触发系统,地面冷锋所带来的强风是产生特强沙尘暴的主要原因.特强沙尘暴在河西走廊中西部增强的原因:700～850 hPa河西走廊近乎中性的温度层结,加上强冷平流和低空急流,有利于锋生和动量下传;地面冷锋强变压、变温梯度及日变化促使沙尘暴在河西西部爆发性发展.河西走廊中西部低空强上升运动有利于增大近地面沙尘浓度;强烈的温度差动平流和垂直风切变,加大了热力和动力不稳定.特强沙尘暴在河西走廊东部减弱的原因:造成特强沙尘暴的天气系统在河西东部北行减弱及河西走廊狭管效应地形环境消失;午夜日变化造成锋消;前期持续阴雨天气,使疏松裸露的地表土壤和沙漠形成一层板结层,增加起沙难度.     

我国北方地区一次沙尘暴天气特征分析

使用美国大气中心6h一次的NCEP再分析格点资料(1.0°×1.0°)对2002年3月18—22日发生在我国北方的大范围沙尘暴天气成因进行分析。从环流形势、物理量诊断、高空急流等方面进行研究分析,结果表明:蒙古气旋是这次沙尘暴天气的主要影响系统,这次气旋发生发展在斜压区,气旋的发展阶段温度平流作用明显。沙尘暴过程主要是由气旋冷锋及锋后地面大风触发的,地面大风的形成与气旋发展、锋后冷平流及高空急流动量下传有关。     

两次影响内蒙古地区沙尘暴天气的对比分析

对内蒙古地区2004年3月9至10日和2004年3月26至27日发生的沙尘暴天气过程进行了数值模拟和对比分析。两次沙尘暴天气过程的主要影响系统分别是强冷锋锋区和蒙古冷涡。分析结果表明：强冷空气活动是内蒙古地区沙尘暴天气发生的主要原因。沙尘暴天气发生时，蒙古气旋和强冷锋锋区的动力机制有所不同，蒙古冷涡系统中动量下传效率较高，而强冷锋锋区系统中高空急流更强劲。同时分析表明：锋面次级环流对西风的增强和沙尘暴的形成有重要作用。     

一次强沙尘暴天气的大尺度环流分析

１９９８年４月１４～１９日蒙古和我国北方连续发生２次强沙尘暴天气,沙尘暴减弱后的浮尘随高空西风急流东移,跨越黄海到达韩国南部。通过分析认为,这是一次发生于纬向环流中的沙尘暴天气,主要影响系统是蒙古西部热低压和地面冷锋。     

一次沙尘暴过程的数值模拟和层结条件分析

层结条件是沙尘暴形成的重要因素。利用非静力MM5V3模式对2004年3月26—28日主要发生在内蒙古中部偏北地区的强沙尘暴天气数值模拟,并利用模式结果对沙尘暴爆发的层结条件进行分析。结果表明,混合层能够反映我国内蒙古地区沙尘暴爆发时的大气层结特征．其形成是本次沙尘暴产生的重要原因。蒙古气旋冷锋是本次沙尘暴天气形成的触发条件之一。     

导致一例强沙尘暴的若干天气因素的观测和模拟研究

利用常规观测资料和数值模拟方法对 2 0 0 1年 4月 6～ 8日由蒙古气旋强烈发展触发的内蒙古地区强沙尘暴天气过程进行了分析研究。结果表明 :在这次“锋面气旋型”沙尘暴过程中 ,气旋冷锋是该天气系统引发沙尘暴的主要因素 ,冷锋过境对沙尘暴的触发作用远强于气旋发展。影响沙尘暴的天气因素中 ,地面大风形成主要源于气旋发展和锋后强冷平流 ,高空动量的有效下传则是另一重要原因。高空急流加强及其形成的次级环流使高空动量下传到对流层中层 ,其下方形成深厚混合层使这一动量继续下传到地面 ,是高空动量有效下传的机制。“混合层”可以从本质上反映有利沙尘暴形成的大气层结特征 ,其强度和高度很大程度决定沙尘暴的强弱。这次过程深厚混合层的形成是深厚干对流和强沙尘暴产生的主要原因。而它的形成则是长时间地面加热的结果 ,这也是特强沙尘暴仅发生在内蒙古中部偏北地区而不是下垫面条件更为适宜的内蒙古西部的原因。混合层空气的平流作用对内蒙古中部偏北地区深厚混合层的形成具有相当的贡献 ,其作用程度与地形分布密切相关。地面热通量试验证明地面加热不仅对冷锋过境产生的上升运动强度具有直接影响 ,也影响混合层形成和高空动量下传 ,并因此影响沙尘暴强度。     

冷锋型和蒙古气旋型沙尘暴过程若干统计特征的对比分析

利用气象观测资料对2001-2010年共184次影响我国北方冷锋型和蒙古气旋型沙尘暴过程进行了对比分析.结果表明,近10年我国沙尘天气呈波动减少趋势,2001年最多,之后逐渐减少,2010年又略有增加趋势;冷锋型沙尘天气过程次数多于蒙古气旋型,分别占总次数的60％和40％,与1957-1996年相关研究相比,近10年蒙古气旋型沙尘天气过程有明显的增多趋势;两类过程基本上持续1～3天,其中,蒙古气旋型平均持续1.68天,略长于冷锋型(1.54天);表征冷锋强度的地面冷高压最大强度出现在1月,而蒙古气旋中心气压最低出现在4月;两类天气系统导致的沙尘天气过程中,绝大部分为沙尘暴过程,且分别占总次数的75％和92％,黑风暴分别占9％和19％,表明蒙古气旋型沙尘天气过程更强;两类过程中,最大风速基本在12～20m· s-1之间(占80％),且蒙古气旋型的最大风速波动小于冷锋型;冷锋型多向东和东南方向移动,且以西北-东南向为主,影响新疆、西北、华北及华东地区,蒙古气旋型则向东、东偏南和东偏北方向移动,且以向东移动为主,主要影响西北、华北及东北地区,影响范围小于冷锋型.     

一次快速发展气旋导致的沙尘暴天气过程的初步分析

文章概述了我国北方地区春季沙尘天气的特征,并对影响沙尘暴的天气气候背景、单站地面气象要素、环流形势、冷空气的强度及影响路径、沙尘暴的起沙源地、影响时间和范围等进行了分析。结果表明:此过程是蒙古气旋强烈发展所致。巴丹吉林沙漠和浑善达克沙地是沙尘暴的主要沙尘源区;蒙古气旋的爆发性发展和冷锋后大风是起沙的主要动力;在高空急流出口区左侧,气流辐散强迫形成干对流上升气流,该上升气流与湍流输送是沙尘向高空输送的动力机制。     

一次强沙尘暴天气成因与诊断分析

利用常规气象资料,对2002—03—19西北地区出现的一次强沙尘暴天气过程．从天气成因、物理量诊断等方面进行分析。结果表明：西伯利亚强冷空气东移南压,在新疆至河西上空形成强锋区．地面蒙古气旋强烈发展是引发此次沙尘暴天气的主要原因。沙尘暴发生在冷锋后强下沉气流和较强气压梯度区。锋生函数和总能量的变化特征、高空急流与干暖舌的形成与维持,与这次沙尘暴过程实况、强度、落区等有良好的对应关系,对宁夏沙尘暴预报具有较好的指示意义。     

2006年两次影响北京的沙尘天气对比分析

利用卫星、再分析(NECP)、地面观测等多种资料,针对2006年3和4月影响北京的两次沙尘天气过程,就天气过程形势、云系演变以及沙尘传播和沉降进行分析.前者对北京上空的沙尘天气一扫而过,后者对北京的影响则是遍地黄沙.对比分析表明:1)强沙尘天气过程是蒙古气旋所引起的,沙尘天气起源于中蒙边境、内蒙古西部,在河套地区北部鄂尔多斯高原以及浑善达克沙地得到加强,并随着高空西北风将沙尘输送到华北、渤海、黄海北部一带.卫星遥感监测技术不仅可以有效地监测到沙尘天气的发展演变过程,也能有效地监测到沙尘的覆盖范围和沉降区;2)导致4月16～17日华北东部严重沙尘沉降现象的原因是地面冷锋静止于华北中部地区,距地面1 km以上的浮尘层稳定覆盖华北东部和渤海等广大区域的主要原因,是边界层中尺度涡旋对低空冷锋的阻挡作用;冷锋云系在东移发展过程中,受到日本海上空涡旋云系的顶推阻碍,其结构发生变型瓦解.     

山东半岛两次海风锋引起的强对流天气对比

利用常规地面和高空观测资料、烟台和青岛多普勒天气雷达资料、加密自动气象站等资料分析2014年7月14日(“7·14”)和2009年6月29日(“6·29”)山东半岛两次海风锋引起的强对流天气。结果表明:“7·14”强对流天气发生于冷涡后部前倾槽的环流形势下, 明显的静力不稳定层结、中等大小的对流有效位能及垂直风切变相对偏弱, 是此次对流风暴持续时间短且降雹范围较小的原因; “6·29”过程是东北冷涡影响下的强对流天气。海风锋、阵风锋、地面辐合线是两次过程的触发机制, 两次过程都出现了高悬的强回波、弱回波区、回波悬垂、钩状回波、中气旋等超级单体回波特征; 大冰雹形成期表现为中气旋垂直伸展较大和旋转较强, 两次过程的超级单体风暴均由海风锋触发的靠近山脉的风暴发展加强而成, 即地形与海风锋结合导致的更强抬升在加强对流风暴并演化为超级单体风暴中起了关键作用。但“6·29”强对流天气过程出现了强中气旋, “7·14”强对流天气过程出现了弱中气旋, 因此, 前者对流范围更大、强度更强。     

强天气过程中近地面层风速的非线性动力学特征

强天气过程中大气边界层不同尺度运动之间存在强烈的相互作用,这种相互作用使得近地层风速的变化表现出很强的非线性,风速的非线性特征可以用近代非线性物理中奇异性、大偏差和多重分形等特征量来刻划.作者研究了两次沙尘暴和一次冷锋时期超声风温仪观测资料的这些特征.4组资料奇异指数的概率分布基本一致,只有最强的奇异性存在差异.但最大风速的奇异性并不是最强的.风速的大偏差特征表明,不同时间长度相同的风速时间序列中出现某种极值的概率几乎不变,而大偏差谱能反映不同天气系统影响的差异,天气系统越强,越能维持涡旋运动规律不变.     

江西三类致灾大风天气活动与回波特征分析

使用常规天气资料、灾情资料、自动气象站、卫星云图和雷达回波等资料,对江西出现的灾害性大风天气进行分析,结果表明：江西致灾大风天气主要有三种类型。（1）与飑线回波带和超级单体等雷达回波系统相伴随的雷雨大风天气,同时还伴随强雷电、强降水、冰雹和龙卷等灾害性天气;（2）与冷锋雷暴回波带和冷空气大风相伴随的混合大风天气,具有雷雨大风天气和冷空气大风天气活动的特征;（3）由雷暴下沉气流触发、中高空动能下传和气压梯度风共同作用产生的无降水致灾大风天气,没有降水、雷电等天气现象伴随。     

2002年我国沙尘暴天气特征分析

利用逐日8个时次地面天气报告资料，分析了2002年全国沙尘暴的时空分布特征。结果表明：2002年出现的12次沙尘暴过程以3月18～22日的强沙尘暴过程影响范围最广、强度最强；我国北方地区浑善达克沙地及其周边地区的沙尘暴日数最多。另外，2002年我国沙尘暴高频期集中、早春多于晚春。主要原因是前期北方持续气温偏高、降水偏少，3—4月上中旬影响我国的冷空气十分频繁且强度较强，4月下旬—5月上旬我国北方地区出现了几次较大范围降水，5月中下旬影响我国的冷空气势力较弱且位置偏东。     

一次华北飑线天气过程中环境条件与对流发展机制研究

利用多种观测和分析数据对2008年6月23日午后华北地区一次持续时间较长的强飑线天气过程进行了研究。分析表明这是一次在夏季冷涡背景下发生的强对流天气过程,相对孤立的MCSs在副冷锋附近发生发展。此次飑线天气过程中强风暴对流单体、超级单体活跃,对流组织化过程与地面风场辐合线以及锋面有紧密的关系。天气分析表明22日夜间主冷锋过境后,变性高压后部的偏东风以及偏南回流导致在华北东部的锋区开始增强,通过地面观测订正的探空分析表明,对流天气发生前华北地区局地具有较明显的对流潜势。从23日午后开始,河套地区对流层中低层有明显的短波槽扰动发展,在冷涡后部有副冷锋向华北地区逼近,对流的触发与副冷锋密切相关,并通过次级环流方程进一步诊断了锋面所造成的垂直运动;来自气旋后部对流层中高层的强下沉气流,造成了华北地区垂直方向上干湿对比明显,形成较强位势不稳定,有利于对流的触发以及地面大风的形成。通过对垂直风廓线结构和飑线移动速度的分析,表明在此次过程中冷池边界扩张速度与低层风垂直切变大致相当,因此MCS具有较强的强度并维持较长时间。     

2006年北京一次持续浮尘天气过程的分析

使用NCEP/NCAR再分析资料对2006年4月7~11日北京浮尘天气过程的持续性进行分析,指出此次浮尘天气过程主要受500 hPa西西伯利亚冷涡、鄂霍次克海暖高压以及青藏高原高压脊影响;700 hPa有干冷空气不断向北京地区输送,冷平流和斜压性都很强,大风和沙尘暴发生在强冷平流区域;由于华北南部地区近地面至中低层存在弱的不稳定层结,容易产生弱的上升运动。在近地面低压前部偏东风的作用下将沙尘粒子向北京地区输送,北京地区上空大气在中低层基本处于中性或不稳定层结状态,沙尘粒子不易在北京上空沉降,造成较长时间的浮尘天气。     

浙东冬季和夏季两次强雷暴天气过程对比分析

利用多种观测资料,结合NCEP再分析资料,对比分析了浙东冬季和夏季两次强雷暴过程中的各种环境条件,结果表明:以对流有效位能CAPE表达的深厚湿对流潜势条件夏季个例的比冬季的好,二者分别为1148 J·kg~(-1)和490 J·kg~(-1)。冬季个例的动力抬升条件更好:低层到地面受冷锋影响;700、850 h Pa因急流风向风速的不连续而产生较强的辐合;500 h Pa处于长波槽前的上升气流中,最大的垂直速度达1.1 Pa·s~(-1)。两次过程的共同特点是强回波分布与地面θ_(se)高值区和切变线叠加区对应关系比较好,为雷暴系统的临近预报提供了重要线索。地面有冷锋影响时,要考虑冷锋入海后风力加大,地面辐合加强,使对流发展。由海陆不同比热属性造成的海陆之间白天和夜间的不同温差,对白天和夜晚系统入海后的强度变化有不一样的影响。10个浙东冬季雷暴个例天气形势分析结果表明,冬季雷暴的共同特点是都有冷暖空气在浙东强烈交汇,华南到华东中低层有很强的西南急流,850 h Pa最大风速达到20 m·s~(-1)以上。两季雷暴各种对流参数对比分析结果显示,冬季雷暴比较好的预报指标是总指数和垂直风切变,重点关注西南急流的强度、冷锋和850-500 h Pa的对流稳定性及动力抬升条件。     

2010年5月6日重庆强对流过程的天气学分析

利用常规观测、NCEP/NCAR再分析、FY-2E卫星、多普勒雷达以及自动站观测资料,对2010年5月6日重庆强风雹、暴雨天气过程进行了天气学分析。详细讨论了各尺度天气系统的发展演变及相互作用关系,并在此基础上提出了此次强对流发生的天气背景概念模型。研究结果表明:这次强对流过程发生在中纬度气旋、反气旋和高空槽增强发展的背景下,地面气旋与反气旋之间的冷锋也在南移中逐渐增强,而中纬度系统与西南地区低压和副热带高压间构成的鞍形场在重庆北侧造成锋生,一方面使得冷锋西段增强,另一方面通过次级环流与中层急流正反馈相互作用,加剧重庆中低层辐合抬升运动,既降低了大气稳定度,又为对流的触发形成提供了有利条件。与此同时,重庆低层始终位于西南地区低压东北部,偏南气流不仅输送了充足的水汽,其伴随的暖平流还与太阳辐射共同造成了重庆低层的显著升温,形成了条件不稳定层结。5月5日夜间冷锋移至重庆地区,锋面附近的强辐合造成了对流的初始发展,这一过程很可能与冷锋进入四川盆地后的下坡地形有关。另外,此次天气过程中副热带高空急流造成的强垂直风切变和高空辐散也为对流的强烈发展提供了有利条件。     

西南季风潮与2004年5月我国南方暴雨

以2004年5月初及5月中旬我国华南等地两次较大暴雨过程为例, 分析了西南季风潮与我国前汛期降水的关系。初步结论指出:西南季风潮的爆发与我国华南降水, 特别是大暴雨的形成关系极为密切, 而这次西南季风潮的爆发又与来自南半球的越赤道气流直接有关。同时指出, 这次西南季风潮的爆发主要与来自85°~95°E孟加拉湾地区所在经度的越赤道气流有关, 它们是印度洋“半球间宏观系统”的一个部分。而南海季风潮仅仅是西南季风潮的一种特例, 在这两次重大降水过程中没有南海季风潮的爆发和影响。