2011年02号台风“桑达”快速增强过程分析

文章以2011年2号超级台风“桑达”为例,根据中国气象局(CMA)和美国联合台风警报中心(JTWC)的热带气旋(TC)资料,定义其近中心24小时风速变化达到17.5m/s(35海里)为TC快速增强的阈值。进一步合成分析了“桑达”快速增强前后96小时的环境要素场变化特征。结果表明：“桑达”底层水汽通量的突然增强为其经历快速增强过程及以后缓慢增强过程提供了有利条件;其北侧的高空槽和东北侧副热带高压的增强终止了其快速增强过程;环境风速和风向切变是影响“桑达”经历快速增强过程的重要因子,大强度的北西风切变使得“桑达”强度减弱;风向切变由东南方向转为西北方向时,以北西气流为载体的冷空气破坏了其环流结构,使其快速增强过程终止。     

风廓线雷达资料在淮河流域暴雪中的应用

利用2018年1月2-8日淮河流域一次典型暴雪过程的风廓线雷达资料,分析水平风速、风向、垂直动量、大气折射率结构常数等参数,对暴雪的高低空风场及环流微观结构进行研究.结果表明,风廓线雷达在暴雪发生前就能探测到2.7 km高度左右形成的东北-西南切变,以及低层偏东风增强的风场变化,当2 km高度内偏东风增大至约10 m/s时,暴雪发生;暴雪期间中低层风速减小、风向转换由顺时针逐渐变为逆时针,水平风垂直动量在风向切变区间内的强度较强、变化较大, 2 km内以上升运动为主;暴雪趋于结束时,雷达探测到低层转为偏西风,风速减小且伴随着中高层动量不断下传和加强.通过折射率结构常数和垂直风切变的分析,发现不同降雪阶段的湍流运动和能量分布存在差异.     

鲁北沿海一次强冰雹天气过程的诊断分析

利用本站多普勒雷达观测资料,结合高空环流形势,对2008年6月25日鲁北沿海地区强烈冰雹天气过程进行诊断分析,研究发现:在低涡背景下高空西北气流带来的冷空气,垂直风切变明显;雷达回波分析显示此次天气过程是一次超级单体风暴,有一个中等强度的中气旋,最大转动速度达25.1 m/s,地面风速达18.0 m/s;液态垂直含水量(Vertieally Integrated Liquid Water,VIL)的演变对冰雹预报有很好的指示作用,在短时预报中VIL因子可作为冰雹预报的指示因子。     

不同下垫面垂直风切变特征对比

利用中国西北、北方东部和南方地区的10个测风塔风速资料,研究了不同区域风切变的特征及差异.结果表明,西北、北方东部和南方垂直风切变存在明显的年变化和日变化,秋冬季大、春夏季小;夜间大,白天小;风切变的年变化和日变化与边界层稳定度的年变化、日变化有关.风切变的大小与下垫面有关,下垫面平缓地区风切变比较小,地形起伏大的地区风切变比较大.海滨地区的垂直风切变值明显大于内陆.     

南京一次局地暴雨的风切变以及大气结构特征研究

突发性局地暴雨一直是灾害性天气预测的重点,对于城市的防洪排涝具有重要意义。利用2012年7月3日南京站的多普勒天气雷达的径向风场数据,并基于风场反演的方法对风切变的识别和大小进行了分析和计算;利用南京和安庆站的常规探空资料,对比分析了其局地大气结构特征。针对风切变区风场的不均匀特点,在风场反演中选用了均匀风场模型进行计算,用临近格点之间风矢差来表示风切变的大小。对2012年7月3日南京地区的一次强对流过程中风切变的识别结果表明,切变区主要集中在强对流区,以及移动路径的前侧;风切变的量级显示,此次暴雨过程在强对流与中尺度气旋区边缘的切变大小一般在4.0 m/(s.km)以上,并且切变发展的方向与天气过程的一致;对于潜在发展的对流,对比结果发现风切变的大小在3.0 m/(s.km)以上时容易发展成新的单体。分析结果表明,强切变出现的位置,指示了暴雨的强度和落区;而大气能量结构揭示了暴雨前的先兆信息,发现冷层云高度较低使大气层结更不稳定,它有聚合积雨云的作用,使降水量超常增加,是引起此次局地暴雨的重要因素。研究结果为改进临近预报和对流潜势预报提供了丰富的细节和新的思路。     

北京首都国际机场低空风切变观测分析和数值模拟

利用2007-2008年北京首都国际机场气象观测资料和低空风切变的航空记录资料,统计分析了首都国际机场背景风特征和发生低空风切变时的风特征,并针对影响航空飞行安全的低空风切变个例分析了高空形势场,利用中尺度数值模式模拟了低空风切变的发展过程.主要结论有:两年间首都国际机场平均风速冬春季较大,风向主要为西北和东南方向,出现大风的频率也较夏秋季高;低空风切变主要发生在冬春两季,发生时近地面风速在11～15 m/s,风向为西北方向,主要由大气运动本身的变化造成,环流分析更加明确大尺度运动系统过境对低空风切变诱发的影响;数值模式不仅模拟出首都国际机场的低空风切变,还模拟出低空风切变自西北向东南方向的发展过程,其中,高空动量下传可能是诱发机场低空风切变的重要机制.     

亚洲-太平洋涛动与华南后汛期降水的联系机制

采用1961—2015年NCEP/NCAR再分析资料和华南地区降水资料,分析了7—9月亚洲-太平洋涛动(APO)与热带西太平洋环流系统以及垂直运动、水汽输送等条件的关系,探讨了其与华南7—9月汛期强度的联系机制.研究表明:(1)7—9月APO强度的年际变化与同期华南降水雨强存在显著负相关,即APO偏强(弱)年华南汛期少(多)雨.(2)在APO偏强(弱)年,副高偏北偏东(偏南偏西),副高南侧偏东气流减弱(加强),不(有)利于热带气旋西行影响华南,华南易少(多)雨.(3)在APO偏强(弱)年,东亚副热带夏季风偏强(弱),冷空气偏北偏弱(偏南偏强),不(有)利于华南及近海的热带气旋发展,华南易少(多)雨.(4)在APO偏强(弱)年,热带西太平洋纬向风垂直切变明显增大(减小),垂直上升运动减弱(加强),不(有)利于热带气旋的生成,且热带西太平洋水汽条件易使得热带气旋偏北偏东(偏南偏西)生成,华南易少(多)受热带气旋影响和少(多)雨.     

赣东北3类致洪暴雨的对比分析

使用3次不同类型的致洪暴雨个例资料,采用统计对比分析方法,总结出赣东北区域台风类暴雨、副高边缘类暴雨、西风带类暴雨的不同特点和阈值。分析表明:1)3类致洪暴雨都发生在高温、高湿区中,一定强度的对流有效位能和中层"干区"的卷入是产生致洪大暴雨的重要条件;2)台风类和副高边缘类致洪暴雨的0~3 km最大风垂直切变阈值为11~15 m/s,而西风带类致洪暴雨最强达20 m/s;3)西风带类和台风类致洪暴雨的云顶亮温阈值在-70℃,副高边缘类为-100℃;4)台风类致洪暴雨回波强度为30~40 d Bz,ET8~9km,VIL5×kg·m~(-2);西风带类致洪暴雨回波强度为40~45 d Bz,ET10 km,VIL10~15×kg·m~(-2);副高边缘类致洪暴雨回波强度为50 d Bz,ET12 km,VIL20×kg·m~(-2);5)台风暴雨的低层涡度最大,水汽通量与水汽通量辐合也最强。     

西北太平洋生成热带气旋的年代际变化

为了分析热带气旋年代际变化的特征和造成这种变化的原因,利用西北太平洋编号台风资料对1949～2003年55 a的西北太平洋热带气旋特点进行分析,发现西北太平洋生成的热带气旋不管是频数还是生成位置都存在明显的年代际变化,根据热带气旋频数的年代际变化,把研究的55 a分成低频时期(LFP)和高频时期(HFP)分别加以考察.结果发现:热带气旋生成的高低频时期海气条件存在明显的差异,HFP的海温、对流、涡散度和切变条件都有利于西北太平洋热带气旋的生成,而LFP则明显存在物理量场的相反异常.这表示HFP的海气环境相比LFP更有利于热带气旋生成,说明了变化的海气条件是引起热带气旋频数和生成位置年代际变化的主要原因.     

时间延迟和关联噪声对基因转录调节系统统计性质的影响

研究延迟时间τ和交叉关联噪声对基因转录调节系统关联函数C(s)和弛豫时间TC的影响.在小延迟近似下,利用微扰理论,得到了系统的定态概率分布函数Pst(x).基于Pst(x),通过Stratonovich解耦近似框架导出了C(s)和TC的近似表达式.数值计算结果表明,TC随乘性噪声强度D的变化曲线呈一单峰结构,τ和噪声间正关联时的关联强度λ的增大均使TC增大,而噪声间负关联时|λ|和加性噪声强度α的增大则使TC减小;系统态变量x(蛋白质浓度)的C(s)随时间s呈指数规律衰减,τ对C(s)的影响显示一个临界行为,即存在一个临界值τC,当ττC时,τ的增大使C(s)增大,而ττC时,使C(s)减小.λ0时,λ增大使C(s)增大,而λ0时,使其减小.D对C(s)的影响也显示一个临界行为,即D较小和较大时D的增大对C(s)的影响相反,然而,α的增大只会使C(s)值减小.     

Climatological relationships among the tropical cyclone frequency,duration, intensity and activity regions over the Western Pacific

Climatological relationships among the tropical cyclone (TC) frequency, duration, intensity and activity regions over the Western Pacific are explored based on long-term best track data. Frequent TC occurrence does not necessarily imply a long duration of TCs in the same periods. Three types of relationship between TC number and duration in the period 1945–2007 were identified in this study: low frequency and short duration during 1945–1955 (Period I); high frequency and short duration in the 1960s (Period II); and high frequency and long duration in the 1990s (Period III). TC activity regions differed among the three periods. During Period I, the main activity regions were over the ocean east of the Philippines (120°–140°E). During period II, two prevailing storm tracks extended west-northwest between 110° and 147°E. During period III, TCs had an extensive activity region from 110° to 160°E. TC intensity is related closely to activity regions. Most strong TCs developed over the ocean far from the Philippines, and had a northwestward track. Our results also show that the relationships between TC frequency, duration and their active regions are modulated strongly by broad-scale vertical motion, geopotential height and horizontal wind anomalies.     

Can the climate background of western North Pacific typhoon activity be predicted by climate model?

Based on the observation and reanalysis data through 1948-2004, the vertical shear of zonal wind, outgoing Iongwave radiation, and divergence fields in the lower and upper troposphere during summer are revealed to correlate significantly with the concurrent western North Pacific （WNP） typhoon frequency, and they therefore can be regarded as predictors for the WNP typhoon activity anomaly. After that, the 34-year （1970-2003） ensemble hindcast experiments are performed by the nine-level atmospheric general circulation model developed at the Institute of Atmospheric Physics Under the Chinese Academy of Sciences （IAP9L-AGCM）, aiming to investigate the numerical predictability of the summer vertical shear of zonal wind and divergence field in the lower troposphere. It is found that the temporal correlation coefficients between the hindcast and observation are 0.70 and 0.62 for the vertical shear of zonal wind and divergence field, respectively. This suggests that the model possesses a large potential skill for predicting the large-scale climate background closely related to the WNP typhoon activity, and the model is therefore capable of performing the real-time numerical prediction of the WNP typhoon activity anomaly to some extent.     

环境风对光学雨滴谱仪探测的影响

为了研究环境风影响下激光雨滴谱仪探测数据的应用, 基于北京2018年6—8月的多次降水过程, 对比架设于不同高度的OTT-Parsivel激光雨滴谱仪和超声风温仪的探测结果, 分析环境中不同强度的水平和垂直风对雨滴谱仪观测的影响。结果表明, 水平风速小于10 m/s且垂直风速大于0.4 m/s时, 利用OTT-Parsivel观测的速度谱估计垂直风速, 80%以上的估计值与超声风温仪观测值一致; 对雨滴垂直速度的修正会使计算得出的直径1 mm左右的雨滴数浓度发生显著变化, 进而影响雨滴谱衍生物理量; 借助定义的样本速度谱平均标准差和异常雨滴比例两个特征参数, 可以识别80%水平风速大于10 m/s的样本。     

2012年7月4-5日河南省驻马店暴雨过程分析

利用MICAPS常规资料、NECP再分析资料、雷达回波资料,对2012年7月4-5日河南省驻马店暴雨过程进行诊断分析,资料表明：此次暴雨过程是受副热带高压边缘西南气流和中低层切变线的共同影响,高空槽后带来的冷空气与西南暖湿气流在淮河流域上空交汇,促使不稳定能量爆发,从而产生中小尺度强降水.在新一代天气雷达上,则表现为对流性降水回波,回波呈块状结构,强度大,中心强度为59 dBZ,对流高度12 km .从回波连续演变来看,整个回波云系随着低槽的东移南压,移速25 km/h .径向速度图上,最大负速度入流为-39 m/s,最大正速度出流为24 m/s,入流绝对值远大于出流绝对值,表明测站附近为气流辐合.垂直风廓线图上,最大风速高度6．7 km,最大风速风向198 deg,最大风速18．0 m/s,表明高层有西南气流加入,在4．6 km高度附近有一个明显的垂直切变线.     

中尺度冷涡切变暴雨多普勒雷达特征分析

利用天气形势场、物理量场、新一代雷达产品资料对2008年7月17日下午到夜里,豫北、鲁西、冀南地区出现的区域性暴雨天气进行多尺度诊断分析.分析结果显示:较弱的冷性低涡切变本身并不能造成强降水天气,当低涡东移遇副热带高压西北边缘较强暖湿气流时得到加强,在低涡东侧副热带高压边缘切变上产生暴雨天气.冷涡暴雨低层有明显的东北气流冷垫,加强了其动力上升运动,水汽输送依赖于对流层中层的西南气流,中层水汽辐合非常明显.在新一代雷达产品图上显示:较稳定的大范围中等强度回波能产生较强降水.中低层风场为暖平流加辐合,有利于暴雨的形成,中低层较大的垂直风场切变给对流云的形成提供动能,有利于暴雨的产生.     

滇西南一次超级单体持续降雹过程分析

利用多普勒天气雷达3830/CC和分辨率为1°×1°的NCEP再分析资料,对一次南支槽影响滇西南超级单体雹暴过程进行分析.结果表明：2 h以上深厚持久中气旋、低层辐合高层辐散和和风速随高度增加等中尺度径向风场结构利于低层暖湿空气辐合进入云体和倾斜旋转上升,形成低层弱回波区(Weak Echo Region,WER)、钩状回波和中高层回波悬垂,北侧冷平流入侵形成“V”型槽口,保障超级单体雹暴持续4 h以上,冰雹粒子强烈散射作用形成旁瓣回波.径向风辐合增强并扩展至8 km高度,回波强度、顶高、50 dBz回波高度、-20℃层回波强度、垂直累积液态水含量(Vertically Integrated Liquid, VIL)等参量波动增大,尤其中气旋非常利于超级单体发展和冰雹粒子生长,在中气旋到达强盛阶段(旋转速度≥10 m·s^-1)26 min内5个特征参量先后出现最大值.南支槽前中层西南气流的汇合提供水汽条件,中低层强垂直风切变提供抬升动力条件,近地层中尺度辐合线创造对流触发条件,低层温湿度锋区提供对流不稳定,而上冷下暖及低层湿度适中、中层高湿、高层干的垂直结构加剧对...     

近66年信阳地区日照时数变化特征及其相关因素分析

利用1951-2016年河南省信阳地区气象站逐月日照时数资料,运用线性回归分析、距平值分析等方法分析了年、季、月日照时数的变化特征,对日照时数变化与部分气候因素、细颗粒物浓度变化进行相关分析.结果表明:1951-2016年信阳地区年日照时数整体以119.66 h/10a速度下降,呈显著下降趋势;年日照时数异常减少的年份为2009年和2012年,2009年年日照时数异常主要受冬季日照时数变化的影响,2012年年日照时数异常主要受春季和冬季日照时数变化的影响;近5年,信阳地区日照时数月变化与细颗粒物浓度月变化呈显著负相关;日照时数较多的月份,细颗粒物浓度相对较小;1951-1971年,水汽压、湿度对日照时数影响比较明显,水汽对太阳辐射的散射、折射及吸收作用直接影响日照时数的变化;2005-2016年,平均风速与日照时数呈显著正相关,平均风速越大,越有利于污染物扩散.     

2008年"2.28"低纬高原强对流成因诊断与数值模拟

 利用常规观测、NCEP1°×1°再分析资料和中尺度WRF模式,对低纬高原云南2008年"2.28"强对流进行成因诊断和数值模拟研究,结果表明:此次复杂强对流在春季低温冷冻灾害和位势稳定背景下,由强垂直风切变、低层潮湿和足够水汽供应以及强抬升机制共同作用造成.过程中,强对流由强斜压不稳定释放诱发在低层湿舌附近;冰雹、雷雪上空-20 ℃温度层在450hPa层上少动, 0~-20 ℃温度梯度是冰雹大于雷雪的;降雹的饱和水汽团高度比雷雪高;垂直干位涡反映了对流层高层强位涡高值的强干冷西北气流向低层、低纬传送和中低层小位涡西南暖湿急流交汇特征.WRF模拟结果佐证了位势稳定条件下存在强垂直风切变会发生剧烈对流的事实,水平风、抬升凝结高度和最大对流有效位能等可为判断云南有无强对流及其种类提供参考依据.     

Sea surface temperature east of Australia： A predictor of tropical cyclone frequency over the western North Pacific？

The relationship between sea surface temperature (SST) east of Australia and tropical cyclone frequency over the western North Pacific (WNPTCF) is analyzed by use of observation data.The WNPTCF from June to October is correlated negatively to spring SST east of Australia.When the spring SST is in the positive phase,a cyclonic circulation anomaly in the upper troposphere and an anticyclonic circulation anomaly in the lower troposphere prevail over the western North Pacific from June to October,concurrent with an anomalous atmospheric subsidence and an enlarged vertical zonal wind shear.These conditions are unfavorable for tropical cyclone genesis,and thus WNPTCF decreases.The negative phase of the spring SST east of Australia leads to more tropical cyclones over the western North Pacific.The spring SST east of Australia may give rise to simultaneous change in tropical atmospheric circulation via the teleconnection wave train,and then subsequently affect atmospheric circulation variation over the western North Pacific.     

基于河流出水量的区域水文干旱特征及其水文频率分析——以黔中水利枢纽工程区为例

为了加强区域水文干旱预测预报系统,对区域水文干旱特征变化规律作进一步分析,基于河流出水量这一视角,以黔中水利工程区1960—2016年的逐月径流数据为基础,通过河流出水量估算,采用径流距平百分率及P-Ⅲ(PearsonⅢ)型曲线、适线法等水文频率分析法进行水文干旱特征研究。结果表明:近57年来,黔中水利工程区河流年出水量波动较大,1989年达到历史极低值,出水量总体呈递减趋势;水文干旱主要发生于黔中地区的中部区域,进入21世纪之后区域水文干旱发生得较为频繁,主要以中旱为主,各干旱程度的频率趋势依次为:轻旱中旱重旱特旱;根据P-Ⅲ型水文频率数学模型,河流出水量最小1个月低于52.70 m~3/s,最小3个月低于169.36 m~3/s,最小5个月低于313.90 m~3/s,最小7个月低于543.48 m~3/s时区域内发生20年一遇(P=95%)的水文干旱。