重庆雾气候特征及天气成因分析

利用1980-2011年的重庆全市36个区县气象站的能见度及相对湿度资料,分析了重庆全区域雾的气候特征。选取全市的典型浓雾个例,利用NCEP 1°×1°的再分析资料和L波段雷达资料,合成分析了辐射雾和雨雾的环流形势、温、湿、风的垂直结构。结果表明：重庆全区域雾呈现西多东少的分布形势,出现的时间主要集中在10月至次年2月,年平均雾日数在21世纪初呈现显著下降趋势,雾日减少的突变发生在2002年。辐射雾发生时500 hPa中亚及青藏高原地区为高压脊,地面上重庆位于高气压内部的均压场中,冷锋已到达华南地区;而雨雾发生时500 hPa青藏高原地区为低压槽区,地面冷高压中心位于我国北方地区,有弱冷空气经大巴山从东北向渗入重庆。两种雾的温、湿、风垂直结构特征表现为辐射雾近地层逆温明显强于雨雾;上干下湿和湿层深厚分别是辐射雾和雨雾形成时,湿度垂直结构的主要特征;两种雾形成时近地层风速都很小,总体来看雨雾发生时各层的风速都大于辐射雾。     

平流层剩余环流及其时间演变特征

平流层剩余环流是由剩余速度经向分量和垂直分量构成的平流层经向－垂直环流，它对于对流层－平流层相互作用和物质交换起着十分重要的作用。作者利用1979～2003年NCEP II再分析资料计算了剩余速度经向分量和垂直分量， 并与数值模拟结果进行了比较，再用计算的剩余环流讨论了它的季节变化、年际变化和长期变化趋势。计算结果表明，剩余环流的上升气流从低纬度赤道地区对流层顶上升到平流层下部，然后向极向下运动，在中纬度地区下沉， 进入对流层，这也就是Brewer－Dobson环流。计算结果同数值模拟结果比较一致。由此可见，可以利用NCEP资料得到比较清晰的剩余环流和Brewer－Dobson环流。剩余环流有明显的季节变化，上升气流的中心随着季节的变化在赤道地区南北移动，春秋季节其中心基本上位于赤道附近，南北半球大致呈对称分布，只是北半球副热带地区的下沉气流要比南半球强。在冬夏季节，上升气流的中心分别位于南北纬10°附近。北半球夏季的上升气流要比南半球夏季的上升气流强，同时冬半球的下沉气流比夏半球的下沉气流强。剩余环流还有年际变化和准两年周期振荡特征，在纬向风为西风位相时，赤道地区的上升气流比较弱；而在东风位相时，上升气流和水平方向的输送相对比较强。剩余环流的十年际变化表现为，1979～1983年、1990～1995年、2000～2003年较强，其他年份则较弱。在过去25年，就总的变化趋势而言，剩余环流的上升气流有所增强，平流层下部向中纬度地区的输送也有所增强，环流整体形势是增强的。     

湖北西南山地一次辐射雾和雨雾气象要素特征的对比分析

利用边界层探测、地面高空观测等资料,对比分析了2010年湖北西南山地一次连续发生的辐射雾和雨雾的环流形势及地面和高空气象要素特征,结果表明:1)500 hPa阻塞高压脊和南支槽的反位相叠置有利于湖北西南山地出现雨雾天气.2)地面水平能见度与相对湿度反相关关系非常显著;雨雾与降水的发生、持续和结束几乎同步.3)辐射雾时地面水平能见度与雾滴浓度反相关性比雨雾更为显著;雾含水量越大能见度越低.4)辐射雾发生期间有多个逆温层同时存在,上层逆温更厚更强、下层逆温更为浅薄.雨雾发生时,逆温层可以有2～3个,逆温层底比辐射雾低层逆温层底高,但也可能没有逆温层存在.5)边界层风速小、对流活动弱有利山地辐射雾和雨雾的形成.地面风速很小或者静风,是辐射雾和雨雾生成的共同条件.雨雾发生时对流活动发展的高度比辐射雾高.6)辐射雾空气饱和层的高度低于雨雾.     

青藏高原东侧陡峭地形对一次强降水天气过程的影响

利用高分辨率中尺度模式分析资料,研究了青藏高原东侧陡峭地形对一次暴雨天气发生发展的影响。结果显示,青藏高原地形对大气环流的动力阻挡作用形成了本次暴雨过程的水汽输送通道,青藏高原东侧陡峭地形结构造成了四川西北部和黄河上游的强水汽辐合中心,并使低层高能舌和能量锋区位于海拔较低的四川盆地,在四川盆地对流层低层建立起位势不稳定层结。青藏高原东侧陡峭地形结构引起了低层偏东气流强烈的垂直上升运动,最强的垂直上升运动出现在东西风垂直切变与陡峭地形交汇处,激发不稳定能量释放,促使强对流猛烈发展,暴雨过程中高原东侧还有一个中尺度涡旋的发生发展相伴。青藏高原东侧暴雨区最显著的热力特征是高温高湿区域仅出现在对流层低层,最显著的动力特征是强涡度柱也仅出现在对流层低层。     

夏季青藏高原热力场和环流场的诊断分析 II:环流场的主要特征及其大型垂直环流场

本文使用经过青藏高原气象科学实验测站观测资料订正过的欧洲中心FGGE-Ⅲb资料,对1979年7月月平均进行分析,计算了垂直速度、散度、垂直剖面函数和速度势函数等物理量以及上升气流轨迹,给出了夏季高原主体地区环流场的主要特征和详细的高原地区不同经纬度剖面垂直环流场的特征和分布. 配合夏季高原高层强大稳定的反气旋高压带,高原主体地区为整层上升气流区,但ω场有东西两个上升中心,它们是两个对流活动上升中心,两部的中心位于狮泉河和改则之间偏北的地区,东部的位于那曲一带. 本文给出了高原地区三个主要的经向环流圈(南北两侧下沉的小环流圈、跨赤道的季风环流圈)的经度位置和高原地区与西太平洋之间发生遥相关的主要纬度位置,发现在跨赤道的季风环流圈中,在赤道以南的下沉气流主要来自高原与15°N之间,从高原上升的气流仅在对流层上部(200hPa左右)跨过赤道.从高原西部上升的气流往往从非洲至印度尼西亚一带跨过赤道,而从高原东部及其东侧我国大陆上升的气流往往下沉在太平洋和北大西洋地区.     

夏季青藏高原热力场和环流场的诊断分析——Ⅱ:环流场的主要特征及其大型垂直环流场

本文使用经过青藏高原气象科学实验测站观测资料订正过的欧洲中心FGGE-Ⅲb资料,对1979年7月月平均进行分析,计算了垂直速度、散度、垂直剖面函数和速度势函数等物理量以及上升气流轨迹,给出了夏季高原主体地区环流场的主要特征和详细的高原地区不同经纬度剖面垂直环流场的特征和分布. 配合夏季高原高层强大稳定的反气旋高压带,高原主体地区为整层上升气流区,但ω场有东西两个上升中心,它们是两个对流活动上升中心,两部的中心位于狮泉河和改则之间偏北的地区,东部的位于那曲一带. 本文给出了高原地区三个主要的经向环流圈(南北两侧下沉的小环流圈、跨赤道的季风环流圈)的经度位置和高原地区与西太平洋之间发生遥相关的主要纬度位置,发现在跨赤道的季风环流圈中,在赤道以南的下沉气流主要来自高原与15°N之间,从高原上升的气流仅在对流层上部(200hPa左右)跨过赤道.从高原西部上升的气流往往从非洲至印度尼西亚一带跨过赤道,而从高原东部及其东侧我国大陆上升的气流往往下沉在太平洋和北大西洋地区.     

河南特强暴雨β中尺度流场发展机理的数值模拟研究

采用宇如聪等研制开发的η坐标有限区域中尺度暴雨数值预报模式AREM,对2004年7月16—17日发生在河南的一次特大暴雨过程进行了数值模拟。模拟结果表明:凝结潜热促使对流层中层大气在β中尺度水平范围的气柱内得到加热,中高层大气的等压面抬高并形成β中尺度高压,中低层大气的等压面降低并形成β中尺度低压,上下层的共同作用促进了垂直运动的迅速发展。当上升运动强烈发展时,在其四周有明显的补偿下沉气流出现:在强上升运动南侧,对流层高层辐散气流向南回流导致对流层高层出现中尺度垂直环流圈,它的下沉支融入上升运动区南侧的补偿下沉气流中,并将高空的水平动量带到对流层低层形成一支新的β中尺度急流;在强上升运动北侧,对流层低层发展出了一支中尺度垂直环流圈,其下沉支向南的辐散气流与低层西南暖湿气流汇合,形成β中尺度辐合线,加强了暴雨区上空低层的辐合;在强上升运动东侧,对流层低层也有一支中尺度垂直环流发展,其下沉支中向西的辐散气流使该区域原来较为一致的西南气流出现向东的偏转,从而在西南气流中形成气旋性弯曲,更进一步加强了β中尺度辐合线上的辐合。对流层低层非地转涡度的强烈发展是β中尺度气旋形成的重要原因。最后给出了强暴雨β中尺度流场发展机理的三维空间示意图。     

北半球夏季中低纬地区的平均垂直环流与大气中冷热源分布的关系

本文应用中央气象局出版的“北半球高空气候图集”中的风场资料,计算了45°N以南、北半球范围、7月份850 mb—100 mb各标准等压面层上的平均垂直运动。分析了不同区域经向和纬向垂直环流的特点,并将它与大气中冷热源进行对照。指出:夏季北半球低纬度平均是个Hadley环流,其北是个道环流。形成这种环流形势的主要贡献地区在两个大洋上,这主要与低纬度大气是个热源、共北是个冷源的分布有关。另外,由纬向环流看到,夏季北半球中低纬主要上升运动区和下沉运动区各有两个,这两对上升气流区和下沉气流区构成了夏季北半球中低纬地区垂直环流的大形势。此外,本文还指出夏季青藏高原上空的上升气流向四周流出后所影响的地理区域。     

东亚和太平洋上空平均垂直环流----(一)夏季

本文利用中央气象局出版的《北半球高空气候图集》中的风场资料,计算了50°E—130°W,0°—50°N范围内,七月平均850mb—100mb各标准层上的垂直运动,分析了不同区域的经向和纬向垂直环流的特点。指出:夏季130°E以西的低纬度为巨大的西南季风环流区,此外在高原的南北两侧还各存在一较小的经向环流圈,影响着高原附近的天气和气候;160°E以东的中低纬度的海洋上空为经典的Hadley环流所控制,其强度和影响的范围自西向东递增;由于青藏高原地形及夏季的热源作用,使其与西半球,南半球和中东太平洋的天气系统产生遥相关;平均直接从青藏高原上升的气流对西太平洋副高的贡献不大,而平均从西边直接下沉到西太平洋副高的气流是从高原以东的大陆上升的。最后根据计算和分析结果给出了青藏高原及其邻近地区三维空间的垂直环流示意图。     

一九八一年初夏东南亚地区大气热源结构及其对经向环流的影响

本文用热力学方程和水汽连续方程计算了东南亚地区1981年初夏的大气热源和水汽汇的分布情况。文章讨论了大气热源的演变与该地区经向垂直环流的相互关系,并讨论了大气热源和经向环流在南海和中南半岛的差异。分析结果表明,经向环流圈与大气冷热源的分布密切相关。东亚季风建立后的大气热源中心在南海北部,热汇区在赤道附近,相应的最大上升气流也出现在南海下沉区主要在赤道南侧,而且南海的经向环流比中南半岛的要强盛的多。大气热源对于经向环流圈的形成和维持有很大的作用。      

青藏高原地表热源异常与四川盆地夏季降水的关联

利用所计算的1961—1995年高原热源资料、四川与重庆的降水资料以及500hPa月平均高度场资料，分析了高原地表热源异常对四川盆地降水与旱涝的影响。结果表明，高原地表热源异常与四川盆地降水和旱涝有显著的相关；高原地表热源异常通过强迫500hPa东亚大气环流异常来影响四川盆地降水。     

在“鞍”型大尺度环流配置下西南低涡发展的物理过程及其对川东暴雨发生的作用

利用2005年7月6～9日川东地区暴雨过程的观测资料，从大尺度环流、水汽输送和温度平流，并利用湿位涡的垂直和水平分量(Pm1和Pm2）以及相当位温，分析诊断了此次暴雨发生的大尺度环流背景特征以及西南涡发展的物理过程, 其结果表明如下:(1)在此次暴雨发生期间，四川盆地北部由于受中高纬长波东移调整的影响, 不断有低压槽分裂出来并影响此地区, 在盆地的西南方向的孟加拉湾季风槽比较活跃, 南海季风向北输送由于受到西风输送的作用在四川盆地东南部也出现弱的横槽, 并且西太平洋副高西伸到四川盆地东部以及存在于高原中部的高压共同作用, 从而形成明显“鞍”型大尺度环流配置; (2)在此“鞍”型场大尺度环流背景下, 强西南气流绕流高原东侧直接进入四川盆地, 而弱西南气流则绕流云贵高原输送进入四川盆地东部, 受地形的阻挡和西伸的西太平洋副高的作用在四川盆地东部形成向北的急流辐合带, 同时, 由于两支气流输送着大量的水汽, 暖湿空气在川东地区形成高温高湿的辐合区; (3)在此“鞍”型场作用下, 盆地上空的低层不断聚集季风气流输送的大量暖湿空气, 而在高层有冷干空气侵入, 从而导致盆地内低涡系统强烈发展; (4) 由湿位涡的垂直分量和水平分量的诊断表明了在暴雨发生期间, 在四川盆地北部上空的高层不断有干空气入侵, 引起了垂直对流不稳定, 即Pm1<0, 并向盆地东北部发展, 从而使此区域气旋性涡度不断加强, 即低涡强烈发展; 并且, 在盆地上空低层暖湿空气相当位温的水平梯度对于西南低涡的发展和暴雨的发生同样起了重要作用, 正的Pm2中心与暴雨发生区域有很好的一致性, 这表明暴雨往往发生在高温高湿的强垂直不稳定区域。     

贵州区域性辐射大雾特征与形成条件

通过对1971-2008年贵州省08:00能见度资料及地面天气图的普查,选取382次区域性辐射大雾天气过程,分析了贵州区域性辐射大雾的时空特征.并利用1999-2008年93次辐射雾08:00地面和高空天气图,进行天气环流条件分析;并进一步利用地面站及高空资料,研究了形成辐射雾的气象条件.研究表明,贵州区域性辐射大雾主要集中在仲秋到隆冬时段,呈现“东多西少”的分布特征,均压场是区域性辐射大雾的地面环流条件,区域性辐射大雾的四种高空环流条件为西北气流、西南气流、副热带高压、平直西风气流.地面风速小、湿度大、夜间辐射降温显著及近地层有逆温、整层“上干下湿”是形成区域性辐射雾的气象条件.     

大雾天气对城市环境中空气质量的影响及危害

商丘市的大雾多形成在大陆高压型、冷锋前暖区型、均压场型、(低压)倒槽型天气形势中。空气中的污染物不仅增加了水汽凝结核,那些可溶性气溶胶还降低了饱和水汽压,使空气中的水汽更容易饱和,因此被污染的空气更容易形成雾。而大雾天气抑制了近地面层污染物的垂直扩散,加剧了城市污染。     

Relationship between atmospheric heat source over the Tibetan Plateau and precipitation in the Sichuan–Chongqing region during summer

NCEP–NCAR reanalysis data and a 47-yr daily precipitation dataset from a network of 42 rain gauges are used to analyze the atmospheric heat source (<Q₁>) anomaly over the Tibetan Plateau (TP) and its influence on the summer precipitation anomaly in the Sichuan–Chongqing region. Results show that the vertical advection of <Q₁> over the central TP is a major factor affecting summer precipitation in the Sichuan–Chongqing region. When the vertical advection of <Q₁> over the central TP is strengthened, the South Asian high shifts further than normal to the south and east, the western Pacific subtropical high shifts further than normal to the south and west, and the Indian low weakens. This benefits the transport of warm moist air from the low latitude oceans to the Sichuan–Chongqing region. Correspondingly, in the high latitudes, two ridges and one trough form, which lead to cool air moving southward. These two air masses converge over the Sichuan–Chongqing region, leading to significant precipitation. In contrast, when the vertical advection of <Q₁> over the central TP is weakened, the South Asian high moves to the north and west, the subtropical high moves eastward and northward, and the Indian low strengthens. This circulation pattern is unfavorable for warm air advection from the south to the Sichuan–Chongqing region, and the cool air further north cannot move southward because of the presence of two troughs and one ridge at high latitude. Thus, ascent over the Sichuan–Chongqing region is weakened, resulting in less precipitation.     

江苏地区雨雾天气特征及成因研究

利用2010—2016年江苏地区雨雾观测资料,对雨雾天气类型分型、气象要素变化以及成因机制等进行了分析。结果表明：江苏地区雨雾天气类型主要分为倒槽型、冷锋前部型、高压底部型,其中倒槽型发生频率最高;低气压、高湿度、低风速、风向由偏东风或东南风转为偏北风以及前期较高的气温等是雨雾形成的重要气象条件;雨雾形成时江苏地区925 hPa上正变温转为弱的负变温,说明弱冷空气促使了雨雾的发生;边界层低层的弱冷平流有利于水汽凝结和逆温形成,逆温最强时段对应能见度最低阶段;雨雾过程中边界层低层上升、下沉运动均可存在且垂直速度较小。     

Analysis on the Long-Lasting Freezing Rain and Snowstorm Event at the Beginning of 2008

In this paper,main characteristics of the long-lasting freezing rain and snowstorm event in southern China at the beginning of 2008,features of the related atmospheric circulation and the causes thereof are analyzed.During the event,patterns of the atmospheric circulation stayed stable; the polar vortex located in the northern part of the Eastern Hemisphere was strong with little movement; the cold front from the polar region and the active warm air mass from the tropical ocean confronted each other for a long time; the blocking high to the west of Baikal remained strong and steady; the trough over central nd western Asia maintained its position for quite long with a group of little troughs splitting from it frequently; the dominant wind at 700 hPa was southwesterly while shears and vortexes at 850 hPa developed continually,providing the necessary low-level convergence for subsequent precipitation.Meanwhile,in the mid troposphere,eddies were generated over the Tibetan Plateau and positive vorticity disturbances in the Sichuan Basin propagated eastward to the coastal regions of eastern China.The western Pacific subtropical high was intensive with westward and northward migrations.The subtropical frontal zone was puissant and the north-south temperature gradient was large.Quasi-stationary fronts over South China and the Yunnan-Guizhou Plateau remained stable.Warm air masses over the tropical ocean were active,so was the trough in the southern branch of the westerlies over the Bay of Bengal.There were four episodes associated with this event.The first one was featured with the interaction of strong cold and warm air,while the other three with the quasi-stationary fronts over South China and the Yunnan-Guizhou Plateau as well as vigorous penetration of cold air from the north.The existence of the inversion layer and the thick melting layer were one of the main reasons for the long-lasting freezing rains.The main reason for the snowstorms was that the positive vorticity over the Sichuan Basin propagated eastward to the coastal regions of eastern China.Abundant water vapor and intense updraft also favored the heavy snows.     

2001年华西秋雨时空分布特点及其成因分析

分析了2001年华西秋雨的时空分布特点和大尺度环流背景及天气系统的主要特征, 并对秋雨形成的主要物理机制进行了诊断和分析。结果显示, 2001年秋季, 华西地区阴雨日数多, 雨区集中, 强降水时段集中在9月份。该月, 巴尔喀什湖地区500 hPa呈准稳定的低压槽, 其上不断有短波分裂东移, 携带冷空气经高原东移, 与强大的副热带高压西南侧的东南暖湿气流和来自孟加拉湾的西南暖湿气流交汇于四川盆地、陇南、陕南一带, 致使该地区持续阴雨天气。诊断分析表明, 9月, 青藏高原地区对流旺盛, 水汽凝结释放潜热, 使其成为一个强大的热源中心; 而江淮、江南一带多受西北太平洋副热带高压控制, 盛行下沉气流, 为热源低值区; 四川盆地处于高原高能量带与盆地以东低能量带之间的能量锋区。此能量锋区的存在促使从巴尔喀什湖低压槽分裂东移的短波槽在该地区发展。同时, 东路冷空气的渗入进一步加大了能量锋区的强度, 激发不稳定能量释放, 造成了四川盆地部分地区出现大暴雨甚至特大暴雨。     

THE IMPACT OF MID-LATITUDE CIRCULATION OVER THE TIBETAN PLATEAU ON THE TRACK OF TYPHOON OVER THE NORTHWEST PACIFIC*

There is a close relationship between variation of middle latitude synoptic system over the Tibetan Plateau and movement of typhoon over the Northwest Pacific.This paper tries to discuss the mechanism of it through the numerical simulation and dynamic diagnosis.25-year statistical results during the period from 1970 to 1995 indicate that the relationship between middle latitude circulation over the Plateau and the track of typhoon over the Northwest Pacific are as follows.When longwave trough in 500 hPa isobaric surface over the Plateau.it is favourable to typhoon's westward movement:on the contrary,large scale anticyclone over the Plateau is favourable to typhoon's recurvature.We simulated the typhoon under these two flow patterns with MM5 model.Numerical simulation results showed that:(a)Longwave trough on 500 hPa surface over the Plateau makes subtropical high extended westward so as to typhoon south to high moves westward in easterly steering flow.(b)Anticyclone over the Plateau will bring about the longwave trough developing along the east coast of Asia,it'will usually cause typhoon recurring in front of the developed trough.In addition,the results of dynamic diagnosis show the physical mechanism on impact of synoptic system over the Plateau on the downstream synoptic system,that is,the transport of disturbance kinetic energy over the upstream Plateau makes the downstream trough developed.And then it affects the steering flow of typhoon.Because of existence of the high ridge over the Plateau.the energy transport channel moves to north.On the contrary,the trough exists over the Plateau,the energy transport channel moves to south.The southerly in front of trough over the Plateau and the southerly in the east part of typhoon transport low potential vorticity of low latitude into subtropical high.That is beneficial to development of subtropical high and affects typhoon's movement.These results fully reflect the impact of interaction between mid-latitude and low latitude on synoptic system.