河西走廊东部“2008.5.2”强沙尘暴成因分析

利用常规探测、地面加密观测、涡度相关系统、T213L19数值预报产品、以及FY-2c/2d红外卫星云图资料,对2008年5月2日河西走廊东部的大风强沙尘暴过程的成因进行了天气动力诊断和中尺度分析。结果表明:地面冷锋伴随的强风暴是产生强沙尘暴的主要原因。500 hPa阶梯形短波槽为沙尘暴的发展提供了大尺度环流背景,700 hPa变形场是大风沙尘暴的触发系统,地面热低压的发展加大了冷锋前后的气压和温度梯度,为对流发展提供了热力不稳定条件。高空急流入口区南侧的次级环流为深对流发展提供了深厚的垂直环流发展条件,是沙尘暴发生的基本动力;地面摩擦风引发的强动量通量为沙尘卷起提供了基本的动能。较强的不稳定层结为对流发展提供了位能转化为动能的基本条件。垂直螺旋度对沙尘暴的落区具有较好的指示意义。     

冀南地区一次强对流型强沙尘暴成因分析

利用常规观测资料、卫星云图、雷达及NECP等资料对2005年5月10日冀南地区强沙尘暴天气过程进行分析,探讨了这次强对流型沙尘天气的成因。结果表明,上冷下暖的垂直结构和午后地面受热增温,容易产生热对流不稳定;地面大风的形成主要源于冷锋前的飑线,雷达回波图上表现为典型的弓状回波,地面中尺度辐合线对飑线发生有重要的作用,高空急流的加强及其形成的次级环流使高空动量有效的下传到地面则是另一个重要原因;沙尘暴区位于高低空急流交汇的区域,700hPa螺旋度正值与高能舌重合区和高空300hPa螺旋度正值区梯度较大的地区,对流层螺旋度大小对沙尘暴预报有一定的指示意义。     

蒙古气旋产生强沙尘暴的诊断分析

利用MICAPS资料、FY-2C红外卫星云图和2.5°×2.5°NCEP再分析资料,对2008年5月25日至28日大范围沙尘暴过程进行了天气动力诊断和物理量场分析。结果表明,强沙尘暴主要出现在冷平流前的温度梯度密集区和涡度梯度密集、陡峭区。在这次强沙尘暴过程中,暖平流是蒙古气旋发生、发展的重要热力因子,大气热力不稳定和强风是起沙的动力;500 hPa阶梯槽快速东移是飚线产生的触发系统;对流风暴是引发强沙尘暴主要因素。蒙古气旋的发展加大了冷锋前后的气压和温度梯度,为对流风暴的发生提供了热力不稳定条件。700 hPa冷平流爆发性下沉、南下,为强沙尘暴的产生提供了强大动力。     

2015年春季北疆沿天山一带一次强沙尘暴过程分析

利用NCEP1°×1°全球格点再分析资料和常规地面观测资料,对2015年4月27日北疆沿天山一带的沙尘暴天气过程进行了诊断分析。结果表明：乌拉尔山低槽分裂短波槽与中纬度锋区上中亚低槽汇合东移是沙尘暴发生的影响系统,地面冷锋过境是沙尘暴出现的直接原因;前期高温少雨,时值春播期为沙尘暴的发生提供了丰富的沙尘源;中层400 hPa至低层700 hPa强冷平流的入侵,加大了热力不稳定;假相当位温锋区的强迫抬升作用,触发了不稳定能量的释放;300 hPa高空西风急流的增强造成锋生和动量下传,为沙尘暴提供了充足的动力。沙尘暴天气发生在地面冷锋后部西北大风区内、Δp3中心前部、850 hPa强冷平流前部以及850 hPa强上升运动区内。Δp3 ≥10.0 hPa、水平螺旋度≤ -300 m2?s-2对沙尘暴天气的预报有较好的指示意义。     

河西走廊东部“2018.3.19”强沙尘暴特征分析

利用常规气象观测资料和ECMWF数值预报产品初始场资料,对2018年3月19日河西走廊东部的大风强沙尘暴天气过程进行了分析。结果表明:500 hPa蒙古西部到新疆东部低槽是此次区域性大风沙尘暴发生的影响系统,700 hPa河西走廊东部变形场是大风沙尘暴的触发系统,午后气温日变化加大了地面冷锋前后的气压梯度和温度梯度,冷锋前后Δp3达8.3h Pa,造成冷锋移至河西走廊东部产生强烈锋生是沙尘暴爆发的直接原因;随着河西走廊东部上空高空西风急流风速增大、高度降低,风速为14 m·s~(-1)的强风速带伸展到地面,将高空动量向下传播,加之北风前锋到达之处,沙尘暴爆发;沙尘区低层辐合、高层辐散,以及无辐散层和-52.6×10~(-3)hPa·s~(-1)的强上升运动一致,有利于增大近地面沙尘浓度;V-3θ曲线显示强垂直风速切变和上干下湿的状态,为此次沙尘暴的发生发展提供了不稳定的环境条件;前期降水稀少,气温异常偏高的气候背景和边界层逆温层破坏,中低层干热及地面风速增大,为沙尘暴天气爆发提供了前期气候背景和不稳定及动力条件。     

强沙尘暴微气象特征和局地触发机制

强沙尘暴是干旱地区一种破坏性极大的灾害性天气现象。本文分析了1993年5月5日强沙尘暴的微气象特征和各辐射分量特征。并结合这次强沙尘暴大、中尺度过程特征，分析了强沙尘暴和干飑线的形成和发展机制，干飑线发展具有一种沙尘造成的辐射冷却正反馈机制和局地不稳定大气的触发机制。进而根据这些事实建立一个干飑线发展的物理模型。     

一次强对流天气的成因及环境参数特征分析

本文利用观探测资料、NCEP/NCAR再分析资料、雷达资料等,对2018年3月4日广西、湖南、江西一次区域性雷暴大风、冰雹、飑线等强对流天气进行分析,结果表明：高低空急流耦合,700hPa暖中心,850hPa强暖湿低空急流+暖脊+切变线,地面暖低压倒槽+辐合线+冷锋,上述系统是此次强对流天气的触发者和组织者;极端温差及水汽分布形成异常热力不稳定和位势不稳定;中低层强垂直风切变形成的动力不稳定使飑线组织化发展且长时间维持;弓形飑线与中低层风向夹角大,在西南急流引导下,飑线以60～120km·h-1速度向东北加速移动。在强低层风切变下,冷池能够触发其前沿空气产生较强上升运动,有利于飑线发展和维持。大风发生前10～30min,中层存在大风速核明显下降现象。     

“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.     

一次华北飑线的观测分析

利用气象常规观测资料、卫星、自动观测系统、多普勒雷达等多种资料,对2004年7月23日发生的华北飑线进行了观测分析。分析表明:华北飑线发生在副高西北侧的不稳定区域,产生于中尺度对流系统(MCS)当中,地面冷锋和副高南退以及高空前倾槽的形势,使MCS向东南方向移动过程中发展,加强成为飑线;华北地区中、低层水汽通量的辐合,为此区域强对流的发生提供了充足的水汽;850 hPa和700 hPa低空急流的存在,一方面强劲的西南气流输送的暖湿平流加强了华北地区不稳定层结,另一方面急流附近的强风切变为飑线的产生提供了动力条件。     

2006年4月28日山东强飑线过程中尺度结构和动力机制分析

利用探空、地面自动气象站、多普勒天气雷达和NCEP/NCAR再分析等资料,对2006年4月28日影响山东大部的强飑线过程的中尺度结构进行了诊断分析。此次强飑线是由东北冷涡横槽沿西北气流下滑激发对流发展形成的,冷涡横槽底部为后倾的干冷下沉气流区,干空气侵入有利于位势不稳定能量的储存。冷涡横槽在300 hPa最为强盛,并连接横槽前后南北两支急流,对流层顶折叠特征明显;高空横槽区的地转调整运动引发中尺度重力波,促进了高空急流动量向对流层中下部的传输,加剧了地面大风灾害。风暴发生区具有明显的等熵面倾斜、对流不稳定和垂直风切变,具有倾斜涡度剧烈发展的条件。风暴发生区中低层散度场、垂直速度场和地面风压扰动场均具有典型中尺度重力波的结构特征,风暴和中尺度重力波相互耦合促进,是强飑线发展维持的重要动力机制。     

“5.5”黑风暴中-β尺度飑线的初步数值模拟

利用改进型ＰＳＵ／ＮＣＡＲ中尺度模式,以常规观测资料作为初值,较好地模拟了“５．５”黑风暴过程的重要影响系统中－β尺度飑线的主要特征,即近地面风场切变线,与切变线相伴的风核、狭窄强对流带、强水平温度、气压梯度带以及上述特征带（线）的形成、迅速增强的时间和移动方向,模拟显示这是一条降水很小的“干”飑线,从全物理过程和不考虑水汽的干模式对比来看,云降水过程在本例飑线中没有起到决定性作用。飑线垂直结构的初步模拟揭示,飑线温度水平剧烈变化及垂直上升速度中心都在对流层低层的７００ｈＰａ（地形高度在８５０ｈＰａ）,垂直环流随高度向后倾斜。中低层短波扰动引起的槽后强冷平流在飑线后下沉是飑线发展的重要机制。     

华东地区一次飑线过程的数值模拟与诊断分析

本文利用ARPS(Advanced Regional Prediction System)同化多部多普勒雷达观测资料和常规地面探空观测资料,对2009年8月17日发生在我国华东地区的一次飑线过程进行高分辨率数值模拟;利用模拟输出资料,分析该飑线过程的动力和热力特征和对流线单体后向新生的环境条件。研究结果表明:(1)在飑线系统初生阶段,从飑线后部(北方)的团状对流系统的低层MCV(mesoscale convective vortex)中南下的冷空气与西南暖湿气流相遇激发强对流,促进飑线发展;随着飑线系统的发展和南移,团状强对流系统的低层MCV的气旋性环流对飑线的影响逐渐减弱,而飑线本身产生的低层冷池向外辐散的冷空气与环境场西南暖湿气流辐合成为飑线持续发展的主要动力。(2)本次飑线系统属于典型的后向新生型飑线,由4条处于不同发展阶段的对流线合并而成,对流线上对流单体的后向新生是动力和热力过程共同作用的结果,既需要一定的对流抑制能量促进对流有效位能的累积,也需要一定的环境风场垂直切变、低层风场的辐合和水平涡管向垂直涡度的转化。     

河西走廊东部近50年沙尘暴气候预测研究

应用甘肃省河西走廊东部武威市5站(乌鞘岭、古浪、永昌、凉州区、民勤)近50年月、年气象资料和沙尘暴个例,详细分析了沙尘暴产生的气候背景和气候影响因子。在分析二十多种气象要素的基础上,做出沙尘暴不同时间、不同范围的日数和强度预报方程。研究表明：河西走廊东部的沙尘暴是武威市北部干旱气候、丰富的地表沙源与大风天气相互作用的结果;沙尘暴日数与该市中北部冬春季的气温、年降雨量和大风日数有关;沙尘暴强度与武威市前期的干旱、异常增温、强大风日数有关。     

一次特异强沙尘暴天气成因分析

针对 2 0 0 1年 3月 2 6日出现在我国河西走廊东部和蒙古地区的一次强沙尘暴、大风、浮尘天气过程 ,从天气形势、气候成因、动力诊断等方面进行了探讨。分析结果表明 ,蒙古强冷空气南压 ,入侵河西东部 ,加之该区今春以来干旱严重 ,气温偏高 ,地表干土层增厚 ,形成了大风、强沙尘暴、浮尘天气。     

水平螺旋度在沙尘暴预报中的应用

为了更准确地预报中国北方沙尘暴的强度和范围,应用2002—2010年3—6月逐日08和20时高空流场资料、高空图资料和地面每3 h的天气图资料,计算近地面至500 hPa的水平螺旋度。结果表明,螺旋度负值中心值越大,辐合上升运动越强,风速越大,对应沙尘暴的强度就越强。螺旋度负值中心常常在河西走廊附近最强,沙尘暴发生在螺旋度负值中心附近或下游。在沙尘关键区(40°—48°N,84°—120°E)当出现螺旋度≤-600 m2/s2的负值中心时,6 h内该区或其下游将产生能见度低于500 m的强沙尘暴,螺旋度负值中心与下游沙尘暴发生区有良好的对应关系。通过对中国北方区域性强沙尘暴典型个例、甘肃省河西走廊东部沙尘天气的对比分析,螺旋度有较强的日变化,白天强于夜间,对冬春季中国北方干旱区的冷锋型沙尘暴天气有较强的预报能力。     

兰州市呼吸道疾病与沙尘天气关系的分析

利用 1996～ 1998年春季兰州市某医院呼吸道门诊逐日病例资料和同期甘肃河西 19站沙尘暴、扬沙及兰州站浮尘逐日资料 ,对兰州市呼吸道疾病发病人数与沙尘天气的关系进行了分析。分析结果表明 ,两者之间呈显著的正相关 ,当甘肃河西发生沙尘暴、扬沙天气或兰州出现浮尘天气且无明显降水后的 1～ 2d ,兰州市呼吸道疾病呈现高发趋势。     

飑线传播与发展及其引发地面强风过程个例分析

针对2006年4月28日发生在江苏境内的一次飑线过程,分析了过程期间的边界层特征、垂直结构和飑线的传播演变特征,讨论了飑线造成地面强风的物理原因。结果表明,在近地面层中,飑线首先在地面辐合线上激发并发展起来,当它向前传播时,边界层水平风场产生扰动,使飑线在近地面层的传播过程中表现出明显的波动特征,飑线后部降水区中降水质点的拖曳和下沉气流的共同作用是地面强风产生的关键。     

OBSERVATIONAL STUDY ON THE PRE-TROPICAL CYCLONE SQUALL LINE OF 8 AUGUST 2007 OVER THE COAST OF SOUTH CHINA

A squall line in front of the tropical cyclone Pabuk occurred in the west of the Pearl River Delta to Zhanjiang on August 8th, 2007 when the storm approached South China. The development, structure and environmental conditions for this squall line were investigated in this study, with particular attention paid to the possible connection of this squall line with Pabuk. The observational data employed in this study are from soundings, Doppler weather radars and wind profile radars. The following six major conclusions are drawn by our observational analyses. (1) This squall line developed gradually from individual convective cells, and land breeze may be responsible for the onset of the squall line. (2) The path and intensity of the squall line were modulated by the environmental conditions. The squall line propagated along the coastline, and it was stronger on the landing side of the coastline compared with the surrounding in-land regions and oceanic regions. (3) The typical characteristics of tropical squall lines were seen in this squall line, including the cold-pool intensity, vertical structure and the wake flow stratiform precipitation at its developing and mature phases. (4) The environmental conditions of this squall line resemble those of tropical squall lines in terms of deep moist air and low convection condensation level. They also resemble mid-latitude squall lines in terms of the convective instable energy and vertical wind shear in the lower troposphere. (5) Two roles were played by the strong wind around Pabuk. On the one hand, it made the atmosphere more unstable via suppressed shallow convection and increased solar radiation. On the other hand, it enhanced the land-sea thermal contrast and therefore strengthened the sea breeze and the resultant water vapor transport. The sinking temperature inversion prevented the occurrence of low-layer weak convection and accumulated convection instability energy for the development of the strong convection.     

2000年4月12日特强沙尘暴天气分析

对2000年4月12日归生在甘肃，青海，宁夏的一次强沙尘暴天气进行了天气成因分析，分析指出：“4．12”沙尘暴是西北路径强冷空气引发的锋后西大风沙尘暴天气过程，前期持续增温为沙尘暴的发生提供了有利的热力条件，河西气旋性涡旋的生成，发展是激发沙尘暴的中尺度天气系统，西北地区干暖舌的形成和维持对沙尘暴的发生以及落区有很好的指示性，高空急流发生异变时的非平衡状态变化导致对流层中下部锋区加强和大气层结不稳定，为中小尺度系统和沙尘暴的产生提供了有昨的大尺度环流背景，河西狭管地表和特殊的流沙，尾矿矿地表为沙尘暴形成提供了有利的地理环境。