双雨带过程中的回流暖区暴雨个例对比研究

利用常规观测资料、NCEP 1 °×1 °FNL资料、自动站降水资料,对华南两次双雨带过程中的回流暖区暴雨个例进行了对比分析,结果表明:(1)与暖湿的南到西南气流相比,变性高压脊后部回流的东到东南气流具有一定干冷属性,边界层两支不同性质的气流汇合形成辐合渐近线和边界层锋区。回流暖区暴雨实际是先有回流、预先在东侧形成浅薄的冷池,后有高空槽加深东移、带来边界层西南风,与东南风辐合,形成低层辐合抬升条件,西南风暖平流使边界层锋区加强并缓慢东移,产生的暴雨。回流和高空槽均起到关键的作用;(2)回流暖区暴雨区域在边界层内具有弱对流性不稳定或湿中性层结、而在中低层具有明显对流性不稳定,其发生发展机制有别于锋前暖区暴雨和典型锋面暴雨;(3)边界层较大水平螺旋度与回流暖区暴雨有良好对应关系,对回流暖区暴雨预报有指示意义,是回流暖区暴雨区别于锋面暴雨的重要动力学特征;(4)回流暖区的水汽输送主要集中在850 hPa以下,以925 hPa最显著,北侧锋区的水汽输送主要集中在850~700 hPa;南北两支雨带低层的水汽输送通道可能存在部分重合,当南侧暖区雨带的对流发展起来后,部分水汽可能被南侧辐合系统截留,从而影响北侧的水汽输送强度。这可能是导致北雨带降雨强度不如南雨带的一个原因。      

低层锋生型暴雨特征合成分析

应用湖北省县级以上84个气象观测站点24 h降水资料,统计分析了2008—2011年5—8月低层锋生类型10场暴雨的雨量特征,对天气系统和各种物理量特征进行合成分析。结果发现:低层锋生型暴雨主要是由于低层锋生强迫触发不稳定能量的释放,同时形成跨锋面的次级正环流,其上升支与高层次级反环流的上升支在暴雨区上空叠加,形成深厚的上升运动区,触发位势不稳定能量的释放。在中层槽前正涡度平流、低层西南急流风速辐合以及锋面倾斜导致倾斜涡度发展等共同作用下,中尺度低涡发生发展。中尺度低涡中心区域和低涡移向的右前方动力水汽辐合最强烈,是暴雨发生的主要区域。     

2010年前汛期末华南西部和东部暴雨对比分析

2010年前汛期末期华南出现暴雨过程,暴雨在华南西部与东部有区别,利用NCEP再分析资料和常规观测资料,分析此次暴雨特征与机理。结果表明：对华南整体而言暴雨期间高层受南亚高压东南伸弱脊辐散区影响;中层副热带高压西伸脊先东退、后西伸;暴雨区位于低层相当位温锋区南侧、气流辐合;边界层偏南风急流形成后暴雨发生。分区而言,华南西部两次出现各持续1 d的多站点暴雨时期;每次暴雨站数明显增加之前低层能量大、中低层层结不稳定且整层大气可降水量大;两个多站点暴雨日期之间边界层中尺度偏南风急流有两次明显减弱,低层水汽辐合与上升运动发生明显中断。华南东部多站点暴雨只出现一次但持续3 d,虽然在暴雨前期3个指数条件都没有西部两次暴雨前期好,但是连续3 d多站点暴雨期间较大尺度偏南风边界层急流基本维持,低层水汽辐合与上升运动没有发生明显中断,导致了东部暴雨站点多、强度大、持续时间长。因此对于华南前汛期暖区暴雨而言,边界层偏南风急流的生消活动与水平尺度均很重要。     

2010年前汛期末华南西部和东部暴雨对比分析

2010年前汛期末期中国华南出现暴雨过程,暴雨在华南西部与东部有不同影响,利用NCEP再分析资料和常规观测资料,分析此次暴雨特征与机理。结果表明:对中国华南地区整体而言,暴雨期间高层受南亚高压东南伸弱脊辐散区影响;中层副热带高压西伸脊先东退、后西伸;暴雨区位于低层相当位温锋区南侧、气流辐合;边界层偏南风急流形成后暴雨发生。分区而言,华南西部两次出现各持续1 d的多站点暴雨时期;每次暴雨站数明显增加,较之前低层能量大、中低层层结不稳定且整层大气可降水量大;两个多站点暴雨日期之间边界层中尺度偏南风急流有两次明显减弱,低层水汽辐合与上升运动发生明显中断。华南东部多站点暴雨只出现一次但持续3 d,虽然在暴雨前期3个指数条件均没有西部两次暴雨前期好,但是连续3 d多站点暴雨期间较大尺度偏南风边界层急流基本维持,低层水汽辐合与上升运动没有发生明显中断,导致了东部暴雨站点多、强度大及持续时间长。因此,对于华南前汛期暖区暴雨而言,边界层偏南风急流的生消活动与水平尺度均较重要。     

强锋区结构的梅雨锋短时暴雨形成和维持机制

利用常规气象观测资料、FY-2E卫星TBB资料以及NCEP再分析资料对2011年6月14日江西北部短时大暴雨的形成和维持机制进行了分析,结果表明:(1)南亚高压、副热带高压、中纬度西风槽、季风、锋面气旋切变及其上的中尺度波动构成梅雨锋水平环流的多尺度结构,短时暴雨在对流层高层槽前的辐散抽吸较普通暴雨更明显。(2)此次暴雨过程具有梅雨锋结构的普遍特征,如在对流层中下层表现为强θse水平梯度形成的锋面,中低层正涡度柱、风和水汽的辐合带与梅雨锋对应,但同时又具有其特殊性,如短时暴雨锋面坡度小,锋区强度强,两侧存在明显的温度对比,锋区内水平风切变和垂直风切变显著。(3)边界层辐合、锋面和高空急流等抬升机制共同作用,促使湿对称不稳定能量释放,产生倾斜对流,区别于普通梅雨的垂直对流。(4)雨区上空强垂直上升运动、高空强辐散、低空强辐合与中尺度系统的发展互相耦合,深厚的正涡度柱沿锋区倾斜向上发展,是此次暴雨与其他短时暴雨在动力机制上的共性。但在低空此次暴雨比普通暴雨存在更明显的锋生,且动力条件较其他暴雨更强。(5)强盛低空急流的脉动和稳定维持使雨区存在有利的水汽输送机制,高低空水平距离的缩短有利于高低空急流的耦合,这与梅雨的普遍特征是一致的。     

梅雨锋上边界层中尺度扰动涡旋的个例研究

运用实况自动站、高时空分辨率的雷达和数值模拟资料,对2009年7月24日的梅雨锋暴雨过程进行了分析,结果表明:(1)锋面南侧的暖区弱降水环境内,近地面的风场会有扰动涡旋出现,随着扰动涡旋趋于稳定和向上发展,降水迅速加强,形成短时暴雨,并伴随有大风出现。(2)偏西气流从边界层开始发展并加强为急 流,在向东推进的过程中逐渐抬升,形成了一支从边界层倾斜入对流层低层的急流轴;而偏南气流与偏北风相遇之后,不仅形成风向的辐合和切变,而且在空间上被抬升,形成了一支斜升入流。(3)在近地面风场的切变和 辐合作用下,锋生与辐合同步加强,边界层内的涡度也逐渐增强,由此带动了扰动的发生发展,扰动涡旋在边界层内率先形成,随后,在急流的东传和抬升影响下,扰动涡旋也逐步向东移动、向上发展。(4)近地面风速的加强、风向的辐合切变导致了扰动涡旋的发生和形成,并逐渐发展,这是边界层中尺度扰动涡旋发生发展的动力 因子。     

2013年南疆西部一次罕见暴雨的成因

利用新疆自动站逐小时雨量资料和NCEP(1°×1°)再分析资料,从锋生作用和湿位涡特征出发,对2013年5月26~29日发生在南疆西部罕见暴雨的成因进行诊断分析。结果表明:(1)此次暴雨过程是中亚低涡影响造成的,高空西南急流、低层偏东急流的耦合有利于次级环流的形成,对上升运动发展和水汽辐合抬升有重要作用;(2)降水出现在能量锋区上,暴雨中心位于等θse线密集且陡立的区域;(3)锋生函数与降水有很好的对应关系,锋生的强度和伸展高度与降水的强度及持续时间有非常明显的相关性;(4)暴雨发生在700 h Pa湿位涡零线附近等值线密集区,湿位涡"上+下-"配置以及高湿位涡的下滑有利于对流发展和降水加强。     

2013年7月14日内蒙古河套地区极端暴雨天气诊断分析

文章利用常规气象观测资料、加密自动站及分辨率1°×1°的NCEP再分析资料,对2013年7月14日内蒙古河套地区的一次极端暴雨过程进行诊断分析。结果表明:暴雨过程发生在有利的大尺度环流背景下,低层槽前西南气流及台风"苏力"和副热带高压外围的强劲的东南气流形成充足的水汽和能量供应,使得低层大气具有高温高湿性质,形成不稳定层结;冷空气侵入是暴雨触发条件;高低空急流耦合及地形抬升作用使得垂直运动强烈发展;低层湿位涡(MPV)的分布特别是湿位涡斜压项(MPV2)的分布对暴雨落区和增幅的预报具有一定的指导意义。     

“8·31”广东极端强降水过程边界层触发条件分析

利用CFSR再分析资料、Micaps实况以及区域自动站等资料,对2018年8月30—31日广东惠州惠东-汕尾陆河附近出现的一次极端强降水过程进行边界层触发条件分析。结果表明:在具备华南暴雨发生发展必要条件的背景下,强盛西南季风脉冲,季风低压缓慢移动造成西南-偏南气流长时间维持;边界层中尺度能量锋和辐合区的演变激发了季风气流中不稳定能量释放,以及向西南开口的"U"型山谷和迎风坡产生的气流抬升辐合,暴雨雨团遇到莲花山主峰时发生移速减慢停滞,雨强加大,在沿山脉-高潭附近的低地峡谷一带形成明显的"列车效应",致使惠东高潭过程累积和24 h降水量均刷新历史记录。     

高强度降水过程形成和发展的一种机制分析

应用Sawyer-Eliassen次级方程诊断分析了一次高强度降水过程中的湿球位涡场，结合诊断结果探讨了高强度暴雨形成和发展的原因。分析表明：条件性对称不稳定是这次强降水发生的不稳定机制之一由强盛的西南低空急流输送的水汽在雨区低层辐合，地转动量近似下的锋生强迫形成的锋面次级环流促使暖湿空气向上输送，使聚集在其内的不稳定能量得以释放，导致强降水发生。     

降雨强度对激光雷达测风精度的影响研究

多普勒激光雷达在大气、环境以及风能等领域得到越来越广泛的应用，但对于复杂天气下多普勒激光雷达的适用性仍然有待深入研究。为此本研究采用2020年8—10月期间位于福建三沙的地基多普勒激光雷达与边界层高塔所搭载的超声风温仪观测的风场数据进行对比，发现多普勒激光雷达在水平风速、风向方面具有稳定的高精度探测性能，与超声风温仪之间相关系数达到了0.948和0.984。相比之下，激光雷达垂直风速的探测误差较大，与超声风温仪之间相关系数仅有0.353。研究发现，降雨强度与激光雷达垂直风速误差呈正相关关系，强降雨下垂直风速偏差最大可达到9 m/s。     

有关副热带太平洋对ENSO影响研究的综述

ENSO（El Niño-Southern Oscillation）的发生发展既受到来自热带西太平洋纬向海气过程的影响,也受到来自副热带太平洋经向海气过程的影响。本文概述了副热带太平洋海气异常影响ENSO研究方面的科学背景及研究进展,综述了前人提出的副热带太平洋大气海洋异常通过经向风应力以及北太平洋/南太平洋经向模态,影响ENSO发展演变的途径及相关物理机制,总结了近些年观测资料分析及数值模拟研究工作所提出的新观点,并讨论了相关研究中的学术分歧及有待进一步研究的问题。     

水体对气温观测影响的试验分析

2011年项目组设计了浙江省大型水体观测试验方案,选择较大水体,在其上、下风方向特定距离处布设自动气象站,同步观测各站气温,研究气温受水体影响的量化规律。结果表明,水体对周边陆地有白天降温、夜间增温效应,且离水体越近,这种效应越明显;夜间升温效应比白天降温效应显著,3—5月白天降温效应比1—2月明显;在一天中正午的降温影响最大;2km2的水域对下风向100m范围内温度观测有明显影响,100m以远影响不明显。该研究对量化水体影响的范围和量值进行了有益的探索,为气象站科学选址提供了依据。     

基于ERP库存管理系统的实施评价方法

研究基于ERP库存管理系统实施评价指标权重的层次分析法与其信息的模糊处理,建立库存管理系统模糊综合评价的数学模型,并通过应用实例验证层次分析法与模糊综合评价相结合的库存系统实施评价方法的合理性和可靠性.     

气候变化对人体健康影响的研究进展

从高温热浪、极端气候事件、空气污染、海平面上升等角度综述了气候变化对人类健康的影响,就气候变化对媒介传播性、水源性、食源性、呼吸道传染病以及部分慢性非传染病的影响进行了阐述,并提出了该领域亟待解决的科学问题和研究重点,包括法律体系的建立、机理的研究、疾病负担的测量以及成本效益分析等。     

基于遥感蒸散量的我国干旱特征研究*

为掌握我国不同地区降水与蒸散平衡状况,深入理解干旱发生特征,使用MODIS反演的地表实际蒸散量与气象站点降水观测数据,对我国干旱特征进行了分析。结果表明,我国年平均蒸散量为530 mm,从华南的1 000 mm左右向西北、东北200～400 mm的区域递减。潜在蒸散南北、东西的空间分布差异程度小于实际蒸散。降水蒸散差与降水充沛月比例的时空分布相似,夏季,我国降水资源最为充沛,大部分地区降水蒸散差100 mm,降水充沛月比例普遍在80%以上;其他季节易发区域性干旱。春季,华北大部分、东北地区东南部降水蒸散差也为正值,但降水充沛月比例不足40%。秋季华南地区降水蒸散差-100 mm,比例40%。冬季,除东南部部分地区外,我国大部分地区降水蒸散差普遍为负值,降水充沛月比例20%。1961—1989年与1990—2018年降水充沛月比例对比发现,我国中部和西南部部分区域降水充沛月比例存在下降趋势,而北疆、东北和东南部局部地区存在上升趋势。     

关于台风麦莎影响北京预报失误的思考

2005年第9号台风麦莎在浙江台州登陆后北上,北京市气象台于8月6日发布预报,认为受台风影响北京将出现暴雨天气过程。实况是北京城区只出现了小到中雨,郊区为中到大雨,只有东北部地区出现了暴雨。为了加深对华北台风暴雨的认识,应用常规气象资料、卫星云图对这次预报不理想的原因进行了分析。总结出的原因主要是（1）关于台风路径的数值预报误差较大,预报路径比实况偏西200km以上。（2）台风麦莎的结构不对称,云系和强降雨主要分布在台风的东部和北部,而北京处于台风的西北部。（3）台风外围的东南急流只出现在120°E以东,强度较弱。（4）华北高压的存在阻挡了河套西部冷空气东移,因而不能形成中低纬度系统相互作用的形势。针对上述分析提出了预报着眼点和改进预报服务的建议。     

气候波动对典型草原区潜在蒸散的影响

根据FAO推荐的彭曼—孟蒂斯方程,利用典型草原区1961—2008年25个地面气象站资料,分析了典型草原区潜在蒸散量的变化趋势以及与气候波动间的关系。结果表明,1）典型草原区四季与年潜在蒸散量均呈现出一致的减少趋势,且春季潜在蒸散量减少趋势最为显著,减少率为3.71mm/（10a）,其次为夏季和秋季,冬季最少。典型草原区年潜在蒸散量的80%以上集中在牧草返青、生长关键期,且此时又是潜在蒸散量变幅最大的季节,由此可能引发典型草原区干旱事件频发、地上生物量减少、草场的退化。2）对典型草原区潜在蒸散量影响最为密切的因子为：相对湿度、降水量、日照时数和平均风速,气温影响不显著。究其原因从能量平衡原理分析,典型草原区近50a平均风速减少影响了空气动力学对蒸散的影响,日照时数减少和湿度的略增是太阳辐射减少的原因,从而导致了潜在蒸散量的降低。3）21世纪典型草原区潜在蒸散量处于低的平均态和变率增大时期,极有可能引发干旱灾害,这与目前该地区气候变暖后生态耗水加大、干旱化加剧、生态退化严重等结论是一致的     

库尔勒城市化对气象要素的影响分析

用库尔勒站和参考站1961—2015年的气候资料序列,采用差值分析和T检验方法对资料序列进行均一性检验、区域一致性分析,计算气象要素与城市化指标中的人口、地区生产总值的相关系数,研究地处南北疆交通枢纽的库尔勒气象站气候资料受城市化影响程度。结果表明:(1)库尔勒站与参考站气温差值分别在1986年前和1996年后,呈现2次增长,上升幅度分别为1.03℃和1.2℃左右,这与库尔勒的城市化发展进程对应紧密。相对湿度和风速差值随时间变化呈波动变化,降水量在1990年前后变化明显,1990年之前差值基本为正,而1990年之后差值为负。均一性检验结果显示气温存在2个断点,风速4个断点,相对湿度2个断点,降水量1个断点。(2)库尔勒城市化对年平均气温、相对湿度的影响较为显著,分别为0.17℃/10 a和-1.20%/10 a,气温与人口、地区生产总值呈正相关,相对湿度与人口、地区生产总值呈负相关,两者均通过了0.05以上的显著性水平检验。(3)新旧站观测资料对比分析显示,新旧站降水、风速、相对湿度资料序列连续性较好,受城市化影响,气温尤其是最低气温新旧站差异显著不能连续使用。     

基于有效降水干旱指数的改进研究

基于加权平均降水量(WAP)这一有效降水指数,从两个方面对其进行改进:确定WAP指数中的两个参数以及去除区域性和季节性差异,从而发展了改进的WAP指数,即IWAP.在此基础上,将IWAP指数与多因素气象综合干旱指数Ci做了对比分析,结果显示:在全国大部地区特别是中东部地区,IWAP指数与Ci指数具有良好的相关性,其中在华中大部、贵州大部、云南南部和新疆南部的部分地区两者的相关系数超过0.7;IWAP指数对区域性气象干旱事件的识别在起止时间、影响范围和干旱中心等方面均与Ci指数十分一致.IWAP指数、Ci指数和单因素气象干旱指数降水距平百分率Pa对比分析显示,对于单站干旱过程的监测,在干旱开始时间上IWAP指数与Ci指数接近,但Pa指数则明显偏晚;对干旱结束时间的判断三个指数有较好的一致性;在干旱过程演变的判别效果上,IWAP指数表现出良好的稳定性,而Ci指数和Pa指数可能由于自身算法中的因素影响容易出现不合理的波动乃至中断现象.IWAP指数的适用也存在一定局限性,年平均降水量小于300 mm的西北地区大部至内蒙古西部这些常年干旱地区和青藏高原大部地区不适宜使用该指数.IWAP指数具有计算方法简洁、物理意义明确的特点.考虑到它基于单一降水因子这一特性,该指数不仅便于业务应用,而且在研究中,特别是在现有气候模式输出要素有限的情况下,对干旱的模拟和预估具有更加明显的优势.