2007年7月29-30日辉县市山区特大暴雨过程分析

2007年7月29-30日,河南西北部山区出现了连续两天的暴雨、特大暴雨天气,部分地区出现重大灾情.分析结果表明:大尺度环流背景,尤其是副热带高压的增强、减弱对天气过程的形成和结束影响极大,中低空切变线以及副高外围的西南急流是造成强降水的有利条件,而本地区的特殊山地地形造成的抬升作用也是此次暴雨的主要成因.     

濮阳市雷雨大风天气的多普勒雷达资料分析

利用常规实况资料和物理量场、雷达产品资料,分析了2007年7月27日和30日濮阳全市出现的雷雨大风强对流天气,结果表明:高低空配合的较强暖湿急流和弱冷空气的相互作用产生的中尺度辐合线是产生这次强对流天气的主要系统;槽前暖区产生的飑线发展东北移是造成这次雷雨大风的直接原因;持续5天的深厚低压槽前较强的西南急流,一方面把大量热量和水汽向北输送,为雷雨和短时大风的产生提供了热力和动力作用,另一方面,高低空深厚一致的西南急流决定了雷雨大风的移动方向.雷达图上,雷雨大风最大风速出现在"人"字型回波顶端及其移动路径上.对多普勒雷达VWP场的分析,可以提前30 min预报雷雨大风天气.     

2007年6月12～13日柳州市特大暴雨过程分析

运用常规天气图、气象卫星资料、新一代天气雷达资料等资料对2007年6月12～13日柳州市的特大暴雨过程进行分析,发现这次大暴雨过程的最主要的影响系统是低层的低涡切变和低空急流.柳州市、柳江县的短时大暴雨、特大暴雨产生时低层切变在附近维持,而切变南侧低空急流加强并向北推进致使低层辐合大大加强.随着急流轴的东移,切变线东移南压,地面弱冷空气补充南下,强降水过程趋于结束.     

太阳活动对夏季大气环流异常及云南降水的影响

利用1948～2005年太阳10．7cm射电流量资料,采用小波分析、相关合成分析方法对太阳活动与夏季大气环流异常的联系进行了初步的研究,分析了太阳活动对云南夏季降水的影响。研究表明：太阳活动有明显的年际和年代际变化特征,太阳流量特征时间尺度分别约为11年、22年;太阳活动与夏季中高层大气环流异常有十分明显的联系;太阳活动强弱年的大气环流存在显著差异：太阳活动峰值年,南亚高压异常强大,高压脊线偏南,副高表现出明显的偏强偏西;而太阳活动谷值年,南亚高压较弱,高压脊线偏北,副高表现出明显的偏弱偏东。进一步对太阳活动与异常风场的联系进行了分析,得出显著相关区主要位于中高纬,索马里附近为一显著正相关区。太阳活动峰值年,东亚地区西风急流异常偏南偏强,热带季风环流加强,梅雨锋区环流偏弱（夏季风环流加强）;太阳活动谷值年,东亚地区西风急流异常偏北偏弱,热带季风环流偏弱,梅雨锋区环流加强（夏季风环流偏弱）。云南夏季降水与太阳10．7cm流量在年代际尺度上有很好的对应关系,初夏、汛期降水分别有与太阳活动相关的11、20-24年明显周期。滇南、滇西北初夏5月的降水与太阳活动有一定的正相关关系,太阳活动强时,5月降水越多,太阳活动弱时,5月降水越少。     

大气边界层非常定下沉急流和阵风的起沙机理

首先用动量原理导出水平沙尘通量Q的Bagnold型公式,由此可以反推出使Q达到统计平衡态所需的气流水平动量下传的作用时间.其次导出准常定下沉急流情况下的公式Q,此时公式中的摩擦速度u*应由u* *代替,其中u4* *=u4*m+u4*,u*m和u*各指由下沉平均急流和脉动的动量垂直通量所对应的特征速度(习惯上称为摩擦速度).其后指出,在研究风蚀和计算沙尘通量时,应以1 min做统计平均为宜,否则会过低估算了起沙尘的时段长度和起沙尘量.最后指出,不同频率的扰动和脉动的起沙尘效率是不同的,以适中的频率效率最高,从而在非常定急流作用下,应用u* *e代替u* *,其中u4* *e=u4*m+u4*e+(1+A4) u4*g,而u*m,u*e和u*g则各为由平均急流、湍流脉动和阵风所导致的相应摩擦速度,A为阵风增益系数.     

中国西南低空急流和西南低层大风对比分析

通过从垂直切变角度对中国低空急流的定义,表明西南低层大风现象有两类:有垂直轴的低空急流和无垂直轴的西南低层大风(简称低层大风),并揭示了二者的气候学和天气学特征差异。分析表明:在江南地区,低空急流主要活动在4~7月850 hPa,有明显的日变化,和华南、江淮地区的暴雨期同步;在东北地区,低空急流在全年都有较多活动,多在925 hPa,日变化不明显,和降水季节没有同步性。低层大风主要活动在700 hPa,日变化不明显,江南地区主要发生在12月至翌年4月,东北地区全年都有少量出现;江南地区低空急流日,从850 hPa至500 hPa随着高度增加,气压梯度明显减小,风速随高度减小,大风只存在于对流层低层。东北地区低空急流日的气压梯度随高度减弱不明显,低空急流轴浅薄,位于925 hPa左右的低层,其上方仍然受高空急流控制。低层大风日,从850 hPa至500 hPa随着高度增加,气压梯度明显增大,风速随高度增强,大风存在于对流层整层。风场和气压场变化趋势都近似满足地转风关系。江南地区低空急流的水平尺度和垂直厚度比较大,东北地区的低空急流尺度与“狭管”地形相当。江南地区的西南低层大风当其活动高度下降到850 hPa以下并和副高西侧西南气流配合时,也有较强的水汽输送作用,伴有明显降水天气。东北地区的低空急流和低层大风,主要是与中高空大风的向下延伸和地形强迫有关,气流一般为西北再转成西南风,水汽输送能力小,不利于产生大的降水天气。总之,低空急流和低层大风有着不同的结构和成因,它们的动力热力学涵义也不同,通过对二者区分,可以更合理地理解中国低空急流与暴雨(雪)天气的关系。     

夏季东亚高空急流与天气尺度波动的气候特征之间的联系

利用NCEP/NCAR逐日资料(1979~2003年),分析了东亚夏季高空急流和天气尺度波动气候特征之间的联系。通过分析急流与天气尺度波动活动量Q(用于描述某一时间段内天气尺度波动活动强弱程度)、热量涡动输送(V′T′)的关系,发现:在气候平均意义下,天气尺度波动活动量在6、8月较大,这意味着在这两个月中,天气尺度波动较为剧烈。这和急流的强度变化是相对应的,即强的天气尺度波动活动量对应着强的急流,弱的天气尺度波动活动量对应着弱的急流。热量涡动输送也表现出与天气尺度波动活动量类似的特征。年际变化上,夏季平均和6、7、8各月平均的热量涡动输送和急流强度都存在显著的正相关。对强、弱急流年份条件下热量涡动输送合成分析的结果表明:热量涡动输送偏南时,对应着强的急流;热量涡动输送偏北时,对应着弱的急流。以上的研究结果说明,在气候平均意义和年际变化上夏季东亚高空急流和天气尺度波动之间有着密切的联系。     

“4·23”南疆翻山型强沙尘暴动力结构特征分析

利用2014年4月22日-23日高空、地面、区域自动气象站加密观测和1°×1°NCEP/NCAR再分析资料,分析4月23日南疆翻山型强沙尘暴天气的高低空环流及动力结构特征。结果表明:巴尔喀什湖低槽引导极地干冷空气爆发性南下进入南疆,造成4×10-2h Pa·km-1剧烈的气压梯度和地面冷锋,引发了大风、强沙尘暴,盆地中尺度低压辐合使尉犁加强为"黑风";300 h Pa极锋急流快速南下至南疆盆地,动量下传形成低空急流,高低空急流是此次强沙尘暴形成的动力条件;急流附近高空辐散、低层辐合及层结不稳定,有利于沙尘暴发生。本次强沙尘暴动力结构特征:干冷与干暖空气剧烈交绥,激发热力不稳定,产生热力对流;高空辐散、低层辐合与高低空急流、地面冷锋配合,加强上升运动,使地面沙尘卷入空中并输送;高低空急流抽吸加强冷暖空气垂直运动,位能向动能转化,引起了地面大风,驱动沙尘暴发生。     

东北冷涡低频活动特征及背景环流

研究了1965-2007年夏季(5-8月)东北冷涡活动的时空分布特征和同期背景环流型.东北冷涡活动区域5月主要是45°N以北,6月向南扩展到40°N以南,然后逐月向北收缩.夏季,随着东亚急流的逐渐减弱和北进,东北冷涡天数逐渐增加,6月6日前后达到峰值,但入梅后冷涡频数有所减少.随着梅雨期结束,冷涡频数进一步降低.强冷涡事件集中于入梅之前,中等和弱强度的事件主要发生在梅雨期和出梅之后.在入梅之前和出梅之后,东北冷涡频数呈现准2 a振荡特征.夏季东北冷涡频数在1965-2007年具有增加趋势,其中,梅雨期的增加趋势尤为明显.东北冷涡的形态根据其上游高压脊的位置可分为4种:叶尼塞河型、贝加尔湖型、乌拉尔-雅库斯克型和鄂霍次克海-北冰洋型.西太平洋遥相关(WP)型为东北冷涡活动的同期背景环流型,东北冷涡在其负位相易于生成.此外,5-6月东北冷涡活动与太平洋/北美(PNA)型、8月东北冷涡活动与北大西洋涛动(NAO)密切联系.     

从涡度、位涡、到平流层干侵入——位涡问题的缘起、应用及其歧途

由于从等熵位涡分析引申出来的平流层干侵入（以下简称干侵入）概念造成了当前天气预报思路中一些混乱和违背天气学常识的看法,文中回顾了天气预报原理从着眼气压变化到着眼涡度变化的发展历史和位涡问题的缘起。进而根据位涡的定义、数学表达式、物理意义,并结合实例的计算结果指出,位涡的大小主要取决于位温的垂直梯度;等熵面上的位涡分布形势实质是对流层顶高度的分布,因此可以间接反映极地气团、锋、高空槽和高空急流的形势。轨迹计算和数值预报都证明,低空的高位涡异常是地面气旋强烈加深和潜热反馈的结果,而不是干侵入的结果。指出位涡的守恒性不能替代斜压扰动发展的动力学机理;干侵入的错误概念来源于对位涡守恒性的绝对化和简单的推断,并犯了流体力学原理上混淆流线和轨迹两个不同概念的错误。