乌鲁木齐暴雪天气的环流配置及中尺度系统特征

乌鲁木齐暴雪在天山北坡暴雪天气中强度更强、频次更高,具有较好的代表性,本文选取近些年来乌鲁木齐最强的3场暴雪天气过程,就大尺度环流形势、高低空天气系统配置和中尺度天气系统对比分析.结果显示:乌鲁木齐暴雪出现在经向环流转纬向或环流经向度减弱的大尺度环流背景下,主导系统欧洲高压脊东南衰退过程中乌拉尔山低槽东南下,均存在南支...     

汉江流域暴雨的Eliassen-Palm通量特征及潜势预报

利用1980—2018年ERA-Interim全球再分析资料,对汉江上游汉中地区暴雨过程纬向风场及瞬变波活动Eliassen-Palm(下简称EP)通量特征进行诊断分析。结果表明:(1)尝试将瞬变波EP通量特征分析应用到汉江流域典型暴雨过程动力特征研究中,天气尺度瞬变波EP通量的辐散可以表征天气尺度扰动的强迫作用,根据热成风原理,角动量和热量的沉积耗散会进一步影响纬向环流的变化。大气中高层瞬变波活动特征可作为提前量反映汉江流域暴雨的发生。(2)暴雨发生前,30°N附近200 hPa有纬向风减速中心,对应200 hPa为EP通量辐散区,EP通量辐散区扩展加强有利于暴雨的发生,这种大气波动的垂直分布特征及其变化对暴雨发生有指示意义。     

汉江流域盛夏暴雨与天气尺度瞬变波EP通量的可能联系

利用1980—2015年ERA-5全球再分析资料,对汉中地区典型暴雨发生前纬向风场变化及天气尺度瞬变波活动(Eliassen-Palm通量特征)进行分析。结果表明:瞬变波Eliassen-Palm(EP)通量特征分析为汉江流域暴雨潜势预报提供一个有利的参考指标;暴雨发生前,33°N附近200 h Pa有纬向风减速中心,对应200 hPa为EP通量辐散区,这种垂直分布模型是暴雨前期的有利形势,随着纬向风减速趋势加快,EP通量辐散区扩展并加强,有利于暴雨的发生;与8月相比,7月暴雨强度更强,暴雨范围更广,纬向风变化更明显,200 hPa的EP通量辐散更强。若简单地将盛夏暴雨整体进行研究,会影响对不同月份瞬变波活动及大气环流变化趋势的诊断,造成诊断偏差且难以准确反映瞬变波与暴雨的联系。因此在讨论盛夏季天气尺度瞬变波与对流层环流的相互作用时,应按月份讨论。     

基于暴雨过程强度的贵州省雨涝危险性评估*

利用贵州省84个国家级气象观测站1991-2020年逐日、逐时降水量资料,以暴雨过程中持续天数、累积降水量、最大日降水量、最大小时降水量4个评价指标为基础,得到年雨涝指数和最大降水量阈值,再结合地形、水系及地质灾害等影响,对贵州省雨涝危险性进行评估和区划。结果表明：(1)贵州省大部分地区年雨涝指数为中等以上的等级,其中安顺市大部、黔西南州东部达到极强;(2)雨涝危险性程度具有西南部和东北部高、西北部低的分布特点,高危险性等级虽然占比小,但分布较为集中连片,易产生区域性影响;(3)针对不同时间长度,不同重现期的可能最大降水量阈值进行了分析,对预警服务及决策有一定的参考价值。     

新疆南部干旱区暴雨研究：科学认知与主要进展*

新疆南部(简称南疆)是典型的干旱区,地形和下垫面复杂,生态环境脆弱,对气候变化异常敏感。在全球变暖背景下,近年来南疆暴雨发生频率和强度明显增加,引起社会广泛关注。本文主要回顾了南疆干旱区暴雨的科学认知、研究进程和最新研究进展,南疆暴雨具有降水集中度高、相对强度大、极端性强、空间分布不均匀等特点。南疆暴雨研究经过了从大降水个例到多尺度相互作用机理和数值模拟发展应用的阶段,目前在南疆暴雨的重要影响天气系统和水汽输送等方面取得新的科学认识。最后,对干旱区暴雨科学研究的未来发展方向进行了简要的讨论和展望,以期承上启下,为未来新时期南疆暴雨研究提供创新基础。     

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。     

乌鲁木齐“2015.12.11”极端暴雪天气的综合分析*

2015年12月11日乌鲁木齐及周边地区的暴雪天气是一次极端暴雪过程,环流形势具有夏季强降雨特征和一定的极端性,南北低值系统结合、高低空"4支气流"汇合为暴雪提供了有利的大尺度环流背景。较好的水汽、动力条件是极端暴雪的重要成因,水汽长时间通过西南和偏西路径输送至暴雪区,并在700 hPa以下辐合和聚集,中低层辐合、高层辐散的空间配置有利于上升运动的发展和维持,低层上升运动增强较5 min降雪强度增强提前5~10 min。地面中β尺度辐合中心和辐合线出现1~2 h后强降雪(降雪强度均1.0 mm/h)出现,雷达回波上零速度区的"S"形结构的出现时间与强降雪时段有一定对应,此次暴雪中GRAPES中尺度数值产品子页报能力好于ECMWF。     

一次冰雹云天气过程不同波段雷达回波对比分析*

选取一次降雹天气过程,采用贵阳C波段雷达和移动X波段雷达数据,通过分析两部雷达回波强度空间分布、时间变化波动等特征参量,以验证在复杂山地环境下,移动X波段天气雷达对冰雹云天气过程的探测效果。     

乌鲁木齐市短时强降水分布特征及环境条件分析

利用常规地面、高空探测资料、加密自动站逐时雨量资料,分析2012—2016年乌鲁木齐市暖季的短时强降水分布特征及环境条件,得出乌鲁木齐市短时强降水的空间分布、月变化及小时雨强特征;通过分析22场短时强降水天气过程,按照500 hPa影响系统分类,得出了西西伯利亚低槽、中亚低涡和西北气流3类环流形势及概念模型;统计得出临近短时强降水时段,K、SI、LI等不稳定指数的月变化差异较大,6—7月各指数集中度高,指示意义最好;5月、9月短时强降水的水汽特征量值明显小于6—8月,7月水汽量值最高。     

大渡河流域一次暴雪过程的天气环流特征及关键环境要素特征

对2016年2月下旬大渡河流域的一次大到暴雪天气过程进行分析,通过天气环流特征分析和环境气象参数提炼,指出西路强冷空气爆发是大渡河流域上游大雪至暴雪的先导信号,这种信号可提前2～3 d。大雪的产生除了冷空气条件,也要有暖空气配合,对大渡河流域而言,最主要的暖湿空气来源有两条路径,一条是中层南支槽前暖湿气流北上在流域上游与冷空气相遇,形成高原切变线,是导致流域上游大到暴雪的主要中层天气系统。另一支暖湿气流沿横断山以东从低层进入四川盆地西北部地区,为流域降雪提供充足水汽条件。冷空气爆发后的适宜温度场,利于水汽升华变成雪花的过程。此次过程中,流域降大雪的温度条件可归纳为：700 hPa上气温不高于-5℃,500 hPa上气温不高于-9°C,地表温度低于0°C。在湿度指标上,环境大气相对湿度在70%以上,且空气中的水汽含量达到4 g kg^-1以上。     

乌鲁木齐河流域参考作物蒸散量时空变化特征

根据乌鲁木齐河流域5个气象站近30a的地面气象观测资料.应用1998年FAO最新推荐的Penman-Monteith公式计算了各月参考作物蒸散量ETo,在此基础上,分析了ETo的月际和年际变化特征,并探讨了各气候要素和海拔高度与ETo的相关关系。结果表明,乌鲁木齐河流域ETo空间变化较大。从山前冲洪积平原的人工绿洲区到高寒地带的乌鲁木齐河源头ETo多年平均值呈明显递减趋势,平均垂直递减率为17.3mm.（100m）-1;30a来,流域各站的年参考作物蒸散量ETo均呈递减趋势,递减速率为-0.05mm.a-1～-5.21mm.a-1;ETo与平均气温、平均最高气温、平均最低气温、空气相对湿度、风速、日照时数、降水量和小型蒸发皿蒸发量均具有较好的相关性;造成近30a乌鲁木齐河流域参考作物蒸散量呈递减趋势的气候原因是：气温、空气相对湿度升高和降水增多以及风速、日照时数减小等气候变化综合作用的结果。     

青藏高原北部的大气加热场特征

利用五道梁1994－1997年的实际观测资料，结合一些经验计算公式计算得到了1994－1997年青藏高原北部地区的大气加热场强度。结果表明，从4年平均情况来看，高原北部地区4－8月大气加热场为热源，10月－2月为冷源，3月和9月为转换时期；就年平均大气加热场强度年际变化来看，1994年和1995年为大气冷源，1996年和1997年则为大气热源；高原北部的大气加热场强度的年际变化主由地面感热输送的年际变化所决定。     

北半球准定常行星波气候平均态的资料分析和数值模拟

利用NCEP/NCAR再分析资料和大气环流模式(CCSR/NIES AGCM Ver 5.6),对北半球准定常行星波的气候平均态分布进行分析和模拟.再分析资料分析的结果表明:北半球冬季,准定常行星波沿两支波导向上传播,其中一支在对流层上层转向中低纬度传播,另外一支折向高纬度,通过极地波导上传到平流层.其中,1波和2波可以上传到平流层,因而其振幅分布除在中低纬的对流层上层出现一个次大值外,在高纬度平流层中上层会出现一个最大值,3波则主要限制在对流层,其振幅分布除在副热带对流层上层出现一个次大值外,最大值出现在中纬度对流层上层.北半球夏季,整个平流层为东风环流,极地波导不存在,行星波不能上传到平流层,在对流层活动也较弱,1波、2波、3波的传播情况大致相似,表现为在对流层上层由中纬度向赤道地区的传播.相应的振幅分布是,对1波和2波而言,最大值出现在中低纬对流层顶附近,同时在中高纬对流层上层出现一个次大值,而3波的振幅分布正好相反,最大值出现在中高纬对流层上层,次大值则在中低纬对流层顶附近.利用大气环流模式进行的数值模拟表明,模式可以比较好地模拟冬夏季准定常行星波的传播路径,但模拟的北半球冬季沿极地波导向平流层的传播明显偏弱,其结果是对1波、2波而言,高纬度平流层中上层的振幅最大值明显小于再分析资料的数值.文中还讨论了数值模拟与资料分析中行星波的差异可能对大气环流模拟的影响.     

"8.28"过程的多普勒雷达回波与水汽输送特征分析

利用多普勒天气雷达资料及NCEP＼NCAR逐日每6h再分析资料,对甘肃省2003年8月27～28日的连续性大到暴雨过程(简称“8．28”过程)进行了分析。结果表明：多普勒零速度线在测站两侧顺转程度不一致,是暖平流和大尺度辐合运动的叠加所造成的,这一结构为强降水的产生和维持提供了有利的水汽垂直输送和辐合上升运动;逆风区、中小尺度的辐合辐散都与强降水之间存在着密切的关系,是临近降水预报的重要指标;降水的区域和量级与水汽通量输送的大小及其辐合程度有关。     

四川盆地区域性暴雨时空变化特征及其前兆信号研究

利用1961-2015年四川盆地逐日降水量资料、NOAA海表温度资料、青藏高原积雪资料,采用多锥度-奇异值分解等方法,研究了四川盆地区域性暴雨的时空变化特征,并对其前兆信号进行了初步探讨。结果表明:四川盆地区域性暴雨可以分为三种类型,其中盆西型出现频率最高,盆东北型次之,盆南型相对较少。四川盆地区域性暴雨年际变化中准3 a周期最为显著,典型循环体现了盆西型区域性暴雨"偏少-调整-偏多"的年际变化过程。年代际变化中准16 a周期最明显,典型循环表现为盆东北型和盆南型的交替演变。通过MTM-SVD协同变化分析,发现在盆西型区域性暴雨的准3 a周期循环中,前冬ENSO事件和前冬青藏高原积雪日数是其显著的异常前兆信号。在年代际的准16 a振荡过程中,前冬太平洋年代际振荡(PDO)是盆东北型和盆南型区域性暴雨的异常前兆信号。     

2015 年6 月1—2 日长江流域灾害性天气灾情、汛情和雨情特征

2015 年6 月1—2 日灾害性天气使长江流域沿江省份出现严重灾情,众多水库超限,甚至开闸泄洪,长江支流水位上升。6 月1—2 日长江流域出现了多个强降水雨团,雨团大多数自西向东移动,有少数雨团停滞在局地发展加强;影响湖北南部地区强降水的致灾雨团为一个,强降水集中,降水强度大,突发性明显。仅有一个中尺度对流系统(MCS)造成湖北南部地区强降水天气的发生,该对流系统生命史10.5 h,对流系统中对流发展极其强盛,回波顶高超过18 km,大于40 dBz 的强回波达到10 km高度,这在长江流域强降水事件中较少见到。     

2015年6月1—2日长江流域灾害性天气灾情、汛情和雨情特征

2015年6月1—2日灾害性天气使长江流域沿江省份出现严重灾情,众多水库超限,甚至开闸泄洪,长江支流水位上升。6月1—2日长江流域出现了多个强降水雨团,雨团大多数自西向东移动,有少数雨团停滞在局地发展加强;影响湖北南部地区强降水的致灾雨团为一个,强降水集中,降水强度大,突发性明显。仅有一个中尺度对流系统(MCS)造成湖北南部地区强降水天气的发生,该对流系统生命史10.5 h,对流系统中对流发展极其强盛,回波顶高超过18 km,大于40 d Bz的强回波达到10 km高度,这在长江流域强降水事件中较少见到。     

地窝堡机场东南大风特征及其大气结构

按照民航系统气象行业标准要求,结合乌鲁木齐国际机场的具体情况,给出乌鲁木齐机场东南大风的定义,并应用乌鲁木齐机场1978~2012年间逐时观测的风速风向对机场东南大风的特征进行分析,然后再引入水跃理论和Froude数,对机场东南大风发生时的大气结构做解析。结果表明:(1)1980年代与2000年代至今,为东南大风的兴盛期,1990年代为东南大风的低值期;(2)东南大风主要集中出现在春秋季,其中尤以4月出现次数最多,占总出现次数的36.4%;(3)早晨至中午期间,东南大风多发且风速较大;午后至夜间,东南大风发生次数少,且风速也相对较小;(4)东南大风的持续时间以低于5 h为主,其次为持续11 h以上的大风,而持续时间在5~11 h之间的大风出现最少;(5)对于4月和11月而言,大风发生时达坂城与本场的气压差与同时次本场的温度垂直递减率存在显著的线性关系。     

辐散风和瞬变的涡度通量对定常波的强迫

本文从理论分析、资料诊断和正压模式数值试验三个方面研究了瞬变的涡度通量的辐合与辐散风产生的涡度源之间的关系及它们在对流层上层定常波维持中的作用。结果表明， 瞬变涡度通量的辐合对辐散风产生的涡度源有抵消或耗散的趋势；定常波是在两种强迫力的共同作用下维持的。同时还研究了不同地区散度场对定常波的作用， 结果表明，中纬度东亚地区的辐合场对维持东亚大槽是重要的，并且这一辐合场与位于印度尼西亚地区的辐散场是维持西太平洋上副热带反气旋系统的主要强迫源。