滇黔静止锋大暴雨的锋面特征及其对MCS的影响

2012年5月21—22日,贵州省出现了一次典型的Ⅲ型静止锋在南支槽的引导下锋生而触发MCS形成暴雨的过程。MCS有非线性、降水强的特征。分析发现:低层静止锋锋区强,锋生明显;锋前有高能舌及低涡切变发展,切变南侧有偏南急流。垂直方向上锋区陡峭,锋前上凸区内上升气流强,对流不稳定;南支槽及高低空系统的前倾配置是上升气流强的原因。这些锋面特征为MCS发生发展提供了有利条件:低层高能舌和低涡切变为MCS提供了热力和动力条件;偏南急流是影响MCS的重要因素。锋前上凸区是MCS发展的重要区域,锋区附近的θse场及高低空系统前倾配置利于MCS发生发展。锋前到锋区附近的水汽条件好,急流出口处的水汽辐合及上升气流为MCS和大暴雨提供了有利水汽输送。     

冬季1月昆明准静止锋进退及维持的结构特征

利用地面气象观测资料、ERA-Interim再分析数据以及DEM地形数据,使用合成分析方法,从大气环流场、锋面附近要素场及锋生函数诊断场探讨了昆明准静止锋在西进、东退及维持时的结构特征。结果表明,当锋后低层到地面等温线呈"V"型分布,锋后正的次级环流相对深厚,锋面易西进;当锋后低层呈较深厚的逆温层且锋后正次级环流较浅薄,锋面易东退;当逆温层仅限于低层而近地面为冷中心,锋面易维持。东西风风速零线西端在锋面左侧,锋面易西进,反之锋面易东退;零线的位置与锋面基本重合,锋面易维持。垂直运动倾斜项在锋面西进时105°E附近迎风坡出现强烈的锋消现象,锋面东退和维持时出现弱锋生现象。水平辐散项产生的强锋生区在锋面左侧时,指示锋面西进;强锋生区在锋面右侧,且锋生现象很弱时,指示锋面东退;锋面维持时,强锋生区与锋区基本重合。水平变形项中切变变形起主要的锋生作用,而由于冷气团受迎风坡影响,导致伸缩变形在104°E以东的锋后区域产生较强的锋生现象。     

南岭静止锋上的对称不稳定性

春季5—6月,南岭山脉甫侧经常存在一条近于东西向的著名的南岭静止锋,它给这个地区造成大量的降水。本文从理论上讨论了南岭静止锋的对称不稳定问题。Hoskins[1]于1974年提出对称不稳定理论,指出在纬向流动的大气中,只有当位涡是负的时候,才会出现对称不稳定,摩擦和非绝热加热是产生对称不稳定的必要条件。Bennetts和Hoskins得到了在锋面雨带中大气不稳定的必要条件为q2=F2N2-S4<或q_w2=F2N_w2-S2N_w2<0。 本文的研究指出,在绝对涡度为正的基本流中,不稳定或弱稳定的层结会使扰动不稳定发展;而在负的绝对涡度中,稳定层结反而有利于扰动的发展。Wave—CISK机制与层结对扰动的共同作用是相互制约的。本文还讨论了地形强迫抬升引起的不稳定问题,指出当层结稳定时,向北倾斜的山坡上的锋面、南高北低的等乙线分布有利于扰动的不稳定发展,而在向南倾斜的山坡上则刚好相反。      

三种温湿参数下昆明准静止锋锋面位置及锋生函数诊断的对比分析

针对2008年1~2月昆明准静止锋天气过程,讨论了位温、相当位温和广义位温三个温湿参数及其对应的锋生函数,对比分析结果表明:（1）广义位温因其湿度因子权重过大,不适用于分析以温度梯度定义的昆明准静止锋锋面位置和强度;（2）理想状态下的干大气位温和饱和大气相当位温仅与气压和温度有关,均能较好地反映大气温度场特征,适用于昆明准静止锋的分析,比较而言相当位温对温度锋区的描述更为显著;（3）用位温或相当位温计算锋生函数所得结果直接表达了因温度场变化导致的锋面生消状况,而用广义位温计算锋生函数所得结果同时包含温度锋生（消）和湿度锋生（消）两种情况,不能简洁地判断昆明准静止锋锋面生消状况。     

华南冬季准静止锋年际变异特征及其对东亚气候的影响

基于JRA55再分析资料、观测的降水量和海表温度等数据,利用统计诊断方法分析了华南冬季气候准静止锋的主要变异特征,并探讨了其与环流、海温及东亚气候的联系。华南冬季气候准静止锋的主要变异模态表现为强度变异模态和经向位置变异模态,它们以年际变化为主。类东部型ENSO海温异常及热带中西印度洋海温异常对华南准静止锋强度的年际变异有显著影响;而类中部型ENSO海温异常型显著影响着华南气候准静止锋的南北位置。华南冬季准静止锋的强度变异对东亚副热带地区的降水、以及我国东部内陆地区的近地面气温有显著影响;华南冬季准静止锋南北位置变异则显著影响我国江淮流域降水、以及我国华南至东南沿海一带的近地面气温。华南冬季准静止锋的强度变异模态对东亚的降水和近地面气温的影响范围较位置变异模态都要大。     

滇黔准静止锋锋区前后天气要素分布特征

利用Micaps常规地面观测资料,分析2001—2003年滇黔准静止锋的锋区前后总云量、风速、低云量、相对湿度、温度等天气要素的差异。结果表明：Ⅰ型静止锋锋区前后云量差异不明显,其余3种类型均是锋前总云量和低云量低于锋后;4类静止锋锋前的相对湿度低于锋后,而温度则相反,是锋前高于锋后,其中Ⅳ型静止锋锋区前后气温明显高于其余类型的静止锋,且锋区两侧的温差明显低于其余类型的静止锋;Ⅰ型、Ⅳ型锋前的南风较北风强,而Ⅱ型、Ⅲ型锋区两侧的风相当。     

地面锋附近重力流的产生及其锋生作用

本文用旋转大气的两维非静力模型,用Simpson和Linden[1]的级数展开方法和数值积分方法讨论了地面锋附近由于非地转平衡所产生的重力流及锋生作用。     

重庆春季连阴雨的气候特征和气候信号分析

利用1961—2012年3—5月NCEP/NCAR再分析资料、NOAA的海温、重庆34个站气象资料和74项环流特征指数,分析了重庆春季连阴雨的时空变化特征及其与同期的大气环流、西太平洋副热带高压（西太副高）、前期冬季的海温、OLR、大气环流以及西太副高之间的关系。结果表明：重庆春季连阴雨有发生频率高的特征,3月最容易发生影响范围广,持续时间长的连阴雨,其次是5月。连阴雨明显的时段重庆受影响的范围广,持续时间较长,气温偏低。东北部和西部地区出现频次较低,东南部较高。连阴雨分布主要为全市一致型和东西相反型。春季巴伦支海地区和青藏高原的500 hPa高度场偏低,贝加尔湖以东地区偏高,欧亚中高纬环流形势有利于冷空气南下和西太副高的减弱东退是重庆的连阴雨发生的主要因素。冬季拉尼娜事件的发生、赤道150°E地区的对流加强和鄂霍次克海地区中高层大气高压脊的建立都有利于来年春季重庆连阴雨的发生。     

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。     

广西暴雨分布特征及其对高速公路交通安全的影响

利用1971—2000年广西的降水资料,对广西暴雨的时空分布特征进行了研究;结合广西高速公路路网分布,对广西主要高速公路暴雨出现的频数进行分析;针对暴雨对高速公路交通安全的影响进行研究,并提出暴雨天气高速公路交通安全的应对措施。     

贵州冻雨时空分布变化特征及其影响因素浅析

利用贵州84个测站冻雨日数资料和NCEP/NCAR再分析资料,借助EOF展开、小波分析及其它诊断技术,分析了贵州冻雨的空间分布特征、时间演变规律及其影响因素.结果表明:贵州冻雨的地区分布特点是西部多、东部少,中部多、南北少;冻雨日数变化梯度较大的区域主要集中在贵州省的中、西部,尤其是西北部地区;GIS反演的贵州冬季雨凇空间分布更接近实际分布特征,即一般海拔较高处凝冻重,而一般气象观测站大多分布在海拔相对较低的城镇附近,导致其观测结果比实际凝冻强度要弱;贵州冻雨存在较大的年际变化,具有非常明显的12年和32年的周期振荡,在4年的时间尺度上,周期振荡也比较明显;贵州冬季冻雨空间分布特征和时间演变规律主要受海拔高度、相对高度、迎风坡和背风坡、静止锋区,冷空气厚度和不同高度冷空气活动等多种因素的综合影响.     

沿淮地区秋季连阴雨综合指数构建及其变化特征

基于安徽省沿淮地区10个国家气象站1960-2019年观测资料、灾情资料和7种地方连阴雨监测指标,在评估7种地方指标适用性的基础上,采用加权综合指数法和线性趋势法,构建了沿淮地区秋季连阴雨综合指数,分析了时空变化特征。结果表明:江苏指标对沿淮地区连阴雨监测的适用性最好,连阴雨综合指数由连阴雨总日数、连阴雨总降水量线性组成,权重分别为0.8和0.2。按照综合指数,将连阴雨强度分成重度、中度、轻度3级,分级结果与灾情实况较吻合,重度连阴雨和中度连阴雨TS评分分别为100%、88.9%。秋季连阴雨在20世纪70年代到80年代前期及近10年发生频率高、强度大,尤其是2016年和2017年的连阴雨,强度居历史前2位。沿淮地区连阴雨年数东部和西部的多于中部的,重度连阴雨阜南的最多,五河的最少。     

西南地区酸雨时空分布特征研究

利用中国气象局酸雨观测网西南地区四川、重庆、贵州、昆明、西藏五省、市、自治区17个酸雨观测站1993—2004年的观测资料．研究了西南地区降水pH值、酸雨频率及降水电导率时空分布特征。分析结果表明,红原、拉萨、甘孜极少出现酸雨;重庆酸雨频率最高,遵义降水pH均值最小,降水酸性较强;酸雨年际变化有降低趋势;酸雨强度及频率存在明显的月际变化,变化接近U型分布,并且与降水量成正相关。西南地区的酸雨污染仍很严重。     

西南地区酸雨时空分布特征研究

利用中国气象局酸雨观测网西南地区四川、重庆、贵州、昆明、西藏五省、市、自治区17个酸雨观测站1993~2004年的观测资料,研究了西南地区降水pH值、酸雨频率及降水电导率时空分布特征。分析结果表明,红原、拉萨、甘孜极少出现酸雨;重庆酸雨频率最高,遵义降水pH均值最小,降水酸性较强;酸雨年际变化有降低趋势;酸雨强度及频率存在明显的月际变化,变化接近U型分布,并且与降水量成正相关。西南地区的酸雨污染仍很严重。     

2004年渝北川东大暴雨环流及其非绝热加热特征

2004年9月上旬渝北川东发生了一次持续性大暴雨天气过程,造成了极为严重的局地洪涝灾害。应用国家气象中心实时加密观测降水资料,结合多卫星微波反演的降水资料及高分辨NCEP/NCAR再分析资料,通过对西南低涡等主要影响系统的分析,揭示暴雨次天气尺度环流特征,探讨高层非地转平流风分量与暴雨落区的关系,比较第1暴雨阶段(9月2日)和第2暴雨阶段(9月3日)大气非绝热加热的差异,发现前者以稳定性降水为主,后者则为显著的对流性降水。北方弱干冷空气和南方水汽输送在西南低涡暴雨持续和发展中具有重要作用。     

我国1小时雨强的时空分布特征

基于我国1991-2005年485站高时间分辨率的雨强资料,利用概率分布与统计检验等方法,分析了其时空分布特征,并将雨强分为>1mm·h-1、>2mm·h-1、>4mm·h-1、>8mm·h-1四个级别,探讨了各级别雨强的年平均发生频率、日变化和极端降水等问题.结果表明:雨强的日变化具有明显的地区差异,其中西南和华南地区日变化最为明显.1小时最大雨强50年和100年重现期初步估算值的空间分布形态具有一致性,高值区主要在东南沿海一带,其中百年一遇的1小时雨强达100～150mm·h-1.     

南宁市暴雨时空分布特征

利用1960~2006年南宁市8个测站逐日降水实测资料,对暴雨的时空分布进行统计分析,得出其气候特征是:6月是暴雨发生最多的月份,7月则是大暴雨出现最多的月份;暴雨出现的地域分布特征是:北部多于南部,东部多于西部;局部暴雨和局部大暴雨的分布呈外围多中间少,马山是高发区;局部暴雨和局部大暴雨的出现频率高;全市性暴雨过程发生的最多月是7月;局部暴雨和全市性暴雨发生频次的比值是4∶1。