湖南汛期区域持续性暴雨环流型与暴雨落区关系

利用1961~2016年湖南省内88个气象台站逐日降水资料和美国国家环境预测中心(NCEP)及国家大气研究中心(NCAR)再分析资料,根据区域持续性暴雨定义,统计分析了湖南汛期发生区域持续性暴雨典型环流型特征及其与首日暴雨落区配置关系.结果表明:(1)湖南汛期发生区域持续性暴雨典型环流型有两槽一脊、两槽两脊、两脊一槽、纬向波动、台风低压和多涡旋型6类;(2)区域持续性暴雨主要发生在6、7月,其次是5、8月,4月和9月发生概率较小,各类环流型区域持续性暴雨日发生累计频次空间分布特征各异;(3)区域持续性暴雨典型环流型类内500hPa中高纬具有相似共性,均有利于持续引导北方冷空气南下至湖南,但因低纬西太平洋副热带高压强度与形态配置不同,低层850hPa西南季风北伸范围存在差异,导致区域持续性暴雨过程首日暴雨落区南北、东西空间差异明显.     

贵阳机场低空风切变的气候特征分析

利用贵阳机场航空器报告、常规资料等对贵阳机场低空风切变的气候特征及其环流背景进行统计分析,同时对低空风切变发生前及发生时的风场特征进行分析,得到如下结论:贵阳机场低空风切变主要发生在冬末和春季,3月和8月出现次数较多;一天中,低空风切变主要发生在上午10时以后,午后发生低空风切变的频率较高;其发生的环流背景分为冷锋型、高压后部型和热低压型,主要发生在冷锋型环流背景下.从风场特征来看,地面南风和北风均会产生低空风切变,但北风条件下出现频率较高;低空风切变发生时边界层风均为南风,且风速较大.冷锋型低空风切变发生前地面风常伴随南风转北风的转风过程,但低空风切变发生在风向完全转成北风后.高压后部型和热低压型低空风切变发生前后地面风均为较大南风.     

石家庄市秋冬季大气环流型下的气象和PM2.5污染特征

根据石家庄市2013—2018年秋冬季(当年11—12月和次年1—2月)11种大气环流型天气条件下的地面和垂直气象特征, 归纳出5类大气环流条件, 并结合气团传输轨迹和PM_2.5浓度监测数据, 探讨大气环流条件与石家庄PM_2.5污染的关系。在5类大气环流条件中, 第I类(NW型和N型, 天数占16%)的扩散条件最好, 以西风和西北风为主, 风向比较稳定, 风速大, 边界层高度高; 第II类(NE型, 天数占9%)和第III类(E型和SE型, 天数占12%)的扩散条件次好, 近地面风向分别以北风和东北风为主, 风速较大, 前者边界层高度中等, 后者边界层高度低; 第IV类(A型, 天数占37%)的扩散条件较差, 近地面风速较低, 同时边界层高度低; 第V类(UM型、C型、S型、SW型和W型, 天数占26%)的扩散条件最差, 近地面风速很小, 风向变化大, 边界层高度低, 低层大气逆温明显。不同大气环流条件下气团的传输路径存在差异, 对石家庄地区PM_2.5污染产生潜在影响的区域随之不同。石家庄市秋冬季的PM_2.5污染与不同环流型的扩散条件密切关联, 第V类大气环流条件下最易发生PM_2.5污染, 污染发生频率在78%~96%之间, 重度及以上级别污染发生频率均在55%以上; 第IV类大气环流条件下的污染状况变化相对缓慢, 但连续的第IV类大气环流天气多带来PM_2.5污染持续累积; 第I类大气环流条件下发生污染的频率最低。     

1979—2018年冬季京津冀区域大风日环流型的聚类分析

利用1979—2018年冬季(12月—次年2月)地面台站的逐日风速和ERA-Interim再分析资料,分析了冬季京津冀区域性大风的变化及其天气环流型. 结果显示,在1979—2018年期间,共计出现区域性大风事件285 d,近40 a大风天气出现的频次以?0.96 d·(10 a)?1(P<0.05)趋势减少. 层次聚类结果显示,导致区域性大风的主要天气环流型有2类:一类环流型事件为110 d,突出特征是欧亚大陆中高纬地区500 hPa位势高度场异常,沿西北–东南方向呈“负-正-负-正-负”分布,合成分析表明其异常信号从上游地区出现、东移、消失于西北太平洋地区,可持续近15 d;另一类环流型事件有175 d,对应的欧亚大陆地区环流异常自西向东呈“正-负-正-负-正”分布,异常信号可持续近18 d. 合成显示,京津冀地区2类天气环流型在对流层中低层均为低压异常,同时近地面有异常强的偏北风和低温. 1979年以来,这2类天气环流型的频次都在显著减少,前者的线性趋势是?0.72 d·(10 a)?1 (P<0.01),后者趋势是?0.23 d·(10 a)?1 (P<0.5),这说明第一类天气型频次的减少可能是近40 a京津冀地区大风事件下降的主要原因.      

南宁市霾日数变化特征及其与环流背景的联系

论文分析了广西南宁市1996—2015年的霾日数变化特征,并探讨了不同环流形势背景对霾的影响。结果表明:近20年来南宁出现的霾日数共计1 218天,平均每年出现60.9天。霾日数主要集中在秋冬季,冬季最多,占全年43.1%,其次为秋季,占全年30.8%,夏季最少,仅占全年的6.8%。1月是南宁霾出现最多的月份,7月是霾日数最少的月份。近20年来,南宁霾日数总体呈增加趋势(4.2d/a)。本世纪以来,霾日呈较快的上升趋势,到2007年达到峰值,然后开始下降并趋于稳定。霾日数的这种变化特征与该地区经济发展和人类活动引起的污染排放密切相关,特别是SO_2和烟尘排放量的变化。另一方面,霾日数也受大气环流形势的影响。统计结果揭示,影响南宁秋冬季霾日数的环流形势主要分为三类:冷高压脊控制型、入海高压后部型和热带气旋外围型。当南宁受冷高压脊控制或入海高压后部影响时,空气中污染物明显增多,易于霾日的出现。而受热带气旋外围影响时污染物浓度相对而言较小。     

重庆市低槽云系人工增雨作业概念模型简

本文对2014—2015年重庆市人工增雨作业天气过程(包括地面和飞机作业)进行统计,选取其中作业效果较好的21个个例,利用多种气象观测资料进行分析.根据低槽降水过程对应地面影响系统的不同,将降水天气过程分为有冷锋和无冷锋两种类型.低槽冷锋型过程使降雨产生的区域范围较大,重庆市大部分地区都出现降水;低槽无冷锋型过程使降水产生的区域范围较小,重庆的中西部和长江沿线以北的东北部地区出现降水.重庆市低槽云系的增雨潜力区位于500hPa高空低槽前,700hPa和850hPa切变线之间且温度露点差(t-td)≤2℃的区域,有冷锋影响的天气过程增雨潜力区位于地面冷锋后部.低槽云系降雨天气过程增雨作业的时机可以选择在850hPa切变线开始影响重庆市,且700hPa切变线仍位于四川中东部的时候.冬季的低槽冷锋型降雨过程是最适宜进行人工增雨的天气过程,增雨潜力区位于高空3km附近,中西部和东南部地区的增雨潜力比东北部地区好.     

重庆市低槽云系人工增雨作业概念模型

本文对2014—2015年重庆市人工增雨作业天气过程(包括地面和飞机作业)进行统计,选取其中作业效果较好的21个个例,利用多种气象观测资料进行分析.根据低槽降水过程对应地面影响系统的不同,将降水天气过程分为有冷锋和无冷锋两种类型.低槽冷锋型过程使降雨产生的区域范围较大,重庆市大部分地区都出现降水;低槽无冷锋型过程使降水产生的区域范围较小,重庆的中西部和长江沿线以北的东北部地区出现降水.重庆市低槽云系的增雨潜力区位于500hPa高空低槽前,700hPa和850hPa切变线之间且温度露点差(t-td)≤2℃的区域,有冷锋影响的天气过程增雨潜力区位于地面冷锋后部.低槽云系降雨天气过程增雨作业的时机可以选择在850hPa切变线开始影响重庆市,且700hPa切变线仍位于四川中东部的时候.冬季的低槽冷锋型降雨过程是最适宜进行人工增雨的天气过程,增雨潜力区位于高空3km附近,中西部和东南部地区的增雨潜力比东北部地区好.     

卫星资料在一次极端短时强降水过程中的释用分析

利用FY2卫星云图及TBB资料、地面加密自动站资料及常规气象观测资料,详细分析了2016年7月24日天津沿岸极端短时强降水发生时的对流云团特征及TBB变化,结果表明:①500 hPa"北低南高"的环流形势稳定维持,垂直方向两段近乎垂直的低涡柱,副高加强西伸北抬,地面低压倒槽北顶,低空急流风速辐合,高空强烈辐散,利于上升运动的加强和维持,造成了此次极端短时强降水天气过程。②红外云图中,河北中部的对流云团A沿副高外围引导气流东移,并入天津中南部对流云团B,加强为对流云团C,700～925 hPa低空急流风速辐合,同时地面冷空气入侵,对C云团的发展起到促进作用,极端短时强降水发生在对流云团合并加强之后。水汽云图上云团边界非常明显,副高西北侧的大量水汽在低空急流及辐合气流的作用下,有一个明显变亮的过程。可见光云图上,白亮密实的中尺度对流云团不断发展、壮大。③TBB低值带与极端短时强降水发生的区域相对应,强降水落区位于TBB低值区内,即云团强烈发展的中心位置,此位置云团向上强烈发展,对流旺盛,对短时强降水的发生较为有利。强降水发生在对流发展最旺盛期后的能量释放过程中,相对TBB值最大变率在演变趋势上有一定的滞后性,强降水主要发生在TBB变率最大值之后。     

天津沿岸一次持续性强浓雾演变特征观测分析

利用常规地面观测、Micaps、微波辐射计、风廓线仪等观测资料,详细分析了2016年12月31日～2017年1月4日天津沿岸一次浓雾过程的演变特征。结果表明:这是一次平流辐射雾过程,以冷雾为主,呈阶段性、浓度大特征。浓雾时段1期间,500 hPa、700 hPa以纬向环流为主,850 hPa、925 hPa和1 000 hPa为暖性结构,有南北向切变线过境,地面由均压场转为高压前部,西南风转为北风,最大风速为3 m/s;浓雾时段2期间,500 h Pa、700 hPa、 850 hPa天津地区受西北气流控制,925 hPa西南气流强盛,1 000 hPa受偏东气流影响,925 h Pa、1 000 h Pa伴有暖脊过境,地面为高压前部,风向多变,风速微弱。此外,浓雾时段1期间,逆温层一直稳定存在,最大厚度为1.0 km,维持4 h,最强逆温极大值为1.3℃/50 m,饱和层最大厚度0.35 km,低空急流输送水汽,偏北风的入侵使得辐射降温明显;浓雾时段2期间,逆温层最大厚度为1.1 km,1.0 km以上维持10 h,强逆温极大值为1.6℃/50 m,饱和层最大厚度仅为0.15 km,东南风输送的水汽使得浓雾天气维持,风速较小。     

青藏高原上空对流云特征的初步分析

利用常规地面观测资料、高空资料以及卫星云图资料,通过2010年7月与2011年7月的云图对青藏高原及周边地区对流云和中尺度对流系统的活动进行初步研究,分析了青藏高原上空对流云的特征.结果表明:①青藏高原上的对流过程是在特定的环流背景下受西风带500 hPa低槽、700 hPa切变线、850 hPa低涡以及地面图上中尺度低涡和地面静止锋的共同影响造成的;②对流云产生不仅与水汽条件有关,还与不稳定层结条件和抬升力条件即触发机制有关;③对流云的发生发展具有明显的日变化.     

一次历史罕见的大暴雨天气过程诊断分析

利用天气环流形势和各种物理量场特征,分析了2012年7月21日忻州市出现的历史罕见区域性暴雨及大暴雨天气过程。结果表明,此次暴雨及大暴雨天气过程形成原因：一是500hPa图上,蒙古国以北庞大冷低压东南下,促使5840gpm线南退,冷暖空气交汇,加之前期584线在河、保、偏一带盘踞,给这里带来高温、高湿、高能;二是500hPa、700hPa、850hPa在忻州市上游一带有西南风急流存在;三是从强降水时段的涡度场、散度场、垂直速度场等物理量场看出,忻州市西北部为辐合区,这些参数和降水量大小分布区吻合较好。     

营口雾霾的地面形势和风速特征

利用2005~2012年辽宁省营口市的能见度、相对湿度、降水、地面形势场资料,对雾霾天气时的地面形势和风速进行了统计分析。结果表明:雾霾发生时地面形势分为倒槽型、锋面气旋型、地形槽型、冷高压前部型、低压内部型、鞍型场型、均压场型和高压内部型8种类型。雾霾天气在高压内部型、鞍型场型、冷高压前部型和均压场型出现频率较高,分别占26.3%、17.6%、12.9%和12.5%。在高压内部、地面倒槽和冷高压前部容易出现雾;而轻雾易出现在鞍型场、高压内部和均压场;霾出现在高压内部型、鞍型场型、冷高压前部型和锋面气旋型的概率较高。雾霾时风速都较小,冷高压前部型、高压内部型、均压场型和倒槽型的雾霾易在风速小(0~4 m/s)的情况下形成和维持;鞍型场型和低压内部型的雾霾易在风速较小(1~5 m/s)的情况下形成和维持;锋面气旋型雾霾易在风速适中(2~6 m/s)的情况下形成和维持。     

北京冬奥会和冬残奥会历史同期气溶胶污染的高空环流特征研究

通过分析北京和张家口地区长期地面气象资料、气溶胶浓度数据和探空数据, 研究冬奥会和冬残奥会历史同期(2015—2019年的2月1日至3月20日)的气象条件和气溶胶污染过程, 并利用数值模拟和客观环流分型方法, 探究高空环流和区域输送的影响。结果表明, 北京和张家口两地的气溶胶污染过程与近地面的暖、湿和小风条件有关。在850 hPa高度, 当两地受西北风影响时, 近地面的气溶胶浓度较低。北京的重污染过程主要与850 hPa高度的西南风有关, 张家口的重污染则主要与850 hPa高度的西南风和南风有关。虽然北京与张家口两市中心相距160多公里, 但两地的气溶胶污染和位温垂直结构变化有很强的关联性。当华东地区存在较强的高压系统时, 来自京津冀以南地区850 hPa高度的暖空气会输送到北京和张家口, 使两地同时出现高空增温现象, 进而增强对流层下部的热力稳定度, 不利于边界层的发展和污染物的垂直扩散。此外, 当上述环流出现时, 河北南部、山西北部和内蒙古中部等地区排放的污染物会通过输送过程影响北京。张家口地区海拔较高, 除本地排放外, 影响其空气质量的污染气团主要来自西部的上游地区。因此, 当出现不利的高空环流形势时, 除需要控制本地的排放外, 还要考虑对上游地区施行协同减排措施。     

黄河下游春季一次大暴雨过程的结构特征及落区分析

利用HLAFS资料和实况资料,对2003年4月17日至18日发生在黄河下游的一次强暴雨过程的大尺度环流背景和物理量场的结构特征进行了分析。结果表明,本次暴雨是高空冷空气、低空低压切变线和黄淮气旋外围倒槽共同影响造成的;从南海到山东的西南低空急流为暴雨区提供了充沛的水汽和能量;暴雨区850hPa上的高θse,700hPa上的强烈垂直上升运动,以及低空辐合、高空辐散是造成暴雨的有利物理量场特征。大的正涡度区位于500hPa以上,600hPa以下为强辐合区,以上则为强辐散区,这种结构配置成为暴雨发生的有利的动力机制。     

2015—2021年采暖季华北平原污染过程气象条件分析

华北平原是中国三大平原之一，特殊的地理位置、较多的重工业企业及采暖季相对更高的污染排放，导致采暖季极易出现大范围、长时间的污染过程，PM_2.5浓度明显高于周边区域。为了更好地了解天气系统及气象要素对采暖季华北平原城市空气质量的影响，以北纬32°—40°、东经114°—120°华北平原地区50个城市为研究对象，分析2015—2021年采暖季(11月至次年3月)气象条件对华北平原采暖季大范围重污染过程的影响。研究表明，华北平原发生重污染时，高空500 hPa环流曲率减小，环流相对更加平直，垂直方向逆温出现概率增大，水平及垂直方向更加静稳，污染物扩散能力减弱，近地面山东中南部、河南异常偏南风导致区域升温、增湿，有利于颗粒物吸湿增长及二次转化，河北中西部异常偏东至东北风，导致污染物受太行山山脉影响，在太行山东侧堆积，易在山前形成大范围污染过程，且与山东中南部、河南的异常偏南风形成区域风场辐合，污染物扩散条件不利。分析2021年1月20日至28日一次污染过程发现，污染发生期间华北平原高空大气环流相对平直，地面以均压场控制为主，多静风辐合，湿度持续较大，整体污染扩散条件不利，...     

九江市一次低温雨雪冰冻天气垂直温度层结分析

运用收集到的资料分析了2018年1月25～28日九江市阴雨雪和低温天气形成原因,分析了阴雨雪低温的恶劣天气的演变过程和水气环流特征,得出了江西地区冻雨的温度垂直分布特征结构和在九江地区具体应用情况的结论。结果表明:此次过程副高稳定,冷空气强盛500 hPa、700 hPa西南区域易产生逆温层,850 hPa东北气流使暖湿空气随着空气不断上升,更容易产生暴雪。水汽的输送过程非常频繁,同时该地区的辐合比较明显导致雨雪天气处于经常变化的情况;低层冷空气天气对冬天降水的形态起着非常关键的作用,此次过程冻雨灾害严重,经分析,25日为融化层位于850 hPa的情况,925～1 000 hPa区域迅速降温,850 hPa区域高于0℃,700 hPa和925 hPa区域温度低于0℃,1 000 hPa时温度在小于1℃,地面温度低于0℃,25日白天出现冻雨。27日融化层处于700 hPa左右温度大于0℃,925 hPa和850 hPa时温度低于-2℃,925～700 hPa有非常明显的温差;但由于1 000 hPa时温度在-3℃左右,所以27日白天九江地区降水相态复杂,大部分地区以降雪为主,部分地区出现冻雨。上述的阈值范围是九江地区冻雨的天气阈值。研究还表明,随着地面的温度降低,冻雨天气越容易产生,冻雨一般发生在最低气温低于0℃,同时一天的平均气温低于1.0℃。     

2012年8月山西南部一次区域性暴雨过程成因分析

利用常规气象观测资料、自动站及区域加密资料,对2012年8月16—18日出现在山西南部的区域性暴雨天气过程进行了分析。结果表明:暴雨发生在短波槽东移与副热带高压南退的背景下,700 hPa、850 hPa切变线及地面中尺度辐合线是此次暴雨过程的主要影响系统,强烈的上升运动与热力不稳定条件为暴雨的产生提供了很好的动力及热力条件。地面中尺度辐合线与暴雨落区有很好的对应关系。     

2012年11月福建省多暴雨过程成因分析

为分析2012年11月福建省降水异常偏多的现象,利用统计学和天气学的分析方法,对11月的降水气候特征和下旬3场暴雨的环流形势、影响系统及水汽输送特征进行了分析。整个11月,200 hPa西风急流偏强,在福建省上空有气流的辐散;500 hPa乌拉尔山脊偏强,贝加尔湖槽偏深,有利于冷空气南下;850 hPa为较强西南急流。下旬3场暴雨期间,500 hPa南支槽位于105°～110°E,副高强度偏强;中低层700,850 hPa有切变线和西南急流,850 hPa比湿大于8 g/kg。结果表明,稳定的环流形势、频繁出现的天气系统以及充沛的水汽条件是发生多暴雨现象的主要原因。     

台风季中国热带气旋降水的典型模态及显著影响因子

本文利用客观分离的热带气旋降水的台站资料,运用经验正交分解法分析了台风季中国热带气旋降水的前两个主要典型模态及其与同期西北太平洋热带气旋源地路径的关系,以及与海表面温度和500 hPa环流场的关系.结果表明:热带气旋降水第1模态表现为以华南西南为正中心而华东为负中心的偶极子振荡型,此模态出现于赤道中东太平洋海表面温度一次冷异常过程的鼎盛时期,对应的西北太平洋500 hPa环流异常主要表现为低纬中西太平洋海域的东风异常以及中国区域北高南低的环流异常,在这样的环流异常配置下,热带气旋源地显著偏西,西行路径显著偏多,而北折路径较为偏少.热带气旋降水第2模态表现为以华东及海南南端区域为正中心的中国大部地区的一致同步型,此模态出现于赤道中东太平洋海表面温度一次冷异常逐渐减弱并向暖异常过渡的相位变化时期,对应的西北太平洋500 hPa环流异常各月差异较大,7、9月份的环流异常配置使热带气旋路径偏南更易侵袭我国海南等南端区域,而8月的环流异常配置导致热带气旋源地偏北,中国东南近海热带气旋生成频数显著偏多,且其路径更易北折影响华东地区.     

昭通市2次低温雨雪冰冻灾害天气过程对比分析

对2008年1月12日～2008年2月20日和2011年1月1日～2011年2月2日发生在昭通市的持续性低温雨雪冰冻灾害天气进行了对比分析,结果表明:2次过程均发生在拉尼娜事件年大气纬向环流异常期,500 hPa极涡偏离极地向亚洲和北美伸出2个槽,亚洲极涡面积偏大,南支槽活跃,地面蒙古冷高压偏强,滇黔静止锋偏强且维持时间长.不同的是:500 hPa上2008年1月乌拉尔山地区为倒Ω槽,而2011年1月乌拉尔山地区阻高脊线北伸到65°N附近,脊前新疆北部及蒙古西部为一冷槽;拉尼娜强度2011年比2008年强.