西藏那曲一次对流云降水及云微物理数值模拟

利用中尺度数值模式(WRF)对2015年8月13日青藏高原那曲地区一次对流云降水过程及云微物理特征进行了模拟.结果表明,WRF模式能够较好模拟本次对流云降水的落区、量级及其日变化等特征.本次对流云降水以冰相过程为主,冰晶粒子、雪粒子、霰粒子、云水粒子和雨水粒子由高到低依次分布,其中霰粒子含量最大.液态降水主要源于霰粒子的融化过程,暖雨过程中雨水和云水的微物理过程也对降水有一定影响.此外,位于高层的雪粒子通过冰晶的贝杰龙过程增长,之后通过碰冻过冷雨滴形成霰粒子胚胎,而霰粒子在上午依靠高层碰并雪和低层碰并过冷雨滴以及中层其本身淞附过程而增长,午后则通过中低层淞附过冷云水和碰并过冷雨滴过程增长.     

微波辐射计在闽北夏季对流降水预报中的应用

利用建瓯市国家级气象观测站2017年夏季(7～9月)的微波辐射计观测数据和降水加密观测数据,对建瓯市夏季非降水日、可降水日和降水日的大气水汽含量和云液态水含量的变化特征进行统计分析。结果表明,①非降水日和可降水日,观测站上空的大气水汽含量都在50mm以下,当云液态水含量L≤0.5mm时,观测站及其周围均无降水,当云液态水含量L0.5mm时,观测站周围可能有降水发生。②降水发生前,越临近降水时刻,水汽含量和云液态水含量增长越明显。降水前,"跃增"期平均水汽含量和平均云液态水含量的增长变率分别为"缓慢增长期"增长变率的90倍和57倍。③降水发生前水汽含量V≥63.6mm,云液态水含量L≥5.1mm,平均时间提前量为6.4min。     

黄河源区典型湖泊希门错沉积物的地球化学特征及其环境意义

湖泊沉积是历史时期气候波动与流域环境变化的记录器.采集黄河源区希门错沉积物,对岩芯的有机质和地球化学元素进行了分析,得到该地近1 720年以来的环境变化记录.结果显示希门错沉积物47cm柱状岩芯的环境演化过程可分为四个阶段:32cm以下(900AD之前),该阶段为气温变冷阶段,降水多;32-20cm之间(900-1300AD),该阶段为气温变暖阶段,和中世纪暖期相对应,降水减少;20-3.5cm之间(1300-1900AD),该阶段为气温变冷阶段,和小冰期较为吻合,降水较多且逐步减少;3.5-0cm(1900AD至今),这个时期为20世纪暖期,降水较少.磷元素含量在近20多年来增加较大,说明人类活动对流域的影响不断增强.在此之前的磷元素沉积含量低且稳定,指示该区域磷的背景值.     

GPS探空和飞机探测在2009年春季张家口地区一次降水过程分析中的应用

利用Vaisala RS-92型GPS探空仪加密探测和飞机云物理探测资料, 对2009年春季张家口地区一次层积云降水过程进行了研究。从准饱和区、位势不稳定区以及风场的演变等方面探讨了降水的宏观天气学特征; 从水汽输送、水汽总含量变化, 各高度水汽分布等方面分析了降水的水汽变化特征。同时, 对GPS探空和飞机探测结果进行了对比分析。     

一次致洪大暴雨对长江两个子流域的影响分析

利用高空、地面观测和NCEP/NCAR再分析资料,对2009年8月3日-5日发生在长江两个子流域(嘉陵江和綦江流域)的一次致洪大暴雨的降水时空分布、环流背景、水汽输送及对流域水文条件的影响进行了分析.结果表明:此次暴雨环流背景是高空槽耦合了"天鹅"台风阻塞的西南低涡,南侵冷空气和西南急流输送的暖湿水汽交汇,导致不断有中小尺度对流系统的生成、发展;暴雨第一阶段降水是纬向和经向水汽输送的共同作用,第二阶段以纬向输送为主;两个子流域暴雨期间700hPa比湿值一直在10g/kg以上,最强降水均产生在水汽通量大值区,同时也是水汽通量散度梯度最大处,产生时间则为低层散度值变化最大梯度期间;綦江流域降水比嘉陵江流域降水持续时间短,但其流域面积小,面雨量反而更大,造成其先达到最高水位,超保证水位,嘉陵江未超警戒水位,本次致洪暴雨造成两流域及长江上游均达到一年中最高水位.     

STMAS中雷达反射率数据三维变分同化方案

介绍了在时空多尺度分析系统(STMAS)中以雨水含量作为控制变量,利用Z-qr关系,实现对区域中多部雷达回波强度资料三维变分同化方案,和水汽惩罚项模块方案。方案避免了利用Z-qr关系直接以回波强度或雨水混合比为控制变量会造成一阶导数不连续的问题。实例分析同化后初始场表明,从同化后的雨水混合比反算出来的回波强度与观测结果保持了较好的一致性。以2009年8月的MORAKOT台风个例为例,设计实验来分析本文提出的雷达回波强度资料同化和水汽惩罚项方案效果。结果表明:雷达回波强度资料的同化方案(STMAS方案),提高了降水位置和强度预报的准确性; 加入惩罚项和对雷达回波强度资料的同化模块后(HYDRO方案),削弱了水汽影响并加强了其他物理量的变化,相对STMAS方案,台风总降水增强了,但在强降水区域的降水强度减弱; 相对控制试验,2种方案均改善了降水位置和强度的预报。     

副热带季风边缘区降水变化及其影响因素

选取英国东英吉利大学气候研究中心降水月值数据计算出季风区,得出季风边界的年际变化,探究季风边缘区降水强度与季风强度和季风区面积的关系.计算了太平洋年代际振荡(PDO)指数、厄尔尼诺-南方涛动指数及大气环流场,探讨了副热带季风边缘区降水变化的影响因素.结果表明,季风边界线摆动幅度较小的区域降水有明显的增加趋势,而边界线摆动幅度较大的区域降水均呈减少的趋势.近50 a来PDO主要处于暖位相阶段,北美西岸海表面温度异常暖,北太平洋海平面气压异常低,使得季风环流减弱,环北太平洋的副热带季风边缘区降水减少.东亚夏季风边缘区有较明显的变干趋势,其中以内蒙古高原东部和黄土高原的变干趋势最明显,分布于青藏高原的夏季风边缘区有明显的变湿趋势;北美夏季风边缘区纬向的降水差异较为明显,东南部和西北部降水减少,中部呈现降水增多的趋势.     

2012年银川“7·29”大暴雨天气过程诊断研究

利用NCEP再分析资料,常规气象观测资料以及天气雷达、卫星等资料,研究了2012年7月29-30日发生在宁夏回族自治区银川市及其周边地区的一次大暴雨天气过程.通过分析此次暴雨过程前后的动力、热力及其变化特征,得出如下主要结论:宁夏"7·29"大暴雨天气过程的主要影响系统为西太平洋副高、500 hPa短波槽和暖式切变线;大暴雨发生在高层冷平流与低层暖平流交汇区,与高空的水汽辐散中心和低空的辐合中心基本重合;大气的比湿、水汽通量等在暴雨前迅速增大,假相当位温θse垂直廓线在500～400 hPa之间表现出有θse 336 K的小值区;水汽通量散度在临近降水时才开始快速变小,水汽输送和辐合作用完成的时间很短,引发快速而强烈的天气现象.     

9711号台风暴雨的诊断分析与数值试验

采用手数值试验的方法,分析了９７１１号台风登陆后的演变过程,讨论了水汽,地形等因子对台风及其降水的影响。诊断分析表明,理查逊数对降水落区具有一定的指标性,－１〈Ｒｉ〈０的强对流和湍流发展区与降水分布区域较一致。数值试验表明,水汽是台风及其降水加强和减弱的一个制约轭了,水汽含量减少到一定程度的台风过程可视为干台风过程;地形对台风系统的演变及其降水重要影响。     

华南春旱特征及其与水汽输送的关系

利用1979-2005年华南47个基准站降水资料及由NCAR/NCEP II再分析资料计算所得的水汽输送通量资料,对华南春季降水特征及其与水汽输送的关系进行研究,结果表明:华南春季降水可以110.5°E为界划分为两个区域,以东区域为华南I区,以西区域为华南II区。I区降水具有显著的下降趋势,即干旱趋势显著;而II区降水下降趋势要弱得多,未超过信度检验。此外,I区降水在1994年发生突变,由多雨期突然跃变到干旱期。华南春季水汽主要来源于南海和西太平洋,并经中南半岛转向输送到华南,当南海中北部的偏南水汽输送偏弱(强)时,I区降水偏少(多),I区偏旱(涝),当南海西南部-中南半岛南部的偏南水汽输送偏弱(强)时,II区降水偏少(多),II区偏旱(涝)。     

三门峡市2008年1月10—22日低温阴雪天气过程分析

通过天气背景、卫星云图、数值预报产品及新一代多普勒雷达产品,对三门峡市2008年1月10—22日低温阴雪天气过程进行了分析检验,结果表明:不断南下的冷空气和源源不断的暖湿气流是产生这次低温阴雪天气的根本原因;云顶亮温在低于-50℃时降水强度是最大的,而高于-20℃时降水强度则很小;降雪时雷达回波强度比较小,回波强度主要维持在15~20 d Bz之间;欧洲144~168 h的降温预报对三门峡本站具有很好的指导作用;相对湿度的预报和实况有很好的对应关系;提前4~5 d的欧洲风场形势预报有很好的可信度;24 h晴雨预报TS值,日本明显高于德国和T213,其中T213漏报较多;3~5 d降水预报TS值,T213优于德国和日本.在24 h分量级降水检验结果中,德国的TS评分高于日本和T213.     

初春雨转雪对冬小麦产量的影响——以河南许昌为例

应用Micaps3天气图资料、卫星云图,对许昌市2014年2月16—18日雨转雪天气过程进行诊断分析,对环流形势、水汽条件、动力、热力特征的分析结果表明:1前期主要是500 h Pa高空槽和700 h Pa切变线影响的稳定性降水,后期是850 h Pa回流冷空气不断补充堆积形成深厚的冷垫,低层偏东气流与中高层槽前的西南暖湿急流交汇形成回流降水形势.高低空的有力配合,冷暖空气的交汇为降水提供了较好的动力条件.冷空气侵入时段、气温下降速度、降水时间,都是初春降水性质发生改变的关键点.2这次雨转雪天气过程对越冬作物小麦生长特别有利,可以冻死土地中的害虫和虫卵,大大降低来年麦蜘蛛、吸浆虫,蚜虫等病虫害的发生几率,也对冬小麦纹枯病,赤霉病的滋生和蔓延起到抑制作用,使小麦越冬基数减小,提高了2014年冬小麦的产量.     

滇东北2次飑线过程对比分析

利用常规观测资料、地面自动站资料、卫星云图和多普勒天气雷达资料,对比分析了发生在滇东北的2次飑线过程.结果表明:边界层辐合线是强对流产生的触发系统,山脉的抬升作用有利于强对流的产生和发展.2007.6.14飑线发生在冷锋前暖区中,以大风冰雹天气为主.2009.6.19飑线发生在冷锋前沿,前期以大风冰雹天气为主,后期出现强降水.雷达回波上2次飑线都出现弓形回波特征和前沿低层辐合区,但2007.6.14飑线表现为单体弓形回波,直接产生大风冰雹天气.2009.6.19飑线表现为弓形回波复合体,并伴有中气旋出现.飑线右前侧超级单体是产生强对流天气的直接系统.飑线前沿低层辐合区的长时间维持导致大范围强降水出现.     

滇西南一次超级单体持续降雹过程分析

利用多普勒天气雷达3830/CC和分辨率为1°×1°的NCEP再分析资料,对一次南支槽影响滇西南超级单体雹暴过程进行分析.结果表明：2 h以上深厚持久中气旋、低层辐合高层辐散和和风速随高度增加等中尺度径向风场结构利于低层暖湿空气辐合进入云体和倾斜旋转上升,形成低层弱回波区(Weak Echo Region,WER)、钩状回波和中高层回波悬垂,北侧冷平流入侵形成“V”型槽口,保障超级单体雹暴持续4 h以上,冰雹粒子强烈散射作用形成旁瓣回波.径向风辐合增强并扩展至8 km高度,回波强度、顶高、50 dBz回波高度、-20℃层回波强度、垂直累积液态水含量(Vertically Integrated Liquid, VIL)等参量波动增大,尤其中气旋非常利于超级单体发展和冰雹粒子生长,在中气旋到达强盛阶段(旋转速度≥10 m·s^-1)26 min内5个特征参量先后出现最大值.南支槽前中层西南气流的汇合提供水汽条件,中低层强垂直风切变提供抬升动力条件,近地层中尺度辐合线创造对流触发条件,低层温湿度锋区提供对流不稳定,而上冷下暖及低层湿度适中、中层高湿、高层干的垂直结构加剧对...     

A modeling study of relation between cloud amount and SST over western tropical pacific cloudy regions during TOGA COARE

The relationship between cloud amount and sea surface temperature (SST) over western tropical Pacific cloudy regions during TOGA COARE is investigated based on hourly grid simulation data from a two-dimensional coupled ocean-cloud resolving atmosphere model. The model is forced by the large-scale vertical velocity and zonal wind observed and derived from TOGA COARE for a 50-day period. The cloud amount becomes smaller when the ocean surface gets warmer, which is similar to previous relations obtained from observational analyses. As SST increases, the atmospheric temperature increases whereas the surface sensible heat flux decreases. The atmospheric water vapor is not sensitive to SST whereas the surface evaporation flux decreases as SST increases. These indicate that the oceanic effects do not play an important role in determining atmospheric heat and water vapor budgets. The cold atmosphere produces a larger amount of ice clouds that cover a larger area than the warm atmosphere does. The large amounts of ice clouds lead to cooling of the ocean surface through reflecting large amount of solar radiation back to the space. Thus, the negative correlation between the cloud amount and SST only accounts for the important atmospheric effects on the ocean.     

一次爆发性气旋引发的罕见暴风雪过程分析

冬季温带气旋强烈的发展会带来大范围严重的暴风雪天气。针对2007年3月3?5日一次气旋爆发性发展所造成的暴雪、大风和低能见度给辽宁省的交通,特别是航空带来的巨大影响,从大尺度环流背景、气旋移动路径和强度、水汽条件、冷暖空气活动及多种物理量场,对这次气旋的强烈发展及其相关联的垂直环流进行了动力学和热力学的诊断分析。结果表明,大气的强斜压性和其所伴随的冷、暖平流是气旋爆发性发展的主要原因;高位势涡度的下传促进了气旋的强烈发展;气旋中心附近最强的上升运动区基本上是上下垂直的;高、低空急流及相关的高、低空散度场和垂直运动构成了气旋所伴随的强大次级环流;沈阳地区强暴风雪的产生与气旋的强烈发展、偏南风低空急流的水汽输送及气旋内部垂直运动的强弱等密切相关。     

2003年淮河流域持续暴雨的云系特征及环境条件

用常规观测资料、NCEP分析资料与GOES-9卫星云图资料对2003年6月21日—7月22日淮河流域持续暴雨的降水概况、云系特征及大尺度环境条件与水汽来源进行了分析。从降水特征来看,持续暴雨可以划分为3个阶段,降水主要集中在第一阶段（6月21日—7月2日）。从云系特征来看,淮河流域为稳定维持的大尺度梅雨锋云系,在梅雨锋云系上有多个中尺度对流系统活动,红外亮温频率统计表明亮温低于-52℃的强对流是导致淮河流域强降水的重要天气系统。对6月21日—7月22日时段的卫星云图进行普查发现影响淮河流域的中尺度对流系统（MCS）共有34个,其中10个α中尺度对流系统（M-αCS）和24个β中尺度对流系统（M-βCS）;大多数MCS在淮河流域及其邻近地区产生与消亡,并未发现直接来自青藏高原地区的MCS。从水汽来源来看,淮河流域对流层低层有3股水汽输送带,第1股气流为越赤道气流,水汽的输送作用最强;第2股气流来自南海地区,水汽的输送作用最弱;第3股气流来自菲律宾以东的热带太平洋地区。     

基于多时相高分四号影像的雪盖范围提取

积雪覆盖监测是地球科学研究的基础,对于研究全球气候变化,开展防灾减灾救灾等工作都有重要的意义.高分四号卫星是我国高分辨率对地观测系统重大专项中唯一一颗民用高轨卫星,也是世界上首颗静止轨道高分辨率光学成像卫星,其机动灵活、高频次观测能力在积雪遥感业务化监测中具有广阔的应用前景.该文利用高分四号卫星多谱段、高时效、大幅宽和中分辨率等成像优势,紧密结合积雪和移动云层在多时相图像上的反射特点,提出了基于多时相高分四号卫星数据的积雪覆盖范围提取方法.首先对高分四号卫星全色图像进行二值化分割以消除低反射目标的影响;然后对多时相云雪覆盖区域进行合成来剔除移动云层的干扰;在此基础上,利用云、雪在多时相近红外图像上反射值变化的差异性,通过对多时相高分四号卫星近红外图像的最小值合成和阈值分割精细化地提取积雪覆盖范围,进一步去除变化云层的影响.以新疆中西部为试验区,通过与基于HJ-1B卫星的积雪覆盖结果比较,实验表明：两类数据提取的积雪空间分布具有较好的趋势一致性,高分四号卫星影像监测积雪范围更广,总体精度达92.19%,高于HJ-1B卫星图像的89.84%;但受空间分辨率和“不变云层”的影响,基于高分四号卫星影像的积雪识别精度为85.16%,低于基于HJ-1B卫星图像的识别精度94.53%.     

长江中下游一次暖区极端致洪暴雨特征及天气学成因分析

基于多源观测资料和再分析资料,采用天气学诊断分析方法研究了2019年5月长江中下游地区发生的一次致洪暴雨的特征及主要成因。结果表明:该次极端致洪暴雨过程是在稳定的“西低东高”天气形势下,由持续时间长的短时强降水累积而成,具有明显的中尺度和阶段性特征。直接造成极端暴雨的中尺度对流系统在低空急流前沿不断新生东移,表现出明显的“列车效应”和准静止特点。过程中低空急流和超低空急流异常强盛,为极端暴雨提供了持续有利的水汽和对流不稳定条件,特别是整层高湿、较低的抬升凝结高度和较大暖云层厚度有利于提高降水效率,产生雨强较大的短时强降水；高低空急流耦合是强降水发生发展的重要动力机制,强垂直风切变区与暴雨落区有较好的对应。     

Quasi-periodicity of temperature changes on the millennial scale

Quasi-periodicity of temperature changes on the millennial scale is found according to the proxy data both from historical documents and natural evidence in China. The auto-correlation of the temperature changes series for the last 2000 years is most significant on the 1350 a time lag. The period of 1350 a includes 4 warm/cold stages: 200～250 a warm stage, 150～200 a cold stage, 300～350 a warm stage, and 550～600 a cold stage. In contrast to the 550～600 a cold stage, the other three stages can be united in one warm dominant stage. Inferred from the 1350 a period, the 20th century warm stage belongs to the 200～250 a warm stage, which is similar to the warm stage occurring during the 570's～770's. The process of temperature change in the 20th century warm stage is similar to that of the 570's～770's. But the warming rate in the 20th century is more rapid. The temperature anomaly in the 1980's～1990's shows a greater departure from the regression equation of that between 1500's～1900's and 150's～650's. Whether it can be regarded as the forcing of human activities is worth studying further.