高原气象
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- 2019 Vol. 38 (4): 0-0.
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论文
- CFSv2系统对2015年11月中国一次寒潮过程及其欧亚冷空气活动的预报评估
- 韦志刚;朱献;董文杰;刘雅静;陈广宇;刘雨佳
- 2019 Vol. 38 (4): 673-684. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00014
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- 选择美国环境预报中心(NCEP)第二代气候预报系统CFSv2预报长度为9个月的业务化预报资料、美国NOAA气候预测中心(CPC)的全球逐日最高和最低地表气温资料、美国环境预报中心的NCEP/DOE再分析资料,评估了CFSv2系统对2015年11月21-27日发生在中国的寒潮过程的预报能力。结果表明:分辨率较高的CPC资料和分辨率比较粗的NCEP/DOE资料对这次寒潮过程的演变特征、降温幅度和温度距平都展现的很清楚,这次寒潮过程造成的降温主要发生在中国东部地区,同时里海和黑海以北地区也明显降温,降温明显的还有亚洲北部北冰洋沿岸地区;西伯利亚到我国东部地区比常年明显偏冷,西欧地区和伊朗高原气温偏低,欧亚大陆其他区域特别是北部地区气温是偏高的;CFSv2对这次速冻寒潮过程的整体降温和温度距平提前0,5,10和15天的都有一定得预报能力,但提前20天时预报能力已经较差,整体来讲,CFSv2对寒潮降温过程空间形势分布的预报比温度距平场的好,但与观测值的绝对误差比温度距平场的大;CFSv2对这次寒潮过程造成的我国华北华南及附近区域的降温预报偏低,而对俄罗斯西伯利亚、蒙古和我国东北地区的降温预报偏高,此外对里海和黑海以北地区的降温预报也明显偏低;CFSv2对整个欧亚陆地主体区域寒潮过程温度距平的预报偏低,而对周边海洋区域及其邻近海岸地区的预报偏高。
- 冬季西伯利亚高压的主要年际变化模态及其对东亚气温的影响
- 朱红霞;陈文;冯涛;王林
- 2019 Vol. 38 (4): 685-692. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00116
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- 选取40°N-60°N,80°E-120°E的区域作为西伯利亚高压的主要活动区域,利用NCEP/NCAR月均海平面气压再分析资料,对该区域西伯利亚高压(Siberian High,SH)从1979-2017年共38个冬季(12月至次年2月)进行经验正交函数分解(Empirical Orthogonal Function,EOF)。结果表明,第1模态为全区一致的变化,第2模态为南北气压的反相变化关系,第3模态为东西部气压的反相变化关系,并且3个模态的时间序列都存在显著的年际变化。进一步对相关的大气环流和东亚气温异常的分析表明,第1模态相联系的大气环流在地面表现为海陆气压差的改变,500 hPa高度上东亚大槽强度的变化,200 hPa纬向风场上温带急流、副热带急流强度的变化,SH负位相时,东亚偏暖,SH正位相时,东亚偏冷;第2模态与北极涛动(Arctic Oscillation,AO)和北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)的变化有密切关系,在高度场上表现为一个准正压的南北环状模态,SH北强南弱时,环流场类似AO正位相,温带急流减弱,东亚东北部偏暖,SH北弱南强时,东亚东北部偏冷;而与第3模态相联系的大气环流主要出现在欧亚大陆局部区域,与北大西洋涛动(NAO)也存在一定的关联,SH东强西弱时,东亚北部偏暖,西南部偏冷,SH东弱西强时,东亚北部偏冷,西南部偏暖。
- 三江源区植被指数对气候变化的响应及预测分析
- 朱文会;毛飞;徐影;郑军;宋立雪
- 2019 Vol. 38 (4): 693-704. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00105
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- 利用1989-2008年NOAA-AVHRR的NDVI旬合成资料和地面月降水量、平均气温等观测资料,分析了三江源区NDVI时空变化特征及其对气候要素变化的响应。通过建立不同季节NDVI统计预测模型,对未来40多年间不同排放情景下三江源区NDVI变化趋势进行预测分析,研究结果表明:(1)三江源区NDVI分布呈现由东南部、东部向西、向北逐渐变低的趋势。4-10月为植被生长季,8月NDVI达最大值。(2)针对春、夏、秋季,NDVI与气温、降水均呈显著正相关(夏季降水除外),春、秋季较为显著;NDVI对气温的响应显著高于降水;NDVI对前一个月的气温、降水时滞效应最为显著。(3)未来40年,在三江源区气温持续升高,降水微弱增加的气候背景下,源区平均NDVI呈显著上升趋势,前10年增速缓慢,后30年持续稳步上升,且增幅较大。源区NDVI空间分布格局基本不变,RCP8.5情景下NDVI的高值中心较RCP4.5范围更大。RCP4.5情景下NDVI迅速增长期为2026-2035年,高值中心位于澜沧江源区;RCP8.5情景下为2016-2025年和2036-2045年两阶段,高值中心均在长江源区。两种情景下,源区变率高值中心均表现出由北向南移动的趋势。
- 黄土高原土壤湿度对地表能量和大气边界层影响的观测研究
- 马英赛;孟宪红;韩博;余晔;吕世华;栾澜;李光伟
- 2019 Vol. 38 (4): 705-715. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00036
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- 利用黄土高原区域甘肃平凉地区陆面过程与灾害天气观测研究站2016-2017年夏季(6-8月)晴好天气下的观测资料,定量分析了平凉地区土壤湿度在干、中、湿三种不同状况下对地表辐射和地表能量分配及大气边界层的影响,并根据总体变化趋势,将土壤湿度进一步分为干、中区间(0.158~0.220 m3·m-3)和中、湿区间(0.179~0.325 m3·m-3),与波文比、感热通量、潜热通量进行相关性分析,从而探究土壤湿度通过影响地表能量分配和大气边界层进而影响降水的可能物理机制。结果表明:(1)土壤湿度变化对反照率影响相对较小,对波文比影响显著,主要是影响感热、潜热变化,即影响地表能量分配过程。随着土壤湿度增加,潜热增大,感热减小,波文比显著降低;土壤湿度变化对地表净辐射影响显著,主要影响净长波辐射变化,随着土壤湿度增加,净短波辐射呈现略微增加,净长波辐射显著增加。(2)土壤湿度分区间分析结果显示,土壤湿度在干、中区间(0.158~0.220 m3·m-3)对潜热通量以及边界层高度的影响相比土壤湿度在中、湿区间(0.179~0.325 m3·m-3)的影响更大,即土壤偏干情况下,地表通量变化和大气边界层发展更显著。此次观测数据定量分析结果与理论机理较为一致,表明该观测数据的可靠性,可为数值模式在黄土高原区域的模拟提供重要的数据基础。
- 若尔盖湿地潜在蒸散量演变特征及影响因素分析
- 穆文彬;孙素艳;马伟希;韩宇平
- 2019 Vol. 38 (4): 716-724. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00150
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- 蒸散发是湿地水文过程重要组成部分,影响着湿地的水文生态系统。以若尔盖湿地为研究区,基于湿地及其周边6个气象站1963-2013年逐日气象观测资料,采用FAO推荐的Penman-Monteith公式估算了站点与湿地的潜在蒸散量(ET0),并分别从趋势性、突变性以及周期性角度分析了ET0的时空演变特征,进一步探讨了ET0与其主要影响因素的关系。结果表明,若尔盖湿地季节和年际ET0在时间尺度上均表现出增加的趋势,其中夏、秋季和年际尺度下,增加非常显著;在空间尺度上,表现出不同程度的增加趋势,其中增加非常显著的地区,在秋季表现为整个区域,年际尺度下则贯穿于整个东、西部;同时,若尔盖湿地呈现出较为明显的暖干化的趋势。春、冬季和年尺度ET0的突变年份均为2002年,而夏季和秋季则分别在1988年和1997年左右发生突变;春、夏、秋季以及年际尺度下,ET0变化的第一主周期可能为28年,冬季则为22年;此外,春、秋、冬季以及年尺度下,ET0的第一影响要素以温度为主,夏季则为日照时数。不同站点间,以冬季若尔盖和红原站最为突出,相对湿度为ET0的第一主要影响因素。研究以期为进一步探讨若尔盖湿地气候与生态环境的变化提供科学依据。
- 锡林河流域降雪识别及演变趋势研究
- 王飞;朱仲元;郝祥云;韩冬冬;王慧敏;王琼
- 2019 Vol. 38 (4): 725-733. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00119
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- 基于双温度阈值法利用锡林河流域4个国家气象站点1969-1979年10年的降水与气温资料,统计其降雪比例与日平均气温的关系,确定锡林河流域降雪判别的临界温度,拟合降雪识别指数方程。根据临界温度与识别方程估计流域内各站点1980-2016年的降雪量,并采用Mann-Kendall检验法对1969-2016年的降雪量进行突变检验,找出流域降雪的典型突变点,以突变点为界设立温度与降水变化模拟方案,量化反映其变化对降雪量变化的贡献。结果表明:临界温度与降雪识别方程组合的降雪识别方法,可较好的估计锡林河流域各站点的降雪量,相关系数均在0.89以上,误差在4%以内;1980-2016年锡林河流域各站点之间的估计降雪量变化趋势不一致,整个流域降雪量呈现出东增西减的趋势;根据Mann-Kendall突变检验结果取1980年为流域的典型突变点,设立温度与降水变化模拟方案,得出气温升高对降雪期各月的降雪量变化呈负贡献,降水量的增加则对降雪呈正贡献,气温与降水共同作用会促进降雪量的增加。
- 转移累计概率分布(CDF-t)统计降尺度方法对湖南极端降水的模拟评估
- 周莉;兰明才;蔡荣辉;黄娟;江志红
- 2019 Vol. 38 (4): 734-743. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00122
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- 为了提高湖南极端降水的模拟能力,利用转移累计概率分布(CDF-t)统计降尺度方法及基于第5次国际耦合模式比较计划(CMIP5)中的24个耦合模式数据,结合3个极端降水指数,从空间特征和年际变率两方面评估降尺度前后CMIP5模式对湖南极端降水的模拟能力。结果表明,较低空间分辨率的CMIP5气候模式无法细致反映区域极端降水变化特征,且由于各模式结果差异较大,多模式集合的模拟效果差。CDF-t统计降尺度通过建立大尺度变量的CDF与区域尺度相同变量的CDF之间的函数关系,对CMIP5模拟湖南极端降水变化特征有一定的改善能力。就空间结构而言,该方法对于模式模拟大雨日数(R10)和连续5天最大降水量(R5d)的空间结构能力都有很大改善,且模式之间表现出较高的一致性,尤其是R10改善效果最显著,与观测相比,湖南地区空间平均绝对误差达到2.18天,较降尺度前绝对误差降低了45.46%。就时间变率而言,该方法对于模式模拟R90P和R5d的时间变率能力都有很大改善,降尺度后IVS值分别由降尺度前的2.2和1.5降低至0.3和0.6。
- 有无台风影响下西南涡特征统计分析
- 范娇;陈科艺
- 2019 Vol. 38 (4): 744-755. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00108
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- 利用中国气象局提供的逐日08:00(北京时,下同)和20:00 700 hPa和850 hPa高空图以及欧洲中期天气预报中心ECMWF提供的每日四次0.75°×0.75°的ERA-INTRIM再分析资料,从生成个数、移动路径、生命史、降水影响四个方面对2010-2017年夏季6-8月产生的149次西南低涡进行统计,并对有无台风存在时的西南低涡进行特征分析。结果表明:有无台风影响下西南低涡发生频次年变化均较小,但存在发生频次差异较大年份,如2017年。整体而言,西南低涡多发月为6月,而受台风影响的低涡多发月则为8月。根据其移动特征将西南低涡分为原地型和移动型,其中移动型进一步分为偏东路径型,东北路径型和东南路径型,其中偏东路径型出现次数最多,东南路径型出现次数最少。移动型低涡在有台风影响时年变化较小且变化强度小于无台风影响时,原地型低涡在两种情况下年变化差异都较大;而四类低涡在有无台风影响下月变化情况各异。不同生命史的西南低涡出现的频次随维持时间增加而减少。西南低涡总是容易带来充沛的降水,移动型西南低涡受台风影响时产生的降水强度更大。
- 一次飑线过程及其受下垫面影响的数值模拟
- 陶局;易笑园;赵海坤;张文龙
- 2019 Vol. 38 (4): 756-772. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00035
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- 利用WRFV3.8模式对2016年7月25日发生在渤海海域的一次海上发展、移速较慢、生命史长的飑线过程进行了数值模拟,通过填海敏感性试验探讨了渤海水面对飑线形成过程的影响。结果表明:(1)WRF模式合理地模拟出了飑线的形成过程,系统入海前,海上吹来的偏东风是形成对流的关键因素,而在海上增强阶段,偏北风与西南风在海上交汇形成强辐合带,飑线重新组织发展,冷空气触发层结不稳定能量释放为对流提供能量,西南低空急流的脉动促进了对流的发展,较强的低层和深层垂直风切变为系统的增强和线状组织创造了有利条件;(2)光滑的渤海水面对入海的近地面风有增强作用,入海后西南风增强,与南下偏北风辐合增强,使对流更加活跃,但也阻碍了辐合带南移,使飑线南下趋缓;(3)白天渤海水面感、潜热交换较陆地下垫面小,湍流活动弱,而夜间渤海水面潜热通量高于陆地,但边界层高度较低,不利于低层垂直风切变的增强,阻碍了飑线的发展。
- 城市下垫面对西安地区一次强降水的影响
- 周林帆;张述文;李少英;李彦霖;王文强
- 2019 Vol. 38 (4): 773-780. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00117
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- 针对2015年8月3日发生在西安地区的一次强降水,首先利用WRF-3DVAR同化系统循环同化雷达反射率和径向风资料来减小模式初始场误差,以此增加基于模式预报结果分析研究的可信度,然后采用敏感试验手段探究有无城市下垫面对西安地区强对流性天气的影响。结果表明,同化雷达资料可以改善降水预报,其中10~25 mm降水TS(True Shooting)和ETS(Effective True Shooting)评分较未同化结果分别提高0.188和0.187,降水落区和强度与观测接近。有无城市下垫面的对比试验发现,有城市时,城区平均对流有效位能增大而对流抑制能减小,低层风速减小,城区上空假相当位温的垂直梯度变大,大气更加不稳定。城市下垫面使城区降水增强,若用农田代替城市下垫面会使降水落区向南漂移约0.2个纬距。
- 基于雪雨比的黑龙江省降水相态变化特征分析
- 侯冰飞;姜超;孙建新
- 2019 Vol. 38 (4): 781-793. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00103
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- 利用1960-2015年黑龙江省27个气象站的日均降水和温度数据,分析了黑龙江省的降雪量和雪雨比长年变化,并对气候变化于降水相态的影响进行了初步的探讨。结果表明,在1960-2015年间,黑龙江省年均降雪量呈显著的上升趋势,气候倾向率达到3.3 mm·(10a)-1,并于2003年出现了突变,突变后增加了34.3%;降雨量则没有显著变化。以上结果造成黑龙江省的雪雨比显著上升,倾向率为7.6%·(10a)-1。黑龙江省降雪的多年变化分布呈较为一致的增加趋势,幅度由东向西逐渐降低;降雨分布则表现出复杂的地区差异性,但总体上南部变化幅度大于北部;雨夹雪量变化总体上呈现自东向西递减的趋势,尤其以长白山-大小兴安岭一线为界,东西差异十分明显。雪雨比和降雪的差异主要表现为降雨量发生显著减少的地区雪雨比的显著增加。此外,降雪起始日滞后和结束日提前共同造成了黑龙江省平均降雪季长度的显著缩短,共减少了18天左右。主要原因是春季温度的上升幅度高于秋季,特别是最低气温变化更显著。相比之下年降雪日数没有显著变化;降雪强度则显著增大,趋势为0.8 mm·(d·10a)-1。
- 河西走廊0℃层高度与汛期降水及灾害性天气的关系
- 李岩瑛;蔡英;曾婷;张爱萍;杨吉萍
- 2019 Vol. 38 (4): 794-803. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00069
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- 应用河西走廊敦煌、酒泉、张掖、民勤四站2006-2015年5-10月逐日07:00(北京时,下同)和19:00探空资料,分析0℃层高度的变化特征,以及与干湿、降水、灾害天气的关系。结果表明:0℃层高度与日极端气温、0 cm最低地温关系最为密切,日极端气温地温越高,0℃层高度越高,在19:00相关性最好,系数大于0.95;温度露点差(T-Td)值与日降水量、日最低气温和0 cm最低地温成反相关,而与气温日较差成正相关,最大相关系数大于0.7。河西0℃层高度在3300~5000 m,气压在680~560 hPa,T-Td在10~17℃,早上低而湿,夜间相反。干湿天气对比中,干天气时0℃层高度高且早晚变化明显,19:00较高;而湿天气时T-Td早晚变化明显,07:00较小。有降水时,0℃层高度在3000~4800 m,气压在750~570 hPa,T-Td < 8℃,07:00 T-Td < 6℃;昼夜变化中夜间降水07:00高度低,而白天降水19:00高度低。不同降水量级中,T-Td从小到大为大雨、中雨和小雨,相应最大值分别为2℃、5℃和9℃。雷暴0℃层高度在3600~4900 m,气压在660~560 hPa,T-Td ≤ 7℃。风沙天气0℃层气压在700~540 hPa,沙尘暴0℃层高度7-9月07:00明显较高,7-8月达5000 m以上;沙尘暴天气出现时早上干而夜间湿,19:00 T-Td < 5℃,因而汛期沙暴多发生在午后且伴有降水。≥ 35℃高温天气0℃层高度在4600~5300 m,气压在570~530 hPa,T-Td ≥ 13℃。
- 台风“狮子山”并入温带气旋过程及引发东北强降水的分析
- 刘硕;李得勤;赛瀚;田莉;赵明
- 2019 Vol. 38 (4): 804-816. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00109
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- 使用常规观测、最佳台风路径数据、风云二号气象卫星亮温(Black body temperature equivalent,TBB)、全球协同探空站资料和NCEP/NCAR全球再分析资料,对2016年第10号台风"狮子山"并入温带气旋过程中,二者相互作用下引发的东北地区强降水进行了分析。结果发现,台风"狮子山"并入温带气旋过程中,其结构由对称的热带涡旋云系向非对称斜压云系发展,最终演变为成熟的温带气旋云系。受温带气旋的影响,台风"狮子山"逐渐进入到强垂直风切变环境,台风涡旋环流、水汽输送、垂直运动呈现明显的不对称和垂直向西倾斜结构,暖心结构遭遇破坏,水汽输送逐渐远离台风环流;台风影响下的高低空急流有利配置对温带气旋形成正涡度平流输送,伴随着锋生作用,使得温带气旋获得动力和能量而发展。对东北地区强降水的分析发现,台风并入温带气旋过程中,温带气旋加强发展,带来了增强的动力、水汽和能量的输送,是引发东北地区强降水的主要原因,降水主要发生在暖平流带中,600 hPa与900 hPa之间的厚度梯度大值区对强降水的落区具有很好的指示,强低层辐合、高层辐散,促使强的垂直上升运动,配合强暖平流和充沛水汽的输送,对应着强降水的发生。高层弱的干冷空气缓慢向低层侵入,使得降水持续时间长、结束缓慢。降水总体具有持续性,伴有较强对流降水的发生。
- 内蒙古夏季降雨过程持续性特征
- 常煜
- 2019 Vol. 38 (4): 817-828. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00114
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- 利用1991-2017年夏季(6-8月)内蒙古地区111个国家站逐时降雨量资料和1971-2017年夏季(6-8月)内蒙古地区115个国家站日降雨量资料,分别对内蒙古地区短时强降水过程和日降雨(小雨、中雨、大雨、暴雨、大暴雨和特大暴雨)过程持续性特征进行研究。结果表明:(1)内蒙古地区短时强降水过程持续最长时间为38 h,其中持续3 h所占比例最大。持续时间在12 h内的短时强降水过程在16:00(北京时,下同)-18:00降雨量偏离程度最大,但持续时间超过12 h的短时强降水过程在03:00降雨量偏离程度最大,短时强降水过程持续时间越长,降雨量极值越低。自2010年以来内蒙古地区短时强降水过程发生次数开始增多,其中持续时间在4~6 h和7~12 h的短时强降水过程增加显著,但持续时间在1~3 h短时强降水过程明显减少。(2)内蒙古地区小雨过程和暴雨过程发生次数呈现递减趋势,但近年来持续长时间的小雨过程、中雨过程和暴雨过程偏多。在2017年出现首场特大暴雨过程。内蒙古地区特大暴雨过程最长持续日数2天,其余日降雨过程最长持续日数在10~15天,其中大雨过程持续日数最长可达15天,小雨过程和中雨过程(大雨过程和暴雨过程)持续1天(2天)所占比例最高,日降雨过程降雨量极值易发生在前3天。(3)内蒙古地区降雨过程发生次数、持续小时(日)数极值和累计降雨量极值空间分布特征都表现为自内蒙古西部地区向中部偏南和东部地区递增,高值区易发生在内蒙古东部地区。
- 1971年以来安徽省秋季连阴雨特征及成因分析
- 何冬燕;吴蓉;田红;邓汗青;罗连升
- 2019 Vol. 38 (4): 829-844. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00107
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- 近年来安徽秋季连阴雨过程日数异常偏多、灾情严重,为此综合利用观测数据和NCEP\\NCAR再分析资料,通过综合运用线性倾向估计、功率谱、PMFT、REOF、相关分析和合成分析等多种统计方法,试图厘清其变化规律和气候成因。研究结果显示:(1)安徽秋季连阴雨呈现南多北少、山区多平原丘陵少的分布特征,主要可分为四个集中区:Ⅰ区位于淮北,Ⅱ区位于沿淮和江淮之间北部,Ⅲ区位于江淮之间南部、沿江东部和江南东北部,Ⅳ区位于皖南山区、大别山南麓和沿江西部。(2)历年区域性秋季连阴雨过程累计日数表现为:Ⅰ区略增加、Ⅲ和Ⅳ区略减少,Ⅰ区在2014年、Ⅱ区在2013年、Ⅳ区在2015年分别发生了突变,Ⅰ区具有明显的4年左右的变化周期。(3)影响安徽秋季区域性连阴雨过程的环流的垂直结构较深厚;弱冷空气反复渗透及充沛的水汽是其发生的必要条件,南海是主要的水汽源地,此外,来自东部沿海充沛的水汽是偏北地区发生区域性过程的重要原因,水汽的输送范围直接影响过程可能到达的北界。(4)夏季地表气温可以通过影响后期环流对秋季连阴雨产生作用,最明显的表现是夏季北非中部和西北印度洋气温偏低时,同年秋季巴尔喀什湖一带低压槽加深、西太平洋副高偏强,冷空气引导条件和水汽输送条件较好,有利于Ⅰ区区域性连阴雨过程的发生。
- 江淮地区两次持续性强降雪过程大气环流及低频特征
- 童金;叶金印;魏凌翔
- 2019 Vol. 38 (4): 845-855. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00118
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- 利用NCEP/NCAR逐日再分析资料和地面观测资料,对比分析了2018年1月江淮地区两次持续性强降雪过程的大气环流,研究了中高、低纬度系统(阻塞高压和南支槽)在持续性强降雪过程中的协同作用,探讨了阻高指数和南支槽指数正负位相的低频波动对中长期预报的可参考性。结果表明:(1)两次强降雪过程发生时大气环流持续异常,极涡呈"偶极型",中高纬度阻塞形势明显,地面冷高压强大,有利于强冷空气南下;低纬度副高、南支槽维持,有利于暖湿气流向江淮地区输送;冷暖空气交汇,出现明显的中高、低纬度系统协同作用;(2)强降雪过程主要是由中高纬度系统尤其是阻塞高压稳定维持和低纬度的南支槽相互配合造成的,两次过程均发生在阻高偏强、南支槽偏强且位势高度峰区和谷区相叠加的时间段;(3)两次持续性强降雪过程中,极涡位置、阻高和南支槽强度以及低层水汽条件、垂直环流等方面存在一定的差异,使得两次过程的降雪范围、强度和类型具有不同特点;(4)阻高异常偏强(弱)或南支槽异常偏强(弱)有(不)利于持续性降雪过程发生;持续性强降雪发生时阻高和南支槽的差值指数(UI-STI)具有明显异常偏高的特征,对强降雪过程预报具有一定的指示意义;(5)阻高和南支槽指数具有显著的10~30天低频变化特征,其正负位相的低频波动可提前两周以上,为强降雪过程预报提供参考。
- 京津冀一次罕见的双雨带暴雨过程成因分析
- 王华;李宏宇;仲跻芹;吴进;李梓铭;吴剑坤
- 2019 Vol. 38 (4): 856-871. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00102
- 摘要 ( ) HTML PDF (39526KB) ( )
- 2013年7月1日京津冀区域在副热带高压北抬、偏南低空急流加强、高空槽东移的环流背景下,出现了一次罕见的降水强度大、持续时间长的双雨带暴雨过程。利用常规观测、NCEP(National Centers for Environmental Prediction)再分析资料和多种加密观测以及雷达变分同化分析资料等对此次暴雨过程的成因和中尺度特征进行了分析。结果表明:南北两支暴雨带的形成机制和中尺度过程有显著差异,但是双雨带在形成与维持过程中也有相互促进作用。南支暴雨带发生于西南暖湿气流加强的环境下,对流不稳定层结显著、整层湿度大;强降水是在暖式中尺度辐合线的触发和组织下由中尺度对流复合体产生的,雷达回波具有明显的"列车效应"和后向传播特征,属于深厚的暖区湿对流暴雨,雨强和累积雨量极大、中尺度特征明显;地面辐合线及中尺度涡旋的位置决定了雨带和特大暴雨中心的位置,强降水产生的冷池出流和偏南暖湿气流形成的温度梯度最大区域指示了强回波的传播方向。北支暴雨带是在冷式切变线和低空低涡的影响下,由切变线云系形成的多单体回波带造成的;不稳定能量条件比南支暴雨带差,但是高低空系统耦合作用产生的上升运动强,中层的干冷侵入形成了明显的θse锋区,属于锋面对流系统,同时地形对降水有显著的增幅作用,多种因素综合作用造成雨强相对较弱,但是降水持续时间长,暴雨区面积大;过程中低空低涡的移动路径与强降水的落区和雨带的位置有较好的对应。南支暴雨带暖区降水后边界层形成的偏东风不仅为北支暴雨带提供水汽输送,而且在太行山前的地形抬升作用促使了强对流单体的发生发展,增强了北支暴雨带的降水强度,而太行山前强对流降水造成的冷池促进了地面中尺度涡旋的形成,造成南支暴雨带后期强对流回波的合并和降水的再度加强。
- 14:00加密探空对区域数值预报系统的影响研究
- 王丹;徐枝芳;王瑞文;张利红
- 2019 Vol. 38 (4): 872-886. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00121
- 摘要 ( ) HTML PDF (37051KB) ( )
- 基于2014年6月全国14:00(北京时,下同)加密探空观测资料,设计了观测系统模拟试验(Observing System Simulation Experiments,OSSEs)和实际加密探空同化试验(Observing System Experiments,OSEs)来评估14:00加密探空对区域数值预报系统的影响,并对14:00加密探空的观测布局进行了初步探索。结果表明:(1)理想模拟试验和实际同化试验中加入14:00加密探空对于提高区域模式的降水预报准确率均有积极影响,降水预报技巧评分在强降水量级提高更为明显,14:00起报结果优于20:00。(2)理想模拟试验中同化14:00加密探空能有效调整模式初始场中的动力、热力场结构和水汽分布,从而与"实况"更为接近。实际同化试验中增加14:00探空观测能修正模式风场,但对于温度和湿度分析在模式中低层略有负贡献,探空的湿度、温度观测本身存在观测偏差是一个可能的原因。(3)从观测布局来看,14:00加密探空对于数值预报具有基础作用,目前而言,GPS/PW等非常规资料不能取代14:00加密探空。综合考虑探空气球的施放成本,采用探测高度到300 hPa、重点区域加密是一种经济的14:00增加高空观测方式。
- 中国污染物向北极地区传输的数值模拟研究
- 邱继勇;黄倩;田文寿;谢飞;刘筱冉;王飞洋
- 2019 Vol. 38 (4): 887-900. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00088
- 摘要 ( ) HTML PDF (33610KB) ( )
- 利用NECP/NCAR FNL客观分析资料驱动中尺度模式WRF,通过4个数值试验模拟分析了2010年不同气象条件下(3月、6月、9月和12月),中国华南地区排放的示踪物向北极地区传输的总量、传输特征及传输机制。模拟结果表明,12月传输到北极地区的示踪物最多,约达到排放总量的44‱;9月和6月的次之,约分别为7.5‱和7‱;3月的最少,只有0.105‱。12月,示踪物传输到北极地区所需的时间最短,约为3天;9月和6月分别需要5天和6天;而3月,则需要9天时间。另外,不同月份示踪物传输到北极地区的主要通道所在高度也不同。3月主要集中在850~700 hPa之间,9月在400~200 hPa之间,而6月和12月在850 hPa和200 hPa的高度上都有浓度较高的传输通道出现。进一步分析发现,示踪物的传输路径主要受环流场控制。较强的经向南风和气旋系统有利于示踪物向北极地区传输;东亚大槽是导致12月排放的示踪物在较短时间内向北极地区传输较多的重要原因。
- 1951-2018年重庆主城区大气自净能力变化特征分析
- 张天宇;张丹;王勇;陈道劲;李永华;唐红玉
- 2019 Vol. 38 (4): 901-910. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00030
- 摘要 ( ) HTML PDF (7326KB) ( )
- 利用重庆主城区1951-2018年近68年气象观测资料和2014-2018年环境空气质量监测数据,计算并分析了重庆主城区大气自净能力指数的长期变化趋势及其影响因子,探讨了2014-2018年主城区大气自净能力与环境空气质量的关联。结果表明,重庆主城区秋冬季大气自净能力较弱,不利于对大气污染物的清除。近68年主城区大气自净能力阶段性变化明显,20世纪50年代初到60年代初为增强趋势,之后转为持续减弱趋势,21世纪10年代有转为增加的趋势。影响因子中,通风量与大气自净能力指数相关非常显著,小风日数和偏强风日数与大气自净能力有明显的负和正的相关关系。混合层厚度与大气自净能力指数显著正相关,大气稳定度是影响大气混合层厚度的主要因子。降水对大气自净能力正贡献,降水日数与大气自净能力指数正相关显著,2011年后降水日数尤其是偏强降水日数(中雨以上日数)增多是同期大气自净能力增强的主要原因。此外,研究还表明主城区大气自净能力与AQI和PM2.5浓度在日和月尺度上都有显著的反相关关系,说明大气自净能力强时,对应日、月的AQI和PM2.5浓度低,即环境空气质量趋好。