高原气象

第30卷 第1期 2011-02-28   

论文

  • 全球、 中蒙干旱区及其部分地区降水分布细节
  • 钱正安-;宋敏红;李万源;蔡英
  • 2011 Vol. 30 (1): 1-12. 
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  • 在简要评述并对比了全球8大主要半永久性干旱半干旱区的情况后, 也具体分析和讨论了中蒙干旱区的范围、 面积、 命名及其部分地区的降水分布细节及成因。主要结论如下: (1)全球主要有北非、 澳大利亚及中蒙等8大干旱半干旱区。(2)中蒙干旱半干旱区主要覆盖中国北方大兴安岭―吕梁山一线以西、 约36°N以北及蒙古国全境, 总面积约5×106km2, 是中国北方及蒙古国约1亿人口的家园。(3)中蒙干旱带呈中间干、 南北两侧稍湿的格局。其最低雨量及年降水变率等堪与北非及澳大利亚等全球主要干旱区相比。该干旱区的主体及极端干旱区均在中国西北区。(4)中蒙干旱区的极端干旱区在南疆盆地东端, 伴有托克逊等4个孤立的干中心, 这是青藏高原大地形北缘的热力补偿下沉运动和东天山及阿尔金山等中地形背风坡焚风效应共同影响的结果; 在高原东侧还有明显南伸的“V”形干谷, 亦系高原东缘的热力补偿下沉所致。
  • 基于CloudSat资料的中国及周边地区云垂直结构统计分析
  • 王帅辉-;韩志刚;姚志刚;赵增亮;项杰
  • 2011 Vol. 30 (1): 38-52. 
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  • 利用2006年7月-2009年2月的CloudSat 2B-GEOPROF-LIDAR资料, 分析了中国及周边地区(0°~60°N, 70°~140°E)的云垂直结构分布特征, 并根据气候特征的地域差异从该区域选出8个子区域, 逐区统计了云垂直结构特征。结果表明: 整个研究区域内61%的云为单层云, 39%的云为多层云, 其中77%的多层云为2层云; 无论冬、 夏季, 热带地区多层云出现频率均大于中纬度地区, 副热带地区多层云出现频率季节差异较大, 其中印度洋季风区多层云出现频率冬、 夏季差异最大, 夏季多于冬季; 研究区域内, 所有云的平均云顶、 云底高度和云厚度分别为8.2, 5.4和2.8 km, 多层云中各云层之间晴空的平均厚度为4.4 km, 其中2层云中晴空的厚度>3层云中的厚度, 且3层云上层与中层之间晴空厚度小于中层与下层之间厚度; 热带地区所有云的平均云顶高度大于中纬度地区, 且最上层云云顶高度的高值区与热带辐合带(ITCZ)的位置相对应, 从冬季到夏季, 由赤道向北移动; 副热带地区云层平均厚度冬、 夏季差异最大, 夏季大于冬季, 整个研究区域冬季较夏季有更多的薄高云。此外, 对比各区域的云垂直结构特征发现, 印度洋季风区、 中国南海与西太平洋地区具有相似的云垂直结构特征, 但其它各区域差异比较明显。
  • 2009年是空梅吗?
  • 梁萍;丁一汇
  • 2011 Vol. 30 (1): 53-64. 
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  • 2009年江淮梅雨异常: (1)在正常梅雨期, 江淮梅雨区的降水量明显偏少, 有人认为是空梅或非典型梅雨; (2)在7月下旬到8月初, 江淮流域又出现了所谓“二度梅”或“晚梅雨”的现象。为什么该年的梅雨会前弱后强?本文重点分析了2009年江淮异常梅雨的大尺度环流背景, 并从季节内振荡角度探讨了异常梅雨的形成机制。结果表明: (1)亚洲夏季风的异常变化是造成6月底~7月初和7月下旬~8月初江淮区域两段梅雨降水期的环流背景。前者发生在亚洲夏季风明显偏弱的时期, 持续时间短, 降水量少; 后者发生在亚洲夏季风明显增强之后, 降水持续性强、 降水强度大, 并发生于通常的少雨时段。(2)东北冷涡异常偏强且持续时间长, 使得夏季风难以北进, 导致第一段梅雨期开始偏晚; 夏季风水汽输送影响偏弱引起该段梅雨期降水量偏少。受东北低涡增强南压影响, 副热带高压南退, 来自西太平洋的异常水汽输送到达江淮地区, 并与北方的水汽输送产生异常辐合, 对第二段梅雨期的持续性异常降水产生重要影响。(3)15~30天大气低频振荡是2009年梅雨降水异常的可能机制。与通常30~60天低频振荡北传影响的情况不同, 2009年东亚夏季风15~30天低频振荡的北传十分明显, 其与北方15~30天低频振荡的南传在江淮汇合, 对江淮两段梅雨降水期有重要作用, 且第二段梅雨期的持续性强降水与15~30天低频振荡的异常增强有关。
  • 基于WRF模式的三峡地区局地下垫面效应的数值试验
  • 李强;李永华-;周锁铨;王中
  • 2011 Vol. 30 (1): 83-93. 
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  • 基于WRF模式, 在模式下垫面中嵌入长江水体以及改变地形高度, 研究了三峡地区长江水体和局地地形在有降水和无降水事件中的局地效应\.结果表明, 在有降水事件中, 水体下垫面为降水提供了局地水汽, 同时在局地喇叭口和峡谷地形动力强迫作用下, 近地面河谷风增加, 偏南气流携带水汽北上, 三峡地区下游段在峡谷地形的“狭管”效应作用下, 河谷风偏东风增加, 增加水汽向西输送并与偏南风北上水汽在喇叭口地形末端汇合, 下垫面变化的同时也为降水提供了充分的潜热能量, 夹带水汽气流在局地地形的强迫抬升作用下, 促使水汽辐合上升, 与高空的干冷空气造成了层结不稳定, 潜热不稳定能量的释放, 导致了该地区的降水量增加; 在无降水事件中, 长江水体在白天(夜晚)具有相应的降温(保温)作用, 进而呈现出冷(暖)湖效应, 在水体下垫面和地形作用下, 潜热在喇叭口末端聚集, 没有地形对气流阻挡作用, 偏南气流、 偏东气流加强; 在有\, 无降水事件中, 环流特征变化表明局地水体下垫面和局地地形对三峡地区天气均有不可忽视的重要性。
  • “4.29”中国西北强沙尘暴数值模拟及螺旋度分析
  • 许东蓓;任余龙-;李文莉;段海霞;李忆平;张培燕;刘芳
  • 2011 Vol. 30 (1): 115-124. 
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  • 利用实况观测资料对2009年4月28~30日中国西北出现的区域性强沙尘暴过程进行了天气分析, 并用GRAPES_SDM沙尘模式对此次过程进行了数值模拟, 然后利用螺旋度理论研究了沙尘暴的动力场结构。结果表明, 500 hPa高空槽及高空锋区、 地面冷锋及热低压等是形成此次强沙尘暴的主要天气系统。此次沙尘暴过程中在新疆北部和高原上存在两个有利于强对流天气发生的|θ|大值带, 分别与冷锋和热低压影响区域相对应, 是沙尘天气主要的发生区域。GRAPES_SDM模式较准确地模拟出强沙尘暴过程的动力结构, 是西北地区沙尘暴预报业务及科研中可依靠的沙尘暴预报模式。强沙尘暴过程中总螺旋度负值中心与500 hPa低压槽密切相关。负值中心轴线位于高空槽附近略偏前的位置, 对高空槽的发展变化有较好的指示意义。沙尘天气出现在总螺旋度零线附近的等值线密集处。水平螺旋度作为总螺旋度的重要组成部分, 对强对流具有预示性, 并为垂直螺旋度的形成或增长提供了有利条件。hpx负值中心的位置和走向与500 hPa低压槽也具有一致性。沙尘天气主要发生在低压槽前、 高压脊后hpx负值与hpy正值相重叠的区域。hpz及ω的垂直结构随时间的变化特征可以反映出沙尘天气强弱的演变过程。沙尘暴区上空有一对正\, 负螺旋度中心相配合, 中低层旋转上升运动出现并发展、 高层下沉运动逐渐达到最强的时段, 往往对应着沙尘暴出现的时段。
  • 2008年1月我国南方持续雨雪过程的诊断分析
  • 辜旭赞
  • 2011 Vol. 30 (1): 150-157. 
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  • 采用T213L31产品模式大气资料, 对2008年1月我国南方雨雪过程的天气尺度的凝结函数降水、 水汽通量辐合降水, 以及对流不稳定与层结湿不稳定降水做诊断计算。结果表明, 大尺度稳定性上升运动的凝结函数降水场和天气尺度波动的水汽通量辐合降水场, 可以反映西风带天气系统, 进而反映长波调整与更替及伴随“槽来脊去”的大尺度水汽场相变变化, 以及它们组织中尺度对流不稳定降水过程。La Nia事件是2008年1月欧亚大陆大气环流异常的物理背景, 在西风带“上(下)游效应”和全球遥相关大气波动影响下, 东亚冬季经圈环流和冬季风得到增强, 同时, 西太平洋副热带高压偏强、 偏北, 其西侧北上暖湿低空急流与南下的冷空气相遇, 造成这次我国南方持续异常的雨雪冰冻天气过程。因受地面冷锋和高空槽活动的影响, 凝结函数降水和水汽通量辐合降水是这一次多次雨雪、 乃至大到暴雪降水过程的主要原因, 而对流不稳定降水和层结湿不稳定降水只在初冬那次强冷空气雨雪过程中贡献大, 且仅出现在江南和华南地区。
  • 近47年我国四季长度的变化研究
  • 郁珍艳-;范广洲;华维;周定文;赖欣;刘雅星
  • 2011 Vol. 30 (1): 182-190. 
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  • 利用我国599个测站1961-2007年逐日温度资料, 分析了我国近47年来四季长度的变化趋势。结果表明, 四季长度在全国范围内主要表现为春季变短(-0.8 d·(10a)-1), 夏季变长(3.2 d·(10a)-1), 秋季基本变短(-0.5 d·(10a)-1), 冬季变短(-1.6 d·(10a)-1)的变化趋势, 但这种趋势在空间分布上有所差异, 北方比南方明显, 东部比西部明显。其中夏季的变化最为明显, 秋季的变化相对较小。这种趋势在北方及华东、 华中、 华南大范围地区非常明显。西南地区在21世纪初才有夏季变长, 冬季变短的现象。高原地区从1980年代开始有明显的春季变长\, 冬季变短的趋势。近47年我国年平均气温上升明显, 年平均温度的突变时间超前于四季长度的变化时间, 年平均温度对四季长度的变化有较大的影响。
  • 山西冬季气温异常的气候特征及成因分析
  • 王咏梅;秦爱民;王少俊;张红雨
  • 2011 Vol. 30 (1): 200-207. 
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  • 利用1961-2006年山西省42个测站的气温及NCEP海平面气压场、 500 hPa高度场、 全球海温资料, 采用EOF、 合成分析和相关分析方法, 分析了山西冬季(12~2月)气温异常的时空特征, 并从大气环流和海温两方面分析了气温异常的成因。结果表明, 山西冬季气温年代际变化特征明显, 1960-1980年代中期为偏冷期; 1987年以后至今则持续偏暖, 尤其是1990年代后期至2004年, 为近46年以来最暖时期。山西冬季气温变暖趋势显著, 气候倾向率为0.52℃·(10a)-1, 变暖趋势的区域差别不明显。冷、 暖冬年大气环流形势差异显著, 同期影响因子主要为海平面气压场的西伯利亚高压、 河套以西至伊朗以东的500 hPa高度。前期秋季影响因子是副热带的西太平洋、 墨西哥湾附近、 大西洋的加那利群岛附近及印度的500 hPa高度; 前期夏季影响因子是贝加尔湖-河套及以西地区、 里海-地中海之间以及北大西洋副热带海区的500 hPa高度。中国东南沿海及日本以南的海温与冬季气温同期相关最好, 当这些海区SST为偏暖(冷)时, 冬季气温偏暖(冷)。前期秋季北大西洋和印度洋SST特定的型态对冬季气温有明显影响, 当秋季这两个海域的海温指数出现暖(冷)异常时, 则引起暖(冷)冬。
  • 一次局地短时大暴雨中-γ尺度分析
  • 王丽荣;刘黎平;王立荣;郭卫红;杨荣珍
  • 2011 Vol. 30 (1): 217-225. 
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  • 利用多普勒天气雷达和地面降水资料, 应用四维变分风场反演方法, 对2008年8月14日发生在石家庄城区西北部的局地短时大暴雨进行了深入分析, 结果表明: (1)短时暴雨发生时, 一般会出现反射率因子超过60 dBz的回波, 而且径向速度图上会产生明显的辐合区。(2)依据回波顶高和垂直累积液态含水量产品能够提前18 min预报短时暴雨的发生。(3)四维变分风场反演产品能够清晰地展现短时暴雨发生前后低层的风场结构: 首先在3 km以下有气旋性涡旋生成, 再由涡旋前部的西南气流激发产生强对流回波, 之后涡旋移动; 但强回波附近始终存在风向的辐合, 致使回波稳定维持, 造成当地短时强暴雨。风场反演揭示的中-γ涡旋和风场辐合等小尺度系统, 对短时强降水的落区及生消预报有较大的作用, 跟踪风场的发展演变可以进一步认清局地短时暴雨发生的机理。
  • 热力不均匀场对一次冰雹天气影响的诊断分析
  • 刘一玮;寿绍文;解以扬;王雪莲;吕江津;贾惠珍
  • 2011 Vol. 30 (1): 226-234. 
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  • 摘要: 将天津地面自动观测站资料与850 hPa以上北京探空资料结合, 组成新的探空资料, 对2008年8月27日凌晨发生在天津的一次冰雹过程进行了诊断分析。此次冰雹过程有两处降雹区, 一处位于天津北部的蓟县山区, 另一处位于临海的汉沽地区。通过对热力和动力对流参数的水平分布和逐时变化研究, 结果表明: (1)各对流参数可以反映出强对流天气的中尺度分布特征, 尤其是CAPE高值区和LI低值区与强对流天气的发生区域对应较好, 这对局地强对流天气的短时临近预测具有一定指示意义, 表明边界层内的热力\, 动力特征对强对流天气的发生具有重要作用。(2)汉沽地区热力参数CAPE(LI)随时间增大(减小), 而蓟县地区热力参数的变化则相反, 表明两地冰雹的成因存在较大差异, 前者的热力作用显著, 后者的热力作用则不显著。汉沽地区热力不均匀分布造成的次级环流和上升运动使水汽凝结并释放潜热, 触发了冰雹的发生。蓟县山地的抬升作用, 使东移系统的上升运动得到加强, 触发了冰雹。
  • 渤海湾海风锋与雷暴天气
  • 王彦-;于莉莉;朱男男;汪靖
  • 2011 Vol. 30 (1): 245-251. 
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  • 利用天津新一代天气雷达探测到的2008年6~9月共56次渤海湾海风锋天气过程资料、 255 m高的气象铁塔资料及相应的自动气象站资料, 统计分析了渤海湾海风锋的气候特征, 包括渤海湾海风锋出现的时间、 频率和海风锋触发形成雷暴天气的演变特征。结果表明, 2008年6~9月雷达共观测到渤海湾海风锋56次; 每日海风锋的形成时间有所不同, 最早形成时间是09:30(北京时, 下同), 最晚在16:00; 维持时间也各有长短, 最长维持时间为6.5 h, 最短的仅1 h; 伸展到内陆的一般距离为70~80 km, 最远距离达120 km, 高度一般为1.5 km, 最高为2.0 km。同时, 结合2002-2007年典型的海风锋天气个例分析表明, 单一海风锋由于水平范围小, 垂直厚度最高为2 km, 一般不能形成雷暴天气。但是, 当它与西边很弱的冷锋形成一定角度(30°~90°)碰撞时, 在碰撞的交叉处能够形成雷暴天气; 当海风锋与其它系统呈追赶碰撞时, 一般不能形成雷暴天气; 当海风锋与其它系统平行碰撞时, 有时雷暴加强, 有时雷暴减弱。