高原气象

高原气象

第33卷 第5期 2014-10-28   

目录

论文

  • 2010年亚洲夏季风环流异常特征及其对中国雨带的影响
  • 鲍媛媛;康志明
  • 2014 Vol. 33 (5): 1217-1228.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00099
  • 摘要 ( ) PDF (12843KB) ( )
  • 利用NCEP/NCAR再分析资料及NOAA OLR、海温距平等资料，研究了2010年中国夏季风环流的异常特征及其对雨带的影响，并从热带对流、积雪、海温等方面探讨了季风环流异常机制。结果表明，整个夏季西北太平洋副热带高压（下称西太副高）偏强偏西、南亚高压偏强偏东、西南季风偏弱偏西，西太副高和南亚高压6月持续偏南、7月中期8月下旬前期明显偏北，季风环流的有效配置对暴雨洪涝极为有利。印度洋等海域海温正距平及拉尼娜迅速发展对季风异常有重要影响。赤道印度洋和印度尼西亚群岛附近海温正距平引起对流和热源偏强及大气温度明显偏高，在青藏高原积雪偏少、热源偏强、亚洲南部大陆上空温度偏高的情况下，使南北温度梯度减小、西南季风偏弱。印度尼西亚群岛附近强热源还通过下沉力管效应和北侧负涡度加强促使6月西太副高偏强、偏南；78月南海和菲律宾附近海温上升、对流和热源加强，青藏高原热源偏强和华西强降水凝结潜热使南亚高压强度偏强、脊线偏北、中心位置偏东，多个因素促使西太副高加强北抬西伸。相关分析证实了海温异常对西太副高和南亚高压的影响。
  • 秋季孟加拉湾风暴影响云南降水差异的对比分析
  • 许美玲;梁红丽;段旭;陈小华
  • 2014 Vol. 33 (5): 1229-1239.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00123
  • 摘要 ( ) PDF (9491KB) ( )
  • 利用关岛联合台风警报中心提供的北印度洋热带风暴资料、NCEP/NCAR再分析资料和云南125个气象站的逐日降水资料，选取两次秋季强孟加拉湾风暴个例，对其移动路径和影响云南降水进行了对比分析。结果表明，两次孟加拉湾风暴的强度相近，移动路径和登陆位置不同，受其影响云南降水在强度和范围上存在明显差异。200 hPa南压高压位置、引导气流的差异导致了孟加拉湾风暴移动路径和登陆位置不同；孟加拉湾风暴环流与冷空气相互作用是产生云南强降水的重要机制；低层孟加拉湾风暴东侧西南大风区的移动对降水的形成也具有重要作用，一方面将风暴中大量的水汽和能量输送到云南，另一方面大风区的风速辐合有助于维持必要的动力学条件。受500 hPa西太平洋副热带高压西伸脊点和低层西南风强度的影响，水汽输送、辐合强度和维持时间存在差异，高低空不同的环流形势配置导致了风暴影响云南降水的动力结构、垂直运动等方面存在明显差异，而这些差异是两次孟加拉湾风暴造成云南不同降水分布特征的重要原因。
  • 孟加拉湾风暴引发云南初夏强降水初探
  • 梁红丽;许美玲;吕爱民;段旭
  • 2014 Vol. 33 (5): 1240-1250.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00076
  • 摘要 ( ) PDF (7667KB) ( )
  • 利用JTWC、NCEP/NCAR再分析资料、TRMM变分同化资料，对2000-2010年初夏孟加拉湾风暴过程中，有、无冷空气配合时对云南强降水的不同作用进行了合成对比分析。结果表明，初夏影响云南强降水的孟加拉湾风暴，均在孟加拉国东南部、缅甸中北部沿海一带登陆，其中约78%强降水都是在风暴登陆以后产生的。除东部边缘外，云南大部分地区都易受孟加拉湾风暴影响，当有冷空气作用时，云南大到暴雨的范围更广、强度更强，环流的演变与风暴强降水区密切相关。进一步对比分析表明，当无冷空气配合时，强降水当天南风明显增强，且最大风速中心随高度向北倾斜，垂直风切变小，湿层深厚，风暴暖湿气流带来的对流不稳定是滇西产生强降水的重要原因，此外地形强迫抬升也起着重要作用。当有冷空气配合时，强降水开始时刻，沿着云南地形有一向北倾斜的θse密集带，倾斜等熵面南侧有暖湿风暴云团向北倾斜上滑，而北端对流层中低层为干冷气流，它们在倾斜的等熵面上交汇，偏向暖湿气流区存在向北倾斜的上升运动区，强降水过程中，北端锲入气流更为干冷，与开始时刻相比，上升运动更为陡立；湿位涡方面，滇南北侧高层有高值湿正压项MPV1沿着倾斜的等熵面向降水区下传，下滑冷空气的强迫加强了南侧暖湿气流的上滑，同时，强降水以北的高层有MPV2负值中心沿θse等值线密集带从对流层高层倾斜侵入对流层低层，冷暖空气在对流层中低层相遇，产生条件性对称不稳定，导致滇中以南地区出现强降水。
  • 陕西关中气溶胶对大气能见度的影响研究
  • 李星敏;董自鹏;陈闯;董妍;杜川利;彭艳
  • 2014 Vol. 33 (5): 1289-1296.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00116
  • 摘要 ( ) PDF (3237KB) ( )
  • 为了研究大气污染对能见度的影响，利用MODIS卫星气溶胶光学厚度（Aerosol Optical Depth，AOD）产品、陕西关中地区43个气象观测站能见度资料、西安泾河太阳光度计CE318气溶胶观测资料以及泾河站风速、相对湿度、能见度观测资料，分别分析了卫星MODIS/AOD和地基CE318/AOD与能见度、低能见度日数的关系以及在不同风速、相对湿度时AOD与能见度的关系。结果表明，陕西关中MODIS/AOD的空间分布与能见度分布具有明显对应关系，冬、春季AOD与08：00（北京时，下同）能见度相关最好，夏、秋季AOD与14：00能见度相关最好。去除降水因素后，空气中颗粒物污染是造成秋、冬季出现低能见度的主要原因。地基观测的气溶胶波长指数在0.8～1.2之间时对能见度的影响最大。空气中颗粒物造成的能见度下降与相对湿度密切相关，湿度越大，能见度下降越明显。风速小，大气中的颗粒物容易聚集，使能见度变差；风速大，有利于空气中颗粒物扩散，使能见度得到改善。用AOD估算能见度时，需要考虑大气相对湿度和风速的影响。
  • 山西一次低空偏东风暴雪天气结构特征分析
  • 周晋红;马鸿青;孙少雄;乔金海
  • 2014 Vol. 33 (5): 1305-1314.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00087
  • 摘要 ( ) PDF (10898KB) ( )
  • 应用常规地面、探空观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料，对2011年11月28-29日山西低空偏东风暴雪天气结构特征进行了探讨。结果表明：（1）这次低空偏东风暴雪是由高空西风槽、低空切变线、地面回流和倒槽共同影响造成。降雪前约18 h，山西925～850 hPa上空出现东北风；降雪前约12 h，山西中南部地面出现较强东北风，强降雪期间地面东北风强劲；降水开始前，低空东北风是干冷性质，降水开始后低空东北风是湿冷垫。（2）暴雪的水汽来源主要是源于西太平洋的偏东风水汽输送在北部湾附近转向的西南水汽与南支槽前的西南气流在西南地区汇合北上，再与西风槽前西南水汽结合；强降雪出现在700 hPa水汽通量中心西北侧等值线密集区且风向气旋性辐合的偏南气流区域。（3）强降雪伴随山西上空深厚湿层、500 hPa以下明显水汽辐合，以及800 hPa以上对流层中强上升气流，而上升区下是明显的下沉气流，这是由低空偏东风的契入产生的。（4）强降雪期间300 hPa西风急流不断东移南压，山西位于其入口区右侧，出现强辐散，有利于地面河套倒槽发展、维持，以及垂直上升运动的增强。
  • 3个全球模式对近地层风场预报能力的对比检验
  • 何晓凤;周荣卫;孙逸涵
  • 2014 Vol. 33 (5): 1315-1322.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00093
  • 摘要 ( ) PDF (3288KB) ( )
  • 为了使检验的预报风速具有可比性，首先利用WRF模式对3种常用全球环流预报场（ECMWF、GFS、T639）在中国区域进行4个典型月的10 km水平分辨率的降尺度计算，再利用中国400座测风塔同期观测资料对24 h内70 m高度的风速预报性能进行了对比检验。结果表明：（1）从4个典型月的全风速检验情况来看，ECMWF预报效果略好于GFS，T639稍差，但三者做简单的集合平均可获得最优的预报结果；（2）3种全球预报场降尺度后的预报风速误差平面分布比较相似，整体来看，内蒙古、东北和沿海部分区域误差较小，内陆地区误差较大，尤其在高原和内陆复杂地形下预报效果不佳；（3）从预报风速在4个风速区间的平均检验情况来看，在（0，3] m·s-1和（3，15] m·s-1区间内，ECMWF的TS评分略好一些，在（15，25] m·s-1区间GFS的TS评分最高，在25 m·s-1以上ECMWF具有明显优势；（4）在（3，15] m·s-1区间，3种全球环流预报场的风速预报误差平均在35%左右，ECMWF略好于GFS，GFS略好于T639；（5）从各测风塔点位最优预报效果的全球场统计情况来看，在（3，15] m·s-1区间内，有55.5%的点是ECMWF效果最优，24.8%是GFS最优，19.7%是T639最优。
  • 基于WRF模式的雅安暴雨数值模拟研究
  • 吴泽;范广洲;周定文;母灵
  • 2014 Vol. 33 (5): 1332-1340.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00084
  • 摘要 ( ) PDF (7046KB) ( )
  • 利用WRF模式对2010年8月21日发生在雅安地区的一次暴雨过程进行了数值模拟。对比分析模拟和实况发现，WRF模式较好的模拟了此次降水过程的时空分布，人而利用模式输出的高时空分辨率模拟资料对此次暴雨进行诊断分析。结果表明，青藏高原地形的阻挡作用使副热带高压西南缘的暖湿气流持续向四川盆地输送，在雅安地区上空700 hPa形成气旋性环流中心；主要降水时段内强降水中心从低层到高层均出现了强烈的上升运动，以及暴雨中心上空维持着高层辐散、低层辐合，高空为负涡度、低空为正涡度，且随暴雨过程发展对流层正涡度的加强作用为暴雨的生成和维持提供了有利的动力条件；对流层中低层接近饱和的空气、强烈的水汽输送以及水汽通量散度高低层的配置，为本次暴雨提供了充足的水汽条件；对流层低层大气存在明显的不稳定层结，中层为中性层结，这种对流性不稳定的维持为暴雨天气的发生提供了热力条件，有利于强降水过程的形成。
  • 两种不同初始场对太阳辐射模拟效果的影响
  • 彭继达;程兴宏;孙治安;申彦波;梁宏
  • 2014 Vol. 33 (5): 1352-1362.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00098
  • 摘要 ( ) PDF (3782KB) ( )
  • 利用2010年1，4，7和10月ECMWF和NCEP再分析资料作为初始场和边界条件，应用辐射模式系统WRF-SES2模拟了北京观象台的总辐射、散射辐射和直接辐射，并与观测值进行对比，重点分析了模式初始场云量差异对辐射模拟的影响。结果表明：（1） 1，4，7和10月多数时段总辐射模拟值较观测值偏大，散射辐射模拟值较观测值偏小，总云量模拟值小于观测值，直接辐射误差分布范围较总辐射、散射辐射大。（2） 多数时段采用ECMWF再分析资料作为初边值条件模拟（简称EC方案）的总辐射、直接辐射、散射辐射误差小于NCEP资料作为初边值条件模拟（简称NCEP方案）的误差，即EC方案模拟太阳短波辐射效果优于NCEP方案，这可能与ECMWF再分析资料中的云微物理量误差相对较小有关。（3） 1月和4月总辐射模拟效果较好，平均绝对误差最小，其中1月两种方案误差分布范围最小，且介于-50~200 W·m-2之间，10月次之，7月稍差；1，4月和10月两种方案模拟误差较接近，而7月EC方案模拟的总辐射误差小于NCEP方案。（4） 1月直接辐射模拟效果较好，4月和10月次之，7月稍差；除4月外，其他3个月EC方案模拟的直接辐射误差小于NCEP方案。（5） 1月和10月散射辐射模拟效果较好，4月和7月稍差；4个月EC方案模拟的散射辐射误差小于NCEP方案。（6） EC和NCEP方案对总辐射、直接辐射和散射辐射的模拟准确率受初始场中云量模拟效果的影响较大，当总云量模拟误差较小时，总辐射的模拟误差亦相对较小。（7） 在多云和有降水天气过程时，EC和NCEP方案模拟的太阳辐射误差较大，需要通过资料同化方法改进模式初始场，并对模拟结果做进一步订正。
  • “鱼尾”状地形热力效应对天山降水系统及水资源的影响
  • 郭玉娣;徐祥德;陈渭民;魏凤英;陈爱军
  • 2014 Vol. 33 (5): 1363-1373.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00120
  • 摘要 ( ) PDF (12214KB) ( )
  • 利用卫星遥感资料、逐月2.5°×2.5°和1°×1°NCEP/NCAR再分析资料、逐月1°×1°CRU降水资料，以青藏高原与天山山脉相连区域的热源为切入点，重点探讨高原与天山山脉相连区域的热源、天山区域大气水份循环和云水资源的相关特征，计算了整层水汽、水汽输送、水汽相关矢及视热源等动力、热力诊断物理量，分析了天山区域夏半年降水的时空分布和变化特征。结果表明，天山区域降水和整层水汽集中区位于天山西部；天山区域强垂直运动能够描述出地形效应引起的气流爬升特征。分析天山地区的大气视热源与水汽汇的垂直结构揭示了天山西部充沛云水资源和高原与天山山脉相连的类似“鱼尾”区域的视热源存在显著相关。利用对“鱼尾”地形的整层视热源与整层水汽输送通道的相关矢分析，追踪影响夏半年天山地区丰富云水资源的远距离海洋水汽源，结果发现，夏半年天山地区的水汽源主要来自南部的大西洋、孟加拉湾、阿拉伯海和北部的北冰洋。天山地区水汽、降水和“鱼尾”地形热源具有12年的显著周期，在该周期上，20世纪50年代至末期，“鱼尾”地形热源的周期变化比天山地区的整层水汽的周期变化提前3~4年，而在50-80年代天山地区的整层水汽比降水提前3~4年，之后至末期提前1~2年。天山区域云水资源的年际变化特征一定程度上反映了该区域大气水份循环结构对“鱼尾”地形热源的响应机制。
  • 春季马斯克林高压对中国东北地区夏季气温的影响
  • 曾宇星;封国林;赵俊虎;沈柏竹
  • 2014 Vol. 33 (5): 1374-1382.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00078
  • 摘要 ( ) PDF (6462KB) ( )
  • 利用中国东北地区26个站点的月平均温度资料和NCEP/NCAR月平均高度场、风场、海温场资料，研究了春季马斯克林高压（下称马高）对中国东北夏季气温的影响及其途径。结果表明：（1）春季马高与后期东北地区夏季气温呈明显的正相关关系。春季马高偏强年，后期夏季北半球盛行纬向环流，东北地区与阿留申群岛南侧为主要的正距平中心，东北地区上空为高压系统所控制，总云量偏少，气流辐散下沉，冷空气不易南下，造成该区域的高温天气。春季马高偏弱年则相反，后期夏季东北地区为高度场的负距平中心，受低压影响，总云量偏多，高纬冷空气与低纬气流辐合上升，使该区域气温容易偏低；（2）春季马高异常会引起印度洋中部地区的海温异常，并持续到夏季且进一步加强，从而在200 hPa纬向风场上激发出一个从南半球中高纬到北半球中高纬的经向遥相关波列，通过该波列可以影响到东北地区夏季500 hPa高度场，进而影响东北地区的夏季气温；（3）春季马高偏强时还可以通过增强后期夏季的索马里越赤道气流与80°E附近的越赤道气流，从而减弱赤道印度洋上的异常西风，使西太平洋副热带高压加强西伸，造成东北地区的夏季高温天气，春季马高偏弱年则相反。
  • 沙尘对南疆沙漠腹地太阳辐射的影响
  • 金莉莉;何清;李振杰;买买提艾力·买买提依明;缪启龙
  • 2014 Vol. 33 (5): 1403-1410.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00061
  • 摘要 ( ) PDF (2908KB) ( )
  • 利用塔克拉玛干沙漠腹地塔中大气环境观测试验站（83°39'E，38°58'N）总辐射、散射辐射和直接辐射的观测资料，分析了塔中大气透明系数变化和沙尘对总辐射、直接辐射、散射辐射的影响。结果表明，10-12月塔中大气透明系数最好，春、夏季最差；晴天大气透明系数最高（0.57），沙尘暴天气最低（0.07）。晴天、浮尘和扬沙天气总辐射最大可达1000 W·m-2以上，而沙尘暴天气最大可达700 W·m-2。晴天散射辐射值大多在400 W·m-2以下，主要集中在100～200 W·m-2范围内；有沙尘的天气大多在600 W·m-2以下。沙尘对直接辐射的衰减最大，晴天、浮尘、扬沙和沙尘暴天气下直接辐射<200 W·m-2的概率依次为41.2%，72.5%，78.1%和100%。随着大气中沙尘增多，散射辐射逐渐向高值区域集中。沙尘天气下各辐射日变化曲线波动很大，其中总辐射和直接辐射减小很多；总辐射和散射辐射日变化曲线形态相似、量值接近。大气透明系数与总辐射、直接辐射和散射辐射关系密切。
  • 双偏振天气雷达探测量的伪彩合成
  • 程周杰;魏鸣;朱亚平;刘宪勋;齐琳琳;宁应惠
  • 2014 Vol. 33 (5): 1448-1456.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00088
  • 摘要 ( ) PDF (4880KB) ( )
  • 针对S波段双线偏振天气雷达，提出了一种基于水平反射率因子Zh、线性退偏比LDR和差分反射率因子Zdr等探测量的图像合成技术，根据它们各自的探测范围将3个变量线性调整至0~255的范围，再在RGB色彩空间内分别赋予图像的三个通道，从而得到全新的伪彩合成图像，对比分析发现，分别采用LDR、Zh、Zdr作为RGB分量的组合方式得到的合成图像能够体现出更为丰富的信息，新的图像保留了原始反射率因子的结构特征，两个偏振探测量特征也能通过色彩的差异而体现，同时具有较为舒适的视觉特征。根据不同类型水凝物粒子的取值范围，分别计算了不同类型粒子在LDR-Zh-Zdr合成图中的颜色值，定性分析表明不同类型粒子对应的颜色值有较大的差异，有利于人眼直接鉴别。用雷达PPI和RHI扫描数据进行个例分析表明，利用LDR、Zh、Zdr作为RGB分量方法得到的合成图像保持了原有反射率因子结构特征，图像不同色彩对应的粒子相态分布合理，用该图像能够方便地对雷达回波类型进行合理判断。

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