高原气象

第33卷 第6期 2014-12-28   

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论文

  • 一次西北地区东部大暴雨的物理机制分析
  • 王伏村;许东蓓;修韶宇;阙龙凯;韩树浦;郭萍萍;郑学金
  • 2014 Vol. 33 (6): 1501-1513.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00104
  • 摘要 ( ) PDF (10866KB) ( )
  • 利用探空、地面加密自动气象站、卫星云图以及1°×1°NCEP再分析资料, 从大气环流、水汽来源、湿斜压矢量、涡度转换、大气非平衡强迫等方面对2010年7月23日发生在西北地区东部的大暴雨过程进行了诊断分析。结果表明, 低涡切变线在中、低层形成强辐合, 对流层高层南亚高压东部北风急流出口区左侧形成强辐散, 这样高层辐散、低层辐合的环流配置在暴雨区上空易形成强大的上升运动。在台风“灿都”和副热带高压的作用下, 偏南风低空气流源源不断地向西北地区东部输送水汽。暴雨期间, 大气降水率与暴雨不同阶段的雨强变化一致, 暴雨最强时段降水率达到50 mm·h-1以上。鞍型流场引导干冷空气和暖湿空气在低涡切变线处汇集, 总变形大值区与等相当位温线密集带一致, 有利于低涡湿斜压性增强。低涡快速发展期, 500 hPa垂直涡度的增长绝大部分来源于扭转项的贡献, 即水平涡度向垂直涡度的转换, 且出现最大值比垂直涡度超前6 h, 对暴雨预报有一定的指示意义。850 hPa大气非平衡强迫负值中心值越小, 雨强越强, 在出现极端强降水的区域大气非平衡强迫中心值小于-10.0×10-9s-2
  • 中国南方冬季降水与前期暖池热含量异常的关系及可能机制
  • 任倩;何金海;祁莉;张文君
  • 2014 Vol. 33 (6): 1568-1578.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00110
  • 摘要 ( ) PDF (8284KB) ( )
  • 利用日本气象厅提供的历史海温资料、美国NCEP/NCAR再分析资料、Hadley环流中心逐月海表温度资料以及19792010年中国冬季降水观测资料探讨了中国南方地区(华南)降水与前期暖池热含量异常的关系, 并对可能的过程和影响机制进行了分析。结果表明, 华南地区冬季降水与前期暖池关键区热含量有密切的负相关关系, 前期67月暖池关键区(6.5°N11.5°N, 160.5°E172.5°E)0~200 m热含量异常可以作为预测冬季降水的前兆信号。冷水年与暖水年合成的冬季大气环流差值场(冷水年减去暖水年)以及反号的暖池热含量指数回归的冬季大气环流场具有高度的相似性, 发现东亚沿岸500 hPa上存在一个异常遥相关波列, 华南地区位于异常低值区, 850 hPa上受气旋性环流控制, 高空辐散; 菲律宾附近存在异常反气旋性环流, 该反气旋显著加强了冷水年向华南地区的水汽输送, 这种环流形势表明冷(暖)水年冬季降水偏多(少)。在前期夏季的海温、风场差值场和回归场上, 北半球近赤道地区存在异常强西风, 从而导致关键区西侧(东侧)有冷(暖)海表温度异常变化, 在秋季末期冷海温异常的西侧形成了中心位于菲律宾附近的异常反气旋, 该反气旋在冬季强度增强, 其西北侧异常增强的暖湿气流向华南地区输送水汽; 同时, 中东太平洋暖海温异常激发的异常Walker环流在赤道西太平洋辐散下沉, 进而加强菲律宾异常反气旋和华南地区的辐合上升运动。正是上述过程和机制, 导致了关键区冷(暖)水年华南地区冬季降水偏多(少)。
  • 呼和浩特市连续两日短时强降水天气对比分析
  • 李一平;德勒格日玛;江靖;贾晓燕
  • 2014 Vol. 33 (6): 1654-1664.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00100
  • 摘要 ( ) PDF (10182KB) ( )
  • 利用常规观测和非常规监测资料从环流背景及发生条件等方面对比分析了2012年7月25-26日呼和浩特市连续两日出现的短时强降水天气。结果表明: (1)两次降水过程都是在东高西低的环境场产生, 西太平洋副热带高压与贝加尔湖低涡稳定维持, 使冷暖空气长时间交汇; (2)两次降水过程都是由中低纬系统、上下游系统、高低层系统以及多种尺度系统共同作用及配置产生的, 中小尺度天气系统是引起两次降水过程的主要原因, 但主要影响系统位置及产生因子的特征又有所不同; (3)前一次降水过程整层湿度条件好, 且整层均在暖区, 对流相对较弱; 后一次存在明显上干冷下暖湿的对流不稳定层结结构, 对流相对较强; (4)两次降水过程都是层状云和对流云混合降水, 但前一次降水过程层状云水平及垂直尺度相对较大, 后一次主要是对流云降水; (5)反射率因子、垂直累积液态水含量及对流高度分析降水过程, 前一次降水过程都比后一次弱, 前一次存在明显的低空急流, 反射率因子范围广、呈片状、东北移动并向南扩, 后一次反射率因子范围小、呈带状、东移南扩且明显存在列车效应; (6)受地形辐合抬升作用, 两次降水过程都发生在呼和浩特市中部及大青山南侧、蛮汉山西侧。
  • XJRUC/CALMET及CALMET不同参数调整对达坂城—小草湖区风场预报影响
  • 辛渝;陈洪武
  • 2014 Vol. 33 (6): 1674-1686.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00191
  • 摘要 ( ) PDF (2274KB) ( )
  • 根据2009年12月、2010年1、4、7和10月00:00(世界时)的GFS预报场以及同期CMA9210下发的WMO各种常规观测资料, 采用新疆气象局建立的WRF模式及其三维变分同化系统XJRUC耦合水平分辨率为1 km的CALMET诊断风场模块, 对达坂城-小草湖风区70 m高度60 h以内的风场预报进行了检验。结果表明: (1)该系统在第37~60 h的风场预报水平略次于前24 h; (2)模式预报水平分辨率的提高不一定能提高风场预报水平, 因地因时而异; (3)水平分辨率为3 km的XJRUC风场预报效果总体较好, 其中春、秋季最佳或午后最佳; (4)水平分辨率为3 km的预报场耦合分辨率为1 km的CALMET诊断风场, 对提高风场预报能力极其有限。对达坂城风区而言, 只在冬季预报效果略增, 其他月份两种水平分辨率几乎相当; (5)在地形陡峭和地貌复杂区域的春季大风时期, 水平分辨率为9 km的预报效果最佳, 水平分辨率为3 km次之; (6)通过CALMET诊断风场调整参数的几套控制性组合方案计算表明, 动力学调整计算需慎用, 它只在相对平坦区域的大风季节有正效应, 而多数情况下为负效应; O'Brien垂直速度调整也仅在陡峭地带冬季有正效应。总体而言, 在不确定天气背景对局地风特性影响条件下, CALMET诊断风场模块以不采取地形动力学调整和O'Brien垂直速度计算、只考虑地形斜坡流和FROUD数调整计算时, 预报效果最佳。
  • 浙江省北部一次灾害性大风多普勒雷达和边界层特征分析
  • 涂小萍;姚日升;漆梁波;沈翊;孙长;杨豪
  • 2014 Vol. 33 (6): 1687-1696.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00092
  • 摘要 ( ) PDF (11267KB) ( )
  • 基于浙江省自动气象站、杭州和宁波2部多普勒雷达、湖州风廓线雷达及宁波凉帽山370 m高塔等资料, 对2012年4月2日夜间浙江省北部一次灾害性大风过程进行了分析。结果发现, 强冷空气快速下沉触发形成有组织的多单体风暴族导致了湖州地区灾害性大风。多普勒雷达上风暴族表现为弓形回波, 伴有后侧入流缺口, 其中有3个强烈发展的对流单体。导致湖州灾害性大风的下沉运动开始于1 km以下的边界层, 大风从300 m高度及地仅需要2 min。弓形回波尾部发展的强对流单体出流边界与江苏南部东移南下的阵风锋合并导致了嘉兴地区的灾害性大风, 而宁波和舟山地区的灾害性大风是由另一新生成的阵风锋导致。宁波凉帽山高塔资料表明, 当阵风锋靠近时, 塔层318 m上升速度增大, 最大可达1.7 m·s-1; 中低层上升速度变化不大, 阵风锋影响时首先在塔层中上部转为下沉气流, 318 m最大垂直下沉速度可达1.81 m·s-1, 下沉气流造成的水平风速变化率主要出现在232 m以下, 最大1 min超过10 m·s-1, 塔层最强降温比最大全风速变化率滞后1 min左右, 最大降温幅度达1.6℃·min-1, 风温剧变持续了4 min左右。
  • 沥青路面能量平衡特征分析
  • 张中琼;吴青柏;刘永智;陈继
  • 2014 Vol. 33 (6): 1705-1711.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00143
  • 摘要 ( ) PDF (2353KB) ( )
  • 为了分析沥青路面与天然地表在热量吸收方面的差异及原因, 在青藏高原北麓河地区的沥青路面和天然地表进行了辐射、风速、气温、湿度、气压以及浅层地温的观测, 并利用空气动力学方法计算两种地面类型的蒸发和湍流散热。结果表明, 5-9月天然地表的净辐射量大于沥青路面, 其他时段沥青路面的净辐射量大于天然地表。沥青路面的年总净辐射量比天然地表多6.2%, 随着沥青路面的使用, 两者差异有减小趋势。北麓河地区以湍流散热为主。沥青路面的潜热和感热通量均小于天然地表, 夏、冬季两者差异较大。沥青路面的潜热通量比天然地表减少了24.4%, 感热通量减少了14.3%。沥青路面浅层地温明显高于天然地表。在5 cm深度, 沥青路面下部地温比天然地表高1.15~8.6℃; 在20 cm深度, 沥青路面下部地温比天然地表高0.1~5.6℃。沥青路面比天然地表吸收了更多的热量, 且路基中心位置大于右路肩位置。沥青路面吸热作用明显。
  • 浙江山区新一代天气雷达波束遮挡分析
  • 王红艳;刘黎平;何丽萍
  • 2014 Vol. 33 (6): 1737-1747.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00173
  • 摘要 ( ) PDF (8100KB) ( )
  • 中国新一代天气雷达很多站址位于地形复杂的山区, 附近地物会对雷达波束造成遮挡。以浙江衢州雷达为例, 统计该站附近多年探空资料得到雷达波束传播路径分布, 并分别采用30 m和90 m分辨率地形数据和两种雷达库长内地形数据处理方法, 模拟了雷达波束遮挡。通过与雷达实际观测的回波分布概率POD对比, 检验了雷达波束遮挡模拟结果的可靠性, 分析了不同地形数据分辨率和两种处理方法模拟结果的差异。结果表明, 一般情况下, 标准大气条件假定足以满足衢州雷达波束遮挡计算精度要求; 模拟波束遮挡与实际观测一致性较好; 对于近距离遮挡源, 不同地形数据分辨率及其处理方法的模拟结果区别较明显, 地形数据分辨率越高、分段法模拟的结果与实际观测越一致, 而对于远距离遮挡源则无明显区别。鉴于模拟波束遮档的可靠性, 针对部分雷达站址不够准确或有偏差的现象, 提出通过分析实测回波分布与模拟波束遮挡间的相关性来检验并修正雷达位置的方法, 经位置修正后金华雷达模拟的波束遮挡与实测回波分布一致性较好。