高原气象
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- 2015 Vol. 34 (2): 0-0.
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论文
- 南极东部高原夏季大气垂直结构分析
- 傅良;效存德;卞林根;柳景峰
- 2015 Vol. 34 (2): 299-306. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00032
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- 利用中国第28次南极内陆考察队在东南极冰盖最高点Dome A获取的2012年1月南极夏季20次珍贵的GPS探空资料, 对该地区的大气垂直结构和边界层特征进行了研究。结果表明: 南极高原对流层中部平均垂直温度递减率为5.2℃·km-1, 低于全球平均对流层中部的递减率(6.5℃·km-1), 递减率(LRT)对流层顶平均高度和平均温度分别为4.6 km和-51.3℃。水汽主要集中在距地2 km以下的对流层中。边界层中存在多层逆温结构, 强逆温层出现在500 m以下高度, 边界层平均高度为890 m, 并具有早晩低、午间高的日变化特征。
- 从水汽角度对青藏高原东南侧高空探测布局的分析
- 段玮;段旭;徐开;杨家康
- 2015 Vol. 34 (2): 307-317. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00024
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- 水汽是大气探测最关心的要素之一。从青藏高原东南侧出发, 以NCEP再分析资料为基础, 利用水汽气候诊断方法结合区域地形研究了该区域的水汽分布、输送与辐合辐散特征, 并讨论了探空站布局。水汽输送分布与大气可降水季节差异均表明, 青藏高原东南侧是夏、秋季东亚季风和南亚季风影响的季风过渡区, 也是东亚地区最主要的水汽通道之一, 尤其在秋、冬、春季此通道的水汽输送更为关键。青藏高原东南侧的大气可降水量比西南侧明显要大, 这与低纬高原和青藏高原南侧南凸弧形构成的地形组合有着密切关系。青藏高原东南侧地形对水汽辐合、辐散的影响具有复杂性和特殊性, 既有经向、纬向差异也有高低层差异。复杂的水汽分布及输送特征需要加强水汽探测。通过对水汽探测关键区的量化研究表明, 滇西北—藏东南—缅北地区、滇东—黔西地区以及滇西南地区是观测需求较为显著的区域。
- 青藏高原夏季风和南海夏季风低频振荡的关系
- 万超;范广洲;华维;张永莉;朱丽华;连帆
- 2015 Vol. 34 (2): 318-326. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00020
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- 利用1948-2010年NCEP/NCAR全球大气逐日平均的再分析资料分析了青藏高原夏季风和南海夏季风大气低频振荡的可能关系.结果表明, 夏半年高原地区和南海地区季风均存在明显的30~50天的振荡周期, 并且两者在这个振荡周期上存在明显的位相关系, 即南海夏季风的低频振荡比青藏高原夏季风提前约3/4个位相, 对500 hPa和850 hPa低频风场的研究也得出同样的结果。两者存在明显位相关系的原因之一可能是3月下旬开始南海向青藏高原地区的低频输送。
- 青藏高原南缘关键区夏季水汽输送特征及其与高原降水的关系
- 解承莹;李敏姣;张雪芹;关学锋
- 2015 Vol. 34 (2): 327-337. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00034
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- 青藏高原南缘水汽输送和聚散过程决定着高原及其邻域的降水分布特征, 在提出"青藏高原南缘水汽输送关键区"(简称南缘关键区)概念的基础上, 利用NCEP/NCAR再分析资料分析了1979-2010年南缘关键区夏季水汽输送过程与收支变化, 并根据台站降水量观测资料探讨了南缘关键区各边界水汽收支与高原夏季降水分布的关系。结果表明, 孟加拉湾偏南风水汽流进入南缘关键区后, 在印度热低压与青藏高原大地形制约下, 形成了3条进入高原的水汽输送通道。这使得南缘关键区整体为多年平均水汽辐散区, 除南边界外, 其余均为水汽输出边界。南缘关键区各边界水汽收支年内与年际变化明显, 且东、西边界水汽输出强度变化特征相反。而各边界水汽收支与印度热低压和南海夏季风活动关系密切, 输出边界的水汽支出异常则直接影响着青藏高原乃至周边季风区的降水异常分布以及极端旱涝事件的发生、发展。此外, NCEP/NCAR与JRA-25再分析资料之间的对比验证表明, 这两种再分析资料在青藏高原南缘水汽输送过程的定性研究中是可靠的。
- 1971-2010年雅鲁藏布江中游气候生长期变化特征
- 余忠水;唐叔乙;云丹尼玛
- 2015 Vol. 34 (2): 338-346. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00175
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- 利用1971-2010年雅鲁藏布江中游河谷地区拉萨、日喀则、泽当和江孜4个站逐日平均气温和降水量资料, 分析了该地区气候生长期变化特征。结果表明: (1)雅鲁藏布江中游地区各界限温度气候生长期以5~8 d·(10a)-1的速率增加, 其中≥0℃和≥10℃界限温度的气候生长期都增加了30天左右, ≥5℃气候生长期增加了20天左右; 以稳定通过10℃界限温度来判断, 该地区冬半年时间在缩短, 夏半年时间在延长。(2)该地区稳定通过各界限温度的初日提前、终日推后, 持续天数和活动积温增加趋势显著; ≥10℃界限温度的降水量和降水日数增加趋势显著, 分别以19 mm·(10a)-1和1.5 d·(10a)-1的速率增加, 且在20世纪80年代末发生突变, 表明该地区稳定通过10℃界限温度的水热条件显著地向暖湿变化。(3)各界限温度的终日年际变化相对较稳定, 其他要素年际变化均处于不稳定状态; 年代际变化上, ≥10℃界限温度的初日、终日、持续天数以及各界限温度的活动积温保持台阶式变化, 其他要素呈波动变化, 最小值出现在20世纪80年代。(4)≥10℃界限温度的终日、持续天数和活动积温的变化趋势在20世纪90年代后期出现突变现象, 表明≥10℃界限温度的终日显著推后趋势对夏半年的延长贡献最大。
- 近50年黄河流域夏季降水的时空变化及其与东亚副热带西风急流的关系
- 邵鹏程;李栋梁;王春学
- 2015 Vol. 34 (2): 347-356. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00194
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- 基于1959-2008年黄河流域92个测站降水量和NCEP/NCAR再分析资料, 研究黄河流域夏季降水的时空变化和周期特征, 及其与东亚副热带西风急流的关系。结果表明, 黄河流域夏季降水呈现由东南向西北逐渐减少的分布特点, 其夏季降水的异常空间型主要有3种: 全流域一致型, 东南多(少)西北少(多)型, 西南多(少)东北少(多)型。当夏季东亚副热带西风急流中心异常偏北(南)时, 同期黄河流域中上游地区降水偏多(少), 下游降水偏少(多); 东亚副热带西风急流中心异常偏东(西)时, 黄河流域上游降水偏多(少), 中下游地区降水偏少(多)。
- 滇黔准静止锋诱发贵州春季暴雨的锋生机制分析
- 杜正静;何玉龙;熊方;邓晓红;石开银;彭倩
- 2015 Vol. 34 (2): 357-367. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00176
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- 利用卫星云图、常规地面观测资料和逐6 h的1°×1°NCEP再分析资料, 对2003-2006年春季滇黔准静止锋背景下, 出现的5次贵州暴雨天气过程进行了诊断分析和总结。结果表明: 在准静止锋背景下, 贵州春季暴雨是由高低空急流、高空槽、冷空气与准静止锋的共同作用产生的。低空急流将大量的水汽从孟加拉湾和北部湾输送到贵州, 不断积累对流有效位能; 高空急流的加速增强了"高层辐散、低层辐合"的大尺度上升运动, 并通过急流下侧的正环流圈带动冷空气南下, 使得准静止锋活跃锋生, 是暴雨天气过程的触发机制。锋生现象分析表明, 高空急流加速导致对流层中高层极锋锋区内锋生和对流层中层正环流圈的形成, 加强了准静止锋附近的水平变形和垂直运动, 进而促使锋生加强。水平变形和垂直运动对暴雨的产生也有直接影响: 水平变形项范围越大则降雨强度越强, 与垂直运动相关的倾斜项移动与在准静止锋附近生成的强对流云团的移动方向一致。准静止锋与贵州春季的暴雨过程关系密切, 暴雨落区集中分布在准静止锋南侧1个纬距带内。高空急流加速度、冷锋附近的水汽辐合强度以及对流有效位能的高能舌区范围对暴雨范围和强度有指示作用。基于以上锋生机制, 提炼了滇黔准静止锋诱发贵州春季暴雨的物理模型。
- 2008年1月贵州冻雨的数值模拟和层结结构分析
- 张昕;高守亭;王瑾
- 2015 Vol. 34 (2): 368-377. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00189
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- 针对2008年初发生在贵州地区的严重冻雨过程, 分别从环流背景、低空急流和水汽输送条件等方面分析了准静止锋维持的原因, 并选取本次灾害最严重的第3次过程为典型个例, 利用WRF模式针对准静止锋影响下的贵州冻雨进行数值模拟来研究冻雨的发生机制。模拟结果较好地反映出高低空环流形势场特征, 强雨雪降水带的走向、落区, 以及地面温度的分布, 均与观测基本吻合。通过分析高分辨率模式的模拟结果, 揭示了准静止锋上贵州地区冻雨的层结结构特征及云物质在冻雨区的分布特征。研究结果表明, 贵州中部的冻雨区除一般的三层结构(包含冰晶层、暖层和冷层)外, 还具有典型的两层结构特征, 即: 高空的固体降水粒子稀少, 900~600 hPa深厚的逆温层和0℃以上的暖层使中低空存在大量液态粒子, 下落的液滴经过近地面的浅薄冷层, 形成大量过冷却雨滴, 而后降落至地面迅速冻结。
- 陕西中西部地区一次暴雨过程的数值模拟研究
- 刘燕飞;隆霄;王晖
- 2015 Vol. 34 (2): 378-388. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00182
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- 利用多种观测资料和NCEP再分析资料, 分析了2011年7月28-29日发生在陕西中西部地区的一次中尺度系统暴雨过程, 运用WRF模式模拟研究了此次暴雨过程的中尺度系统环流特征及其发生、发展的动力和热力特征。结果表明, 此次暴雨过程与高空槽的发展演变密切相关, 低空切变线是暴雨过程产生的中尺度系统。暴雨区存在弱低空辐合与强高空辐散, 正相对涡度与垂直上升运动明显; 暴雨发生前对流有效位能(CAPE)明显增大, 未来3 h降水区域位于850 hPa切变线和CAPE高值区附近, 强垂直运动触发CAPE的释放, 使其在12 h内减少量达2200 J·kg-1, 是形成此次暴雨的重要因素。暴雨发生、发展过程中, 非线性平衡方程残差大值区与未来1 h降水区相对应, 与质量场和动量场之间的调整有密切关系, 大气运动的不平衡通过散度场的变化调节, 在中尺度区域激发出辐合、辐散的快速增长, 从而激发出暴雨天气, 非线性平衡方程残差值是表征激发暴雨天气的重要动力因子。
- MM5和WRF对中国东部地区冬季边界层模拟效果比较
- 石春娥;李耀孙;杨军;邓学良;杨元建
- 2015 Vol. 34 (2): 389-400. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00206
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- 应用MM5和WRF模式对2006年和2007年12月中国东部地区边界层气象要素进行了逐日模拟, 利用地面常规观测资料及南京和安庆逐日探空资料对两个模式模拟的地面及边界层内气象要素进行了客观评估与比较。结果表明: MM5和WRF模式模拟的地面温度和相对湿度均较理想, 风速效果略差; 两个模式模拟的温、湿、风效果均是白天优于夜间; 根据观测与模拟的相关性, 对温度的模拟效果东部优于西部, 相对湿度的模拟效果由东南向西北变差, 风速模拟效果平原优于丘陵和山区。总体上, WRF模式对地面温度和湿度的模拟效果均优于MM5模式。以南京、安庆两站为例的边界层内气象要素模拟效果评估结果表明: MM5和WRF模式模拟的150 m以上边界层内温、风、湿廓线均较可信, 150 m以下的效果略差, 20:00比08:00(北京时)模拟效果好; 总体上, WRF模式对温度和湿度的模拟效果较好, 而MM5模式对风速模拟效果稍好; 两个模式均能再现近地层逆温, 都有高估逆温频率的倾向。
- 2011年梅汛期一次暴雨过程的对流涡度矢量方程诊断分析
- 庆涛;沈新勇;黄文彦;黄明策
- 2015 Vol. 34 (2): 401-412. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00204
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- 利用NCEP FNL资料、FY-2E 云顶亮温、常规观测及加密自动站降水量等资料, 以及高分辨率中尺度模式WRF V3.3的模拟结果, 结合对流涡度矢量方程对2011年6月一次江淮梅雨锋暴雨过程进行了诊断分析。结果表明, 模拟结果再现了该次暴雨过程的降水特征, 该过程主要受地面低压及梅雨锋锋面系统的控制和影响, 其中6月14-15日为所选暴雨个例最旺盛的阶段, 且该时段伴随梅雨锋上中尺度对流系统的移动发展和梅雨锋锋生。对流涡度矢量及其垂直分量的倾向方程的诊断分析表明, 对流涡度矢量垂直分量的局地变化主要受非绝热加热项的影响; 而非绝热加热与次级环流和梅雨锋锋生的关系说明中尺度对流活动与梅雨锋锋生存在类CISK机制的反馈关系。因此, 对流涡度矢量, 特别是其垂直分量可以用来诊断和揭示伴随非绝热加热的中尺度对流系统与梅雨锋锋生之间的关系。
- 典型复杂地形风能预报的精细化研究
- 李艳;成培培;路屹雄;宋耀明
- 2015 Vol. 34 (2): 413-425. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00181
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- 选取江苏和内蒙古分别作为中国沿海滩涂与内陆复杂高原山地的典型地形代表, 通过中尺度模式WRF V3.3.1两种不同边界层参数化方案(YSU/MRF)的对比检验, 选择WRF/Noah/YSU作为典型地形的风场预报系统, 并利用该预报系统对2010年研究区域分别进行了1 km水平分辨率、10 min时间分辨率的48 h风场滚动预报, 进一步通过功率谱检验、风向风速玫瑰图检验、季节变化检验, 以及日变化检验表明, WRF/Noah/YSU的风场预报方案能够较准确地预报出测风塔的风场特征和风场的能量频谱分布, 风场的日变化与季节变化的预报特征基本与测风塔观测结果一致。预报系统对春、秋季的预报效果优于夏季, 日变化的预报效果因地形而异, 无统一变化规律。
- 鄱阳湖地区湖陆风特征及成因分析
- 曹渐华;刘熙明;李国平;邹海波
- 2015 Vol. 34 (2): 426-435. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00197
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- 利用20062010年鄱阳湖地区德安、鄱阳、湖口、进贤和星子站风向、风速常规气象观测资料, 分析了鄱阳湖地区湖陆风的特点及季节性变化。结果表明, 鄱阳湖地区有湖陆风现象存在。平均而言, 东西方向湖陆风强度为0.5~0.7 m·s-1, 湖西侧湖陆风转换时间较湖东侧早2 h左右, 而南北方向的湖陆风强度相对较弱, 为0.3 m·s-1左右, 湖北侧的湖陆风转换时间较湖南侧提前近5 h。湖陆风存在季节变化, 夏季湖陆风表现得相对更强一些, 而秋季表现异于其他季节。利用2010年 8月中尺度自动气象站逐时观测资料得到, 湖区的湖陆风现象与湖陆热力差异有关。采用浅水波模型对鄱阳湖地区湖陆风形成原因进行了模拟分析, 结果与实际现象基本一致, 能反映湖陆风的一些特征。
- 淮河流域夏季降水与中高纬波列结构的关系
- 史恒斌
- 2015 Vol. 34 (2): 436-443. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00186
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- 利用NCEP/NCAR再分析资料, 通过合成分析、诊断分析等方法研究了淮河流域夏季降水异常年份的大尺度环流场, 并且分析了造成这种环流背景的可能原因.结果表明: 西风急流在多雨年和少雨年作为波导的作用没有变化, 但多雨年西风急流的位置比少雨年偏东。在中高纬地区, 多雨和少雨年200 hPa沿西风急流的定常Rossby波列结构有明显的不同。在多雨年, 有一条明显的沿西风急流传播的Rossby波列结构, 波源位于西欧和中亚, 波汇位于里海和我国淮河流域地区, 日本以东的西北太平洋也是明显的波源区; 在少雨年, 西欧和中亚的波源地区的波活动明显减弱, 原来位于淮河流域的波汇区南压到长江以南, 西北太平洋上的波活动也明显减弱。这种波列结构的不同可能是造成淮河流域夏季降水异常的一个重要原因。
- 1971-2011年江苏持续干旱过程的对比分析
- 张蓬勃;姜有山;刘蕾;李逸;胡姗姗
- 2015 Vol. 34 (2): 444-454. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00174
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- 在近40年江苏降水异常机理分析的基础上, 利用江苏月降水量资料和NCEP/NCAR 逐月再分析资料对2010/2011年江苏秋冬春连旱与近40年的3次连旱过程进行了对比分析.结果表明, 1980/1981年干旱持续时间最长, 2010/2011年干旱程度最强。从气象要素分析来看, 2010/2011年干旱的对流层大气干燥程度、下沉运动的剧烈程度都较强, 且持续时间较长。1980/1981年和2010/2011年北半球500 hPa高度场上, 亚洲中高纬地区主要表现为"东低西高"的距平分布型, 贝加尔湖以西阻塞形势发展, 东亚大槽加深且维持, 东亚冬季风偏强, 北方冷空气南下频繁, 冷空气一方面阻碍了南方暖湿气流的输送, 另一方面使得空气更干燥。海温异常分布为La Nina型, 赤道中东太平洋和中国东部沿海附近海温表现为负异常, 而中西太平洋海温表现为正异常, 这样的海温分布特征有利于形成欧亚地区"东低西高"环流型。与上述两次连旱过程相比, 1998/1999年和2008/2009年干旱程度略轻, 大气背景场和海温异常分布存在差异。
- 近52年宁夏冬季极端寒冷事件的演变特征
- 贾宏元;程彦杰;周翠芳
- 2015 Vol. 34 (2): 455-462. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00200
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- 利用1961-2012年宁夏19个测站完整的逐日最低温度资料, 分析了近52年宁夏极端寒冷事件时空变化特征。结果表明, 宁夏极端寒冷事件空间上表现为较好地一致性, 存在"东西多、中部少"的分布特点, 贺兰山脉对此起到了重要作用; 宁夏寒冷事件年频次总体在减少, 强度也呈减弱趋势, 年发生日数、日最多站次与年频次有着显著的正相关关系; 寒冷事件频数的显著性周期为2~6年, 具有间歇性和跳跃性特征; 寒冷事件在1980年前后, 发生气候突变后与许多要素场的气候突变时间相吻合; 21世纪以来, 寒冷事件有增多趋势。环流特征分析发现, 极端寒冷的多寡与冬季大气环流异常状况密切相关, 冷事件多(少)发年乌拉尔山及其以东高压脊偏强(弱), 东亚高度场明显负(正)异常, 低压加深(减弱)。
- 基于WRF模式的太阳辐射预报初步试验研究
- 何晓凤;周荣卫;申彦波;石磊
- 2015 Vol. 34 (2): 463-469. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00167
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- 采用中尺度气象模式WRF(Weather Research Forecast)对北京地区的太阳辐射进行了4个典型月的逐时预报试验, 用南郊观象台的辐射观测数据对预报结果进行了对比分析和初步订正试验。结果表明: 在现有模式条件下, 5 km分辨率的短波辐射预报结果和1 km分辨率预报结果无明显差别; WRF模式对太阳辐射的预报性能在晴天较好, 多云天次之, 在满云或阴雨天最差; 通过误差分解发现, 位相偏差、系统偏差及振幅偏差在各月对均方根误差的贡献有明显差异; 针对模式预报结果的系统偏差和振幅偏差.经过简单的线性订正可以较明显地改进模式预报结果; 双偏订正(DBC)法比线性回归(LR)法对预报误差的改进效果略明显; 仅通过简单的线性订正, 位相差很难消除, 需要针对位相差研究新的订正方法。
- 吐鲁番地区可利用太阳能资源分析
- 申彦波;常蕊;杜江;程兴宏
- 2015 Vol. 34 (2): 470-477. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00003
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- 利用吐鲁番太阳能试验站实测数据, 结合气象站同期观测资料, 从斜面总辐射、法向直接辐射和散射辐射等3个方面分析了吐鲁番地区的可利用太阳能资源、变化特征及其可能原因。结果表明: 最佳倾斜面总辐射年曝辐量比纬度倾斜面高1.4%, 比水平面高23.16%, 两组相对差值存在着截然相反的季节变化; 法向直接辐射年曝辐量比水平面总辐射低17%, 两者的相对差值冬、春季大而夏、秋季小, 散射辐射年曝辐量占水平面总辐射的49%, 散射比和太阳高度角的年变化是影响上述两种太阳能资源变化的主要因素; 此外, 气象站周围建筑物的遮挡可能使其水平面总辐射年曝辐量减少8%, 而从气候平均态考虑, 本文所用实测年的水平面总辐射也比近30年平均值低8%。
- 江淮梅雨长期变化对太阳活动因子的响应分析
- 程国生;苍中亚;杜亚军;朱小露
- 2015 Vol. 34 (2): 478-485. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00183
- 摘要 ( ) PDF (4684KB) ( )
- 利用美国国家海洋大气局(NOAA)地球物理数据中心(NGDC)1954-2005年太阳黑子数资料, 把太阳活动作为地球气候的外强迫因子, 采用小波分析和交叉小波分析方法, 研究了太阳黑子数与江淮梅雨特征量及西太平洋副热带高压指数的关系。结果表明: 太阳活动与江淮梅雨的相关性存在南北差异, 北部呈现正相关而南部呈现负相关, 且正负相关性在时间序列上保持不变; 江淮南部梅雨量与太阳黑子数有稳定的11年共振周期及0.5~1年的相位滞后; 西太平洋副热带高压指数与太阳黑子数也有较好的相关关系, 说明太阳活动影响地球气候可能存在太阳活动-西太平洋副热带高压-江淮梅雨这样一条过程链。
- 华北平原夏季降水准双周振荡与低频环流演变特征
- 郝立生;向亮;周须文
- 2015 Vol. 34 (2): 486-493. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00004
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- 利用华北地区夏季日降水资料和NCEP/NCAR再分析环流资料, 采用功率谱分析、Butterworth带通滤波等方法, 对华北地区夏季降水低频特征与大气低频环流演变进行了综合分析。结果表明: (1)华北地区夏季降水存在低频特征, 主要以准双周振荡为主.(2)500 hPa高度场大气低频环流表现为闭合的高、低压系统; 850 hPa低频流场演变要复杂一些, 但它们伴随高层低频系统移动会发生有规律的变化。500 hPa高度场上, 在35°N以北, 低频系统向东移动, 有时也从鄂霍次克海附近向西的扩展; 在35°N以南, 低频系统表现为由西北太平洋向西北移动, 然后再向西移动。华北夏季降水主要是直接受中高纬度低频系统影响, 低纬度低频系统很难直接影响华北地区, 但它们可以通过偏南偏北气流的变化影响向华北地区的水汽输送或冷空气活动, 进而加强或减弱华北地区的降水强度。(3)当500 hPa 40°N60°N范围内有低频低压从西向东移近华北地区, 并诱发850 hPa气旋或切变线生成, 从而在华北地区出现明显的降水过程; 当500 hPa低频低压向东移出而后部低频高压移来时, 华北地区低层850 hPa流场就会转为辐散气流或为一致的偏北气流, 降水过程结束。(4)华北地区降水发生时, 高、低空低频环流有较好的配合。
- 利用树轮宽度重建准噶尔盆地西南缘降水日数
- 尚华明;魏文寿;袁玉江;喻树龙;张瑞波;张同文;陈峰;秦莉;范子昂
- 2015 Vol. 34 (2): 494-502. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00180
- 摘要 ( ) PDF (3752KB) ( )
- 利用新疆北部准噶尔盆地西南缘阿拉套山南坡4个采样点的雪岭云杉树木年轮宽度资料, 建立了树轮宽度年表。树轮宽度指数与气候要素的相关分析结果表明: 该区域的树轮径向生长主要受水分条件限制, 与当年生长季及其前期的降水量和降水日数呈显著正相关, 与温度呈负相关。其中小青稞与哈拉吐鲁克苏河两个点组成的树轮宽度年表(HXC)与阿拉山口气象站2-8月降水日数的相关系数达到了0.724。采用线性回归方法建立了树轮宽度指数与降水日数之间的回归方程, 方差解释量为52.4%, 交叉检验表明转换方程稳定可信。由于采样点坡度大、土层薄、土壤蓄水能力弱, 树轮宽度与降水日数的相关系数高于降水。1685-2008年重建降水日数序列与区域干旱灾害文献记录的14次旱灾对比发现, 树轮资料重建降水日数序列较好地捕捉了区域极端干旱事件。本文的序列与天山北坡山区和天山南坡阿克苏河流域降水序列的干湿阶段是对应的, 特别是与天山山区降水序列的干湿阶段(特别是干旱阶段)更为一致。
- 1980-2010年中国南方雷暴频次的统计特征及其变化
- 李桑;龚道溢
- 2015 Vol. 34 (2): 503-514. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00171
- 摘要 ( ) PDF (5619KB) ( )
- 利用1980-2010年中国南方20站逐日多时次天气观测资料, 统计了雷暴的日、季节、多年变化特征, 以及相应的大气物理量和环流特征变化。结果表明: 雷暴频次的日变化呈午后到凌晨多, 12:00(世界时, 下同)频次最高(9%), 03:00最低(2%); 夏季频次高冬季低, 其中7-8月最高(>35%), 12月至次年1月最低(<1%)。20世纪80年代至21世纪初, 年际和夏季(7-8月)雷暴频次均呈下降的趋势, 分别为-1%·(10a)-1和-3.5%·(10a)-1, 21世纪00年代后则有弱的增加趋势。全年统计雷暴日降水占总降水的48%, 而在夏季则为64%。全年和夏季雷暴日降水比率的变化, 均与雷暴频次的变化有较好的一致性, 相关系数分别达0.46和0.71。对应雷暴频次的年际变化, 东亚地区大气环流场表现出大尺度的异常变化。雷暴频次偏高时, 西太平洋副热带高压异常偏弱, 南方对流层中上层有异常的上升运动。同时, 从热力不稳定指标上看, 夏季异常偏高的全总指数、异常偏高的对流有效位能指数均与夏季雷暴频次显著相关, 分别为0.58和0.76。而近30年南方雷暴频次与对应的地面气温存在统计上的关联, 但这是否与雷暴热力和动力因子对全球气候变化的响应有关, 尚需深入研究。
- 2009年早春南方地区一次高架雷暴天气过程的机理分析
- 鲍媛媛;康志明;李伦;黄小玉
- 2015 Vol. 34 (2): 515-525. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00187
- 摘要 ( ) PDF (13009KB) ( )
- 利用常规气象观测资料、6.7 μm卫星水汽图像和TBB、闪电定位资料以及NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料, 对2009年3月3日南方地区一次高架雷暴天气过程进行诊断研究。结果表明, 该过程主要影响系统是中低层低槽、低涡切变线、西南低空急流、南北支西风急流。低空急流造成暖湿气流输送和高空急流造成冷平流侵入是对流触发机制。近地层为层结稳定的"冷空气垫", 位势不稳定出现在低空急流与中高层干冷气流之间, 并因急流中的下沉运动得以加强; 西南暖湿气流与其北部干冷气流在中低层形成湿斜压锋区, 西南气流的下沉支和北方下沉气流汇合在近地层形成的东北风回流与上部西南风生成锋面次级环流圈及中高层上升气流与北支急流中的下沉气流耦合形成次级正环流圈有利于倾斜上升运动的发展; 低空急流的强暖平流和水汽通量辐合、北支急流入口区右侧的强辐散和南支急流北侧的辐合均加强了中尺度上升运动。湿层浅薄、上下干层较为深厚、强垂直风切变、低层逆温、-20~0℃过冷水层气流强上升运动等有利于雷暴天气的发生。雷电和冰雹出现在TBB、低空急流风速、θse、水汽通量以及300 hPa散度等值线密集区附近。
- 广州两次暴雨期间风廓线雷达观测的低空风场特征
- 周芯玉;廖菲;孙广凤
- 2015 Vol. 34 (2): 526-533. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00188
- 摘要 ( ) PDF (5668KB) ( )
- 利用风廓线雷达高时空分辨率资料, 对2012年4月在广州出现两次暴雨期间低空流场的主要特征进行了分析。结果表明: (1)在暴雨发生前, 动量由高空迅速下传, 且不断增强, 使得强风速不断下传, 导致低空急流的建立及增强, 从而使得上下层垂直风切变增大, 正涡度环流加强, 为暴雨的产生提供了很好的动力条件, 当伴随有西南暖湿气流输送的水汽条件时, 触发了暴雨的产生; (2)低空急流指数I值的脉动与强降水的发生有密切关系, 在每次强降水发生前1~2 h I值都会迅速增大, 强降水发生后I值迅速减小; (3)低层风场垂直切变增强以及出现极值的时间与急流下传及出现极值的时间具有较好的时间、空间对应关系, 说明正是由于低空急流的下传、增强, 导致了风场垂直切变的增强, 且局部垂直风切变要比平均垂直风切变大得多。
- 积云模式下三维闪电分形结构的数值模拟
- 郭凤霞;王昊亮;孙京;吴鑫;梁梦雪
- 2015 Vol. 34 (2): 534-545. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00193
- 摘要 ( ) PDF (4477KB) ( )
- 为了提高积云模式对雷暴云内电过程的模拟能力, 将Mansell提出的放电参数化方案在起始击穿阈值和闪电通道感应电荷的分配过程上进行改进, 耦合了已有的三维强风暴动力-电耦合模式中。对STEPS(Severe Thunderstorm Electrification and Precipitation Study)试验中一次雷暴个例以及对中纬度地区理想雷暴个例的模拟表明, 引入了新放电参数化方案的模式模拟出闪电在发展特性和几何结构上和观测结果有较好的一致性。模拟结果还表明: 闪电的类型与极性取决于背景电荷结构以及闪电的起始位置, 只有底部存在正电荷堆时才会产生负地闪, 且负地闪的起始点均具有较高的负电势。闪电通道上感应电荷的沉降会改变通道附近水成物粒子上携带的电荷, 这对雷暴云内复杂电荷结构的形成有重要作用。经统计, 模拟的地闪和云闪通道的分形维数平均值分别为1.47和1.69。对起始击穿阈值的敏感性试验表明, 随着起始击穿阈值的增大, 首次闪电时间会向后推迟, 当采用逃逸击穿时首次闪电产生的时间最早; 闪电数量随起始击穿阈值的增大而减少; 当使用固定击穿阈值(100, 150和200 kV)时得到的云地闪比均小于使用逃逸击穿时得到的云地闪比, 使用逃逸击穿时得到的云地闪比与观测结果最为接近。
- 基于双多普勒雷达及闪电资料分析一次强降水过程
- 杨丽丽;杨毅;张廷龙;王莹
- 2015 Vol. 34 (2): 546-555. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00006
- 摘要 ( ) PDF (5700KB) ( )
- 为进一步了解多普勒雷达及闪电资料在中小尺度天气系统方面的应用以及降水系统动力结构的研究, 利用合肥和阜阳两部S波段多普勒雷达资料, 通过两步变分反演法反演双雷达, 并采用模糊逻辑算法进行云类型识别, 再结合垂直累计液态水含量VIL、降水和闪电分布特征, 分析了2010年6月710日发生在安徽合肥和阜阳的一次持续性强降水过程。结果表明: 此次持续性强降水过程与风场的低层辐合和高层辐散、风场的气旋性旋转以及水平风切变相关; 此次降水过程是以层状云降水为主的积云混合云降水; 另外, 以降水为主的层状云, 其闪电频数低且以负闪为主, 闪电之后20 min左右出现强降水; 此次暴雨的VIL值不是很大, 强降水区对应的VIL值基本 < 3 kg·m-2; 云识别结果、降水区、VIL值与雷达回波强度之间的对应关系较好。
- 基于雷达回波概率特征的雷达部分遮挡区域识别算法
- 勾亚彬;刘黎平;李瑞义;杜牧云;段艺萍
- 2015 Vol. 34 (2): 556-567. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00192
- 摘要 ( ) PDF (11233KB) ( )
- 部分遮挡是影响雷达观测资料质量的重要误差源之一。基于雷达回波的概率特征, 本文提出一种不依赖高精度地形信息的雷达部分遮挡区域识别算法。该算法无须以人工方式建立样本数据库, 只需直接检测实际业务应用中雷达连续观测的反射率因子, 统计雷达探测范围内的每个格点出现大于某一反射率因子阈值(定义为Z阈值)的概率, 并通过设置适当的概率阈值(定义为C阈值)来确定不同遮挡性质的雷达探测区域。应用该算法, 使用2012年5-10月金华、衢州及上饶雷达连续探测资料, 识别得到金华、衢州和上饶三部雷达距离地面3 km高度层上CAPPI的完全遮挡区域、部分遮挡区域和无遮挡区域; 同时, 通过对比2013年4月29日金华、衢州、杭州、上饶、黄山雷达3 km高度重叠探测区域的雷达反射率因子, 检验了雷达部分遮挡区域识别结果的有效性, 并分析了算法阈值的敏感性; 最后, 结合剔除部分区域弱回波的方案, 对雷达组网拼图算法进行优化改进。结果表明: 通过选择适当的Z阈值和C阈值算法, 可以有效识别雷达部分遮挡区域; 算法阈值的设置是识别部分遮挡区域的关键, 较为适中的Z阈值有利于C阈值的选择; 优化后的组网拼图算法可以有效解决部分遮挡问题, 有效地提高了组网拼图数据的质量。
- 基于模糊逻辑的风廓线雷达功率谱数据质量控制研究
- 董德保;张统明;翁宁泉;窦炜明
- 2015 Vol. 34 (2): 568-574. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2013.00185
- 摘要 ( ) PDF (4913KB) ( )
- 随着风廓线雷达组网观测系统建设的推进, 质量控制是提高风廓线雷达观测资料应用效益的重要环节。通过介绍风廓线雷达回波信号的产生机理、信号与数据处理流程, 研究了风廓线雷达多普勒功率谱的湍流回波与干扰回波的特征, 给出了功率谱的特征量, 提出了基于模糊逻辑提取大气湍流回波信息的质量控制方法, 改进了多普勒速度估算的准确性。为检验质量控制方法的可靠性, 以合肥2008年6月4日10:42:16(北京时, 下同)东波束和8日10:36:20西波束的多普勒功率谱数据处理为例开展了风廓线观测资料质量控制的个例试验分析, 结果表明处理后观测资料的可用性较好。
- 雷达回波预测极端暴雨概率方法构建原理与应用研究
- 王坚红;黄维;王群;苗春生;张志刚;徐良谋
- 2015 Vol. 34 (2): 575-585. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00132
- 摘要 ( ) PDF (4960KB) ( )
- 基于局地雷达回波基数据强度与雷达体扫面内相应地区强降水量之间的统计关系, 并通过Lucas-Kanade局部光流法分析下一小时可能影响该地区的回波区域, 将这些区域定义为强降水影响系统的动态回波上游。同时分析雷达各层体扫回波情况, 即考虑强降水系统的空间伸展程度。 通过分析这些动态回波区域在当前时刻内(每10 min 多层体扫信息)的时空变化特征, 建立回波强度特征与局地降水的相关, 进一步与改善的降水极值概率预测方法相结合, 构建对下一小时局地暴雨重现期极值预测预警指标, 为应急保障方案和及时应对决策提供技术支持与专业参考信息。整体方案以2006-2011年6-8月盐城多普勒天气雷达回波强度的基数据资料和同时段盐城雷达体扫范围内建湖气象站的小时雨量序列为基础,采用Lucas-Kanade局部光流法确定回波强度反映的降水系统时空动态上游, 并利用皮尔逊III型方法和广义帕累托方法建立回波类别与建湖局地白天与夜间降水序列的统计概率关系, 计算回波类别对应的局地极端降雨极值以及极值重现概率特征, 构建降水系统的雷达回波动态综合特征与下一小时局地强降水极值概率间的统计关系指标, 指标的相关性检验达到70%。该方法具有强降水多等级重现期极值预测能力, 为下一小时临近极端暴雨预测预警提供了雷达监测动力统计优化方法。
- 雷达强度数据中的阵风锋特征统计和自动识别
- 徐芬;杨吉;夏文梅;周红根
- 2015 Vol. 34 (2): 586-595. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00005
- 摘要 ( ) PDF (6934KB) ( )
- 利用江苏南京2009-2012年天气雷达数据结合地面自动站风场资料分析江苏沿江地区阵风锋变化特征、阵风锋弧长与移速关系, 及其在雷达反射率因子图像中呈现的总体、局部特征, 详细分析了三种窄带回波回波带反射率因子分布特征。通过设计反映回波带平坦性的计算方法实现定量分析窄带回波分布异同功能。根据回波带径向波形特征判断径向波形的波宽、波峰个数、波峰阈值和波形双边梯度等特性, 实现阵风锋径向波段识别。在对反射率因子图像预处理基础上, 结合回波平坦性测试方法和阵风锋径向波形识别算法达到自动识别阵风锋回波的目的。识别效果表明: 回波带平均值 > 5 dBZ的独立阵风锋回波识别准确率达87%以上, 回波带平均值 > 10 dBZ的混合型阵风锋回波识别准确率达89%以上。对弱阵风锋识别成功率仍较低 。