高原气象

第35卷 第1期 2016-02-28   

目录

论文

  • 高原低涡移出高原后持续活动的典型个例分析
  • 肖递祥;郁淑华;屠妮妮
  • 2016 Vol. 35 (1): 43-54.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00002
  • 摘要 ( ) PDF (3628KB) ( )
  • 利用1°×1°NCEP/NCAR再分析资料,选取500 hPa分别为西风槽、切变线和切变流场影响背景下、移出高原后维持48 h以上的3次典型高原低涡个例,分析了低涡维持期间500 hPa环境场、主要影响系统、涡度与温度平流、200 hPa形势场及垂直动力结构,并利用涡度方程对总涡源和各强迫项进行了诊断分析,结果表明:(1)西风槽影响时高原低涡移动路径受槽前西南气流引导,切变线影响时低涡沿切变线自西向东移动,切变流场影响时低涡移动主要受西太平洋副热带高压(下称西太副高)进退的影响,当西太副高出现明显西伸时,可导致低涡折向西退,3次个例均持续有正涡度平流和冷平流向涡区输送;(2)西风槽和切变线影响时南亚高压为东西带状分布,切变流场影响时南亚高压为北拱形;(3)高原低涡东移发展达到最强时,3次个例在200 hPa均有低槽或低压叠加,从而形成深厚的正涡度柱;(4)500 hPa存在正涡度变率中心,低涡沿正涡度变率中心方向移动,高空槽和切变流场影响时正涡度变率主要来自水平输送项,切变线影响时主要来自辐合辐散项。
  • 四川盆地西部与东部持续性暴雨过程的对比分析
  • 李娟;孙建华;张元春;沈新勇
  • 2016 Vol. 35 (1): 64-76.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00150
  • 摘要 ( ) PDF (12250KB) ( )
  • 利用常规观测资料、风云卫星资料和NCEP再分析资料等,探讨了四川盆地的盆西暴雨个例(2013年7月)和盆东暴雨个例(2007年7月)发生的环流背景条件、冷空气和水汽来源、高原对流和西南涡的特征及差异。结果表明:盆西与盆东暴雨过程相比,盆西暴雨200 hPa急流位置更偏北,西风槽位置偏西,副热带高压的位置偏北、强度偏强,西南涡位置也较偏西南;盆西暴雨过程对流层中层有来自青藏高原以西的中亚地区和青藏高原西部的冷空气,低层水汽输送以来自孟加拉湾的西南气流为主,盆东暴雨过程对流层中层只在前期有来自中高纬度的冷空气,中后期在对流层中层无中高纬度地区冷空气影响,主要以来自孟加拉湾和青藏高原南侧的偏西气流为主,低层水汽输送以来自南海的东南气流为主;盆西和盆东暴雨过程的对流活动都有明显的日变化,对流下午在川西高原发展,后半夜至早晨在盆地发展,区别在于盆西暴雨过程有川西高原对流东移与盆地对流合并发展的过程,而盆东暴雨过程中川西高原对流在东移过程中减弱,无与盆东对流合并发展的过程。
  • 河西走廊西部两次极端暴雨事件水汽特征分析
  • 陶健红;孔祥伟;刘新伟
  • 2016 Vol. 35 (1): 107-117.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00144
  • 摘要 ( ) PDF (6888KB) ( )
  • 利用常规观测资料、地面自动站雨量资料和NCEP 1°×1°再分析资料,应用水汽通量诊断分析、后向轨迹模型等方法分析了2012年6月4-5日(简称"0605")和2011年6月15-16日("0616")河西走廊西部干旱区两次极端暴雨事件的水汽输送和收支特征。结果表明,高原低涡及其前部弱高压脊共同作用下,在甘肃中西部对流层中层形成的异常偏东气流是河西走廊西部暴雨水汽输送的关键,其将来自孟加拉湾的水汽接力式的输送到河西走廊西部,有利于该地区的水汽辐合;弱高压脊的强度和位置决定了异常偏东气流的强度和最西端延伸的位置,而异常偏东气流的强度和最西端延伸的位置在很大程度上又决定了暴雨水汽的主要来源;两次暴雨过程均存在两路异常的水汽输送,随西风气流的西路水汽输送和绕高原的东路水汽输送,"0605"过程弱高压脊位置偏东偏弱,异常偏东气流由东向西扩展,最西端达到张掖,较强的西路水汽输送贡献率达到了90.02%,而"0616"过程弱高压脊位置偏西偏强且在内蒙古西部形成闭合的反气旋环流,异常偏东气流由西向东扩展,最西端位于酒泉西部,较强的东路水汽输送贡献率达到了84.6%;西(东)路水汽输送在对流层低(中)层输入较为显著。
  • 非参数化蒸散发估算方法在黑河流域的适用性分析
  • 王宁;贾立;李占胜;李娜娜;胡光成
  • 2016 Vol. 35 (1): 118-128.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00124
  • 摘要 ( ) PDF (2119KB) ( )
  • 陆面蒸散发是水循环过程中的重要组成部分,直接关系到地表的能量和水量平衡。基于哈密顿原理的非参数化蒸散发估算方法能够避免复杂的参数化过程,降低计算过程的不确定性。首先,利用非参数化方法估算了黑河流域不同下垫面的蒸散发,并利用地面观测数据进行了验证,分析了非参数化方法在不同下垫面和不同季节的适用性。对不同下垫面的验证结果表明,在湿润下垫面该方法会低估实际蒸散发,在干旱下垫面会高估实际蒸散发;对不同季节的验证结果表明,夏季蒸散发估算精度明显优于冬季。其次,进一步对非参数化方法进行了敏感性分析:在湿润下垫面,地表净辐射通量对估算结果影响较大;在干旱下垫面,地表净辐射通量和地表温度对非参数化估算方法结果影响较大。最后,利用非参数化方法结合遥感数据和大气驱动数据估算了黑河流域中上游的区域蒸散发,并利用地面观测数据结合足迹模型进行了验证,分析了非参数化方法估算区域蒸散发的适用性,估算结果能够反映该区域地表通量的分布特征,但是与地面观测数据相比存在一定的误差,不同下垫面的均方根误差在50~100 W·m-2之间。
  • BCC-AGCM-Chem0模式对20世纪对流层臭氧变化趋势的模拟研究
  • 张芳;吴统文;张洁;李书博;Wang Jun
  • 2016 Vol. 35 (1): 158-171.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00118
  • 摘要 ( ) PDF (10422KB) ( )
  • 利用IPCC第5阶段试验计划(CMIP5)整理提供的全球臭氧(O3)分析资料和全球O3和紫外线辐射数据中心(WOUDC)提供的O3台站观测资料评估了国家气候中心最新发展的全球大气化学环流模式BCC-AGCM-Chem0对对流层大气O3变化趋势的模拟能力。结果表明,BCC-AGCM-Chem0模式对对流层O3的变化趋势具有较好的模拟能力,具体表现在:(1)BCC-AGCM-Chem0模式可以较好地模拟出1871-1999年全球对流层不同高度O3浓度逐渐升高的基本特征;(2)BCC-AGCM-Chem0模式对1871-1999全球对流层O3柱浓度纬圈平均异常变化的模拟与CMIP5资料一致,北半球升高趋势明显大于南半球,且升高最大区域的中心位置和强度也与CMIP5资料一致;(3)BCC-AGCM-Chem0模式对1000~300 hPa整体O3柱浓度变化趋势模拟较好,对O3柱浓度快速上升的区域和上升速度的模拟都与CMIP5资料一致,但对低层O3柱浓度升高模拟偏强,对高层O3柱浓度变化模拟偏弱;(4)与台站观测资料对比,在对流层中低层模拟结果在亚洲Sapporo站和欧洲Hohenpeissenberg站与实际观测比较接近,并与CMIP5资料相似,均呈升高趋势。对流层中高层模式模拟的O3浓度异常存在明显的周期变化,与台站观测结果一致。
  • 与澳高相关的海洋性大陆区域海温异常对中国夏季气候的可能影响
  • 张蓬勃;管兆勇;刘蕾;姜玥宏;何婧
  • 2016 Vol. 35 (1): 188-197.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00085
  • 摘要 ( ) PDF (5663KB) ( )
  • 利用NCEP/NCAR全球再分析资料和中国夏季站点资料,采用相关分析、合成分析以及线性回归方法,找到了与澳大利亚高压(下称澳高)显著相关的海温关键区,并分析了此关键区海温异常的年际变化与中国夏季气候异常的联系。结果表明:海洋性大陆区域附近海区是与澳高变化相关的海温异常关键区,其与澳高指数的时间序列相关系数高达-0.64。在不考虑ENSO的影响时,关键区海温的年际变化与中国东部地区夏季气候存在密切联系,即当澳高指数偏强(偏弱)时,海洋性大陆区域附近的海温偏低(偏高),辽宁、吉林大部分以及江淮东部地区夏季降水较常年偏少(偏多),江南地区降水偏多(偏少)。关键区海温对中国夏季气候的可能影响途径是:印度尼西亚附近海温负异常时,低层风场异常辐散,辐散场作为涡度源在南海西太平洋地区激发类似EAP或P-J型波列,在30°N以南形成异常气旋环流,30°-N50°N形成异常反气旋环流,50°N以北形成异常气旋环流,这样的异常分布有利于"南涝北旱"降水格局的形成。另外,降水异常时气温亦存在显著异常,我国东部气温为异常的"南低北高"分布。当海洋性大陆区域附近的海温为正异常时,情况相反。
  • 中国近海突然增强台风统计分析
  • 郑峰;曾智华;雷小途;陈联寿
  • 2016 Vol. 35 (1): 198-210.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00148
  • 摘要 ( ) PDF (18258KB) ( )
  • 利用NCEP/NCAR再分析资料、中国气象局热带气旋年鉴资料,对19492013年中国近海突然增强台风进行了统计分析,表明近海台风突然增强是一个小概率事件,占近海台风总数的10. 19%。近海突增台风存在年代际变化,在20世纪5070年代出现一个高峰,60年代达最高值,2000年以后明显减少;近海突增台风存在明显的时空分布特征,发生在410月,以8、9月最多;多数出现在南海,在黄海也有发生。对近海突增台风的大尺度环流特征作动态合成分析表明,突增台风通常处于副热带高压脊西南部;温度场上被暖脊包围;水汽输送上有持续的水汽输入台风环流;海温场上处高海温海域,同时,处于弱风垂直切变环境中,有利于台风突然增强。统计结果进一步表明,高海温、弱风垂直切变环境下,台风强度突增明显,其比例占所有突增台风总数的71. 4%;当仅处于低海温环境下或仅处于强风垂直切变环境下,突然增强台风现象极少,比例都是所有突增台风总数的2. 9%;但当高海温、强风垂直切变环境下,台风仍会出现突然增强现象,占所有突增台风总数的2. 9%,在低海温、弱风垂直切变极端环境下,不出现突然增强台风。
  • 雨滴谱的变化对降水估测的影响研究
  • 吴亚昊;刘黎平;周筠珺;杨杰;郑佳锋
  • 2016 Vol. 35 (1): 220-230.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00093
  • 摘要 ( ) PDF (5841KB) ( )
  • 选取2013年5月20日发生在广东三水的一次飑线过程作为研究对象,首先结合飑线回波带移经三水及其上空雷达回波的时间-高度分布特征将降水过程划分为3个阶段,然后通过计算各时刻的粒子总数密度、中值体积直径和峰值数分析降水过程雨滴谱的变化,再对Z-R关系(Z=aRb)进行分析,根据雨滴谱实测资料分别统计整体Z-R关系和3个降水阶段的Z-R关系,在此基础上讨论雨滴谱的变化和雷达观测的回波强度对降水估计的影响。结果表明:中值体积直径在对流云降水阶段和层状云降水阶段基本一致,但对流云降水阶段的粒子总数密度远大于层状云降水阶段;对流云降水阶段以双峰型为主,当降水向层状云类型发展时,多峰谱比例增加;雷达观测的回波强度常低于雨滴谱计算的反射率因子,离地面越近两者的相关性越好;根据3个降水阶段分别进行Z-R关系拟合,即分型Z-R关系,通过相对误差分析可知,利用分型Z-R关系反演雨强的效果明显优于整体Z-R关系反演效果,雨滴谱在层化降水阶段估计的相对误差最小、对流云降水阶段反演精度稍低于层状云降水阶段,这与对流云降水中雨强和雨滴谱谱型变化大且快有关;在雷达观测方面,利用分型Z-R关系反演雨强的相对误差较小而雷达观测的误差在对流云降水阶段较小,当降水向层状云降水转化时,雷达观测引起的相对误差增大,这主要是由于对流云降水阶段中雨滴谱仪和雷达对应的回波强度误差最小,也与雷达观测精度、两种仪器采样的时空差异和雨滴谱特征变化等因素有关。
  • C波段偏振雷达数据预处理及在降水估计中的应用
  • 魏庆;胡志群;刘黎平;吴林林
  • 2016 Vol. 35 (1): 231-243.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00131
  • 摘要 ( ) PDF (9230KB) ( )
  • 利用移动式C波段双线偏振雷达(PCDJ)观测资料,对安徽定远2013年6-7月3次降水过程进行数据处理方法和降水估计效果的分析,提出了优化的C波段双偏振雷达数据处理方案,在优化的R(ZH)关系条件下,分析了降水估测的效果。对比分析中值滤波和小波分析方法对差传播相移ΦDP数据处理的效果,发现小波分析方法对ΦDP数据处理具有明显的改善作用;采用变距离法对小波分析处理后的ΦDP数据进行拟合得到的KDP,数据的连续性和平滑度较好,且应用于降水估计的精度更高;利用较好的数据处理方法(小波分析)拟合得到的KDP对水平反射率因子ZH进行雨区衰减校正;以及利用SA雷达与PCDJ雷达衰减校正后的数据进行对比观测,表明PCDJ雷达回波强度比SA雷达偏弱。对两部雷达进行定量降水估计,并与地面雨量计小时降水量资料进行对比分析,结果表明:当降水强度>5 mm·h-1时,PCDJ雷达利用R(ZH,KDP)关系估测降水的精度比R(ZH)关系高,当降水强度<5 mm·h-1时,则相反;SA雷达与PCDJ雷达均基于反射率因子估测降水,SA雷达的效果更好;但在降水强度>5 mm·h-1时,PCDJ雷达基于R(ZH,KDP)关系估测降水较SA雷达基于R(Z)关系方法具有更明显的优势。
  • 双线偏振天气雷达有效探测范围研究
  • 赵果;王致君;贾伟;张彤;楚荣忠
  • 2016 Vol. 35 (1): 244-250.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00145
  • 摘要 ( ) PDF (17119KB) ( )
  • 双线偏振天气雷达是当前一种比较先进的天气雷达,它能同时获取云和降水特性的参量包括强度(Zh)、速度(V)、谱宽(W)、差反射率(Zdr)、差传输相移(Φdp)、比相差(Kdp)和相关系数(ρhv)。这些参量的数据精度决定了识别云和降水粒子及遥测区域降雨量的准确性。这些数据精度与回波信号的信噪比密切相关,当信噪比低于20 dB时(不同雷达有差异),偏振数据的精度明显变差;同时也与雷达的空间分辨率有关,当距离雷达较远时,由于雷达波束的展宽,其回波功率包含不同的水成物粒子的信号,这些都会带来数据精度的误差,影响偏振天气雷达的正确应用。另外,由于受到雷达发射功率的限制,在保证探测数据精度(也就是信号强度要满足信噪比的要求)的前提下,偏振数据的探测距离远低于强度信号的探测距离。为了保证回波信号有足够的信噪比和合适的空间分辨率,双偏振天气雷达的探测范围必须被控制在一个有效的范围内。本文结合偏振雷达探测数据的分析,从保证偏振天气雷达偏振参量数据精度的要求出发,研究探讨了我国现有的不同偏振天气雷达的有效探测范围,其结果对偏振雷达的设计生产和应用有重要的参考作用。

综述