云南冬季强降温过程冷空气路径及大气环流差异

基于云南125个测站日平均气温数据,判定了1961—2020年云南冬季95次强降温过程的4种冷空气路径,对比分析了不同路径冷空气对云南降温的影响及大气环流差异.结果表明,东北路径冷空气对云南降温幅度影响最剧烈、影响空间范围最广;偏东路径出现频率最高,偏东路径和偏北路径在降温幅度和影响范围上较为接近;东南路径降温幅度和影响范围最弱,出现频率最低.超前强降温日2 d时,东北路径欧亚大陆500 hPa位势高度场上正高度距平异常区域强度和面积、700 hPa反气旋距平环流强度和西伯利亚高压均为最强,东南路径最弱,偏东路径和偏北路径介于前二者之间.东北路径500 hPa上东亚槽横槽转竖特征最明显,偏东路径和偏北路径东亚槽槽底南压加深,但转竖特征不及东北路径明显;东南路径东亚槽底部较宽广;东北路径副高呈块状面积最小,其它3种路径副高则呈带状,偏东路径副高面积最大.700 hPa上东北路径和偏东路径在日本附近有较强海平面气压负距平发展,朝鲜半岛气旋距平环流较强,其西侧较强的偏北气流引导冷空气进入云南;东南路径和偏北路径在朝鲜半岛气旋距平环流及其西侧的偏北气流较弱.在200 hPa纬向风距平场上,东北路径急流轴附近正负距平区强度最强,偏东路径沿急流轴距平分布为西正东负;东南路径正负距平区强度最弱,负距平区主要分布在急流轴北侧,偏北路径负距平区分布在急流轴南北两侧.

干冷空气活动对热带气旋强度变化影响的研究进展与展望

热带气旋的强度变化一直是热带气旋研究中的重要内容之一,干冷空气活动与热带气旋强度变化之间有密切的关系,如快速增强和快速减弱过程。文章对国内外干冷空气影响热带气旋强度变化的研究成果进行了回顾和总结,主要包括干冷空气的强度、侵入位置,以及高空冷性天气系统对热带气旋强度变化的影响三个方面,并对未来的研究进行展望,以期为干冷空气影响热带气旋强度的研究提供参考。

内蒙古强冷空气时空变化特征及大气环流型分析

【目的】为探究1981—2022年内蒙古强冷空气事件的气候特征及大气环流型。【方法】利用中国气象局逐日降水和日最低气温及NCEP/NCAR再分析数据集,对内蒙古强冷空气事件进行判别,并采用REOF及合成分析等方法对内蒙古强冷空气时空特征及大气环流型进行分析。【结果】就强冷空气事件线性变化趋势空间分布特征来看,2月强冷空气次数增加的站点最多。分析各区冷干型、冷湿型强冷空气次数,1区、2区冷干型强冷空气过程多于冷湿型,3区冷湿型强冷空气过程多于冷干型。长期变化趋势只有3区冷干型、冷湿型强冷空气次数都为减少趋势,1区、2区冷湿型强冷空气次数为增加趋势,1区、2区冷干型强冷空气次数为减少趋势。【结论】各区域形成冷干型强冷空气过程的主要条件是需要有西北气流影响该区域,而形成冷湿型强冷空气过程的主要条件是东南的暖湿气流输送到该区域。

北极高压通过阻塞高压对中国冬季冷空气的影响

利用二维阻塞高压指数和人工识别方法对1979-2020年冬季欧亚地区的阻塞高压单独出现和伴有北极高压同时出现的事件进行研究,分析阻塞事件中北极高压的基本特征及其对中国冬季冷空气的影响.结果表明,当北极高压与阻塞高压同时出现并同位相连通时,高压中心主要位于新地岛附近,乌拉尔山地区发生的阻塞事件较贝加尔湖地区更多;阻塞高压事件的发生频次在1月最高,在1990s明显少于其他年代.21世纪以来,总阻塞事件中伴有北极高压的比例大幅提高,约为40%.北极高压通过阻塞高压影响中国冬季冷空气时,欧亚地区的对流层为高纬度异常增暖、中纬度异常偏冷的空间分布;中纬度地区西风减弱而副热带急流加强,反气旋式Rossby波破碎的发生增强了欧亚地区的位涡环流,北极高压得以维持和发展,在500 hPa形成较稳定的“两槽一脊”流型,高压中心位置偏北且较强.该环流形势有利于地面西伯利亚高压的生成和发展,其位置偏北、偏东,影响范围较大,冷空气以偏东路径侵入中国,使东北地区较早受到影响.

台风“利奇马”(1909)冷空气和干空气侵入特征分析及数值模拟研究

采用NCEP/NCAR再分析资料对2019年超强台风“利奇马”的干空气和冷空气侵入特征进行分析,并利用WRF模式进行数值模拟试验。结果表明:冷暖空气主要在台风西侧对峙,低层冷空气从台风西北侧随台风倒槽和西风槽旋转逐渐包围台风主体,随着槽后暖脊东移,中高层槽后冷空气逐渐被填塞,低层冷空气侵入更加明显。干空气在台风西侧聚集,中高层干空气从南侧侵入台风环流,破坏台风高层暖心结构,导致台风不对称性增强。数值模拟显示,冷暖空气对峙位置及强度与暴雨落区及强度有较好的对应关系。冷空气强度减弱后,侵入速度明显减慢,温度梯度减小且大值区偏西,低层辐合高层辐散的动力条件变差,造成降水减弱,雨带分布偏西。冷空气通过改变台风外围西风槽强度及温度梯度,影响急流强度,进而导致台风强度的变化。干空气在模拟前期由于水汽在旋转输入途中不断损耗,侵入速度减慢,对台风影响较小;在模拟后期,干空气侵入强度减弱后,对中高层结构破坏减弱,台风变性速度变慢。

广西钦江河口枯季水动力特征及其对冷空气的响应

河口作为陆海相互作用的关键带,是河流入海泥沙及污染物的主要归宿地。钦江作为广西第二大河流,在茅尾海资源开发利用和生态环境保护与修复中发挥着重要作用。为进一步认识钦江河口地区的沉积动力过程,2021年10月27日至12月8日在此展开水动力和水体环境要素的连续观测。现场观测与分析结果表明,观测期间钦江河口潮汐类型为正规全日潮,浅水分潮显著,平均潮差为3.07m,具有落潮优势;潮流以全日分潮流为主导,平均流速为0.12m/s,运动形式主要为往复流;余流流向主要为西南方向。钦江河口潮汐和潮流性质较外湾和茅尾海中部海域全日潮特征更显著。枯季期间河口表层沉积物随潮汐运动表现为侵蚀-沉降交替的变化规律,垂向上侵蚀通量大于沉降通量,水平方向上悬沙净向海输运。冷空气过境带来的降雨使得钦江河口水体盐度降低、浊度增大,悬沙浓度及输沙量增加,同时冷空气南下时北风增强引起钦江河口减水效应并使潮差略有增加,水动力强度增大,增加表层沉积物的活动性,从而引起底部沉积物再悬浮强度和频率增加。

冷空气东北大风在渤海西岸引发风暴潮的统计与模拟研究

利用美国国家环境预报中心CFSv2逐小时分析预报场产品挑选出2018—2023年共5个冬半年内的64次冷空气东北大风过程,并整理了相应的温带风暴潮极值;以“221003”温带风暴潮为基准,构造了渤海区域内最大风速分别为7~12级的温带天气风场,计算了各情形下渤海西岸典型潮位站的最大风暴增水,归纳了渤海湾和莱州湾代表站黄骅和潍坊站的最大风暴增水与最大风速的幂指数关系;以此定量关系为基准建立了黄骅站和潍坊站50%及80%累积频率下风暴增水与CFSv2区域最大风速的定量关系。

1961—2023年新疆区域冷空气过程强度特征

利用1961—2023年新疆105站日平均气温和日最低气温,24、48、72 h日最低气温降温幅度以及NCEP/NCAR再分析日资料,分析新疆区域不同强度冷空气过程的变化特征,探究影响新疆区域冷空气过程的关键环流因子。结果表明:1961—2023年新疆区域冷空气过程共计发生746次,其中中等强度冷空气过程149次,强冷空气过程136次,寒潮过程461次。新疆区域冷空气过程整体呈减少趋势,21世纪后新疆区域寒潮过程在冷空气过程中所占比率逐渐增加,但寒潮过程年平均强度波动不显著。新疆区域发生强寒潮过程的关键因子是乌拉尔山阻塞高压和欧亚冷高压,乌拉尔山阻塞高压和欧亚冷高压强盛时,有利于高纬度冷空气南下,新疆区域易暴发寒潮。

山东一次春季冷空气10级大风的天气成因

2020年3月18日中午至夜间,山西、河北、北京、天津和山东等地先后出现阵风10级及以上强风天气。利用风廓线雷达、国家级地面气象观测站和欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, ECMWF)第五代大气再分析数据(ECMWF Reanalysis v5,ERA5)等资料,对强风过程的天气学成因进行了分析。结果表明:强风发生在低空暖脊异常发展的热力环境条件下,冷锋自黄土高原下到华北平原,中层锋消,垂直方向上发生“断裂”,低层冷锋先行侵入热低压,在锋生过程中发生。强风具有显著的非地转瞬变特征,低层强冷平流是强变压梯度产生的主要因素,变压风叠加在快速移动的冷锋系统中诱发大风,变压风是重要组成部分;低空动量下传效应引起低层风速波动,但不足以直接诱发强风。

局部内冷空气系统流体网络分析与数字化计算方法

燃气轮机内冷空气系统结构、气路流动与运行工况极为复杂,造成了内冷空气系统流体计算难度很大,传统一维流体网络法的计算精度已经不能满足当代发动机分析与设计的需求,急需开发一种面向燃气轮机内冷空气系统的高精度、快速的系统级别的流体计算方法。本文面向某船用燃气轮机高压转子内冷空气系统的卸荷腔,创新性地利用一维-三维联合仿真计算方法,实现了快速求解流体网络节点信息的同时解析关键区域流动传热细节。研究结果表明,与传统一维流体网络法相比,一维-三维耦合计算可以通过边界数据传递与耦合计算提高整体计算精度,与传统CFD计算方法相比,一维-三维耦合计算可以加快计算收敛速度,以卸荷腔高压涡轮腔室为例,一维-三维联合仿真计算方法可以节约计算收敛时间约83%,同时三维流体计算域可以获得关键区域的流场细节,对系统级别计算下掌握关键区域流动特性具有重要意义。

1961—2020年新疆区域性强冷空气及寒潮时空分布特征

选用1961—2020年新疆99个气象站气温、降水观测日资料,通过相关分析、线性趋势分析等方法,分析了新疆全年区域性强冷空气和寒潮的特征,并应用降水资料对新疆全年强冷空气和寒潮过程的干湿状况进行了识别。结果表明:(1)新疆区域性强冷空气和寒潮频次均有减少的趋势,在21世纪10年代更为显著,这种减少主要体现在秋季强冷空气与秋季寒潮频次的减少;(2)新疆寒潮在冬季3个月的发生频次较为接近;春季与秋季寒潮在11月最多,3月和4月次之;超强寒潮时间主要集中在冬季的12月和1月,强寒潮发生的频率则在2月最高;(3)新疆寒潮过程最低气温有所上升,降温幅度有所减小;过程平均降水量以及最大降水量自20世纪90年代以来较之前明显增加;新疆冬季区域性寒潮的降温幅度比春秋季区域性寒潮过程高1℃左右;(4)寒潮过程中最低气温和降水量最大中心基本出现在阿尔泰山及天山山区。新疆春秋季寒潮多为正常或干过程;冬季寒潮过程有76.4%为正常偏干,较湿和湿过程有85.7%集中在20世纪90年代以来。对寒潮过程干湿状况进行初步识别,有助于更全面地认识新疆寒潮的气候新特征,为防灾减灾服务;(5)冬季北疆及天山大多数站点是72 h达到寒潮标准,而南疆则更多是在24 h达到寒潮标准。

一股高原南下弱冷空气触发准静止锋对流过程分析

利用卫星和自动站等非常规观测资料,通过对指示性特征云系追踪分析,进行弱冷空气活动的中、远距离检测,用地面中尺度变压场的演变特征对弱冷空气进行近距离检测,构成了弱冷空气活动的无缝检测,分析2011年6月7日一股弱冷空气从青藏高原南下入侵广西致使锋生加强和对流发生发展过程。研究表明:(1)青藏高原小槽后的弱冷空气移过高原后,经云贵高原南下入侵广西,使广西境内原处于锋消减弱的准静止锋锋生加强,触发锋面对流而产生强降雨;(2)暖湿空气在准静止锋前堆积形成中尺度负变压区,弱冷空气入侵后准静止锋锋生加强南移,锋面抬升中尺度负变压区中的暖湿空气触发对流运动,是一种锋面抬升触发对流机制;(3)弱冷空气无缝检测方法具有提前时效、以及中尺度负变压区形成超前于对流发生约3 h是这次强降雨过程的一个明显特征。

澳洲冷空气活动的季节内和年际变化特征

用澳洲850 hPa上空的变温和温度权重相结合的冷空气活动日数定义了澳洲冷空气活动指标(cold air index,CAI),据CAI分析了澳洲冷空气活动的季节内和年际变化特征,结果表明:澳洲西南部地区是冷空气活动的关键区,5月其收缩于澳洲西南角,7月和8月其中心及影响范围均向北移动,主要分布区向澳洲东部伸展;整个冬季(6—8月)的澳洲冷空气活动没有显著的年际差异,而5—8月各月的冷空气活动却存在明显的年际变化特征。

冷空气在强对流极端大风中的作用分析

采用常规观测资料、新一代多普勒天气雷达数据、地面加密观测资料和卫星资料,分析了2022年3月26日福建中部地区一次冷空气触发下的强对流大风天气成因与预报难点。结果表明:此次过程受低层切变南压,槽前西南气流的影响,龙岩、漳州、厦门和福州等地均出现暴雨,厦门局地出现冰雹。受地面沿海东北冷空气南下影响,在特殊地形的共同作用下,福州西部局地出现微小尺度的强对流大风天气,其持续时间短、致灾范围小、特定地形效应明显。实地考察此次为自西方向开始出现灾害性旋转大风,影响时间仅持续10 min左右。双偏振雷达监测显示中气旋尺度小于5 km,中气旋中心路径在华石村有强度迅速加强速度减慢过程,有界弱回波区明显,高层强中心倾斜。

廉江市寒潮强冷空气特征分析及预报指标

基于统计和天气学方法,利用廉江国家气象观测站1991—2020年冷空气过程统计资料,美国国家环境预报中心和美国国家大气研究中心的逐日再分析海平面气压资料、500 hPa高度场资料和850 hPa气温等资料,统计分析廉江市寒潮强冷空气活动的气候特征,以及寒潮中期过程的物理量场特征。结果显示:廉江市共出现79次寒潮和强冷空气过程,主要发生在每年10月至翌年4月,最多的月份为3月,同时年际变化较大,异常少年有7次,异常多年为3次;在这79次过程中最大降温幅度为19.2℃,24 h最大降温幅度可达14.7℃,48 h最大降温幅度可达17℃,83%的过程伴随降水。

深冷空气分离法在制氧系统中的应用

随着工业化的快速发展和人们对高品质生活的追求,氧气作为一种重要的工业气体和医疗气体,在各个领域的应用日益广泛,为满足不断增长的氧气需求,制氧技术的创新与发展显得至关重要,而深冷空气分离法作为一种高效、可靠的制氧技术,在制氧系统中具有广泛的应用前景。深冷空气分离法基于空气中各组分沸点不同的物理性质,通过低温分离过程实现氧气的提取。该方法具有能耗低、产物纯度高、运行稳定等优点,因此在工业制氧、医疗供氧以及航空航天等领域得到了广泛应用,随着科学技术的不断进步,深冷空气分离法在制氧系统中的应用也不断深入和拓展。基于此,本文旨在探讨深冷空气分离法在制氧系统中的应用,分析其工作原理以及技术特点,从而加深对深冷空气分离法的理解,推动其在制氧系统中的优化与应用,为相关领域的发展提供理论支持和实践指导,以期为未来制氧技术的发展提供有益的参考和启示。

2009年11月中旬广东省强冷空气的特点及成因

利用常规气象观测资料和NCAR/NCEP再分析资料,分析了2009年11月中旬广东省强冷空气的特点和成因,结果表明:此次强冷空气的特点是出现时间早、日平均气温低、气温回升缓慢、降水偏多;发生的可能气候成因是大气环流从纬向型调整为经向型,以及厄尔尼诺事件的间接影响。

南沙区冷空气活动及其与降水关系的初步分析

利用南沙气象探测基地2008—2013年观测资料,分析了南沙冷空气活动及其与降水的关系。结果表明:南沙区冷空气活动以弱冷空气为主,冷空气强度越强,出现的概率越低,自2008年建站以来仅出现一次寒潮天气过程;冷空气活动期间低于7℃的气温往往是持续性补充的冷空气过程;影响南沙的冷空气路径绝大多数是中路,中路冷空气降温幅度也是最大的;南沙大多数冷空活动过程都伴随降水,量级以小到中雨为主。

冷空气引发江苏近海强风形成和发展的物理过程探讨

对一次强冷空气伴随的近海大风天气进行了分析,研究了强冷空气影响过程中地面变压场和高空各层温度平流场的演变特征及其与地面风场之间的关系,在此基础上对强冷空气引发江苏近海强风形成与发展的物理过程进行了探讨,研究表明:温度平流与地面风场之间是通过变压场相互关联和促进的,强冷空气所伴随的冷平流增强了地面变压场及变压梯度,是导致江苏近海大风出现的重要原因。

冷空气入侵台风“灿鸿”引发的东北暴雨分析

利用常规观测资料与NECP再分析资料,对2015年在朝鲜半岛登陆北上9号台风"灿鸿"导致东北东部出现较大范围的暴雨和大暴雨天气进行分析。结果表明,此次降水过程是由减弱变性的台风环流与中高纬度弱冷槽结合发展产生,冷空气从低层进入变性台风北部,在地面上表现为中高纬低压减弱合并到变性台风中,使台风登陆后强度减弱较慢,且北部有所加强,因此在其北部出现较大范围的暴雨、大暴雨;变性台风北侧的低层冷暖平流交汇,导致该区域出现低层辐合、高层辐散和较强的上升运动,是本次降水的动力因子;冷空气从低层进入台风环流,低层为冷平流,高层为暖平流,大气层结相对稳定,因此本次降水过程中对流较弱,以连续性降水为主;本次暴雨水汽来源分为两部分:台风本身携带的大量水汽和日本海的水汽输送,二者为本次暴雨提供充沛的水汽条件;另外,地形在动力作用和水汽输送过程中也起到了重要作用。