秦岭大巴山地形对陕南强降水的影响研究

通过对地形敏感性试验的数值分析,认为大巴山使秦岭山脊、汉江河谷降水减小;使秦岭东南坡和渭河河谷下游强降水增加,大巴山本身降水增加幅度最大;大巴山峡口地形将大量暖湿气流向北输送,在秦岭南侧和东侧的迎风坡上产生强降水,而峡口两侧由于地形阻挡气流通过,使其下游地区降水减少。秦岭使大巴山和汉江河谷、陕北降水增加,使山脉本身降水减少,秦岭山脉对降水的影响主要是通过地形产生的垂直次级环流实现的;秦岭的地形高度变化与山脊降水量具有反相关关系,与山谷降水量关系不明显。

2002年6月8～9日陕南大暴雨系统的中尺度分析

采用实测资料对 2 0 0 2年 6月 8～ 9日陕南大暴雨过程进行分析后认为 :除了有利的大尺度条件之外 ,β中尺度天气系统的发生发展是造成本次强暴雨的最直接原因 ,这类系统的发生发展具有很强的局地性和突发性。分析表明 ,对流层中低层水汽的大量集中以及对流不稳定条件的存在可能对此类系统发展提供了有利环境 ,对其启动的机制作了初步的讨论 ,认为地形的动力强迫和地面冷锋以及低空急流扰动可能对此类系统的发生发展起了触发作用。

“02.6”陕南大暴雨的结构及成因分析

通过诊断分析发现:(1)“02.6”强降水与6月上旬越赤道气流和季风爆发密切相关,携带大量水汽的偏南气流与冷空气于6月8日交汇在西北地区东部,导致了这次强降水的发生;(2)与暴雨区相联系,存在横越低空急流的经向垂直环流,暴雨区处于该垂直环流的上升支;(3)偏南和偏东气流水汽通道在西北地区东部交汇,水汽的辐合积聚主要在对流层低层和行星边界层内完成;(4)整层的视热源<Q1>高值区在暴雨区附近呈东北—西南向分布,与切变线走向非常一致,降水产生的凝结潜热释放是强降水区大气的主要热源。同时,在大尺度上升运动区中低层存在一个条件对称不稳定建立的机制,使得在暴雨区,既存在深厚的热力不稳定机制,又存在水汽输入机制和热力不稳定的触发机制,从而形成强暴雨。

1997年7月19日影响北京地区的暴雨个例分析

针对在实际业务预报中经常遇到的北京地区降水的两种特殊性 (明显天气系统移来时 ,北京地区降水明显比周围偏多或偏少 ) ,选取一个实例利用中尺度非静力模式 (MM5)对降水比周围偏多情况进行了高分辨率数值模拟和敏感性试验。结果表明 ,该模式比较成功地模拟了此次天气过程及其相关的中尺度系统的发生发展 ,凝结潜热对天气过程的发生发展有重要作用 ,而地形在天气过程中也起着主要作用 ,低层潜在不稳定能量的储备和输送是暴雨发生不可缺少的条件。

北京地区降水的特殊性及其预报方法

实际业务预报中,北京地区降水经常发生两种特殊情况,即明显系统移来时北京地区降水明显比周围偏多或偏少。对此,选取两个实例,利用中尺度非静力模式(MM5)进行了高分辨率数值模拟和敏感性试验。结果显示,该模式较成功地模拟出了这两次天气过程及其相关的中尺度系统的发生发展,还显示,凝结潜热对迎风坡天气过程的发生发展产生了重要作用,地表特征对背风坡天气过程产生了重要影响,而地形在两次天气过程中都起着主要作用,低层潜在不稳定能量的储备和输送是暴雨发生不可缺少的条件。

2003年淮河洪涝与西太副高异常及成因的关系

分析了2003年夏季西太平洋副热带高压的异常特征,结果表明,副高总体偏强、偏西,长时间在24°N南北2个纬距范围内摆动,导致淮河流域30多天的连续强降水。并对2003年淮河洪涝与西太副高异常及其成因作了初步分析:(1)南半球中高纬的冷空气活动、90°E附近越赤道气流偏弱和赤道辐合带偏弱、偏南是造成淮河流域雨带稳定和降水集中的重要原因;(2)6月下旬-7月上旬亚洲极涡偏强和冷空气活动可能是淮河流域出现强降水又是副高位置变化的主要影响因子;(3)由高低空急流耦合在淮河流域产生持久的上升运动是淮河流域强降水的主要物理机制;(4)地表潜热释放是使副高加强和维持的主要热力因子之一。

2003年淮河流域洪涝暴雨的气象水文特征分析

用常规的气象水文资料和常规分析方法,对2003年、1991年和1954年3a气象水文特征分析发现:(1)2003年淮河流域的降水比常年明显偏多,比1991年多,但比1954年少,是自建国以来仅次于1954年的第2个多雨年份;1954年洪水最大,2003年次之,1991年最弱。但3a的共同特点是洪峰高、流量大、持续时间长、灾害损失严重;3a的不同之处是降水集中时段和强度各不相同,洪水的早晚也不同,1991年最早,2003年和1954年较迟。(2)环流形势的共同特点是:副高脊线相对常年位置均偏南,亚洲西风带阻塞高压活动十分频繁,120°E以东越赤道气流较常年偏弱、赤道西风明显偏弱,这样就造成赤道辐合带不活跃,低空急流都较常年偏强。环流不同之处:1991、1954年东阻活动最昌盛,而2003年以中阻塞形势为主;1991年副高与2003年相似,但强度和范围不及2003年,1954年是3a之中副高脊线最偏南、副高范围最小、强度最弱的1a;由于高、低空配置、副高位置的不同,低空急流的强度并非与越赤道气流强度呈正相关关系。

七大江河流域面雨量计算方法及应用

参考我国水文部门和各省气象台的做法 ,比较客观地确定了全国七大江河流域(松花江、辽河、海河、黄河、淮河、长江、珠江 )及其支流域的边界 ,将全国划分为 71个子流域 ,并实现了各支流域内计算机自动选取代表测站。同时研究了各种面雨量计算方法的优缺点 ,最后选定泰森多边形法为面雨量计算的主要方法。 2 0 0 0年 6～ 9月在中央气象台进行了面雨量预报业务试运行 ,每天定时完成将 2 4小时常规雨量资料和加密雨量资料合并作为实况资料 ,并将中央气象台短期降水预报指导产品 2 4、48小时雨量预报场转换成站点降水 ,在此基础上计算各支流域的实况和预报面雨量 。

塔克拉玛干沙漠中心的沙尘气溶胶观测研究

沙尘气溶胶严重影响中国北方的空气质量,作为一种重要气溶胶并影响区域的辐射平衡。塔克拉玛干沙漠每年释放大量的沙尘气溶胶,而位于塔克拉玛干沙漠中心的塔中站,提供了对沙尘气溶胶的近距离观测。利用该站地面太阳光度计的观测数据分析了沙尘气溶胶的年变化特征,并分析了该站光学厚度、能见度、大气飘尘质量浓度(PM10)和大气总悬浮颗粒物浓度(TSP)之间的相关性。结果显示,气溶胶的440nm光学厚度在春季最高、秋季最小,440nm光学厚度与能见度呈现负幂函数关系,TSP与PM10呈现线形相关关系,PM10与能见度呈现负幂函数关系。

国内外气溶胶观测网络发展进展及相关科学计划

气溶胶是气候变化研究中的一个极大的不确定性因素,国内外在此方面开展了大量的观测和科学研究。本文首先对当前全球两大气溶胶观测网络,世界气象组织(WMO)的全球大气观测计划(GAW)和气溶胶自动观测网(AERONET)的组织、规模、设备、数据和气溶胶网络的规范作了介绍,并对近年来国际上的重大气溶胶科学计划的目标、实验方法、步骤作了介绍,说明观测网络的重要性。在此基础上对中国气溶胶观测网络的地位做了分析,并指出其在正在开展的中国气溶胶科学研究中的重要性。

济南7.18大暴雨中尺度分析研究

利用常规和非常规观测资料、分辨率0.5°×0.5°、间隔6 h的GFS(Global Forecast System)分析场资料和WRF(Weather Research and Forecasting model)数值模拟结果,对2007年7月18日济南大暴雨进行了中尺度分析研究。结果表明,低空急流、自内蒙古南下的低层冷空气和中层干空气的配置有利于中尺度对流系统的发展和维持;中尺度对流系统生成、发展于低涡西南侧的辐合线上,低涡入海过程中移速减慢使辐合线经过济南速度减慢,导致济南持续3 h的短时强降水;生成于中尺度对流系统前30 km左右的对流系统与中尺度对流系统的合并使降水增幅,最终导致极端降水发生。

2003年7月西太平洋副热带高压变异及中国南方高温形成机理研究

运用全型垂直涡度倾向方程理论,研究了空间非绝热加热在垂直方向的变化对2003年7月副高强度和位置变异的影响。结果表明:副热带地区的非绝热加热对副高的强度和位置的变化有极其重要的影响。与气候平均状况相比较,2003年7月副高北侧、西侧非绝热加热的垂直变化异常偏强,而南侧、东侧较常年异常偏弱。这种异常的非绝热加热状况导致我国江南到副热带西太平洋地区呈现带状的异常反气旋性涡度制造,使得7月副高偏强偏西。

山东省一次冰雹云过程的数值模拟

利用中国气象科学研究院的三维对流云模式,对发生在山东省的一次强降雹天气过程进行了数值模拟,并将模拟结果与雷达观测资料进行了检验。分析了风暴各发展阶段的流场结构和回波结构特征及微观物理量的分布及其演变。结果表明:雹胚源区出现在主上升气流前侧上升气流向辐散下沉气流的转向处,在垂直方向上位于最大上升速度上方;冰晶碰并过冷水形成霰和冰雹,冰雹粒子在气流循环处生长。研究结果对实际防雹业务有一定参考意义。

凝结潜热与地表热通量对一次西南低涡暴雨影响分析

利用PSU/NCAR的非静力中尺度MM5V3模式,对2004年9月四川省及重庆市一次特大暴雨过程进行了凝结潜热与地表热通量的敏感性试验,结果表明:凝结加热与地表热通量通过影响中尺度系统环境场的高低空急流、高低层辐合辐散等动力、热力条件,从而影响中尺度系统的发展以及中尺度暴雨的发生。

河南一次强降水过程云和降水结构的中尺度数值模拟

用中尺度数值模式(MM5v3.7)模拟了2005年6月25—26日河南一次强降水天气过程。模式计算的整层积分所有水凝物总含水量、模拟的雷达回波特征、24小时雨量分布、强降水阶段雨量时变特征与实况对比均具有比较好的模拟能力,在此基础上利用模式输出的资料分析了强降水形成的湿热力动力条件、降水区不同位置不稳定指数以及强降水区各种水凝物随时间的变化,并用Reisner霰方案计算出的雪、霰、冰晶、雨水、云水比含量资料,对比分析了降水初生和显著增强两个阶段云中的微物理结构特征的差异。

2013年暖季试验概述

2013年,国家气象中心联合中国气象科学研究院、南京大学、中国科学院大气物理研究所开展暖季试验,探索业务单位与科研单位合作的新途径,以实现对业务相关研究的促进并加速有应用前景的技术向业务转化。本文介绍支持暖季试验的仿真业务环境、强天气联合会商及凝练的科学技术问题以及新技术应用测试转化结果。通过暖季试验,搭建起能对业务数据和被测试转化成果产品实时保障的仿真业务数据环境、完全仿业务定量降水预报和强对流天气预报的仿真业务分析预报交互平台以及能实时评估业务数值模式和测试模式产品的客观检验系统。定期联合会商为预报员和科学家提供了面对面的交流平台,使得科学家更加了解业务需求并通过分析研究解决部分会商中提出的科学技术问题。新技术应用测试转化试验表明:高分辨率中尺度数值模式对提升强对流和暴雨天气的预报水平有积极意义,雷达风场反演技术、卫星天气应用平台对中尺度天气的快速分析有意义。而预报员与科技成果研发人员能否密切合作是影响科技成果业务转化的重要因素。

“049”川渝暴雨的Q矢量与湿位涡分析

采用NCEP/NCAR再分析资料对"049"暴雨过程的准地转Q矢量及湿位涡进行诊断分析,揭示了暴雨期准地转Q矢量散度场、涡度场以及锋生函数的分布特征以及与暴雨之间的时空配置关系,指出了Q矢量散度与垂直运动有很好的配置关系,低层Q矢量辐合有利于上升运动的发展和维持,Q矢量对此次暴雨过程具有一定作用;暴雨区对流层中低层的对流不稳定与条件性对称不稳定对此次暴雨过程起了关键作用,而且很可能是中尺度对流系统发生发展的重要条件之一。

2004年9月川渝暴雨的中尺度分析

采用多种常规和非常规资料对2004年9月3—6日形成川渝暴雨过程的中尺度对流系统及其发生发展的背景场进行分析后认为:(1)低涡切变线上不断发生发展的中β尺度对流系统是造成此次强降水的主要原因;(2)高层强辐散与中、低层强辐合以及强上升运动可能为中尺度对流系统的发生发展提供了有利的动力背景;(3)水汽通量的强辐合以及对流不稳定条件的存在可能为中尺度对流系统的发生发展提供了有利的热力背景。

中央气象台短期降雨预报水平初步分析

该文利用１９８８～１９９３年资料，对中央气象台降雨预报水平状况进行了初步分析。结果表明：最近６年，中央气象台的有雨预报、小雨预报、中雨预报和等级综合预报的准确率和技巧水平均有不同程度的提高；暴雨和大暴雨两个等级的落点预报的准确率均超过气候概率，具有正技巧（技巧评分＞０），但技巧水平提高不明显。

卫星估计降水量产品的优化处理及分区检验

经检验发现 ,由国家卫星气象中心反演并投入业务使用的GMS 5卫星红外估计降水量产品性能在我国存在一定的区域差异。利用实测雨量对卫星估计降水量产品进行优化处理 ,结果显示优化后的卫星估计降水量在全国各气候分区都有不同程度的改善。