基于MOD16和地面降水数据的大别山区农业干旱与气象干旱响应关系

利用2000—2020年大别山区气象观测资料和MODIS16A2资料,计算降水距平百分率(PA)和作物缺水指数(CWSI),研究农业干旱与气象干旱的时空分布特征,利用滞后相关分析探究二者的响应关系。结果表明:(1)大别山区降水存在显著时空分布不均匀性,西北少、东南多,且旱涝年的降水量差异大(最高达875 mm)。(2)大别山区东南部发生气象干旱事件的频率偏高(最高为66.67%),但干旱程度较轻;北部发生干旱频率较低(最低为38.1%),但易发生严重干旱。(3)大别山区农业干旱具有秋冬春季容易发生、北部更容易发生、海拔低处更容易发生的特征。(4)大别山区南部农业干旱对气象干旱在次月和第3个月响应程度最高,农业干旱比气象干旱更容易发生,持续时间更久,影响更大。

长江中游夏季高温异常的大气环流和海温特征

全球变暖加剧了气候系统的不稳定性和极端天气的频发,“热岛效应”和高温热浪的叠加,给人们的生命安全和经济生产造成巨大损失,本文利用1971—2022年长江中游234个站点日降水量和最高气温数据、美国国家环境预报中心/国家大气研究中心(National Centers for Environmental Predic⁃tion/National Center for Atmospheric Research,NCEP/NCAR)再分析资料和美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)海表温度(简称“海温”)资料,分析夏季高温异常年的大气环流特征及其与海温的关系。结果表明:近52 a来尤其是进入21世纪,长江中游夏季高温日呈显著增加趋势,年均高温日为19 d。其中,2022年高温日数最多达74 d,与近30 a气候态平均相比,距平百分率高出163%,1987年高温日最少仅5 d。夏季高温日偏多年,在副极地波导的遥相关波列影响下,东亚大陆高压增强,反气旋性环流控制长江中游地区,同时东亚夏季西风急流位置偏北,促使西太平洋副热带高压西伸北抬,强烈的下沉运动抑制低层对流发展,辐射增温作用明显。高温日数与赤道北印度洋、北大西洋和中低纬西太平洋海温,尤其是夏季海温呈正相关关系,与赤道中东太平洋海温呈负相关。从前冬开始赤道北印度洋和北大西洋海温持续偏高,中低纬西太平洋海温逐渐开始升高,同时夏季赤道中东太平洋呈异常La Niña状态,有利于长江中游夏季高温日异常偏多。

鄂西南冬末一次罕见的强冰雹过程分析

利用常规观测资料、多普勒天气雷达和风廓线雷达资料,对一次罕见的鄂西南冬季强冰雹(直径1~3 cm)天气过程进行了分析,结果表明:强冰雹产生在上干冷、下暖湿,低空辐合、高空辐散的环流背景下,地面中尺度辐合和“喇叭口”的有利地形,给冷锋前暖区对流性天气提供了触发机制;地面冷锋南下伴随的垂直风切变增强有利于已经生成的对流风暴的维持和加强。强冰雹分别由孤立的超级单体和超级单体复合体(多单体结构中含有占支配地位的超级单体)产生。比较而言,孤立的超级单体发展更为高大,持续时间更长。风暴具有中气旋、高悬的强回波、低层入流、弱回波区与回波悬垂、中层径向辐合、风暴顶强辐散等超级单体风暴的典型特征;垂直累积液态含水量及其密度分别较长时间维持在35 kg·m^(-2)和4 g·m^(-3)以上的冬季高值;新一代天气雷达冰雹探测算法输出的冰雹指数产品预测到高概率的强冰雹。此次过程出现在冬末,虽然对流出现之后呈现出典型的风暴结构,可以提前10~30 min做出强冰雹的临近预警,但对于对流出现之前的提前数小时的强冰雹短时潜势预报而言,常用做判断强降雹潜势的探空特征(包括对流有效位能、0~6 km垂直风切变以及融化层高度)关键参数值非常不典型,会误导预报员忽视冰雹潜势的判断,预报员在这种环境背景下进行强对流天气潜势分析时,需要格外慎重和深入分析,才能得到正确预报结果。

冰雹云的多普勒天气雷达识别参量及其预警作用

使用宜昌多普勒天气雷达基数据资料,采用统计计算方法,分析了2004—2008年宜昌境内52块强对流云的特征。结果表明:(1)在宜昌地区,产生冰雹的对流云中其平均最大反射率因子均在50 dBz及以上;回波顶高均在9 km以上,最高达到22 km,其中80%的冰雹云的回波顶高在12～16 km之间;最大垂直液态含水量在50 kg.m-2以上的比例为76%;利用回波强度、回波顶高和垂直液态含水量均不能很好地辨别雹云和雷雨云,但可将这些参量作为冰雹发生的参考条件。(2)利用45 dBz回波顶高可较好地识别冰雹云,当强回波高度达到7.6 km时预示有冰雹出现,其临界成功指数达86%。(3)降雹前,强中心回波顶高会出现跃增现象,跃增后不久地面出现降雹,这一特殊现象有助于提前进行冰雹预警。

华东一次极端冰雹天气过程雷达回波特征的比较分析

2005年6月14日到15日凌晨,受东北冷涡影响,华东出现了一次历史上罕见的冰雹天气过程,最大冰雹直径达15~18 cm,并伴有雷暴大风和龙卷。本文利用2005年6月14日08:00(北京时,下同)至15日08:00新一代多普勒天气雷达资料,统计分析了这次过程中江苏沭阳、江苏泗阳、安徽固镇三地极端冰雹的雷达回波特征,结果如下:(1)极端冰雹过程是由不同超级单体造成,由于环境CAPE、深层垂直风切变和低层相对风暴螺旋度都很强,导致三个超级单体都具有强中气旋,而强中气旋与环境相互作用导致向上的扰动气压梯度力,使得超级单体上升气流大大增强并强烈发展。(2)三地超级单体雹暴回波最大反射率因子超过70 dBZ,60 dBZ以上强回波持续时间超过3 h,60 dBZ最大高度超过11 km。比较而言,沭阳超级单体持续时间最长,泗阳超级单体回波强度最大,固镇超级单体雹暴60 dBZ以上的反射率因子垂直扩展高度最高。从上述雹暴例子初步得到线索:当最大反射率因子超过68 dBZ、60 dBZ回波扩展高度在10 km以上预示有极端冰雹出现。(3)有界弱回波区(BWER)或弱回波区(WER)以及位于其上的回波悬垂是超级单体雹暴的典型结构。泗阳雹暴显示有WER和宽广的回波悬垂,沭阳和固镇雹暴则显示出BWER和宽广的回波悬垂,固镇雹暴中气旋切变值的持续上升伴随着雹暴的强盛发展。(4)三个超级单体雹暴的垂直液态水含量(VIL)异常高,分别为88 kg·m^(-2)、102 kg·m^(-2)、89 kg·m^(-2),远超过6月大冰雹的VIL阈值65 kg·m^(-2)。固镇雹暴显示出强烈的风暴顶辐散特征,辐散速度差值最高达80 m·s^(-1)。(5)固镇雹暴出现近1 h的三体散射长钉(TBSS),沭阳、固镇雹暴出现旁瓣回波,都表明雹暴中存在大冰雹。

2010—2020年全国冰雹灾害事件时空分布特征

基于中国气象局气象灾害管理系统冰雹灾情数据,运用统计方法和GIS技术,对2010—2020年中国冰雹灾害事件时空分布特征进行研究,结果表明:(1) 2010—2020年,全国冰雹事件出现的站数和站日数在增加,大冰雹事件则相反呈减少趋势。(2)冰雹季节性明显,夏季和冬季分别为冰雹站日数最多和最少的季节,6月最多,11月最少,西南和华中地区表现为双峰结构,其他为单峰结构;大冰雹月变化与冰雹类似,但12月最少,且在西南地区表现为单峰结构。(3)日变化上,冰雹/大冰雹主要集中于午后至傍晚。华南呈现双峰结构,其他地区呈单峰结构,西北地区峰值出现时间比其他地区晚1 h。(4)空间分布上,西北、西南和华北地区的冰雹/大冰雹站日数明显高于其它地区,而东北、华南大冰雹站日数比例高于其他地区。冰雹/大冰雹年均日数呈带状多区分布,最多的为云贵高原,其次为秦岭、阴山、大兴安岭及天山一带。而低发区的华东地区在春季反而成为大冰雹的高发区。(5)海拔高度分布上,在1.5—2 km处最易出现冰雹,在1—1.5 km高度上最易出现大冰雹;冬季冰雹主要在海拔高度2 km以下,随着温度升高,高海拔冰雹逐渐增多,9月高海拔地区冰雹比例达到最大。

一次极端冰雹天气的环境场及卫星云图特征分析

利用地面、高空和FY-2C卫星云图资料,分析了2005年6月14~15日发生在山东、江苏和安徽的一次极端冰雹过程。结果表明:(1)东北冷涡底部的前倾槽结构有利于不稳定层结的形成与维持,低层西南气流为冰雹的发生提供了水汽,地面中尺度辐合线和露点锋是其主要触发机制。(2)0~6 km强垂直风切变、平均对流有效位能超过2000 J·kg^(−1)和湿球0℃平均高度3.8 km,这些有利条件为极端冰雹天气提供了合适的环境场。(3)红外云图上,亮温(TBB)显示冷云盖的重心呈现“西重东轻”的偏心现象,降雹区在云团右侧TBB梯度大值区及其附近,不同地区极端冰雹产生于中尺度对流系统(MCS)发展的不同阶段,其强度和尺寸差异显著。(4)水汽云图上,冷涡后部干空气前沿与湿空气相互作用触发新的对流,形成后向传播;暗区强度增强,MCS发展;暗区入侵到云团内部,MCS分裂;暗区强度减弱,MCS对流减弱。

气象职工工作能力指数现状及影响因素分析

采用芬兰职业卫生研究所(FIOH)建立的工作能力指数(WAI)调查表中文版对全国气象职业人群进行抽样调查。结果显示:气象工作能力指数平均得分为37.41分,在能力分度中归为"好"类,但仍有6.9%的员工归为"差"类。工作能力主要与自身慢性病数量、年龄、工作年限、学历、学位、业余爱好、每周体育锻炼次数等因素有关系。进一步作多元线性回归分析,得到工作能力指数(Y)与慢性病数量(X1)、年龄(X2)、每周锻炼次数(X3)、业余爱好(X4)的回归方程为Y=40.339-8.01 X1-3.62 X2+2.922 X3+2.637 X4,R2=0.156。

湖北省三次春季暴雨过程水汽来源与输送特征分析

利用常规观测资料、地面加密资料,先分析了2017年4月8—9日、2005年4月8—9日和2019年4月8—9日湖北三次暴雨过程(分别简称“2017年”“2005年”“2019年”暴雨过程,下同)的环流背景和主要影响系统;再利用HYSPLIT模式和NCEP 6 h一次的1°×1°再分析场模拟了三次暴雨过程中最强降水中心气块的后向轨迹,讨论了不同高度轨迹中的气块在移动过程中水汽的变化。得到如下结论:1)三次暴雨过程发生均在500 hPa槽东移的背景下,中低层有低涡、切变线、低空急流、地面冷锋等辐合系统,并伴有高空辐散,上升运动强、水汽充沛。2)三次暴雨过程的共同特征是水汽均主要来源于对流层中低层气块,特别是3000 m以下的气块水汽含量大,是暴雨过程水汽的主要贡献者;但气块的源地、移动路径和气块获得水汽的途径不同。三次暴雨过程中终点到达5000,7000和9000 m的气块均源自孟加拉国及其以西地区,向东或东北方向移向强降水中心,但水汽含量小;终点到达500、1500、3000 m的气块源地相对分散,即终点到达500 m的气块分别来自中南半岛北部、东海和暴雨区南侧的近地层,水汽含量最大;终点到达1500 m的气块,分别源自暴雨区的北侧、孟加拉湾东部和暴雨区南侧的近地层;水汽含量较大;终点到达3000 m的气块,分别源自黄海、西亚地区,仍有一定的水汽含量。“2017年”“2005年”暴雨过程中的气块主要从近海面获得水汽,其次是从陆地上获得水汽,而“2019年”暴雨过程中的气块主要是获得陆地蒸发的水汽。表明了暴雨过程中水汽来源和输送的多样性和复杂性。3)通过对三次暴雨过程的分析得到的预报启示是:在西风带高低空系统有利的配置下,除了关注副热带夏季风从南海输送水汽外,还要重视暴雨区本地及其周边地区近地层高温高湿环境中水汽的贡献。

翻转课堂在高空气象探测教学中的应用初探

翻转课堂是信息化时代思维创新教学的产物,它将互联网的开放、共享、自由等特征与教育教学的本质规律有机结合。通过翻转课堂教学模式在高空气象探测教学中的应用,能将教师课堂教学、学生课外学习和师生交流互动相结合,有效激发学生的学习积极性和主动性,同时也提高教学效果。

关于气象观测员培训的现状与思考

气象观测业务是县级综合业务中重要业务组成部分,做好观测是整个气象业务的基础,更好为气象现代化服务。加强气象观测员培训是县级综合业务的需要。湖北分院举办两期气象观测员上岗培训班,针对培训现状和问题展开探讨,从而更好为气象培训服务。

黄淮地区触发对流天气的干线特征

利用高空和地面观测、欧洲中期预报中心再分析资料(ERA5)以及卫星云图,统计2010—2019年4—9月我国黄淮地区触发对流天气的干线特征。结果表明:干线主要出现在山东德州附近和豫北周边地区,多呈准西北—东南向和准东北—西南向;长度集中在100~200 km,宽度在50~100 km;多出现在14:00(北京时,下同)或17:00;多发生在高空冷涡形势下,低层多有切变线(或辐合线)配合,地面多位于入海高压后部。地面气象要素统计显示:干线干侧温度较湿侧偏高1.9℃,湿侧露点温度较干侧偏高6.8℃,干线两侧温度梯度为—2.7℃·(100 km)^(-1),露点温度梯度为10.1℃·(100 km)^(-1),比湿梯度为5.9 g·kg^(-1)·(100 km)^(-1)。探空参数统计结果表明:干线湿侧大气可降水量略高于干侧,925 hPa,850 hPa和700 hPa湿侧比湿均大于干侧;对流有效位能湿侧平均值远大于干侧;干线两侧700 hPa,850 hPa与500 hPa温度差非常接近,即黄淮地区干线两侧对流有效位能的显著差异主要由干线两侧低层水汽条件差异造成,干线两侧条件不稳定度大致相当。

暴雨预报培训设计的关键环节与对策

对预报员暴雨预报培训强调建立预报思路的训练,重点是建立预报思路,识别和确认暴雨的影响系统(尤其是直接影响的天气系统),判断未来暴雨可能发生时间,地点和降雨量。2010年中国气象局出台了《关于加快气象培训体系建设的意见》,要求根据现代气象业务改革发展需要,着眼于提高一线业务人员岗位适应能力,实施知识更新培训和转岗培训。

亚洲夏季风对江淮梅雨入梅早晚的影响

入梅时间早晚直接影响梅雨期雨量的多寡,其准确预测对农业、交通和旅游业等气象服务具有重要意义。利用中国气象局2017年发布的《梅雨监测业务规定》中的入梅日期资料和NCEP/NCAR再分析资料,研究1981—2020年江淮梅雨入梅早晚的气候特征,分析亚洲夏季风对入梅日早晚的影响。结果表明:(1)江淮梅雨入梅日具有显著的年际变化特征,平均入梅日为6月21日,标准差为11 d,最早和最晚入梅日相差39 d。(2)入梅日与南亚夏季风SASM(South Asian Summer Monsoon)呈显著负相关,与东亚夏季风EASM(East Asian Summer Monsoon)呈正相关。强SASM年,南亚高压偏东,中高纬度高空急流偏南,江淮地区为水汽辐合区,有利于江淮区入梅偏早;强EASM年,西太副高偏北偏强,南风气流旺盛,水汽在华南和东北地区辐合,在江淮地区辐散,不利于梅雨的发生。(3)由于亚洲夏季风具有协同爆发的特点,强SASM-弱EASM协同年,平均入梅日较常年平均偏早4 d,与之相反的协同年入梅日偏晚11.6 d。强SASM-弱EASM年,江淮地区位于高空急流出口右侧,伊朗高压位置偏东,高空受小槽东移影响,低层南亚夏季风发展旺盛,水汽在江淮地区辐合,有利于入梅偏早。弱SASM-强EASM年,中高纬度高空急流轴偏北,江淮地区受脊前偏北气流控制,低层亚洲夏季风辐合区偏东,江淮地区仅为过路水汽通道,不利于江淮区入梅。故亚洲夏季风的强弱与协同发展对江淮梅雨入梅早晚具有一定的指示意义。

气象预警预报培训效果影响因素浅析

通过对2021年中国气象局气象干部培训学院湖北分院举办的气象预警预报培训的107名学员进行问卷调查,使用层次分析法对调查数据进行分析,得出学员的学习态度、学习能力、学习意愿、单位领导的支持和培训教师的授课水平是影响气象预警预报培训效果的主要因素。其中,属培训对象的因素有5项,属培训组织的有3项,属培训环境的有2项。在培训教育中应充分调动培训学员的主观能动性,从师资水平和培训设计上提升培训效果,并创造良好的培训环境以保障培训效果。

2019年春季湖北首场暴雨的水汽源地及输送路径分析

利用常规观测资料、地面加密资料和FY-2G云图,分析了2019年4月8~9日湖北暴雨过程的环流背景和主要影响系统;利用美国国家海洋和大气管理局(NOAA)开发的HYSPLIT模式和6 h一次的NCEP 1°╳ 1°再分析场模拟了湖北大暴雨中心144 h气块的后向轨迹,并对中低层的轨迹进行聚类分析,讨论了不同层次轨迹中的气块在移动过程中水汽的变化。

混合式教学在气象业务培训中的应用与思考

气象部门远程培训平台和课件资源的持续建设,为混合式教学在气象业务培训中的应用提供了支撑条件。本文以混合式教学在强对流天气监测预警技术培训项目中的应用为例,介绍了其基本做法,以及影响混合式教学成功与否的主要因素、存在的问题及解决措施。

鄂东春季两次极端雷暴大风过程环境及雷达回波特征对比分析

2021年5月10日和2022年3月16日,湖北省东部分别发生14级和12级的极端雷暴大风天气过程(简称“5·10”和“3·16”过程)。本文利用地面加密气象站的观测资料和ERA5逐小时0.25°×0.25°再分析资料及多普勒天气雷达等资料,对比分析了两次过程产生的环境背景和雷达回波特征。结果表明:(1)两次过程均受川东低槽和中低层低涡东部暖切变的影响,呈现上干冷下暖湿、低层辐合高层辐散的特征,表征雷暴大风的物理量如对流有效位能、下沉对流有效位能等极端异常,环境场有利于极端雷暴大风发生。(2)两次过程均由冷池出流形成阵风锋触发雷暴大风,但“5·10”过程还受其他地面中尺度辐合影响。(3)两次过程强风暴均由多个单体合并发展而成,“5·10”风暴高度更高,而“3·16”则强度更强,“5·10”表现出小弓状回波及其后侧弱回波通道特征;“3·16”弱回波区清晰,表现出类超级单体特征。(4)速度图上均表现出低仰角大风区和小尺度的辐散特征。“5·10”过程以低仰角大风区为主,大风由超低空急流叠加下击暴流造成;“3·16”过程则以中层径向辐合和最大反射率因子的快速下降特征为主,为下击暴流大风。