河西走廊一次特强沙尘暴的热力动力特征分析

使用NCEP再分析资料、高空和地面观测资料对2010年4月24日发生在河西走廊的一次特强沙尘暴天气进行了热力和动力作用诊断分析。结果表明:沙尘暴发生前,感热通量达最大值,湍流运动增强,增加了大气的不稳定性;大风沙尘暴发展和强盛期与动量通量大值区对应,动量通量对沙尘向上输送起了重要作用;在强锋区附近,地转关系被破坏,大风沙尘暴大气主要出现在变压梯度大,即变压风大的区域,变压风是产生地面强风的主要成分;河西走廊这次沙尘暴过程有明显锋生活动,锋生过程使锋面次级环流加强;水平螺旋度负值中心值越大,近地面层风速越大,大风沙尘暴天气主要出现在水平螺旋度负值中心前方与零值线之间;在河西走廊上空,高空急流沿等熵面穿越等位势高度面下滑到2000gpm,形成偏西风低空急流,低空急流的形成和维持在大风沙尘暴过程中起到关健作用。

敦煌致洪暴雨的广义湿位涡分析

利用高空、地面定时观测资料、区域站降水资料、FY-2E红外云图和NCEP 1°×1°再分析资料,对2011年6月15-16日甘肃敦煌、阿克塞和肃北的一次历史罕见暴雨天气过程的影响系统、水汽条件、广义湿位涡及其倾向变化进行了分析。结果表明,这次暴雨是中高纬天气系统与低纬天气系统相互作用的结果。暴雨水汽来源于700hPa新疆东部偏西气流输送和600hPa附近河西走廊西部偏东气流输送。广义湿位涡正异常主要集中在850～750hPa广义位温线密集区,这与实际大气水汽主要集中在低层是一致的,在一定程度上反映出暴雨期的水汽分布和水汽集中特征。800hPa上广义湿位涡的正异常区基本与暴雨区一致,与湿位涡相比,广义湿位涡能更好地诊断出这次暴雨落区。广义湿位涡正异常大值区出现在绝对涡度异常大值区与大的相对湿度梯度相重叠的区域。单点广义湿位涡倾向异常值的负正、正负转换及峰值变化与降水开始、结束和雨强变化相一致。广义湿位涡除了可作为一个分析暴雨系统发生、发展的动力变量外,还可体现出暴雨时期高水汽集中的特点,在暴雨分析中有一定的优势。

河西走廊中部冰雹天气的环流和多普勒雷达产品特征分析

根据1980—2006年500 hPa天气图及地面观测资料,对河西走廊中部降雹天气总结出了两种典型环流形势,并用2005—2006年多普勒雷达产品资料分析了这两种典型天气背景场下冰雹天气反射率因子、经向速度、垂直剖面、回波顶高度、垂直液态水含量、速度方位显示风廓线等物理量的变化特征,同时对冰雹指数产品在临近预报应用中的误差进行了分析。结果表明:河西走廊中部强降雹与具有强高悬垂结构的飑线和超级单体相联系,回波顶高度、垂直液态水含量对冰雹强度和持续时间指示性好;用强冰雹指数计算的冰雹尺寸偏大,主要是由于月份不同,0℃和-20℃层高度变化较大。

甘肃河西走廊两次强对流天气对比分析

使用地面高空观测资料、NCEP1°×1°6小时再分析数据和张掖CINRAD/CC雷达观测数据,对2006年7月7日、8月10日发生在甘肃河西走廊中部的两次强对流天气的环流形势、大气稳定度、相对风暴螺旋度(SRH)、天气雷达回波特征进行了对比分析。分析结果表明:产生这两次强对流天气环流形势不同。7月7日飑线对流系统产生于北部沙漠戈壁由北向南移动,右移飑线前部结构为气旋式旋转;8月10日对流系统产生于青藏高原由南向北移动,来自高原上的暖湿气流水汽充足,不稳定层比7月7日深厚,产生冰雹的左移超级单体结构为反气旋式旋转。7月7日右移飑线相对风暴螺旋度降雹前为正值,降雹开始后转为负值;8月10日左移反气旋超级单体相对风暴螺旋度在发展期为负值,降雹开始后跃增到60m2.s-2以上。

河西走廊一次夏季强沙尘暴的影响系统分析

使用NCEP再分析资料以及高空、地面观测资料和张掖CINRAD—CC天气雷达观测数据对2008年6月13日发生在河西走廊中部的一次强沙尘暴天气进行了连续监测和分析。结果表明：高空冷空气快速东移叠加到地面热低压之上形成对流不稳定，使得中尺度对流系统快速发展；T—LnP图上500～540hPa干暖盖有利于对流层低层不稳定能量的存储和积累，于暖盖是强对流天气发生的重要征兆；沙尘暴发生前对流系统先从低层发展，然后迅速向中层发展；沙尘暴发生后中低层雷达回波减弱；中层回波开始增强，并向下发展，降水增大后，沙尘暴减弱消失；沙尘暴发生在紧邻强回波前面弱回波区域内；地面观测沙尘暴发生、发展、消亡时间与逆风区生消演变密切相关，沙尘天气发生在逆风区范围内，强沙尘暴天气发生在逆风区外层风速大值区的强辐合上升气流中。

一次秋季沙尘暴的诊断和天气雷达观测分析

使用NCEP1°×1°每天4次的再分析资料对2006年10月5日发生在甘肃、内蒙古西部、蒙古国南部沙尘暴天气的位势涡度、干侵入、局地垂直螺旋度进行了诊断分析。分析结果表明:对流层高层的高位势涡度库位势涡度柱向下、向南伸展,在等熵面陡立处,垂直涡度分量急剧增大,使锋面低压迅速发展,低空急流形成;高空干冷空气向东南下侵,蒙古国南部从西到东的大风、沙尘暴由下滑冷锋引起,持续时间长,强度强;河西走廊、内蒙古西部的大风、沙尘暴由上滑冷锋引起,持续时间短,强度相对弱。利用张掖CINRAD-CC天气雷达观测数据对导致张掖沙尘暴的β中尺度双阵风锋结构进行了初步分析,认为第二条阵风锋使风速忽然加大,阵风锋的辐合上升使沙尘扬起抬升,能见度讯速下降。

河西走廊中西部一次特强沙尘暴的对称不稳定诊断分析

2007年4月13日在河西走廊中西部发生了特强沙尘暴,极大风速25m/s,最小能见度50m。用风云2号卫星红外云图对下沉急流云头进行跟踪,并用NCEP(1°×1°)6h再分析数据对高速下沉急流到达冷锋云带前后的静力不稳定、条件不稳定、条件对称不稳定等进行了诊断分析。结果表明:这次强沙尘暴由高速下沉急流引起,急流头部触发了锋区附近强对流发生;凝结潜热释放先在对流层中层发生,然后向下发展,使对流层中下部转为条件不稳定层,700hPa附近的条件不稳定能量释放使边界层对流环流迅速增强,引发了这次特强沙尘暴。

河西走廊一次强沙尘暴过程的干侵入分析

使用NCEP（1°×1°）每天4次的再分析资料对2006年4月9～10日发生在甘肃省河西走廊的一次强沙尘暴天气进行了诊断分析。结果表明：这次强沙尘暴天气有明显的干侵入特征，对流层中高层高位势涡度，干空气在西北气流引导下，沿等熵面入侵到边界层；干侵入使对流层低层产生高位涡扰动、锋面气旋环流加强、低空急流形成、边界层辐合增强，从而引发了这次强沙尘暴天气。

甘肃张掖站新旧址气温对比观测资料分析

根据张掖国家基本气象站2011年1～12月新、旧站址气温对比观测数据,利用均值差异、相关与回归、显著性检验等统计分析方法,系统地分析了新、旧站址的气温差异及产生原因。结果表明:旧址气温存在明显的正温差,原因是存在城市热岛效应,这种效应夜间大于白天,冬季及初春最为明显,仲夏至秋季次之,春末夏初最弱;城市热岛效应对最低气温的提升作用更为显著;旧址与新址对比观测气温存在显著的正相关,两地气温差异不显著,可以合并计算;但新址与旧址前20 a资料分析表明,1月、3月差异显著,故对旧址的气温记录,应做必要处理,才能得到比较准确的代表当地气温的统计资料。

张掖气象站迁站前后气象要素观测数据对比分析

通过对张掖国家基本气象站1971-2012年迁站前后部分气象要素进行对比分析和检验,发现年平均气温、相对湿度和风速资料的区域一致性较差,降水基本一致;2006-2010年探测环境变化明显,2011年迁站前,气温自2006年开始每5a升高约0.5℃;相对湿度自2000年开始每10a降低约4%;风速自2006年开始每5a减小约0.6m/s。迁站后探测环境改变对历史资料的影响使平均温度降低、平均风速增大、降水量减小、相对湿度增大,使用资料时需注意订正。对比观测资料分析也表明：新址相较旧址的气温有明显的负温差,尤其最低气温差异最大。迁站对气象要素序列的影响程度究竟如何,还需新址更长时间的资料来验证。

祁连山北坡一次秋季对流性降水雨滴谱特征分析

利用Parsivel2激光雨滴谱仪观测数据,分析了祁连山北坡2020年9月21日发生的一次对流性降水天气的雨滴谱特征。结果表明:雨水含量W和降水强度R的时间演变一致,各站点雨滴数浓度N(D)最大时对应雨滴直径D均<1 mm,出现在层状云降水期间。在对流云雨增强至最大阶段,雨滴直径D迅速增大,各站点最大雨滴直径D在2.75~3.75 mm之间。高海拔站总数浓度NT平均值大于低海拔站,低海拔站质量加权平均直径D_(m)平均值大于高海拔站。对流云降水D_(m)显著大于层状云降水且分布相对集中,层状云降水D_(m)分布有更大谱宽。对流云降水logNw分布相对集中,层状云降水logNw分布有更大谱宽。Gamma函数能较好拟合祁连山区对流云和层状云降水平均谱。对流云、层状云μ-λ有很好的拟合关系。D_(m)-R拟合系数和指数均为正数,D_(m)随R增强而增大,并在雨强达到一定值后变化有变缓的趋势。层状云降水logNw随R增强变化较快,对流云降水logNw随R增大缓慢。业务雷达默认使用的夏季对流云降水和经典大陆性层状云降水Z-R关系对祁连山区对流云、层状云降水估测值偏低。

张掖气象站新旧站址对比观测资料分析

本文通过对张掖国家基本气象站迁移后新、旧址对比观测资料之气温、相对湿度、风向风速等气象要素进行分析,发现日平均、最高、最低气温新站都比旧站偏低。其中,最低气温最为明显;相对湿度新站比旧站略小;降水量新站比旧站偏少;平均风速新站比旧站偏大,且风向差异较大,相符率低。新站平均值与旧站前20 a资料检验分析结果显示:平均风速及1月、3月气温差异显著。

河西走廊春末夏初降水异常与大气环流及海温场关系

使用1961—2010年NCE洲CAR逐月再分析资料、NOAA月平均海表温度资料和河西走廊月降水资料，在分析河西走廊春末夏初降水变化特征的基础上，对春末夏初降水异常的大气环流及其与早春3～4月海温场的关系进行了分析。结果表明：河西走廊春末夏初降水变化主要以全区一致型为主，存在3a、5a、10a和13～15a显著周期变化。春末夏初降水异常多年850hPa距平风场河西走廊盛行东风，散度场为辐合；500hPa欧亚中高纬度高度距平场呈“＋一＋”分布，类似负欧亚遥相关型（EU）；距平风垂直环流为印度洋上升，高原下沉、35～45°N上升的经圈环流；整层水汽通量距平场上，我国西北以东地区的东风气流有利于东部暖湿空气向西北地区输送，河西走廊为水汽辐合区；前期3～4月赤道南印度洋和赤道中东太平洋海温为大范围正异常。降水异常少年上述特征正好相反。通过3～4月海表温度与5～6月500hPa高度场相关分析表明，赤道南印度洋海温正（负）异常时，欧亚中高纬度会出现＋－＋（－＋－）的类似EU遥相关型波列，说明前期赤道南印度洋海温异常对后期中高纬度EU遥相关型有激发或增强作用，进而影响河西走廊春末夏初降水异常。

张掖市森林草原火险气象等级预报技术

根据张掖市林业和草原局1988—2021年张掖市发生森林草原火灾实况数据,建立张掖市森林草原火灾数据资料库,选取张掖地区1988—2021年月降水量、平均气温、平均相对湿度和平均2 min风速数据,利用Matlab线性回归分析法,得出张掖市森林草原火灾与气象条件的密切关系,确定各因子的权重系数。研究张掖市森林草原火险气象等级周预报,利用降水实况、GRAPES_GFS数值预报场数据,运用数理统计方法,采用修正后的布龙-戴维斯方案计算森林草原火险气象指数,并应用ArcGIS绘图软件的制图分析功能,融合空间地理信息,实现张掖市森林草原火险气象等级周预报可视化。将预报产品与甘肃省气象局下发产品进行对比分析,并采用张掖市林业和草原局收集的实况数据进行检验,结果表明,该预报技术可靠性较高。

一次陇东大暴雨的锋生过程及倾斜涡度发展

利用探空、地面加密自动气象站、卫星云图、天气雷达和ECMWF(ERA-interim)0.25°×0.25°再分析资料,从大气环流、云图和雷达回波特征、锋生及倾斜涡度发展等方面对2013年6月20日发生在甘肃陇东地区的大暴雨天气进行了诊断分析。结果表明:高原东北侧低空切变线、副热带高压及冷空气相互作用下,干冷空气和暖湿空气在中低空交汇产生强锋生,使切变线上垂直涡度、辐合快速发展,触发不稳定能量释放产生强对流,导致大暴雨发生。暴雨出现在TBB<-52℃的强对流云带中,雨强随着冷空气的向南侵入和渗透,由北向南在陇东地区逐步增强,进入四川后开始减弱。雷达强回波区高度<5 km,在0℃层以下具有低质心、暖云高效降水回波的特征。降水回波为南北带状,自南向北移动,不断影响同一地区,具有明显的"列车效应"。锋生强度与切变线强度及暴雨强度的增强、维持和减弱变化基本一致。分析锋生函数表明,在暴雨增强阶段,散度项锋生和形变项锋生起主要作用,形变项锋生作用更显著,倾斜项锋生作用相对较小;在暴雨持续阶段,散度项锋生和形变项锋生作用旗鼓相当,倾斜项起锋消作用。通过全型垂直涡度方程建立垂直涡度变化与锋生的直接联系,从而诊断锋生对天气系统强度的作用。锋生使得湿等熵面倾斜,在锋区前侧产生显著的正垂直涡度变化,切变线得到快速发展。

一次西北地区东部大暴雨的物理机制分析

利用探空、地面加密自动气象站、卫星云图以及1°×1°NCEP再分析资料,从大气环流、水汽来源、湿斜压矢量、涡度转换、大气非平衡强迫等方面对2010年7月23日发生在西北地区东部的大暴雨过程进行了诊断分析。结果表明,低涡切变线在中、低层形成强辐合,对流层高层南亚高压东部北风急流出口区左侧形成强辐散,这样高层辐散、低层辐合的环流配置在暴雨区上空易形成强大的上升运动。在台风"灿都"和副热带高压的作用下,偏南风低空气流源源不断地向西北地区东部输送水汽。暴雨期间,大气降水率与暴雨不同阶段的雨强变化一致,暴雨最强时段降水率达到50 mm·h-1以上。鞍型流场引导干冷空气和暖湿空气在低涡切变线处汇集,总变形大值区与等相当位温线密集带一致,有利于低涡湿斜压性增强。低涡快速发展期,500 h Pa垂直涡度的增长绝大部分来源于扭转项的贡献,即水平涡度向垂直涡度的转换,且出现最大值比垂直涡度超前6 h,对暴雨预报有一定的指示意义。850h Pa大气非平衡强迫负值中心值越小,雨强越强,在出现极端强降水的区域大气非平衡强迫中心值小于-10.0×10-9s-2。

一次引发河西走廊大暴雨的高原低涡的机制分析

使用NCEP 1°×1°再分析资料、云图、CINRAD-CC多普勒天气雷达、探空、地面加密自动气象站资料,对2012年6月5日发生在河西走廊西部的大暴雨过程进行了诊断分析。结果表明:此次大暴雨是高原低涡加强北移,到达高原北坡时,使河西走廊上空中、低层东风显著加强,与新疆东部东移南下的冷空气在走廊西部产生强烈辐合,同时在高空急流入口区右侧辐散气流的抽吸作用下,产生强大的垂直环流造成的。造成这次大暴雨的水汽主要来源于新疆东部西北气流和高原东北坡偏东气流向走廊中西部的输送。暴雨区上空湿等熵面陡立,大气处于弱不稳定状态,易导致垂直涡度和辐合显著增长。高原低涡发展与高空位涡下传密切相关,同时干冷空气从高原低涡南部侵入中低层,使低涡斜压性增强,有利于低涡发展和向北移出高原。暴雨发生在高原低涡的西北象限内,在低涡逗点云的云头部分,最强暴雨落区在多普勒雷达径向速度图上β中尺度逆风区附近。

河西走廊3大内陆河近51年出山径流分布特征

以河西走廊疏勒河、黑河和石羊河1955—2005年时段的河流流量和气象实测数据为资料，应用多种教值诊断方法，系统分析了流域内51年间出山径漉的季节及年际变化等。结果表明，走廊内出山径流的年内分配差异较大；三大河流的夏汛流量的峰值出现在同一时期，出山径流量自西向东疏勒河、黑河和石羊河分别占年总出山径流量的74．75％、75．04％和80．94％；径流的年际变化，平水年份最多，占总序列的38．56％，偏枯年大干偏丰年7．84％，说明出山径流量呈减少趋势；累积滤波器和Kendall秩次相关分析结果表明，年出山径流的变化趋势总体呈缓慢下降趋势，三大河流的年出山径流系列累积平均曲线在2005年趋于重合；Morlet分析结果预示未来径流量将处于相对偏少期。

多普勒天气雷达数据管理及运行保障系统

围绕多普勒天气雷达运行中存在的突出问题,开发了"新一代天气雷达基数据管理系统"、"新一代天气雷达二次产品浏览系统"、"新一代天气雷达远程终端监控系统"3个子系统,分别运行于不同的雷达终端上,实现了雷达基数据压缩管理、二次产品共享浏览、远程终端监控等功能。每个子系统均为一个特定的任务设计,针对性强,解决了该领域的突出问题。系统使用多项成熟的软件开发技术,涉及到软件开发的诸多方面。多线程、目录监控、远程控制、图像缓存、内存文件传输等核心技术的使用,确保了系统的稳定和高效运行。

张掖E601型与小型蒸发观测资料对比

通过对张掖站1985～2001年5～9月E601(金属制)与玻璃钢制蒸发资料及E601型与小型蒸发观测资料进行相关分析和对比分析,得到如下结果:(1)金属制与玻璃钢制E601型蒸发资料可做为同一资料序列使用;(2)E601型与小型蒸发资料相关性达88%以上,由比值折算系数求得的气候估计值与实际观测值更接近,优于使用一元线性回归系数折算的气候估计值资料序列,可以根据需要实现E601型与小型蒸发资料序列的相互补充订正,在气象业务与服务中应用。