一次冷涡背景下次天气尺度系统对强对流环境场的影响

在同一东北冷涡背景下,2016年6月12—13日山西境内连续2 d出现强对流天气,12日为分散性对流而13日为大范围强对流。基于多源资料通过对比探讨次天气尺度系统及其演变对风暴环境进而对风暴结构的影响,得出以下结论:(1)两日风暴强度和风暴结构差异显著。6月12日对流孤立分散且回波强度小于55 dBZ,而13日准线性风暴发展成尺度较大的弓形回波引发大范围强对流天气,回波强度达60 dBZ。(2)此次过程的关键影响系统为冷涡背景下的次天气尺度低涡。12日次天气尺度低压扰动开始出现,距离远而未影响山西;13日低压扰动东移发展为次天气尺度切断低涡,低涡相关的地面冷锋及850 hPa切变线触发山西上游对流。(3)12日低层水汽含量低,0~3 km垂直风切变弱,13日低涡前偏南水汽输送使低层显著增湿,叠加中层干冷空气形成不稳定层结,受低涡影响0~3 km风垂直切变增强至5.0×10-3s-1,冷锋触发的对流风暴在上述环境下强烈发展并产生阵风锋,阵风锋组织风暴形成飑线,冷池与0~3 km风切变相互作用使飑线维持。(4)13日有利于飑线发展的环境要素与东北冷涡西侧的次天气尺度切断低涡系统密切相关,次天气尺度低涡是飑线形成发展的关键系统。

安徽地区暖季降水回波日变化及环境场特征研究

安徽地处华东,地势复杂且受夏季风影响,通常于暖季(5-8月)发生频繁且复杂的降水过程。为加深安徽地区降水特征及降水环境场特征的理解,利用安徽7部S-Band新一代天气雷达和ERA5再分析数据,对安徽及周边地区2016-2019年暖季降水回波时空变化及相关环境特征进行分析。结果表明:(1)安徽地区暖季降水回波发生频率的日变化呈双峰结构,降水多发时段为06时和16时前后。(2)凌晨降水峰值主要出现在6月,午后降水峰值主要出现在7、8月。(3)6月降水主要分布在皖南地区,由大面积浅对流及层状云构成。7、8月降水空间分布零散,无明显地域特征,多为局地深对流导致。(4)利用ERA5数据分析暖季降水峰值时刻的环境特征发现,有利于对流发生的热力条件主要出现在7、8月的午后,而5、6月的凌晨具有更有利的动力和水汽条件。各月降水峰值时刻的回波特征与环境场的特征存在很好的一致性。

永州地区不同类型暴雨关键环境场差异分析

文章利用NCEP fnl再分析资料对2000-2020年永州地区所有暴雨过程进行了环境场关键物理量提取,在获取物理量的基础上,比较不同类型暴雨过程的环境场差异,提出预报关键因子。结果表明:各相关物理量在暴雨过程中基本呈现发生前和发生时较大,发生后减弱的变化趋势;热带低值系统型暴雨的各物理量均值与低涡冷槽型和暖倒槽锋生型暴雨存在较大差异,而暖倒槽锋生型暴雨的各物理量均值普遍低于其他类型;低涡冷槽型的各物理量分布更为集中,暖倒槽锋生型和热带低值系统分布相对离散;不同类型的天气形势下,低层水汽通量散度、比湿、散度阈值存在明显差异。

后疫病时代的环境场域变异及重构

自从人类从物的深渊中走出成为人,就伴随着疫病,但从人类疫病史来看,人类经历的疫病都是地域的、偶发的和非连续性的。进入21世纪以来,由生物或微生物病毒引发的疫病迅速改变着这种认知传统,新型微生物病毒跨地域、跨区域在全世界传播,其迭代变异和本土化不受气候、水土、时令以及文化、民俗、生存方式和生活习惯等任何因素的制约。最终,源于近代以来人类无限度发展对地球环境的破坏和对地球生命的伤害,其层累性聚集的力量因突破地球生态容量极限而造成环境场域的突变,打破了人类、生物、微生物三者之间脆弱的生态平衡。新型的病毒场域在人类仓促而盲目的应对中悄然建构,新毒株加速变异和本土化形成持续扩张的疫病边际效应陷阱。人类若要走出新型病毒场域化的疫病陷阱,就必须学会敬畏,重拾被我们抛弃了的限度存在的常识,恢复自然律法的指导功能,终止无节制的以征服和掠夺为导向的存在发展模式,以谦卑的生存方式层累性聚集新的修复能量,渐进地培育可新生的突变土壤,从全域性新生的边际效应中重建自然调适与文化调适并进的生境取向的环境场域。唯有如此,人类才可真正走出病毒世界并再造新文明。

北京地区雷暴阵风锋触发对流新生的环境场特征分析

为了加强对雷暴阵风锋触发对流新生环境场特征的认识,利用北京地区常规探空观测资料、地面加密自动站、 S波段多普勒天气雷达及多种新型探测资料对北京地区雷暴阵风锋触发对流新生的两种典型个例的环境场特征进行分析。结果表明:(1)Ⅰ型为多条阵风锋相遇或阵风锋与其他边界层辐合线相遇,在高对流有效位能CAPE和高湿区域触发对流(即碰撞型触发)。此类型中,两条阵风锋相遇时产生了比单条阵风锋大得多的垂直速度,强烈的上升运动为对流触发提供了良好的抬升条件。(2)Ⅱ型为阵风锋移动至高CAPE区域触发对流(即非碰撞型触发)。此类型阵风锋在移动方向上与环境风有强辐合,同时,垂直于阵风锋剖面内的风分布有利于触发对流的上升气流倾向于竖直。(3)阵风锋触发对流新生的环境场中,用CAPE表示的深厚湿对流潜势普遍较未触发对流的个例高,对流抑制能量CIN低;大部分个例高层有干冷平流、低层有暖湿平流,垂直方向上的静力不稳定较强;大部分新生的对流出现在低层风向切变或风速辐合以及高CAPE地区。(4)未触发对流的个例中,环境场在垂直方向上的分布不利于对流的新生和发展,阵风锋经过的地区为辐散区或低CAPE高CIN的地区,动力和热力条件配合不理想,不利于对流触发。

近地面强中子源辐射环境场分布的蒙特卡罗计算

针对强中子源在地面附近大气中形成的辐射场,研究地面介质对中子辐射场的影响,采用蒙特卡罗方法,模拟计算了不同高度单能中子源在地面高度1 m处形成的中子组织剂量分布。研究结果表明:与自由大气模型相比,由于地面介质的存在,在近源区中子组织剂量因地面反射而增强,在远源区,地面的屏蔽对中子组织剂量起削弱作用;针对某个探测点,存在一个最大剂量源高,并给出了最大剂量源高随水平投影距的变化关系拟合关系式,分布中子源算例表明,该拟合关系式具有一定的通用性。

基于路径与环境场最优赋权的致灾相似台风检索方法研究

【目的】通过检索相似台风来获取历史灾情是灾害综合研判和损失评估中的重要手段,而台风致灾不仅与路径有关,亦与致灾强度、持续时间等环境场决定的要素密切相关。为了发展一套面向灾害应对的致灾相似台风解决方案,【方法】首先,以6—11月为台风季节、以2014—2015年、1981—2015年台风为目标和历史样本、以500 hPa高度场为环境场指标,选取相似离度表征路径相似度、最优相似系数表征环境场相似度并将两者进行标准化及加权设计,建立了一套致灾相似台风检索模型;其次,基于上述模型,通过赋权试验,考察了台风海陆位置差异、强度差异对环境场权重赋值的影响;最后,基于1949—2021年数据,选取典型案例蔷琵(1525)、桑美(0608)、利奇马(1909)进行方法释用。【结果】结果显示:(1)对西北太平洋台风而言,当环境场权重区间在[0.3,0.8]时距离偏差相对较小,权重区间在[0.2,0.7]时方向偏差相对较小,两者的最优权重均在0.5前后取得;(2)对影响我国的台风而言,当环境场赋值区间在[0.5,0.9]时,距离偏差和方向偏差相对较小,最优权重赋值在0.6前后;(3)对影响我国的不同强度台风而言,当环境场取最优权重时,台风、强台风改善敏感度最高。【结论】结果表明:引入环境场对判定致灾相似台风有重要作用,环境场最优权重的选取与台风所处位置、台风强度有关;引入环境场的致灾相似台风检索模型对转折路径有一定的预判作用,对台风灾情的分布、量级等预判工作具有指导意义。

台风对四川暴雨影响的环境场对比分析

通过统计2000—2010年5—9月在15°～35°N、103°～130°E区域内活动的台风与相应时段四川逐日降水量之间的关系,指出与四川暴雨统计关系最密切的台风路径分别为偏西路径、转向路径和西北路径。对比相似台风路径背景下四川有无明显暴雨出现的环境场特征,指出西风带低槽在40°N以北活动,中亚地区为高脊,中纬度大陆高压控制西藏东部到四川大部或我国中东部为宽广低槽是不利四川产生明显暴雨的环境场特征;巴尔克什湖到贝加尔湖为宽广低槽,副热带锋区密集,到达36°N附近,中纬度带状高压脊线位于30°N以南以及我国中高纬度呈现出东高西低的态势,西部为经向度大的斜压性低槽是有利四川产生暴雨的环境场特征。分析指出:台风对四川天气的影响主要有三方面,一是通过影响副热带高压(大陆高压)产生间接影响;二是台风低压外围环流直接影响;三是作为载体向四川输送暖湿空气,与中高纬低值系统及副热带高压相互作用共同影响。

环境场大尺度锋面系统与变性台风结构特征及其暴雨的形成

本文将登陆台风环境大尺度锋面系统动力、热力结构作为台风变性发展的关键影响因子。本文的分析研究揭示了变性台风半冷半暖的热力非对称结构，及其演变过程气压谷型、动能峰型、降水增幅特征形成的环境场影响因子。本文的数值试验表明，台风环境场斜压结构（锋面特征）可以显著地影响台风变性过程，并可导致台风中心气压呈“谷型”、动能“锋型”以及热力非对称结构特征。引起台风变性涡旋加强及其暴雨增幅现象或台风衰减、消亡。本文的数值试验证实了登陆台风变性发展的某些成因，某种程度揭示了中低纬度系统的相互作用的机理问题。

宁夏雷暴天气过程划分及环流分型和环境场特征

利用1961—2005年宁夏25个气象站雷暴观测资料,根据雷暴发生特点对雷暴天气过程进行划分,得到全区(大部)性、区域性Ⅰ、区域性Ⅱ、持续性、局部性、分散性6类雷暴天气过程;并利用1996—2005年NCEP/NCAR逐日全球再分析资料,对10年来5—9月263例区域性雷暴天气过程进行分析,总结得到有利于宁夏雷暴天气发生的主要环流分型有4类:蒙古冷涡(槽)型、东北冷涡后部横槽型、河套低涡型、西风槽型。其中,前3种类型下易出现持续性雷暴天气过程。易于发生雷暴的环境场特征为宁夏处于500 hPa"西高东低"环流形势下的(弱)西北气流中,地面一般为气旋或热倒槽所控制,蒙古国至我国新疆一带或河西一带有冷锋、切变东移南下,中低层有一定的水汽和辐合抬升条件。

贵州冻雨形成的环境场条件及其预报方法

在冬季风暴各种降水类型中,冻雨的预报是其中最有难度,也最具挑战的一种。贵州湖南冻雨是在对流层高、中、低层各纬度天气系统相互作用下形成的,其中最直接和主要的影响系统有:高层的副热带高空急流锋区、低层的云贵准静止锋以及中低层的西南低空急流。在这种复杂的天气背景下,为了准确地分析并预报出冻雨的发生区域,在仔细分析研究冻雨发生的大气背景和天气特点后,我们探索性地提出一套冻雨的诊断预测方法,即"动力因子"和"三步判别法"相结合的方法。同时,我们把该方法应用到中国冻雨最为频发的贵州地区,首先利用动力因子垂直积分的斜压涡度参数(Bsumq)找到未来因斜压性较强而易发生弱降水的区域,再结合预报场的单站探空资料,进行三步判断方法,就能比较全面地判断冻雨发生的区域,对冻雨进行准确预报。

山西一次大暴雨过程云图及环境场的特征分析

利用卫星资料、自动站资料、L波段探空秒数据和常规探测资料,对2011年7月2-3日发生在山西中南部的一次大暴雨过程的云图及环境场特征进行了分析。结果表明:(1)此次大暴雨过程发生在500hPa两槽一脊、副热带高压稳定,200hPa反气旋的大尺度环流背景下;高能高湿、高层辐散、低层辐合以及较强的上升运动是云团初生的基本环境场特征,但其动热力结构和强度的差异以及中尺度环境的不同,决定了云团后期的发展;4个区域的大暴雨是由不同性质的云团造成的,其降水性质和特征差异明显。(2)L波段探空秒数据分析显示,云系分层现象消失,云顶高度降低,湿层厚度加大,凝结高度降低,0℃层降低,逆温层消失,均有可能是MCC形成的先兆信息。(3)此次大暴雨过程中,低空急流变窄、急流分支消失,同时高空西北风急流减弱、低层偏北风加强,干冷空气下传,大气不稳定度增大;地面锋面南侧暖区里,水汽的突然增大和气压的持续增强,均有可能是MCC发展的重要信号。(4)低层比湿和南北风分量诊断分析表明,MCC是在湿度锋的强迫抬升下,由于干冷空气的侵入而在湿中心附近生成的对流云团发展加强而成的。

四川盆地突发性暖区暴雨特征及环境场条件分析

本文统计了2012~2018年四川盆地在弱天气系统影响条件下出现的30次突发性暖区暴雨过程,按850hPa影响系统将其分为了偏东风型、偏南风型和低涡型3类,并利用地面自动站和实况探空观测资料统计了暴雨的时空分布特征和相关物理量阈值,利用ERA-Interim再分析资料对各类暴雨的环流平均场进行了分析。主要结论为:(1)偏东风型和偏南风型暴雨均出现在盆地西部,其中偏东风型雨带更靠近龙门山脉,低涡型暴雨主要出现在盆地南部,3类暴雨过程中的短时强降水具有明显的日变化特征,都是夜间增多,次日上午减少;(2)暖区暴雨临近时,500hPa四川盆地为西太平洋副热带高压外围的偏南或弱波动气流,700 hPa云贵至四川盆地为西南气流,850 hPa贵州至四川盆地为偏东或偏南气流,平均风速增大2~4m·s-1,暴雨主要出现在850hPa风速辐合及浅薄的低涡环流区域,在偏东风型暴雨过程中,龙门山地形的强迫抬升也起到了重要作用。(3)暖区暴雨发生在异常高能高湿的条件下,850 hPa平均比湿达16.8 g·kg-1、CAPE平均值达1956 J·kg-1、K指数平均值达40.1℃,显著高于气候平均值和一般暴雨过程。

华南“94·6”特大暴雨的中尺度对流系统及其环境场研究 Ⅰ.引发暴雨的β中尺度对流系统的数值模拟研究

选取1994年6月12日～13日的过程,在确定云雨、垂直运动的模拟基本正确的基础上,利用模式输出资料对β中尺度对流系统的结构进行分析研究.结果表明:低层的水汽辐合很强,并且出现在对流发展前2～3h,有利于对流的启动;随着对流系统的发展,最大的垂直运动向上扩展,饱和层和中性层也不断向上伸展,对流层中层的中性层结既是对流发展的结果,也可能是其维持机制之一;强对流系统发展较强时,低层(600hPa以下)是辐合,而中高层为高压辐散气流,高层的辐散气流对对流系统的发展、维持有一定的作用;系统发展最强时垂直方向是两个模态,发展和衰减阶段一般为多个模态;强对流系统发展的环境风场为低层有西南、东南和北风三支气流辐合,而高层以偏北风为主;切变线上对流系统的降雨量有3h左右的周期变化.

全国大范围多(少)雨型的划分及环境场特点分析

利用 1 95 1～ 2 0 0 2年全国 1 60个站的夏季降水量资料 ,以全国大范围多雨和少雨为基本出发点 ,利用星座法和降水距平优势概率法 ,将全国夏季降水分为全国大范围多雨型和大范围少雨型两大类。在分型的基础上 ,对大范围多雨型和大范围少雨型的环境场特点及前兆信号进行了初步分析。

华南“94·6”特大暴雨的中尺度对流系统及其环境场研究 Ⅱ.物理过程、环境场以及地形对中尺度对流系统的作用

在该文第Ⅰ部分中选取1994年6月12日～13日过程进行了较深入的研究,在确定云雨、垂直运动的模拟基本正确以后,利用模式的输出资料对在此期间的β中尺度对流系统的结构和演变进行了分析研究。第Ⅱ部分继续探讨物理过程、初始环境场以及地形对β中尺度对流系统的发生、发展的影响。结果表明:潜热释放对强对流系统发生、发展都有重要的作用。行星边界层过程对对流的发生阶段影响较为明显,而对发展阶段的影响似乎还不大。地面感热和潜热通量对对流系统的强度有影响。对初始场的试验表明,初始湿度场的改变会很明显地影响模拟结果,温度场的影响次之。地形的改变对大尺度的雨带影响不是很大,主要影响强暴雨的强度和落区,地形尤其是喇叭口地形对“94·6”暴雨的增幅作用十分明显。

影响2000年热带风暴活动的环境场分析

分析了 2 0 0 0年 6～ 1 0月影响热带风暴活动的环境场特征。 2 0 0 0年处在热带风暴活动偏少的气候阶段 ,大尺度环流异常是影响热带风暴活动的主导因素 ,是造成热带风暴非活跃期生成数和登陆数偏少 ,乃至年总数偏少的主要原因。这些因子异常在 6、1

川东北涡暴雨的环境场及Q矢量分析

通过对1973—1985年5—9月700 hPa上四川盆地东北部出现的低涡的分析,发现川东北涡是造成三峡地区区域性暴雨的重要影响系统之一,尤其是切变类川东北涡,有利于川东北涡生成的环境场是500 hPa上盆地东北部处于高压脊前西北气流和副高外围西南气流的交汇处,700 hPa盆地内有切变线通过。文中还对一次川东北涡暴雨过程进行了Q矢量分析,发现在川东北涡形成前12—24小时内盆地上空500 hPa维持—Q矢量辐合带,低涡发生在其生成前24小时内对流层中、低层Q矢量散度的辐合重叠区内,从而为预报低涡的生成、维持提供了有益的依据。

高原涡诱发西南涡伴行个例的环境场与成因分析

利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料、历史天气图、青藏高原低涡切变线年鉴,分析了1998-2013年持续高原涡诱发西南涡结伴而行的观测事实,并对一例持续高原涡诱发西南涡的长时间伴行过程进行天气、诊断分析。结果表明,在持续高原涡与西南涡共同活动过程中,两涡移向较一致的多数是由持续高原涡诱发的西南涡过程造成的,它们的移向多为向东或东北移;持续高原涡诱发的西南涡是在500h Pa上东亚环流经向度减弱,在处在切变流场中的高原涡的环流东南部-西南气流下空生成的;伴行的西南涡受高原涡活动影响大,高原涡加强会影响西南涡加强;高原涡对西南涡的诱发作用是由高原涡移出高原,其伴随的正涡度向下伸,与对流层低层盆地内气流的气旋性弯曲所伴的正涡度叠合,使盆地内气旋性涡度加强而诱发西南涡生成的,西南涡区上空正涡度平流随高度增加的强迫上升作用是高原涡诱发西南涡的又一重要因素;高原涡与西南涡伴行是与高原涡区、西南涡区的正涡度平流及高原涡区、盆地涡区上空正涡度平流随高度增加的强迫上升作用密切相关的。

一类青藏高原低涡异常路径的环境场分析

利用NCEP/NCAR再分析资料、历史天气图,在分析1998-2015年移出高原后持续活动2天以上的高原低涡(简称持续高原涡)活动情况基础上,分析了在河套地区打转的持续高原涡的对流层中层高度场特征,并且利用WRF3.5.1模式,对2002年7月1-5日在河套地区打转的久治涡活动的环境场进行了模拟与台风或热带低压强度增强、减弱的数值试验。结果发现,在中国大陆以东、140°E以西洋面上台风或热带低压向北活动,会造成持续高原涡在河套地区打转的异常路径;其环流背景,主要是台风或热带低压向北活动,使副热带高压(简称副高)北抬,会使蒙古高压与副高之间的切变环境场或青海高压和副高与蒙古东部高压打通的高压之间的切变环境场持续,从而使持续高原涡处在相对较弱的切变环境场中东移受阻;数值试验表明,热带低压强度变化,会影响副高位置,从而会影响低涡打转活动的切变环境场,造成低涡打转位置与次数的变化。