造成东北地区暴雪过程的温带气旋暖输送带特征研究

利用欧洲中期天气预报中心(European Center for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)的ERA5再分析资料与拉格朗日分析工具(Largrangian analysis tool,LAGRANTO),对2006-2021年期间引发东北地区暴雪天气的温带气旋暖输送带进行统计,研究了暖输送带对气旋和降水发展的作用及其与锢囚锋的关系。结果表明:(1)气旋的加深率与暖输送带强度有明显的正相关,两者相关系数为0.63,通过α=0.01的显著性检验。大部分气旋在迅速加深24 h期间锢囚,以暖式锢囚为主。(2)强烈发展的锢囚型气旋通常具有强暖输送带,暖输送带低空入流主要位于气旋中心和气旋暖区附近,暖输送带的出流有两个分支:一支上升至气旋西北侧高空,另一支随高空西风带向气旋下游移动;气旋锢囚阶段低空正位涡异常与高空正位涡异常相互作用,形成贯穿整个对流层的位涡柱。(3)未锢囚或晚锢囚的气旋虽然有强暖输送带,但缺少对流层上层的干侵入,仅在低空有正位涡异常,气旋发展较弱。弱的锢囚型气旋存在明显干侵入,但暖输送带及降水均较弱。(4)具有强(弱)暖输送带的气旋造成的降水更多(少),且降水落区与暖输送带分布有密切关系。移动到气旋中心附近的暖输送带气块对气旋的发展有重要作用,其水平运动引起的暖平流及上升运动组织形成的低空非绝热位涡均能加强气旋式环流,进而促进气旋发展。

衢州一次局地暴雨天气物理量诊断及极端性预报指标分析

利用国家一般气象站和区域自动站数据,NCEP/NCAR1°×13个再分析资料,ECMWF数值预报产品和ECMWF集合预报极端预报指数EFI产品,多普勒雷达PUP产品和衢州地形资料分析了2019年6月6日局地极端强降水形成的天气形势和物理量场。结果表明:降水前后的螺旋度和水汽通量散度对衢州西部、南部暴雨发生有较好的预测,但对极端性和降水尺度的预报不足。衢州暴雨概念模型的指标矩形中700 hPa U、V分量,850 hPa U、V分量均满足衢州局地暴雨指标,较好地预报了极端强降水的尺度。结合前2种暴雨极端性指标与物理量指标,可以提前判断此次强降水的落区和强度。

雷达资料同化对一次EF3级龙卷数值模拟的影响

该文选取2021年5月14日苏州市一次EF3级龙卷过程,利用ARPS模式设计敏感性试验,检验了雷达资料同化和循环同化对龙卷风暴预报效果的影响,得出以下3个结论:1)同化雷达反射率或径向速度均对龙卷风暴的模拟有积极作用,且同时同化雷达反射率和径向速度效果最好。2)随着雷达同化次数增加,雷达同化对模拟的效果会趋于上限;同化时间间隔过短也会导致模式热动力场在积分前期不平衡,对模拟起副作用。3)循环同化次数应控制在2~3次,同化间隔在20min左右较为合适。

北京夏季地表臭氧污染分布特征及其对植物的伤害效应

臭氧是重要的空气氧化剂,适当浓度的臭氧可以消菌杀毒,但过高浓度的臭氧可能对生物健康构成威胁。随着城市汽车保有量的迅速上升,臭氧的前体物氮氧化物和VOCs排放增多,臭氧浓度随之不断升高,地表臭氧污染日趋严重。地表臭氧的分布特征以及其对植物的胁迫伤害效应引起了人们的重视。是通过监测北京夏季地表臭氧污染分布规律,鉴定是否有植物受到臭氧伤害,以及受伤害植物的种类及地理分布特征,为城市与区域臭氧风险评估提供依据。从2012年7月4日到8月30日,采用被动采样分析的方法,在北京东北、西北、西南、东南郊区以及城区设置了10个研究样点,监测平均臭氧浓度的变化。同时,运用"森林健康专家咨询系统"鉴定植物受臭氧伤害的特征。结果表明:(1)监测期间,北京西部和北部山区的臭氧浓度高于平原地区;在平原地区,公园中的臭氧浓度高于道旁绿化带;山区的臭氧浓度平均为105.39μg/m3,公园中为68.49μg/m3,道旁绿化带为56.54μg/m3;(2)在北京的公园和山区发现了18种植物符合"森林健康专家咨询系统"所述臭氧伤害特征,有五叶地锦(Parthenocissus quinquefolia)、核桃(Juglans regia)、臭椿(Ailanthus altissima)、喇叭花(Pharbitis purpurea)、桑树(Morus alba)、榆树(Ulmus pumila)、国槐(Sophora japonica)金叶槐(Sophora japonica f.flavi-rameus)、木槿(Hibiscus syriacus)、重瓣棣棠花(Kerria japonica)、山香(Hyptis suaveolens)、决明(Cassia tora)、毛白杨(Populus tomentosa)、黄花柳(Salix caprea)、大花地榆(Sanguisorba sitchensis)、火炬树(Rhus typhina)、大豆(Glycine max)、向日葵(Helianthus annuus);没有在道旁绿化带的植物叶片发现臭氧伤害症状;(3)臭椿(Ailanthus altissima)幼树臭氧伤害症状明显,易于辨认,且臭椿出现频率最高,是分布广泛的乡土树种,适合作为臭氧污染指示植物。

北京城市与西北远郊地表臭氧浓度梯度移动监测研究

北京城市与区域臭氧浓度逐年升高,对自然生态系统已经构成影响。但地表臭氧在北京城市与远郊梯度空间上的连续递变特征机制尚不清楚。采用移动监测车,搭载臭氧分析仪,选择夏季典型臭氧污染天气,以北京教学植物园为对照点,从北京城市中心向西北远郊方向,多点位连续测定地表臭氧浓度。通过分析臭氧浓度和采样点周围归一化植被指数(NDVI)的关系以及典型臭氧污染情况下的天气形势和气团轨迹,探讨北京城市和区域臭氧浓度连续空间变化特征及机制。结果表明:(1)北京西北山区森林区域臭氧浓度显著高于“城市区域”,约为城市区域的 2.00 倍。十三陵是地表臭氧浓度的分界点,从十三陵开始臭氧浓度陡然升高,在西北山区方向保持在高水平。空间上从高到低的顺序是西北山区(254.68μg/m^3)>对照点教学植物园(220.89μg/m^3)>城市支路(162.84μg/m^3)>城市快速路和高速路(103.24μg/m^3);(2)植被分布影响臭氧空间格局。在相同时间范围内,臭氧浓度和 NDVI 正相关,随 NDVI 增加臭氧浓度呈 Logistic 增长;(3)西北山区地表臭氧空间变异系数为 0.11,城市支路上平均为 0.28,城市快速路上为 0.26,高速公路上为 0.36。山区地表臭氧浓度的空间变异系数最小,高速公路最大,城市快速路、城市支路空间变异较大;(4)大范围均压场、高压后部、低压前部等稳定型天气型易造成南向弱气流,能够把空气污染物输送到西北远郊,但本研究中监测到的西北山区高浓度臭氧并非当天从城区输送而来。北京城市与区域臭氧格局与植被的关系及成因需要深入研究。

大气臭氧被动监测方法适用性及影响因子相关性分析

尽管臭氧(O_(3))被动监测方法在国内外已经有较长的开发和应用历史,但对其长期使用效果还存在一些疑问.于2012—2017年在北京城市生态系统研究站的3个空气质量监测点,对O_(3)被动采样分析监测方法和O_(3)分析仪在线主动监测方法进行了对比研究,得到了以下结论.被动监测和在线主动监测方法得到的O_(3)平均浓度具有很高的线性相关性(r^(2)>0.95),其回归方程斜率不同监测地点与总体间不存在显著差异性,并且受气象条件的影响也不显著;被动监测方法估算O_(3)浓度的关键参数—有效采样速率,在3个监测点间不存在显著差异;采用本地化采样速率计算的空气O_(3)浓度平均值,与主动监测结果的最大差别小于10.1%.被动监测方法得到的3个监测点之间的差异规律与主动监测方法得到的高度一致,很好反映了O_(3)浓度的空间变异.因此,在根据主动监测方法观测到的O_(3)浓度对被动采样方法获取的臭氧浓度进行准确修正后,被动监测方法可以非常好地应用于区域大气O_(3)污染多点网格化的监测中,为掌握大范围O_(3)浓度空间变化和空间扩散规律,开展O_(3)污染生态危害研究提供一种经济可靠的研究方法.