珠三角一次春季强对流过程的数值模拟研究

春季华南地区由于冷空气减弱,西南气流逐渐加强,经常发生强对流和暴雨天气。为进一步研究华南地区春季暴雨的发生机制,并提高预报的准确性,使用中尺度数值模式WRF对2014年3月30—31日发生在珠三角地区的一次春季强对流天气过程进行2 d的积分模拟,将数值模拟输出的高分辨资料结合温度、风廓线雷达资料进行中尺度分析。结果表明:本次过程中低空急流的建立和维持促进了低层辐合,并为强对流区提供了充足的水汽及能量;边界层垂直风切变、强烈的上升运动均有利于冰雹等强对流天气发生。

海珠区极端短时强降水的特征分析

选取2017—2022年广州市海珠区内23个区域气象站的逐小时降水观测资料,统计分析了海珠区内极端短时强降水的特征,结果表明:海珠区极端短时强降水有“一年多两年少”的年变化特征,年内分布主要集中在4—9月(主汛期),且在5、8月呈“双峰”特征,前汛期的峰值高于后汛期的峰值;凌晨、傍晚到上半夜是极端短时强降水的易发时段,恰好与下班高峰期重合,给城市交通增加了巨大的压力。小时雨量在50~59.9 mm范围内出现的次数最多,占比超过50%;极端短时强降水年极值在8月出现次数最多,2019年7月22日16:00出现了期间极端最强短时强降水,达80.9 mm。极端短时强降水年平均次数在海珠区中部、东北角、西北角最多,尤其中部是极端短时强降水的易发区域,说明不同高低的城市建筑物会产生不同的地表粗糙程度,会使降水系统的移动速度减慢,导致雨强增大。

热带风场季内振荡强度与海表温度异常关系研究

利用NCEP/NCAR逐日风场及英国气象局逐月海表温度资料,研究了对流层高低层风场季内振荡强度季节变化特征,探讨了其年际及年代际异常特征与海表温度异常的关系。热带印度洋、热带西太平洋是高低层风场季内振荡终年均活跃的区域。对流层高低层风场季内振荡强度异常与海表温度异常均不存在确定的局地关系。风场季内振荡能量异常与海表温度异常在年代际尺度上具有良好对应关系,20世纪70年代中后期以来,赤道东太平洋海温异常升高,Walker环流减弱,导致亚洲区域季风季内振荡强度减弱,赤道太平洋区域200hPa(850hPa)风场季内振荡在赤道东太平洋增强(减弱),在印度洋东南部—印尼—中西太平洋的暖池区域减弱(增强),促进了ElNino事件的增强。对流层高低层风场季内振荡强度年际异常与ElNino事件关系密切,这一特征在低层(850hPa)风场表现更显著。在事件发展初期,热带中西太平洋区域850hPa风场季内振荡异常增强并东移,事件发生之后这些区域能量减弱。大气季内振荡可能是ElNino事件的激发因素。

风廓线雷达资料在一次强对流天气过程中的应用

通过分析2010年6月28日广州市南沙区强对流天气过程的风廓线雷达资料发现:风廓线雷达测得的温度廓线资料可以很直观地显示边界层逆温及高温区域随时间的变化;风廓线雷达产品(垂直速度和信号噪声比)能清楚地反映降水的开始、结束以及降水的强度;风廓线雷达可以很好的监测到低空急流的发生发展及水平风的垂直切变,对强对流天气的预报有一定参考意义。

全天空蓝天自动观测系统简介及优化

针对气象图像自动识别的业务需求,介绍了BSI201型蓝天自动观测系统的基本原理和实现方法,并以HSV色彩模型为基础,从图像识别角度出发,提出了蓝天观测照片的自动化识别方法,并以形态分析中的开运算去除相片噪点,结果表明:基于图像识别原理的蓝天判断方法准确率较原有方法有所提高,研究涉及的图像判别方法简单直观,具有一定的气象可视化业务应用价值。

广州市南沙区一次强对流天气成因分析

利用天气实况图、自动站资料、多普勒天气雷达及风廓线雷达分析2011年4月17日影响广州市南沙区的一次强对流天气过程的成因。结果表明:环流系统和中尺度影响系统配合较好,多普勒雷达观测到弓形回波和超级单体风暴是这次强对流天气的主要影响系统,而风廓线雷达测得的温度及风向风速资料可以监测边界层能量堆积情况及水平风的垂直切变等现象,值得预报员关注,以提前做好预报预警工作。

一次导致大暴雨的中尺度对流系统演变和风场垂直结构特征

利用NCEP分析资料、云地闪电、卫星、多普勒雷达、风廓线雷达和RASS观测资料，对引发2009年8月6日广州南沙大暴雨的中尺度对流系统的演变和风场垂直结构进行分析，结果表明：（1）此次暴雨的直接影响系统是登陆后重新加强的热带风暴内发生、发展的α-中尺度对流系统，其内若干对流单体及其“列车效应”是导致大暴雨的直接原因；（2）强地闪集中发生在云顶相当黑体温度（TBB）低于-64℃云区和大TBB梯度区内，或40dBZ以上的强回波区及回波梯度大值区，强地闪活动略落后于强降水；（3）风场垂直结构观测表明，α-中尺度对流系统的低层急流有两次加强过程，与低空入流两次增强有直接对应关系；急流轴上多个中尺度脉动及低涡发展与雨强的剧增相对应，其时间尺度为0．5-1．0h，这种风场的中尺度特征正是中尺度对流系统中强上升人流和下沉气流在风廓线雷达观测到风场垂直结构中的反映；（4）边界层的上升运动发生在α-中尺度对流系统的前部，上升运动与地面中尺度低压生成及辐合线有关，中尺度低压和上升运动的出现比强降水提前1h。

珠三角空气质量数值预报系统的检验与订正研究

通过对珠三角空气质量预报模式的模拟结果进行检验,发现模式预报值整体偏小,特别是峰值,但变化趋势与实测一致,峰值都能较好模拟出。模式对PM10的预报准确率要高于PM2.5,从等级预报来看PM10和PM2.5的二级预报准确率要高于一级,利用MOS方法对模式预报结果进行订正,订正后颗粒物平均偏差都有一定程度的下降,颗粒物等级预报准确率PM10由64.7%提高到77.6%,PM2.5由59.9%提高至74.5%,准确率的提高明显。

应用VB及Surfer自动绘制单站高空温度平流廓线

简要介绍专业绘图软件Surfer和微软的编程工具VB,通过VB调控Surfer对象,实现VB和Surfer的混合编程,将原始风廓线雷达资料反演得到温度平流资料,并用VB输出为ASCII码形式的XYZ数据格式,再利用Surfer的格点化和绘图功能,实现单站高空温度平流廓线的自动绘制。

广州南沙区一次暖区暴雨过程分析

利用常规气象观测资料、NCEP分析资料和FY-2C卫星红外亮温(tBB)资料,对2009年6月8～9日南沙区暴雨过程的成因进行浅析。结果表明:本次暖区暴雨过程具有明显的对流性质,降水强度大、时效性短,大部分降水集中出现在5 h内。暴雨过程与中尺度对流系统的活动直接相关,是由中β尺度对流系统(Mβcss)直接影响造成的。利于暴雨出现的形势场:对流层高层辐散场起到了良好的抽吸作用,850 hPa的西南风和偏南风在珠江口辐合,促进了低层水汽和不稳定能量的积累,为暴雨的中小尺度系统的发展提供了有利的条件。物理量场分析,对流层散度、涡度及垂直速度场的配合以及充足的水汽输送为南沙区暴雨的发生提供了动力及水汽保证。

广州市南沙区一次大雾天气过程分析

针对2010年2月26日出现在广州市南沙区的一次大雾天气进行了过程分析,结果表明:此次大雾天气属于平流雾的类型,低层偏南暖湿气流的移入是造成大雾天气的主要原因。在预报过程中,不仅要考虑湿度和风的条件,也要考虑前期地面至500 hPa相关的物理量场如逆温层等的变化对大雾天气的指示意义;另外,前期湿度的积累也为大雾的生成和发展提供重要条件。

“11.04.17”南沙区一次罕见强对流天气过程分析

分析了2011年4月17日广州市南沙区一次历史罕见的瞬时极大风速达14级以上的雷雨大风并伴有冰雹、强降水事件。多普勒天气雷达表明,此次强对流天气为弓形回波中的超级单体风暴影响造成;反射率回波图的"V"型缺口指示冰雹的出现。对流有效位能数值和K指数的突增显示了层结的不稳定性;对流层中下层环境风,随高度顺转说明了低层的暖平流特征。风廓线仪资料在本次雷雨大风过程中对短临预报,有很好的时效性:水平风资料提前24 min出现了中高层大风突增。风廓线仪虚温资料显示,09:30以后温度开始有持续的增加,指示低层能量的不断累积。

短时强降水与低空急流的关系及临近预警

利用风廓线雷达资料、探空和自动站逐小时降水资料，对2009-2014年南沙区42次有低空急流相伴出现的短时强降水环流配置及垂直结构中尺度特征进行分析，建立3种短时强降水模型，探讨了3类短时强降水与低空急流上中小尺度系统的关系以及降水强度与低空急流指数的关系。结果表明：急流轴上中小尺度系统的时间尺度在0．5—4h，其对强降水出现有极强的预示作用，其中低空急流中尺度风速脉动出现比强降水提前0．5～6h，急流轴下传出现比强降水提前3～6h。急流指数增幅与雨强存在正比关系，强降水发生前1～2h内低空急流指数增幅大小，也是短时强降水临近预警的一个重要指标。

南沙区海陆风环流的特征及其对气温和能见度的影响

对南沙区海陆风环流的季节分布、持续时间等特征及其对夏季最高气温和2月能见度的影响进行了统计分析。结果表明:南沙区海陆风环流较明显,发生比例最高集中在2、7和8月。海风和陆风互相转化的时段特征明显:陆风转海风主要发生于10:00—14:00,海风转陆风主要时段为18:00—次日01:00。通过海陆风环流对高温天气的影响分析表明,南沙地区夏季只有海陆风环流遭到破坏时才会出现高温天气。在海陆风日,海风和陆风的风向转变对南沙能见度的变化有一定的影响。

广州市南沙区浓雾气象要素场的预报模型分析

利用2008—2014年地面加密自动站资料、探空资料、南沙区浓雾资料以及能见度自动观测资料,在分析南沙区浓雾气候特征及环境要素场特征的基础上,应用模糊数学和隶属函数方法建立浓雾预报模型。结果表明:南沙区浓雾主要集中在2—3月,浓雾发生具有明显的日变化规律,02:00—08:00是浓雾形成的高峰时段;南沙区浓雾可分为暖区晴天型和冷区晴天微风型2种,预报模型对2种浓雾的预报准确率分别为77%和82%。

一次典型暖区暴雨的中尺度系统分析

[目的]研究2009年6月8～9日南沙区一次典型暖区暴雨的中尺度系统。[方法]利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料、FY-2C卫星红外亮温(TBB)、风廓线仪资料等,对2009年6月8～9日南沙区一次典型暖区暴雨的环流形势、物理量场、中尺度对流系统的活动进行分析,探讨此次暴雨的成因。[结果]此次暴雨过程具有明显的对流性质,降水强度大、分布不均、时效性短,大部分降水集中出现在5h内,且此次暖区暴雨过程与中尺度对流系统的活动直接相关,是由中β尺度对流系统(Mβcss)直接影响造成的。对流层高层辐散场起到了良好的抽吸作用,配合中低层500与850 hPa一致的西南与偏南流场在珠江三角洲附近辐合,为南沙区的暴雨提供了不稳定条件和湿度条件;对流层散度、涡度及垂直速度场的有利配合以及较充足的水汽输送为南沙区暴雨的发生提供了动力及水汽保证;<-3.0m/s的垂直速度反映了降水的开始,且垂直速度越小降水强度越强。[结论]该研究为今后此类暴雨预报工作提供一些参考。

广州中心城区近地面风和气温的变化特征

利用2014-2018年广州塔风和温度资料及2016-2020年海珠湿地公园生态气象站风速风向资料,对近年来广州中心城区风速变化、风向特征、大气稳定度和逆温特征进行研究。结果表明:随着城市发展,广州中心城区10 m风速明显下降;受大气湍流强度日变化的影响,各季节中广州塔121和526 m风速日变化特征差异明显。通过理查森数(Ri)法计算大气稳定度发现稳定类层结全年占比最高。逆温多出现在春季,但每月的峰值出现时间不同,全年下午时段出现逆温频率最高。

南沙区冷空气活动及其与降水关系的初步分析

利用南沙气象探测基地2008—2013年观测资料,分析了南沙冷空气活动及其与降水的关系。结果表明:南沙区冷空气活动以弱冷空气为主,冷空气强度越强,出现的概率越低,自2008年建站以来仅出现一次寒潮天气过程;冷空气活动期间低于7℃的气温往往是持续性补充的冷空气过程;影响南沙的冷空气路径绝大多数是中路,中路冷空气降温幅度也是最大的;南沙大多数冷空活动过程都伴随降水,量级以小到中雨为主。

珠江入海口高速路面温度的日变化特征

利用南沙道路监测气象站2014年5月至2016年6月逐分钟气温、降水、路面温度等数据,分析了珠江入海口高速公路(莞佛高速)路面温度夏、冬半年日变化特征以及晴、雨天状况下的不同表现,结果表明:路面温度的日变化趋势基本与气温保持一致,但路面温度始终高于气温,白天路面最高温度可达57℃,比同期日最高气温高24. 5℃;路面温度极端最低为5℃。在夏半年,路面温度平均比冬半年高10℃。受海风及其带来的水汽影响,路面温度与气温的温差在白天和夜间有别于其他学者研究的高速路面温度的结论。晴雨天气时,路面温度在雨天变化缓慢,日较差在3. 2℃。

广州南沙区风能资源评估

通过分析位于南沙区万顷沙十七涌的70m风塔的2008年数据，对南沙区风能资源进行了分析，结果标明：2008年20m高度上热带气旋对有效风功率密度的贡献率为17．8％，有热带气旋影响月份热带气旋对风功率密度平均贡献率达到34．7％。10、20、40、60m4个高度的有效风速时数介于3278～5862h，根据风能区划等级中有效风速时数标准，四个高度的风能资源介于可利用区到丰富区之间；根据风能区划等级中年有效风功率密度标准，四个高度的年有效风功率密度介于84．0～148．6w／m^2，风能资源均属可利用区，综合有效风速时数和年有效风功率密度两个要素可确定南沙区风能资源属可利用区，不具备大型风电场并网发电的风能资源条件，但具备一定利用价值。