桂林“5.22”极端强降雨过程的观测分析

2023年5月22日凌晨至上午,桂林市区北部发生极端强降雨,1 h和3 h雨量均突破当地历史记录,导致严重城市内涝。利用常规观测、地面加密自动站、多普勒天气雷达以及ERA5再分析等资料对此次强降雨过程进行分析。结果表明:(1)过程发生在副热带高压边缘,受低层切变线和地面冷锋南下影响,持续增强的西南急流为极端强降雨提供充足的水汽和能量;(2)强降雨回波由线状对流演变,线状对流与地面冷空气适时相遇,移向和形态发生改变,同时其西侧不断发展的新生单体加入形成“列车效应”,导致极端降雨产生,且降雨回波呈现低质心高效率的特征;(3)弱冷空气适时入侵,增强对流降雨并加强冷池出流,在其前沿的暖湿区域中触发新生对流,有利于强降雨的发展和持续;(4)对流单体在东移过程中通过云桥合并和云体扩大发展两种方式合并形成新的云团,并迅速发展,使降雨增强,对流单体之间的相互作用和合并是强降雨持续和加强的主要机制;(5)国内多家业务模式均低估此次过程雨强,预报降雨中心存在偏差,主要原因是模式预报地面冷空气影响时间出现偏差。

复杂地形上气象场对空气质量数值模拟结果影响的研究

利用WRF模式三种边界层参数化方案(YSU、MYJ、ACM2)产生的气象场分别驱动多尺度空气质量模式CMAQ,对兰州市西固区冬季2005年1月27日至2月2日期间SO2和NO2浓度进行了数值模拟,将模拟结果与同期监测的污染物浓度进行对比分析,结果表明:WRF模式不同边界层参数化方案模拟输出的气象场驱动CMAQ模式所模拟的SO2和NO2浓度均可以反映出污染物的时空变化特征,CMAQ模式具有模拟复杂下垫面高分辨率污染物输送特征的能力;WRF模式的边界层参数化方案选为局地与非局地闭合方案(ACM2)时,模拟的气象场驱动CMAQ模式得到的空气污染物浓度分布特征最优,这主要是由于ACM2的湍流输送机制较为合理,模拟的边界层低层气象场更接近实际,从而可以较好地模拟污染物的输送特征;当CMAQ模式的垂直混合方案与WRF模式的湍流输送方案一致时(均采用ACM2方案),模式间的兼容性好。

气象条件对污染物浓度分布影响的研究

利用中尺度气象模式WRF与多尺度空气质量模式CMAQ系统模拟了试验期间(2005年1月30日—2月2日)兰州市城区SO2的地面浓度,分析了兰州市冬季污染物的空间分布特征,探析了复杂地形气象场对近地面污染物浓度分布的影响。研究结果表明受污染源排放特征和气象条件的综合影响,西固区和城关区各有一处SO2高浓度区域,夜间SO2地面污染范围小于日间,夜间污染物地面最大浓度高于日间,夜间模拟区域SO2平均浓度低于日间;水平流场、山谷风环流形成的垂直运动和垂直扩散均对污染物地面浓度有明显影响,研究结果可为兰州城市环境质量监测布点、空气污染防控与治理提供参考依据。

2018年广西东南部一次暴雨过程分析

利用Micaps高空和地面资料、新一代天气雷达、卫星云图、地面中尺度自动站观测资料及NCEP 1°×1°再分析资料,对广西东南部2018年5月10日暴雨过程的环流形势、环境场、中尺度对流系统特征及其可预报性进行分析。结果表明:此次桂东南暴雨过程的高层辐散条件不明显,但中低层环流形势有利、具有高压后部“回流”降水的典型特征。配合超低空东南气流加强,导致局地暴雨增幅明显。地面中尺度辐合线的长期稳定维持及地形抬升作用使得降水系统在陆川、博白一带不断发展和维持,雷达回波上形成“列车”效应,造成暴雨天气。全球数值模式ECMWF对天气尺度背景把握较好,GRAPES、华东模式等中尺度模式能够提供类似系统形成、发展的有价值的参考信息。通过中尺度模式产品发现暴雨天气过程前兆,及时根据最新实况观测资料和模式偏差分析对全球模式预报结论进行订正,同时注意叠加局地地形地貌特征信息辅助短时临近预报订正,是提高类似较强过程预报的可行做法。

2020年广西开汛暖区暴雨特点及预报偏差分析

利用常规气象观测资料、新一代天气雷达资料、卫星云图及数值模式等资料,分析了2020年3月25日广西一次开汛暖区暴雨天气过程,研究此次过程的环流形势、环境条件、触发机制以及预报偏差。结果表明:(1)此过程发生在南支槽前暖湿的西南气流中,无明显天气尺度锋面系统影响,属于华南回流型暖区暴雨过程,具有低质心的暖云强降水过程特点;(2)低空东南气流遇到喇叭口地形作用形成的地面辐合线是此次暴雨的触发机制,高能高湿和城市热岛作用对于对流系统触发和维持具有重要作用;(3)对于此类暴雨,在全球模式预报的基础上,参考高分辨率天气预报数值模式调整量级,重点关注越南北部、云南东部对流的生成、发展。

2021年广西前汛期一次暴雨过程特征及模式预报偏差分析

利用常规地面和高空观测资料、新一代天气雷达、卫星云图及数值模式等资料,对2021年5月16—20日发生在广西北部、中部的一次较强暴雨过程的特征和预报偏差进行分析。结果表明:(1)本次暴雨过程受500hPa多波动、低层切变线和地面冷空气共同影响造成;(2)地面冷空气移动速度是暴雨强度、雨带位置的重要影响因素。(3)东西向的中空急流(即垂直风切变大)有利于对流云团的加强发展并向东移动形成列车效应,造成东西向强降雨带;暴雨区分布与低层切变线、地面辐合线的走向比较一致;(4)各家数值模式对暴雨落区的预报偏差主要是对地面冷空气、低层切变线以及偏南风急流等天气系统的预报偏差以及模式本身的性能造成的。

华南暖区暴雨预报失误及可预报性探讨

由于暖区暴雨产生的环境条件复杂和触发机制难以捕捉,数值模式对其预报能力弱,给预报带来困难,经常导致预报失误,是短期预报中的难点。2016年4月19—20日广西出现了一场暖区暴雨天气过程,预报员及数值模式预报出现较大失误。利用业务预报中的数值预报产品、地面中尺度自动气象站观测、常规地面及高空观测、新一代天气雷达及FY-2G卫星探测等资料对此次暖区暴雨预报失误进行剖析。结果表明:中低空急流增强及西南暖低压发展,为越南北部至广西中南部提供了高温、高湿、高能的环境条件,地形性辐合及涡旋触发了对流的发生,中尺度辐合线有效组织了对流的发展,雷达回波具有质心低、降雨效率高等暖云降雨的特征。预报员和数值模式短期时效内对暖区暴雨缺乏预报能力,未能准确把握可触发对流的机制,是预报失败的原因。预报员通过分析上游地区对流云团、地面中尺度辐合线演变及地形作用等触发条件,可以在短时临近时效内对暖区暴雨部分做出定性预报,发布预警信息,弥补短期预报的不足。因此,加强对暖区暴雨形成机理的认识,在预报中做好精细分析,是提高暖区暴雨预报能力的有效途径之一。

2018年5月7日来宾强冰雹雷达特征分析

利用多普勒雷达探测资料、地面常规资料和探空资料及自动站数据对2018年5月7日17时前后出现在来宾的强冰雹、雷雨大风、短时强降水等强对流天气进行详细分析。结果表明:上干下湿的不稳定的层结,配合切变线、东移的高空槽前等有利的大尺度环流背景,地面弱冷空气触发对流导致此次来宾市强冰雹天气的出现。多普勒雷达资料上具有超过65dBz的强回波、三体散射(TBSS)、旁瓣回波和有界弱回波区(BWER)、垂直累积液态含水量(VIL)跃增等特征。

数值天气预报在广西的业务应用与进展

随着计算机性能提高和数值模式的发展,数值天气预报在气象预报业务中发挥着越来越重要的作用。广西气象业务应用数值天气预报产品四十年来,在中尺度数值预报模式本地化应用、数值预报产品解释应用和气象要素客观预报方法研究等方面取得了一定成果。广西气象科技工作者采用天气学释用、动力释用、逐步回归、模式输出统计、卡尔曼滤波、神经网络和综合集成等方法研发了基于数值预报产品的温度、降水等气象要素客观预报技术,形成了支撑广西日常天气预报业务的方法和流程,对广西预报水平提高起到了重要作用。但传统的解释应用方法已不能满足智能化精细化预报的发展,数值天气预报在广西的业务应用迫切需要在人工智能、大数据挖掘等信息化技术方面加强研究。

一次东风波背景下的局地强降雨过程分析

2018年8月5-9日,活动在我国南方的东风波系统强度强、西行可深入至四川盆地,造成了7-8日贵州西南部到广西西北部的暴雨到大暴雨天气。利用常规观测资料、NCEP的1°×1°再分析资料、区域自动站资料、FY2G相当黑体亮温和雷达资料,对东风波的活动及局地强降雨成因进行分析。结果表明:①本次过程的影响系统为单纯性的东风扰动,该扰动强度强、垂直发展深厚、水平呈低涡型式;②中低层波轴附近及其西侧的低层辐合及上升运动、深厚的暖湿层、低的自由对流高度,为强降雨的发生和持续发展提供有利动热力和水汽条件;③出现在中层低涡底部及其南侧的东、西暴雨团具有不同的降雨特点,中尺度辐合加强、中γ尺度急流脉动分别起着更重要的作用。

2020年广西首场区域性暴雨天气过程分析

利用常规气象观测资料和欧洲中心ERA5再分析资料等数据,对2020年3月2—3日广西首场区域性暴雨并伴有雷暴大风、冰雹等强对流天气过程进行分析。结果表明:(1)这次暴雨过程是在高空槽、切变线和地面冷锋共同作用下发生的,有两个主雨带,地面西南暖低压导致冷锋西段南下缓慢,桂东北以锋后稳定性降水为主,桂西则以锋面对流性降水为主;(2)暴雨发生前,大尺度环流形势与华南前汛期暴雨形势场相似;(3)强降雨落区与925hPa水汽辐合区基本吻合,925hPa东南急流水汽输送是造成本次暴雨的关键条件之一。在预报广西早春暴雨过程时,应注重分析925hPa水汽输送对强降水的贡献。

利用AERMOD预测焦化行业大气环境影响实例分析

随着焦化行业的快速发展,其环境污染问题也日益暴露出来,以大气污染最为严重。不同的焦化项目运行之后将会排放不同量的苯、CO、NH3、H2S、SO2和苯并芘等有毒有害气体,其排放量大小对项目所在地周围环境有着巨大影响,因此准确预测一个焦化项目对周围大气环境影响的程度,对决定此项目是否可行有着重大意义。以甘肃省某100万t焦化项目为例,在确定污染源的前提下,利用AERMOD模型,从气象数据及地形数据的获取方式、污染源选项、污染源设置、背景图、评价范围、网格点关心点的选取等方面详细介绍了利用AERMOD预测焦化行业大气环境影响的重点及技术要点,最后以SO2预测结果为例,分析了污染物对周围环境的影响程度,并简要介绍了影响污染物浓度分布的各个因素。希望为焦化行业大气环境影响预测以及AERMOD模型使用提供一定参考。

氯甲烷泄露事故的环境风险影响与应急防范

氯甲烷作为一种重要的化工原料,易燃、易爆、有毒,且遇高热或火花时产生光气,是对生命和财产安全造成巨大威胁的危险化学品。氯甲烷伴生光气的性质在环境风险评价中容易被忽视,且国内目前缺乏对氯甲烷泄露事故风险的研究。以某石化装置的氯甲烷罐区为例,对最大可信事故,即氯甲烷管路泄露并伴生光气采用多烟团模式进行风险影响预测,分析事故影响范围并结合预测结果提出具有针对性的风险防范和应急处置措施,希望为涉及氯甲烷的项目的环境风险评价和风险应急管理提供借鉴。