湖北“8·12”极端降水特征及成因初探

2021年8月11日20时—12日20时(北京时,下同)湖北北部发生极端降水,24 h降水量最大达518.5 mm,1 h降水量最大达117.9 mm,造成了严重灾害。基于常规气象观测资料和ERA5再分析资料,采用统计学方法和天气学诊断分析法,对该过程极端降水的特征及天气学成因进行初步分析。利用常规气象观测资料和ERA5再分析资料,对2021年8月12日湖北省北部极端降水特征及其中尺度演变特征、环流形势和物理量极端性的天气学成因进行初步分析。结果表明:(1)不同区域降水性质不同,总体有累计降水量大、小时雨强强、降水时段集中、极端性突出、致灾性强等特点。(2)β中尺度对流云团发展迅速、持续时间长、东移速度慢是造成此次极端降水的主要因素。(3)高层南亚高压、高空急流以及中层副热带高压和低槽是主要影响系统,中低层切变线、低层低涡以及偏东急流是直接参与者。(4)925—850 hPa低涡和偏东急流异常强盛且长时间维持,导致低层形成强动力辐合中心和强水汽辐合中心,有利于700 hPa以下上升运动发展和维持。偏东急流也有利于低层能量锋加强南压以及θse高能区和对流不稳定层结的建立,促进对流性强降水的发生发展。(5)925—850 hPa的涡度、垂直速度、比湿和整层可降水量均表现出异常的极端性,且其异常度演变趋势与雨强演变趋势基本一致。

复杂地形影响下鄂东北梅雨锋大暴雨MCS的触发和演变

利用高时空分辨率的ERA5再分析资料、湖北省雷达资料、MICAPS实况观测资料,对2020年7月16日鄂东北梅雨锋大暴雨进行综合分析。结果表明:(1)主雨带沿着山脉呈西北-东南向带状分布,具有持续时间长、累积雨量大、强降水范围集中的特点,有典型的β中尺度特征。(2)地面梅雨锋与925-500 hPa层的切变辐合系统形成了北倾切变系统,这一切变系统在16日白天稳定维持在鄂东北,为此次中尺度系统的发生发展和大暴雨的发生提供动力、水汽和热力条件。(3) MCS发展阶段出现了两种后向传播,即对流单体的后向传播和雨带的后向传播。这两种后向传播导致多个近乎平行排列的东北-西南向短雨带生成并维持,这些短雨带沿着MCS移动形成西北-东南向的"列车带效应"。MCS成熟阶段,雨带中单体移动方向和MCS走向一致,形成"列车效应"。(4)鄂东北地形复杂,在地形强迫作用下,桐柏山附近形成气旋性切变,陈巷站附近形成β中尺度辐合线,二者之间的辐合区有利于对流触发,使MCS西侧或西北侧形成新生雨带;桐柏山-大别山西端的地形阻挡作用,使冷堆形成冷出流,加强了925 hPa冷暖气流在山脉南侧辐合,有利于雨带西南侧的对流单体新生。

鄂北一次超级对流单体的双偏振雷达特征分析

利用湖北省随州市S波段双偏振雷达资料及常规观测资料,对2020年5月4日鄂北随州出现的超级单体风暴进行分析。结果发现:(1)在有利天气背景作用下,形成了上干冷下暖湿的垂直层结、0~6 km中等强度垂直风切变以及地面辐合线,为强风暴的发生发展提供环境条件和触发条件。(2)超级单体发展过程中,观测到前侧"V"形入流缺口、中气旋、弱回波穹隆、悬垂回波、钩状回波等特征,且风暴顶高度、风暴质心高度、最大水平反射率因子高度以及垂直累积液态含水量等风暴参数均呈先升后降趋势。(3)超级单体的发展和成熟阶段,在0℃层以下的低层,于前侧下沉气流西侧的水平反射率因子大梯度区观测到浅薄的差分反射率因子Z_(dr)大值区,即Z_(dr)弧;(4)超级单体的初始阶段、发展阶段以及成熟阶段,在0℃层之上的中层,观测到强上升气流的正温度扰动使冰相粒子在附近融化而形成的Z_(dr)环形大值区和相关系数环形小值区。(5)垂直方向上,在超级单体的初始阶段、发展阶段以及成熟阶段均观测到Z_(dr)柱和差分相位常数K_(dp)柱。Z_(dr)柱与弱回波穹隆区位置对应较好,其不同时期特征反映了上升气流强的变化;K_(dp)柱的变化反映了超级单体中含有大量液态水滴区域的变化。

鄂北一次秋季暴雨天气成因分析

该文利用常规观测资料、卫星云图资料、雷达回波产品等,对2012年9月7—8日鄂北一次暴雨天气过程的物理条件和可能机制进行了分析,发现此次暴雨属于比较典型的湖北省秋季9—10月暴雨天气形势,暴雨的发生在有利的高低空系统配置下,暴雨出现在低层辐合、高层辐散,低层正涡度、高层负涡度和深厚上升区域中。暴雨发生前期副高的稳定维持,为暴雨区水汽的聚集起到了十分重要的作用,而暴雨发生过程中低层急流的建立和加强,为暴雨的维持提供了充足的水汽条件。

随州市新老观测站气温对比分析

通过对2008年1月至2010年12月随州市新站与老站月平均气温、月平均最高(最低)气温和极端最高(最低)气温对比分析发现:新站与旧站气温存在一定差异,总体趋势是新站较老站偏低,其中低温(平均、极端)明显偏低,尤其是极端低温异常偏低,其次是平均气温,高温(平均、极端)偏低最小。同时对新站与老站气温差异的稳定性、置信度进行了分析。

“121”气象声讯电话自动答询系统故障排除一例

以2004年7月20日随州市“121”气象声讯电话自动答询系统所发生的一次故障为例,概括了故障现象和循着现象查找故障原因的思路,并详细介绍了对该故障的排除方法。同时,特别指出了在安装ISA接口的非即插即用设备时应注意的有关事项,提出了在突然断电后对计算机设备或系统应采取的一般性保护措施。

2018年1月鄂北大暴雪的异常环流形势和水汽输送特征

利用气象观测资料、NCEP再分析资料、GDAS资料,结合HYSPLIT模式分析2018年1月3—4日鄂北地区大暴雪的异常环流形势和水汽输送特征。结果表明:1)100 hPa极涡向亚洲东北部分裂,极锋急流位置偏南,500 hPa乌山的阻塞形势和偏强偏东的东亚大槽,有利于将强冷空气向我国中东部输送;700 hPa强盛的西南急流配合850 hPa偏东风辐合,提供有利的动力、水汽;地面冷高压势力偏强,从东路南下并不断补充,有利于降雪天气长时间的维持。2)整层水汽通量高值舌从华南沿海伸至长江沿线,鄂北地区水汽输送强度、水汽辐合偏强;4条水汽输送路径分别是650 hPa干冷空气在黄海转向从东北路输送水汽,水汽贡献率排第二;650~700 hPa气团将孟加拉湾的水汽输送至暴雪区,水汽贡献率排第一;500 hPa干冷空气自偏西方向过来,水汽贡献率最少;近地层暖湿气团将南海水汽自偏南路径输送至暴雪区,水汽贡献率排第三。与一般降雪过程比,增加了偏南的输送路径,且水汽贡献最多和次多路径的气团水汽含量更高。

三轴风速仪在大气扩散参数测定中的应用研究

分析2005年1月兰州市西固区脉动风速的测量数据,通过计算得到水平扩散参数(σy)和垂直扩散参数(σz),并与P-G、Briggs扩散曲线得到的扩散参数进行比较。结果表明:在稳定条件或不稳定条件下,用P-G模式及Briggs方法计算的结果都小于用风速脉动资料确定的结果。

随州市2015—2020年冬季二次气溶胶对PM_(2.5)贡献分析

二次气溶胶是大气气溶胶的重要组成,量化二次气溶胶贡献是认识PM_(2.5)污染成因的关键.本研究通过近似包络法(AEM)估算了随州2015—2020年冬季的一次气溶胶和二次气溶胶浓度,分析了二次气溶胶对PM_(2.5)贡献的变化特征及其可能的影响因素,得到以下主要结论:①随州冬季PM_(2.5)及其一次和二次组分均呈逐年下降趋势,分别为5.8、3.8和1.7μg·m^(-3)·a^(-1),而二次气溶胶对PM_(2.5)贡献呈逐年上升趋势(2.1%a^(-1)),反映了减排进程中二次气溶胶对空气质量变化的重要贡献.②人为活动和化学转化分别影响了一次和二次PM_(2.5)日变化分布.一次PM_(2.5)双峰结构(09:00和21:00)对应了早晚人为活动高峰,二次气溶胶在午后(13:00—15:00)和凌晨(03:00—06:00)对PM_(2.5)贡献最大;PM_(2.5)正午峰值可能与当地二次污染生成密切相关.③二次气溶胶对随州冬季PM_(2.5)平均贡献为60.0%;随着PM_(2.5)污染程度加重,二次气溶胶对PM_(2.5)贡献明显增加,从清洁条件的29%上升到重污染条件的72%,表明二次气溶胶对重污染事件的显著贡献.④二次气溶胶贡献与污染物浓度及气象条件的关系分析表明,相对高温高氧化条件下的光化学氧化作用加速了气态前体物的消耗,明显促进了二次气溶胶的形成.特定气象条件驱动下的大气污染物区域传输也可能对二次气溶胶生成有一定的贡献.因此,未来需要坚持以PM_(2.5)和O_(3)协同控制为核心,强化区域协同减排,做好对二次污染源的控制,加强对二次污染的针对性治理措施.