一次雷暴大风的物理环境场和多普勒雷达回波特征

2009年8月27日15—18时,石家庄地区出现雷暴大风灾害性强对流天气过程。石家庄北部新乐县多普勒雷达探测到了完整的阵风锋、飑线和中气旋等中尺度天气系统,并对此次雷暴大风的环境场和多普勒雷达产品进行分析。结果表明:低层逆温、中低层垂直风切变较强的不稳定层结为强对流天气的发生发展提供了有利环境条件。阵风锋对对流风暴发展强度具有反馈作用,当二者逐渐远离时,对流风暴强度减弱甚至消亡;当二者逐渐靠近时,对流风暴发展加强,甚至发展为超级单体对流风暴。多单体对流风暴带状排列构成飑线系统,所经测站出现风速突增、风向急转、气压升高和气温下降,钩状回波、人字形回波、弓形回波和深厚持久发展的中气旋是天气过程中超级单体对流风暴所具有的典型特征。地面破坏性大风主要由超级单体对流风暴所引发。

石家庄一次秋季罕见暴雪天气过程物理诊断

利用NCEP再分析资料,采用天气学诊断方法,对2009年11月10—12日石家庄地区出现的一次历史同期罕见区域性暴雪天气过程的环流特征和物理量场进行了探讨。结果表明:此次暴雪天气过程属典型的东北回流型降雪,地面从贝加尔湖南下冷高压与中国河套低压倒槽、700 hPa暖式切变线和500 hPa高空槽是主要影响系统。低空西南急流与超低空东北急流耦合,在为暴雪提供水汽和热量输送的同时加强了抬升运动。水汽的垂直输送导致局地比湿显著增大,深厚的湿层和强烈的水汽辐合为暴雪提供了充沛的水汽条件。"高空辐散、低空辐合"以及强劲的上升运动是暴雪的动力条件,降雪强度最大时段对应上升运动的强盛发展阶段。暴雪开始阶段云水含量的时空演变特征,一方面显示了水汽的迅速增加与爬升,另一方面也说明了地形的强迫抬升作用不容忽视。850 hPa温度低于700 hPa,有利于水汽经过此层时被凝华成固态。逆温层提前24 h出现,而且暴雪最强时段内两层温差均为5℃以上,这对暴雪预报具有指示意义。

石家庄暴雪的天气学分型

利用石家庄气象站近58年(1955—2012年)地面降雪观测资料,通过普查近58年期间出现的22次暴雪天气过程,归纳出该地区暴雪天气概念模型,并统计回流降雪预报指标。结果表明:1近地面维持偏东风和中低层出现西南风是石家庄暴雪天气的最主要环流特征;2石家庄暴雪的天气概念模型主要有高压—倒槽型、高压底部型、低涡冷锋型3种,其中高压-倒槽型是当地出现暴雪的主要天气类型;3高压—倒槽型属典型的回流形势,其特点是当地东北方为高压场,西南方为低压倒槽,高低气压差带来偏东风,在高空西南气流的配合下,高低海平面气压场的气压差≥4hPa,可做为预报降雪的重要预报指标。

石家庄地区夏季高温日数变化特征分析

利用石家庄地区17个地面气象观测站极端最高气温≥38℃的高温日数,分析了高温日数的时空分布特征,以求为精细化预报提供一些参考。运用线性倾向估计或多项式拟合曲线、墨西哥帽小波分析、Mann-Kendall突变检验等方法对石家庄地区5个代表站高温日数变化特征进行了分析。结果表明:石家庄地区高温日的出现次数表现为山区及丘陵地带高于平原地带;高温日线性增多趋势在市区及西南部山区偏强,西北部山区、东南部平原相对较弱,而东北部平原高温日呈弱的线性减少趋势;21世纪以来高温日数呈显著上升趋势,但增多的开始时间平原地带晚于山区及丘陵地带,并且,10a以下短周期内各站均处于高温日偏多期,而东南部平原在长周期内处于高温日偏少期。通过对典型高温日影响因素的分析发现:特殊地形下的焚风效应、中低空暖气团的维持以及城市化效应,均对高温强度有加剧作用。

石家庄地区大风日数气候变化特征

以1972—2009年石家庄地区17个地面观测站大风资料为依据,运用线性倾向估计、Morlet小波分析、Mann-Kendall突变检验等方法对石家庄地区及5个代表站大风日数时空特征进行分析。结果表明:石家庄地区年平均大风日数空间上呈"几"字形分布;5个代表站大风日数季节变化特征一致:春天多,秋天少。石家庄市的大风日变化显著,白天出现大风的机率明显高于夜间,尤其是10—16时出现最多,占总次数的45.8%。石家庄地区及5个代表站均表现为20世纪70年代大风日数最多,近38 a来大风日数均呈线性减少趋势;同一年代不同区域的大风日数年代平均值存在明显差异。石家庄地区及5个代表站大风日数的周期性特征显著,目前各站的长、短周期内均处于大风日偏少期;石家庄地区及5个代表站中有4站的年大风日数发生了突变性减少。

石家庄春季大风变化特征及天气分型

利用石家庄地区17 个地面气象站近39 a（1972 ～2010 年）的常规观测大风资料,在分析石家庄地区春季（3 ～5 月）年平均大风日数空间分布特征的基础上,依据春季大风划分的局地、区域及大范围3 个等级,分别对其进行大风日数的月际、年际和年代际变化及周期、突变特征分析,最后根据天气形势对春季大范围大风的天气类型进行归纳总结.结果表明：1）石家庄地区春季年平均大风日数空间上呈“几”字形分布;2）春季3 个等级大风均以4 月份、1970 年代居多,且逐年呈显著线性减少趋势,而全区性的大范围大风发生频次少;3）3 个等级大风日数均明显的存在5 ～ 6 a 和14 a 的周期振荡,且在20 世纪80 年代发生了突变性减少;4）春季大范围大风为横槽型、冷空气偏东型、冷空气偏西型、冷空气偏北型4 种天气类型,且以横槽型和冷空气偏东型为主.

石家庄夏季用电量对天气的响应及其预测模型

从石家庄市2005～2007年每年6～8月的逐日用电量资料中分离出随气象因子变化的气象电量，分有、无降水日分别计算了气象电量与同期气象资料中关键气象要素的相关系数，着重分析了气象电量随气温、湿度、降水的变化规律。结果表明：石家庄夏季气象电量与气温呈显著性正相关，而与相对湿度仅在有降水日为显著负相关；计算了用电量逐日变化值与气象要素日变化值之间的相关系数，发现要素差值之间存在着很好的相关性。在统计分析的基础上，借助Origin7．5软件，分有、无降水日建立了综合气象因子影响下气象电量及用电量逐日变化的多元回归预测模型，回归统计及方差分析表明：预测方程均通过了α=0．0005的F检验，复相关高于单相关，拟合率较高，能为电力部门合理调度提供参考。

石家庄暴雪的时空演变特征

基于石家庄17个国家地面气象观测站建站至2019年逐日降水资料,分析石家庄暴雪的时空变化特征,并运用Morlet小波分析、滑动t检验等方法,对代表不同地理环境的5个测站暴雪日数时间变化特征做进一步分析。结果表明:(1)石家庄暴雪日数呈自西向东逐渐减少的分布特征,山区多于平原,石家庄市区处于暴雪高发带;(2)石家庄暴雪初日最早在10月31日,终日最晚在4月19日;(3)1972—2019年,17站共出现暴雪42 d,大于等于3、7、10站次的暴雪分别占57.1%、35.7%、26.2%,全区性暴雪为4 d,仅占9.5%;(4)2000年以来暴雪日数占比最大,其中2005—2013年为暴雪多发期;(5)各站暴雪日数在全时域内准周期和第一主周期均为10 a以上的长时间尺度,2014年之后各代表站均处于暴雪偏少期;(6)4个代表站的暴雪日数时间序列存在突变现象;(7)石家庄暴雪日降水量的极大值和均值空间分布均表现为山区大于平原,大值中心在石家庄市区。

河北省中南部一次大雾天气的生消机理分析

应用常规资料、卫星遥感及自动站资料,对发生在河北省中南部一次大雾天气过程的形势场演变、大气稳定度、气象要素特征等进行了深入分析。结果表明:高空环流形势稳定,中低空有利于均压区和逆温层的形成,地面形势有利于饱和水汽条件的形成,是这次大雾生成的背景场。表征大气稳定度的△θse、K指数等不仅可作为强对流天气预报工具,根据其定义原理适当变化后,对大雾预报也有指示作用。利用自动站实时监测资料,可为大雾的临近预报和服务提供依据。

石家庄暴雪天气过程中相态转变的温度指标分析

利用1999—2017年石家庄国家基本气象观测站的降水实况资料,统计出暴雪天气过程,在分析其地面和高空影响系统的基础上,着重分析暴雪天气过程中温度场的变化特征。结果表明:暴雪天气过程的地面影响系统为冷高压和低压倒槽共存的形势,但高空系统存在差异;没有相态转变而以固态雪的形式出现的暴雪天气过程中,对流层中没有逆温层,整个对流层温度小于0℃,且700 hPa高度以下的中低空温度小于-5℃;有相态转变的暴雪天气过程中,925—700 hPa多存在逆温层,其存在有利于降水的维持和发展,850 hPa和925 hPa可视为特性层,850 hPa温度小于-4℃,925 hPa温度小于等于-2℃,0℃层的高度位于950 hPa以下,可作为预报雨或雨夹雪转雪的参考指标;地面气温大于0℃且小于1℃可视为过渡相态雨夹雪的地面气温临界值。

石家庄气象站记录的城市热岛效应及其趋势变化

利用石家庄市区站和4个郊区站1962—2009年的气温资料,采用城乡气温对比和线性趋势分析方法,探讨了石家庄站地面城市热岛(UHI)强度特征及其随时间变化情况,以及城市化因素对城市站地面气温长期变化趋势影响.结果表明:石家庄站地面UHI效应明显,且UHI效应在最低气温上表现更突出;UHI强度冬季1月最大,夏季7月最小;UHI强度具有明显的日变化,最高值出现在早晨7—8时,最低值出现在午后14—16时;近48a,石家庄站附近UHI强度呈显著增加趋势,且最低气温UHI强度比最高气温的增加趋势更明显;从UHI强度增加对地面气温观测记录的影响来看,石家庄站附近1962—2009年期间年平均UHI增温率达到0.19℃/(10a),UHI增温贡献率为67.9%,即该站近48a记录的年平均地面气温上升趋势,有2/3以上可归因于城市化因素影响.

石家庄冰雹灾害特征及风险区划

利用冰雹灾害资料对石家庄冰雹时空分布特征、冰雹灾害与天气系统的相关性、冰雹路径进行了分析,并依据冰雹发生的频率对石家庄各县(市)冰雹灾害进行了风险区划。结果表明,石家庄冰雹的时空分布特征明显,有3条主要路径,路径所经区域也是冰雹发生的高风险区。该研究为农业产业结构调整、冰雹灾害防御提供科学的指导。

基于暑热指数的河北省中暑气象等级预报指标研究

为有效开展高温中暑气象预报,对河北省中暑病例资料与气象条件进行了分析,确定了河北省可能发生中暑的日最高气温临界最低指标,建立了基于温湿度组合的暑热指数计算公式,依据日最高气温、暑热指数及其持续时间将中暑气象等级划分为四级,并依据不同等级对人体的影响,确定了不同等级的防范提示建议用语。从多地气象条件、中暑病例、分级指标应用三个方面对指标划分的合理性进行检验。结果表明:等级预报指标划分与河北省夏季气候分布特征相一致;中暑病例97%以上发生在极易中暑和易发生中暑级别;分级指标应用试报检验预报准确率达到81.2%。该指标对河北省中暑气象等级预报服务业务开展及公众有效防范中暑具有较好的指导性。

石家庄冰雹灾害特征及风险区划(英文)

By using the hailstone disaster data,the spatio-temporal distribution characteristics of hailstone in Shijiazhuang,the relationship between the hailstone disaster and the weather system,the hailstone path were analyzed.Moreover,the risk zoning of hailstone disaster in every county(city) of Shijiazhuang was done according to the occurrence frequency of hailstone.The results showed that the spatio-temporal distribution characteristics of hailstone in Shijiazhuang were obvious,and there were 3 main paths.The zones where the paths passed were also the high risk areas of hailstone occurrence.The research provided the scientific guidance for the adjustment of agricultural industrial structure and the defense of hailstone disaster.

混合编程实现电视气象节目中图表的快速处理

随着经济社会的发展,公众对气象信息的需求趋于精细化。通过对电视气象节目中图表要求的分析,介绍了在Windows环境下通过VB编程对气象数据进行处理、分析,以ActiveX的方式调用Matlab、Photoshop等绘图软件二次处理加工,实现气象图表快速生成的思路和方法。利用不同软件的优势和接口技术混合编程可以提升高质量气象图表绘制的自动化程度,使大量气象数据和统计分析结果快速可视化,并通过媒体及时向社会发布,满足公众需求。

输电线路污闪前的大气环流特征分析

利用石家庄地区1999~2018年电力污闪事故发生的详细资料,运用天气学原理和统计分析方法对43次发生个例最近一个时次天气形势和大气层结做细致分析。结果表明:发生电力污闪时大气环流形势场主要有四种配置类型,其中,第1类发生电力污闪的概率最高,其次是第2类与第3类,这两种发生电力污闪的概率相同,第4类发生电力污闪的概率最低;第1类当石家庄上空为高空槽控制,地面为地面倒槽、地面高压前部或地面鞍型场时;第2类当高空850 hPa至500 hPa为高压脊前(冷涡后偏北气流),地面为地面高压底前部或地面倒槽时;第3类当高空700h Pa至500 hPa为高压脊(西北气流控制),850 hPa存在切变线或槽线,地面为地面高压底前部,低压或均压场时;第4类当高空为偏西环流控制,地面为地面倒槽,地面高压底前部或高压后部时;近地层湿或存在逆温是电力污闪发生不可忽视的因素。

石家庄市主要农作物单产变化分析

利用石家庄地区主要农作物1985—2010年历年单产数据,分析讨论了该地区主要农作物单产的变化、突变和周期。结果表明:从年代际变化情况看,大部分主要农作物单产均在1990年代波动最强,在1980年代波动最弱,其中蔬菜单产波动最为剧烈,稻谷波动最弱,大部分主要农作物呈现明显增产趋势,其中蔬菜、小麦和花生单产增产趋势最为明显;从年变化情况看,蔬菜单产波动最为剧烈,棉花波动最弱,大部分主要农作物呈现明显增产趋势,其中蔬菜、小麦和花生单产增产趋势最为明显;主要农作物均呈现增产趋势,增产趋势大多出现在1980年代后期和1990年代初期,玉米、棉花和大豆气候单产出现突变现象;全区主要农作物气候单产均存在准7年的低频振荡周期,其中棉花和稻谷气候单产低频振荡周期振幅最大。

福建一次秋季暴雨天气过程的机制分析

为探讨秋季暴雨的形成机制,利用WRF模式对福建2011-11-08-2011-11-10的大范围暴雨天气过程进行了数值模拟,在验证模拟结果有效的基础上,利用WRF模式输出的高分辨率资料,对其动力和热力条件进行了诊断分析。结果表明,福建秋季暴雨产生在高层西南急流控制、低层热带低压逐渐北抬,且与冷空气相互作用的形势下,具有降水均匀、持续时间长且有明显阶段性的特点。内陆和沿海的降水机制不同,雨带位置与西南急流辐合线、低空急流脉动有着紧密的联系。低层冷平流区和上升运动区相互叠置,低层正垂直涡度区与负散度区叠加,能很好地反映降水落区。正涡度柱和负散度柱对应了最强小时降水,可作为暴雨落区和雨强的指示物理量,为福建秋季暴雨预报提供参考。

河北省草本植物物候特征及其对气候变暖的响应

以1981—2006年河北省8个国家农业气象观测站的草本植物物候观测资料和47个气象站的地面观测资料为基础,运用EOF和REOF等统计学方法,研究了河北省草本植物物候期的变化特征及其对气候变暖的响应。结果表明:河北省草本植物展叶始期总体呈提前趋势,其中东部沿海平原提前趋势最大,中南部平原次之,西北部山区最小;黄枯始期主要表现出推迟趋势,生长季长度以延长趋势为主;春季气温对展叶始期的影响显著,河北省春季气温上升1℃,草本植物展叶始期提前4.1d;各站点生长季倾向率与年均温倾向率呈正相关,即年均温升幅大的站点,生长季延长的幅度也较大;草本植物物候变化特征及其对气候变暖的响应与木本植物基本一致,研究结果对丰富河北省物候与气候变化关系研究具有一定意义。

石家庄市暴雨变化特征及降水极值重现期研究

利用石家庄市17个地面气象观测站建站以来至2011年的逐日降水资料,在分析了石家庄市暴雨日数时空分布特征的基础上,根据耿贝尔极值Ⅰ型分布型理论,讨论了该地区在不同重现期降水极值的分布情况。结果表明:石家庄市暴雨日数由西北和东南向内部逐渐减少,其中西北部山区暴雨发生的次数最多;近几十年来,石家庄大部分地区年暴雨日数呈减少趋势,唯有北部地区呈增加趋势;石家庄市暴雨日数具有明显的年际、年代际变化特征,自19世纪70年代以来出现两个暴雨偏多时期,分别为70年代中期至80年代初和90年代中期前后;石家庄市暴雨日数存在准6 a和准16 a左右的振荡周期。在10 a、30 a和50 a不同重现期各站年最大日降水量和年最大过程降水量相差较大,其中西北部和西南部山区较大,东部平原相对较小,各站年最大日降水量均在100 mm以上,达到大暴雨的标准。