模拟四季温度层积对南方红豆杉种子生理性状的影响

为了解濒危物种南方红豆杉(Taxus chinensis var.mairei)种子内含物含量受温度和湿度层积的影响,设置4个季节、2种湿度(16%和24%)基质层积处理,对种子的可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白和脂肪等内含物质的变化进行研究。结果表明,不同层积处理下种子贮藏物质的含量有显著变化,春季层积9个月后,可溶性蛋白含量达到最高值;可溶性糖含量呈现降低-升高-降低的变化趋势;淀粉和脂肪含量均随层积逐渐减少。秋季层积9个月后,淀粉含量降至最低。相比于24%湿度,16%湿度的春季、秋季、冬季层积9个月后,脂肪含量均减少较多,说明16%湿度下种子代谢活动更强。春季和秋季的暖温更能促进种子代谢,促进种子形态后熟。夏季温度过高,导致种子生活力下降,夏季层积处理3个月后,种子已经发霉和腐烂。层积过程中,种子内含物在相关酶的作用下,降解为可溶性蛋白、可溶性糖等,为种子萌发提供物质与能量。种子层积时间、温度和湿度及交互作用可作为种子内含物的调控因子。

一次寒潮过程的多种相态降水机理分析

利用气象站观测资料、NCEP分析资料和中尺度模式WRF—V3，从环流形势、动力机制、温湿特征等方面对2010年2月9—11日江苏一次雨、雪、冻雨、冰雹等不同相态的寒潮过程进行分析。结果表明，冻雨和雪的大气层结有明显差异，冻雨发生时在对流层中低层有融化层，融化层内温度为1～2℃，近地面气温低于0℃；降雪发生时，整层大气温度都在0℃以下。对流层中低层大量的水汽平流和暖平流是造成冬季对流性天气的主要原因，冬季产生冰雹的“高架雷暴”位于近地面冷池之上，冰雹出现前对流层中上层有干空气侵入。WRF—V3模式数值模拟结果表明，降雨和冻雨出现时对流层低层都有雨滴存在，降雪时对流层低层的雨滴消失。

一种改进的飞机自然结冰潜势算法研究

飞机结冰严重危害飞行安全,随着国产大飞机计划的推进以及自然结冰试飞试验的开展,飞机结冰研究越来越引起了民航和气象等诸多部门的重视。本文介绍了一个改进的飞机自然结冰潜势算法,该算法直接基于大气温湿层结给出结冰潜势,可以识别多种天气条件下(包括冻雨)的飞机结冰可能,具有命中率高、虚警率低、应用简便、实用性强的特点。用26个飞机结冰试飞(飞行)报告对该算法进行了检验和评估,发现该算法能较好地估测多种天气条件下飞机在飞行中实际遭遇结冰的情况,且能给出结冰的区域和大致高度。同时,在安庆的一次飞机自然结冰外场试验中对该方法进行了应用,发现结合地面观测、探空秒数据和卫星资料等,该结冰潜势诊断方法可以准确诊断结冰层的高度和随时间的变化,与飞机实际空中探测具有较高的符合度。

环境温湿层结对雷暴云空间电荷结构的影响

非感应起电机制中决定雷暴云电荷结构的反转温度是液态水含量的函数,而液态水含量的空间分布又取决于环境初始场中气团平均相对湿度和对流不稳定性的配置情况。本文通过不断改变初始场中层平均相对湿度和对流有效位能(CAPE)的值,同时不稳定度因子K和SI也随之发生相应的改变,利用三维强风暴动力电耦合数值模式,来研究初始场温湿层结的不同配置对液态水含量进而对电荷结构的影响。结果表明,CAPE较小时,电荷结构与中层平均相对湿度的大小无关,均为准反极性,且起电活动较弱;CAPE很大时,较大和较小的中层平均相对湿度更易引起强的起电活动和偶极性电荷结构,当霰和冰晶共存的区域中心落在上升气流的外围时,会形成反极性电荷结构。当对流有效位能相同时,增加中层平均相对湿度,气层的不稳定性提高,更有利于对流的发展和偶极性电荷结构的形成,减小中层平均相对湿度,对流减弱,有利于准反极性电荷结构的形成。

石家庄市一次大气重污染过程的边界层特征和成因分析

针对石家庄市2015年12月5—14日出现的重污染过程,利用石家庄市逐日地基微波辐射计、风廓线雷达、地面气象观测资料以及同期的污染物观测资料,分析了重污染过程期间大气边界层温度、湿度、风变化特征及对PM2.5的影响,采用Hysplit后向气团轨迹模式对污染来源进行分析。此次重污染以局地排放为主要形成源,期间冷空气势力弱,地面日平均风速均在1.5m/s以下,日平均相对湿度均在70%以上,风速小、湿度大,稳定的大气环流形势为重污染提供了持续稳定的大气环境背景。逆温形成及快速增厚导致重污染开始,逆温层平均厚度为683m,逆温层厚、强、不易消散,导致重污染持续时间长、污染重。近地面小风层厚(平均700m左右),通风能力弱,导致污染物难以稀释扩散。同时近地层湿度大、厚度厚,使得PM2.5更容易形成和积累,对重污染加重起到了促进作用。

辽宁一次区域持续性雾霾的气象成因分析

近年来,雾霾天气频发,加剧了空气质量的恶化。研究雾霾天气的成因,加强雾霾的预报能力,对指导公众出行和保护身体健康有着重要的意义。本文利用辽宁62个国家级自动站观测资料和NCEP再分析资料,对2015年11月7—14日辽宁一次持续性雾霾天气过程的环流背景、形成条件和持续原因进行分析,结果表明:(1)高层西南偏西气流,低层暖脊及地面倒槽和弱气压场的环流背景为雾霾天气的发生提供了有利的天气形势。(2)逆温是这次雾霾天气持续的重要原因。雾和霾天气逆温表现形式不同,大雾过程中,逆温层高度低,厚度小;霾过程中,逆温层高度高,厚度大,且表现为多个逆温层同时存在。(3)水汽条件是雾和霾转换的关键因素。当近地层空气相对湿度大于95%时,有利于雾的生成;而相对湿度在60%~70%时,有利于霾的形成。雾向霾转换时,比湿增大;霾向雾转换时,比湿下降。(4)近地面弱的上升运动、中高层弱的下沉运动是此次雾霾加强的动力机制。(5)雾霾出现前后气象要素特征差异明显,可为雾霾天气的预报提供重要参考。

雨团模型中扰动的波谱分析及其位势稳定度

为研究雨团模型中扰动的波谱分析及其位势稳定度,研究了其中由垂直结构方程和边界条件所构成的特征值问题,讨论了湿层结参数的垂直分布与位势稳定度的关系,得到了位势不稳定判据,给出了不稳定模态增长率和稳定模态振荡频率的上、下界,以及模态垂直结构的分布规律。在垂直方向,当湿层结参数均大于0时,所有模态都是稳定的;而当其在某处小于0时,则满足不稳定判据的模态可有位势不稳定。结果与实际情形大体相一致。

湿层结参数非常数时雨团模型中的位势不稳定

建立了圆柱坐标下湿层结参数在垂直方向不为常数时的非轴对称雨团数学模型,着重讨论了其中的位势不稳定问题。抽象出了暴雨发生前期、盛期和发生后的三种典型湿层结参数的垂直分布。得到了此时位势不稳定的判据,分别给出了不稳定扰动增长率与稳定扰动振荡圆频率的上、下界。并在该参数取分2段常数的情况下,进行了解析求解。得到以下结论:该模型雨团在水平方向可有螺旋结构,这与用雷达资料得到的实际情况一致。在暴雨发生前期,有位势不稳定发生;且螺旋臂条数越多,雨团半径越小,不稳定增长率的上界越大。在暴雨盛期,整层为弱位势稳定层结,无位势不稳定发生;扰动螺旋臂条数越少,半径越大,其振荡圆频率下界越大。在暴雨结束后,整层为强位势稳定层结,也无位势不稳定发生;扰动螺旋臂条数越多,半径越小,其振荡圆频率的上界越大。在该参数取为2段常数情况下,且下层与上层其分别为负、正值时,有位势不稳定发生,且雨团的螺旋臂越多、半径越小及不稳定层次越厚,其增长率越大。该不稳定雨团的垂直结构在下层大体为半个正弦波,波长随不稳定层次的增厚而增大;在上层则为指数分布,且随高度增加迅速趋于0。

河北中东部一次大雾天气诊断分析

利用NCEP1°×1°资料、国家观测站数据对2018年11月12—14日河北中东部持续大雾天气的成因进行了诊断分析。结果表明:本次大雾分为辐射雾、平流辐射雾2个过程;晴空背景下的夜间辐射冷却作用对大雾的形成和前期维持非常有利;前期湿度的增加为大雾的发生和维持提供了有利条件,后期水汽平流补充,雾的性质转变为平流辐射雾;前期风力微弱,利于辐射雾发生,后期地面风速基本维持在0.5 m/s^2 m/s,有利于雾的维持;大气层结稳定为大雾提供了有利的层结条件。

2017年青海东部两次强对流天气过程对比分析

利用常规观测资料、NCEP1°×1°再分析资料,分析在青海省东部2017年7月23—24日和2017年7月31至8月1日发生的两次强对流天气过程(简称“7.23”和“7.31”),对比分析高低空环境场特征、动力、热力和不稳定条件。结果表明,两次强对流天气都发生在有利的大尺度环流背景下,主要成因是地面冷空气从河西走廊扩散南下,与西南暖湿气流在青海东部交汇;触发机制是500 hPa干舌、地面干线,地面辐合线,地面冷锋;两次过程都是高层辐散,低层辐合的典型配置,“7.31”以倾斜上升运动为主,“7.23”低层水汽辐合强于“7.31”;两次过程都有两条水汽带,一条为副热带高压西侧的东南气流输送水汽带,另一条为高空槽前冷空气携带水汽带;500 hPa附近有350 K假相当位温(θse)高值中心,38°N附近有倾斜的θse等值线密集带,这种锋生带更有利于短时强降水发展和维持。

温湿层结对雷暴云起电过程及闪电活动的影响

为了探究环境温湿配置对雷暴云微物理、电过程及闪电的影响,本文利用法国三维非静力中尺度数值模式Meso-NH,通过改变该模式初始各层的环境温度和相对湿度,对南京地区雷暴云云微物理过程及闪电活动的发生情况进行了模拟。研究发现:大气低层、中低层环境温度和湿度的改变对雷暴云中对流强度,电场强度及分布,4种水成物粒子(雨、冰晶、雪、霰)的分布及其所带电荷量和总闪电数造成了较大影响;在低层和中低层增湿对雷暴云及闪电发生的增强效果要好于增温;在中层和中高层,降温对雷暴云及闪电发生的增强效果要好于降湿。结果表明,对低层、中低层大气环境温湿层结的影响能显著地改变雷暴云的云微物理过程,影响起电和放电,并剧烈地改变闪电活动的强度。

基于探空资料的江西典型冻雨天气过程垂直结构分析

利用探空资料和地面观测资料,对1959—2008年发生在江西的典型冻雨天气过程的大气垂直结构进行了分析。结果表明:冻雨的形成与大气饱和层、冰晶层、暖层、逆温层、冷层及特征物理量等因素的关系密切。对流层中下层的大气呈饱和或准饱和的逆温状态,饱和层顶位于暖层之上是冻雨发生的主要层结特征。冰晶层底部的平均高度为675hPa,平均厚度为2309m;暖层底部的平均高度为834hPa,平均温度为4.1℃,平均厚度为1765m;逆温层的平均温差为7.5℃;冷层的平均厚度为1668m,平均最低温度为-3.9℃;平均地面最低温度为-1.2℃;冻雨发生时大气整层比湿积分指数须增大为1000以上,干暖盖强度指数须降到-5℃以下。

两次高压电线积冰过程气象成因分析

对2008年2月25—26日和2009年1月5—9日湖北省500 kV高压输电线路张恩1回线307号杆塔采集到的两次积冰过程进行分析,结果表明:两次积冰过程具有相似的环流形势即500 hPa中高纬为两槽一脊。低纬度地区有短波槽活动,700 hPa低空急流明显,地面处于冷锋前。低空急流、地面冷锋均有利于冰冻雨雪天气发生,且积冰过程中均有良好的温湿条件,并都伴有降水发生,这些条件都为积冰形成提供了良好的动力及热力条件。而2008年积冰过程大气温度垂直结构存在暖层,是造成两次过程形成机制不同的原因之一。

“0185”上海特大暴雨成因分析

20 0 1年 8月 5～ 6日上海市发生特大暴雨 ,其中黄浦区和徐家汇区出现了 50年以来最大日雨量。利用加密卫星云图资料、上海南汇WSR 88D多普勒雷达资料和加密观测等资料对“0 1 85”特大暴雨过程作了天气动力学诊断分析发现 :本次特大暴雨是中 β尺度系统强烈发展引起的 ;初步揭示了深厚的湿中性层结和对称不稳定是导致中 β尺度系统发展的激发机制 ,是特大暴雨形成的主要因素。

近10a新疆短时强降水湿度层结及大气能量结构特征分析

为更好地把握中亚低涡造成新疆短时强降水天气过程的机理特征,利用温度露点温度廓线图(T-lnP图)和大气位温-风矢能量图(V-3θ图)研究了中亚低涡背景下新疆短时强降水的湿度特征和大气能量结构特征。主要结论有:(1)根据对短时强降水T-lnP图及湿度特征的分析统计,将短时强降水分成三类:对流层高低层干而中层湿度大型、对流层中层干燥型、对流层整层湿度都显著型。其中第一类最多,占短时强降水总个例的60%;而第二类和第三类分别占27.5%、12.5%。(2)一般在短时强降水天气发生前V-3θ图特征为:三条θ曲线呈曲折增长;有"顺滚流"结构存在;有"蜂腰"形构造;有较为浅薄的超低温层存在。

Optimal air-supply mode of hybrid system with radiant cooling and dedicated outdoor air

The hybrid system with radiant cooling and dedicated outdoor air not only possesses high energy efficiency, but also creates a healthy and comfortable indoor environment. Indoor air quality will be improved by the dedicated outdoor air system(DOAS) and indoor thermal comfort can be enhanced by the radiant cooling system(RCS). The optimal air-supply mode of the hybrid system and the corresponding design approach were investigated. A full-scale experimental chamber with various air outlets and the ceiling radiant cooling panels(CRCP) was designed and established. The performances of different air-supply modes along with CRCPs were analyzed by multi-index evaluations. Preliminary investigations were also conducted on the humidity stratification and the control effect of different airflow modes to prevent condensation on CRCP. The overhead supply air is recommended as the best combination mode for the hybrid system after comprehensive comparison of the experiment results. The optimal proportion of CRCP accounting for the total cooling capacities in accord with specific cooling loads is found, which may provide valuable reference for the design and operation of the hybrid system.

基于探空资料的拉萨短期降水预报特征分析

利用近11年拉萨探空和地面降水资料,挑选811次符合条件的分析对象,对不同相态不同强度不同时次的降水和所对应的探空特征进行了对比分析。夏季拉萨早晨大气水汽含量高于晚上,夜间大气不稳定能量高于凌晨。出现降雨前早晚大气一致有增温增湿现象,一般夜雨表现为高低层干热中间湿冷结构,强夜雨为高低层湿热中间干冷。冬季早晚大气温湿差异小于夏季,有降雪时大气层结曲线和露点曲线呈近"漏斗"状,即大气属于上干下湿状态。考虑到无降水大气状况和有降水大气更好区别,本文也统计出5103次无降水个例,给出了无降水的大气特征。

滨州市两次大雾天气过程的总结分析

利用多种常规观测资料对滨州市2011年12月3-7日和2012年3月16-17日2次大雾天气过程进行分析，探讨了大雾天气产生的环流形势及其形成的大气层结特征、垂直运动特征、温湿条件等。结果表明，稳定的环流形势及地面较弱的气压场是大雾形成的有利天气形势；风力小，空气湿度大，有利于雾的形成；低层西南气流是大雾形成并维持的主要水汽来源；近地层形成逆温层，使大气层结处于稳定状态，是大雾形成和维持的重要条件；低层垂直运动较弱，对水汽的扩散不利，有利于雾的维持。

朝阳市一次暴雨过程的成因分析

利用NCEP 2.5°×2.5°再分析资料、站点气象资料等,通过分析暴雨发生发展过程中环流形式、水汽的配置和输送,以及垂直运动的变化,从而分析影响此次强降水发生发展的因素,阐述了暴雨的产生机制,为今后的预报工作提供借鉴和参考。

2024年2月初湖北极端冰冻过程的观测和成因分析

2024年2月初湖北省遭受了一次极端冰冻天气过程,期间经历了冻雨、冰粒和雪等多种降水相态变化,其中冻雨强度为当地1981年以来最强。为给复杂冰冻天气过程的准确预报及精细化预警服务提供参考依据,利用常规气象观测、双偏振雷达和再分析资料,对湖北此次极端冰冻过程的基本观测特征及成因进行分析。结果表明:(1)此次过程的环流形势表现为,南支槽和副热带高压共同影响,西南气流与偏东路冷空气长时间交汇,西南暖湿气流叠置在低层冷空气之上,垂直方向上存在有利于冻雨发生的“冷-暖-冷”温度夹心层结。700 hPa水汽通量异常偏强、700—800 hPa温度异常偏高和925 hPa温度异常偏低是此次冻雨强度具有极端性的主要原因。(2)降水相态与垂直温湿层结的关系分析表明,云顶伸展高度、融化层和低层冷垫的厚度及强度是决定降水相态的关键因子,湖北省此次过程冻雨和冰粒均为融化机制降水,冰粒比冻雨云顶高度更高、融化层厚度和强度更弱、低层冷垫厚度和强度更强。(3)此次极端冻雨的双偏振雷达特征表现为强回波主要集中在融化层2~3 km高度附近,有明显的0℃层亮带特征,回波强度为30~45 dBz,最强可达50 dBz;在融化层及以下,相关系数维持在0.7~0.95,存在明显的梯度大值区;差分反射率为正值,强度在1~3 dB,最大达4 dB,与降雨没有明显差异,但与纯雪为负值差异较大。