寒潮大风及海冰对北方港口波浪推算的影响

为了探究冬季极端天气及海况对北方港口波浪推算的影响,以黄骅港为例,建立能够综合考虑海冰和寒潮大风影响的波浪数值模型。与实测值相比,模拟的黄骅港外航道口门处有效波高最大值和平均值分别偏大0.41%和偏小5.46%,且演化趋势基本吻合。结果表明,港内2018年寒潮大浪致灾地点处考虑海冰、强风及波浪绕射与反射影响的有效波高最大值为1.14 m。通过敏感性分析可知,港内波浪推算过程中若忽略寒潮大风的影响,则有效波高严重偏小达73.68%。如考虑海冰的影响,有效波高将比无冰情况偏小8.77%。

1961—2020年新疆区域性强冷空气及寒潮时空分布特征

选用1961—2020年新疆99个气象站气温、降水观测日资料,通过相关分析、线性趋势分析等方法,分析了新疆全年区域性强冷空气和寒潮的特征,并应用降水资料对新疆全年强冷空气和寒潮过程的干湿状况进行了识别。结果表明:(1)新疆区域性强冷空气和寒潮频次均有减少的趋势,在21世纪10年代更为显著,这种减少主要体现在秋季强冷空气与秋季寒潮频次的减少;(2)新疆寒潮在冬季3个月的发生频次较为接近;春季与秋季寒潮在11月最多,3月和4月次之;超强寒潮时间主要集中在冬季的12月和1月,强寒潮发生的频率则在2月最高;(3)新疆寒潮过程最低气温有所上升,降温幅度有所减小;过程平均降水量以及最大降水量自20世纪90年代以来较之前明显增加;新疆冬季区域性寒潮的降温幅度比春秋季区域性寒潮过程高1℃左右;(4)寒潮过程中最低气温和降水量最大中心基本出现在阿尔泰山及天山山区。新疆春秋季寒潮多为正常或干过程;冬季寒潮过程有76.4%为正常偏干,较湿和湿过程有85.7%集中在20世纪90年代以来。对寒潮过程干湿状况进行初步识别,有助于更全面地认识新疆寒潮的气候新特征,为防灾减灾服务;(5)冬季北疆及天山大多数站点是72 h达到寒潮标准,而南疆则更多是在24 h达到寒潮标准。

2022年秋末初冬贵州一次超强寒潮天气过程分析

【目的】2022年11月29日—12月1日贵州出现一次超强寒潮天气过程,为分析此次超强寒潮及其伴随的剧烈降温、大风和雪凝天气的成因。【方法】利用常规观测资料和NECP 1°×1°逐6 h再分析资料,运用天气学原理和天气动力学诊断分析方法。【结果】(1)此次超强寒潮天气过程是在中高纬地区配合有-48℃冷中心的冷涡低槽发展东移南压,引导强冷空气大举南下以及副高加强西伸北抬、高原上多小槽东移的背景下产生的。(2)前期热低压发展加深,贵州大部地区最高气温异常回升至27℃以上,850 hPa冷平流强盛且维持时间长,是造成降温幅度大、气温低、降温持续时间长的主要原因。冷平流强度低于-32×10-5℃·s^(-1)的区域与过程最低气温降幅超过16℃的区域基本一致。【结论】(1)强气压梯度和变压梯度是此次超强寒潮强风形成的主要原因,大风区ΔP3普遍超过3 hPa,ΔP24普遍超过10 hPa。ΔP3>3 hPa、ΔP24>10 hPa可作为寒潮大风预报指标。(2)西南低空急流维持加强,持续输送水汽并使贵州大气层结呈中间暖、上下冷的“三层”结构模式,850 hPa到地面温度T<0℃,为雪凝天气的发生发展提供了水汽和温度条件。当850 hPa温度T≤-2℃、地面温度T≤0℃时,降水相态由雨转冻雨或雨夹雪或雪。

极涡、阻塞高压和西伯利亚高压在极端低温事件中的组合性异常特征

选择2008年低温雨雪冰冻灾害和2016年"霸王级"寒潮,利用NCEP/NCAR再分析资料和地面台站资料,采用西伯利亚高压指数、平流层极涡指数与二维阻塞高压指数,分析了两次极端低温过程期间西伯利亚高压、阻塞高压与平流层极涡的组合性异常特征.结果表明,与1970-2005年的气候平均态相比, 2008年西伯利亚高压偏强8.7 hPa,阻塞高压频率偏高50%,极涡偏强190 gpm;2016年西伯利亚高压偏强16.8 hPa,阻塞高压频率偏高约60%,极涡偏强约296 gpm,说明2016年寒潮过程中3种大尺度天气系统的异常比2008年更显著.分析两次极端低温过程中3种大尺度系统的组合性异常特征,发现与1970-2005年气候平均态相比, 2016年寒潮过程期间极涡偏强,北极高空有较强冷空气,北极地表爆发性增温与中高纬阻塞高压的发展,使大量极寒冷的空气在西伯利亚地区积聚,在高空气流的引导下向中国爆发,使中国大部分地区气温短时间内急剧下降; 2008年平流层极涡能量下传,使得阻塞高压长期维持,西伯利亚高压主体也长时间维持,小股冷空气不断东移南下,使中国南部地区维持长时间低温,并与来自南方的暖湿气流交汇,形成长时间的雨雪冰冻天气.

新疆阿勒泰地区一次强寒潮天气过程分析

利用Micaps常规实况图、EC客观分析场及T213 00时的物理量场,从寒潮冷空气的酝酿、堆积、爆发3个阶段分析了2009年2月11～13日新疆阿勒泰地区的一次强寒潮天气过程,重点分析强降温及降水原因。分析表明:此次强寒潮冷空气来自新地岛和泰米尔半岛的超极地强冷空气,强冷空气沿乌拉尔山脊前东北风带和北风带南下堆积到西西伯利亚上空。由于乌拉尔山脊西北部冷空气的侵袭,使该脊向东南跨,推动西西伯利亚强冷空气大举南下,从而造成这次强寒潮天气。形成强降水的原因是北方冷空气与南支槽东移北上的暖湿气流在该地区汇合,并配合动力条件和水汽条件共同造成的。

2008年4月天山北坡一次强寒潮天气成因分析

利用T213 0场预报资料对2008年4月18日新疆天山北坡带中部石河子垦区发生的50 a不遇强寒潮天气过程的环流背景、影响系统及物理量场进行了综合分析。结果表明:"2008.04.18"强寒潮天气主要成因:里黑海脊发展东移与东欧脊同位相叠加并顺转,脊前东北风带建立并加强,诱导泰米尔半岛冷空气沿脊前东北气流西南下到横槽中,迫使横槽转向强烈发展东南压,并形成高空急流、强锋区和强冷高压;由于高压脊部分东南垮,导致中高纬度强冷空气大举东南下,造成强寒潮天气过程;西南急流与冷空气的交汇产生了较强的动力辐合和水汽辐合,对大暴雪的形成起到了重要作用;大暴雪发生在较强的能量锋区、高湿区和水汽通量辐合区内。

南水北调中线工程2014—2022年冬季水温与冰盖观测分析

南水北调中线工程自2014年12月全线通水以来已运行8个冬季,为防止冰塞冬季输水流量控制为设计流量的30%~50%,严重制约了工程输水效益的发挥。因此,渠道水温和冰盖特性一直是冬季输水关注的重点问题之一。实测数据表明:①冬季输水流量总体逐年增大,最末段保持相对稳定,岗头闸流量约为50 m^(3)s,北拒马河闸约为25 m^(3)s;②冬季气温总体以暖冬居多。保定站最低气温-22.0℃,3日滑动气温极值-10.7℃,短期强寒潮可能是今后冰盖生成的关键驱动因子;③冬季水温沿程逐渐降低,渠首陶岔闸最低水温6.7℃,渠末北拒马河闸多数年份降至0℃附近。北拒马河闸水温最大降幅10日内由3.5℃降至0℃,期间渠段水温降幅亦达到极大值1.69℃100 km。④2016年冬季冰盖最长达280 km(最南端延伸至午河闸),次之为2015年冬季的73 km和2021年冬季的38 km,有两个冬季未生成冰盖。岗头闸-北拒马河闸近90 km是冰盖多发渠段,应引起关注。基于冰盖生成前实测数据,以初始水温和区间气温为输水条件,拟合给出了2 d、3 d和7 d等不同预报时效的简化水温模型和冰盖生成临界阈值。初步分析认为:冬季气温和输水流量是冰盖生成的两大关键驱动因子,流量越小气温越低越易生成冰盖,1月出现的短期强寒潮更易于导致冰盖生成。2016年冬季严重冰情是二者叠加的结果,2015年冬季冰盖主要是输水流量小诱发,而2021年冬季冰盖主要是短期强寒潮所致。

“一一·二四”海难渤海风场的数值模拟

用中尺度数值模式 ＭＭ５对 １９９９年 １１月 ２４日烟台附近发生重大海难事故的渤海风场进行了数值模 拟，探讨了该次冷锋大风的风场特征和影响机制．结果表明：用９０ｋｍ的粗网格可以成功地模拟地面冷高压 与锋面的发展和移动，以及高空环流形势的演变．而通过３０ｋｍ细网格的模拟发现，在冷锋后的行星边界层 中．存在着一条宽度为 ２００ ｋｉｎ的中尺度强风带，最大风速位于 ９２５ｈＰａ，它与高空的极锋急流并不相连；细 网格还模拟出了渤海中尺度低压的发展过程，它使近地面层大风的强度显著加强．模拟还表明，海陆差异对 近地面的风场分布有重要的影响，强风带移入渤海后，在渤海海域形成一个 ２００—３００ ｋｍ的中尺度强风 区．因此，采用具有较高分辨率的中尺度数值模式，对提高渤海大风的预报水平，避兔海难事故的发生更具 有重要意义．

2014年4月强寒潮天气对阿勒泰地区沙棘花期冻害的影响分析

通过对2014年阿勒泰地区沙棘萌动期—开花期—坐果期跟踪观测和历年发育期、冻害调查,发现2014年阿勒泰地区沙棘发育期较历年明显偏早10 d左右,且花期遭遇轻度冻害。通过对有记录以来的气候资料分析确定阿勒泰地区大部分地方沙棘花期在4月20日以后,其中,青河在5月1日以后。本文将2014年4—5月气温与历年同期气温相比较,发现2014年4月气温存在前期高,后期低,且回升趋势和历年趋势相反的异常现象。进一步分析1954—2014年4月21日—5月15日之间的5县1市-5℃、-4℃、-3℃以下最低气温发生概率,结合2014年花期冻害程度,发现沙棘花期冻害率与最低气温和其降幅成正相关,其冻害率均在20%以下,确定阿勒泰地区沙棘花期冻害指标为-4℃。这为沙棘花期冻害预警、产量预报提供了科学依据。

广东省寒潮、强冷空气的气候特征及与ENSO的关系

本文对影响广东的寒潮、强冷空气与ENSO的关系进行了分析 ,结果表明 :寒潮和强冷空气活动多的年份一般出现在中等或强的ElNina期间。寒潮和强冷空气活动少的年份容易出现在LaNina期间 ,而较难出现在ElNina期间。

强寒潮下超高压输电线路直流融冰效果差异分析

针对强寒潮天气下超高压输电线路各区段直流融冰效果存在差异的实际案例,根据输电线路覆冰在线监测数据和现场信息,结合输电线路运行参数以及直流融冰技术相关原理,开展了气象环境、覆冰情况及直流融冰参数间的关联性分析。结果表明:地线等效覆冰厚度较大导致融冰所需时间更长,现场气温较低、风速较大导致覆冰完全脱落所需的融冰电流有所增加,而实际融冰电流小于所需融冰电流导致覆冰未完全脱落。建议在融冰电流一定的基础上,若线路覆冰厚度较大,需适当延长融冰时间;若要短时间内取得较好的融冰效果,需适当增加融冰电流;在融冰时间一定的基础上,若线路环境气温较低或风速较大,需适当增加融冰电流。

沈阳市百年最大降雪过程分析

2007年3月4日-5日暴雪过程为沈阳地区有观测资料百年以来最大一次暴雪天气过程。为了研究此次天气的特点，以便于对以后此类天气做出更好的预报，作者在本文中对该次天气过程做了多方面的分析。因为此次天气过程为沈阳市百年以来最大的一次降雪过程，包括暴雪、寒潮和大风三大主要特点，所以对此次过程做一深入的研究对于以后的气象工作具有重大意义。通过分析表明本次过程为高空南北槽合并、低空切变发展为低涡、地面南来气旋和极地冷空气的共同配合作用形成。通过水汽条件、动力因素和k指数等多方面物理量的分析，结果表明此次暴雪、寒潮和大风主要成因为①500hPa强冷空气堆积、700hPa垂直运动、850hPa的低涡和地面南来气旋，高低空以及地面的配合相当完美。②前期暖湿空气的堆积和地面江淮气旋带来的暖湿空气，高空强冷平流。暖湿和冷干空气的交汇是暴雪产生的必要条件。③垂直运动是降水产生的动力因数，垂直运动和地面气旋系统的移动路径和降雪区域密切相关。

低热水泥混凝土早期塑性开裂风险研究

坝区大风、干热、强降温等气候特点,使得混凝土存在发生早期塑性开裂的可能。通过测定极端天气环境下(如:大风干热、大风寒潮)混凝土的含水量、贯入阻力和早期塑性开裂行为,对表面不处理、覆盖保温被和掺加聚乙烯醇(Polyvinyl alcohol,PVA)纤维低热水泥混凝土的早期塑性开裂风险进行了研究。结果表明:在上述两种极端环境作用下,覆盖保温被是十分有效的保湿、抗裂措施,可以明显阻止低热水泥混凝土表层水分的蒸发和散失,进而显著降低甚至完全抑制早期塑性开裂的发生。掺加PVA纤维有利于提高混凝土的塑性抗开裂能力,这主要是与纤维的桥接阻裂作用以及它们三维乱向均匀分布阻止了浆料离析所产生的沉降裂缝有关。不过,PVA纤维的加入为水分的向外迁移提供了连通通道,导致水分蒸发速率明显增大,这可能会在一定程度上加大低热水泥混凝土早期失水收缩开裂的风险。鉴于覆盖保温被可以有效阻止水分蒸发散失的作用效果,今后研究可考虑将其与PVA纤维结合使用,以更好地降低极端环境作用下低热水泥混凝土的早期塑性开裂风险。

甘肃河西地区一次强寒潮天气个例诊断分析

2008年4月19～20日，受西伯利亚东移南下的强冷空气影响，河西地区出现了自2001年以来最强的1次寒潮天气。利用MICAPS资料分析了这次强寒潮爆发时的环流形势演变特征。同时采用NCEP／NCAR2．5°×2．5°每天4次再分析资料，计算了60-105°E、35—60°N区域内，4月15日08时-20日08时300hPa高空急流，500hPa涡度、温度平流、垂直速度，700hPa水汽通量散度等物理量。结果表明：此次强寒潮的爆发与高空急流在东移南下过程中逐渐加强有关，500hPa正涡度区与槽前锋区配合一致，更有利于引导强冷空气东移南下。低层强冷平流对地面加压降温作用至关重要，垂直速度与大气层结稳定度有关。700hPa水汽通量散度场分布特征对寒潮天气条件下的降水形成有明显影响，水汽通量散度极小值区域均有降水，最大值区域无降水而有沙尘天气。

大连地区寒潮强风天气的数值模拟研究

利用常规资料、自动站资料以及中尺度数值模式(MM5V3)对2007年3月4～5日大连地区出现的极端寒潮大风天气进行了分析。结果表明,这次极端寒潮大风天气是北方冷空气东南移形成强冷锋与北上强江淮气旋共同作用造成的。强冷空气在下沉气流作用下,在大连上游即渤海中低层形成强干冷中心,低空有强负涡度、强辐散,高空有强正涡度、强辐合,有利于地面冷高压及冷锋的加强;大连东部低空有强正涡度、强辐合,高空有强负涡度、强辐散,有利于气旋加强发展;强高压、强冷锋配合罕见的强大气旋,从地面到850hPa形成明显的西边强高压、东边特强气旋的形势,这是出现寒潮强风天气非常有利的因素,这种西高东低形势形成的强气压梯度区自西向东经过大连地区,造成大连地区罕见的寒潮强风天气。

一次区域性冻害天气的成因分析

2004年5月3～5日清晨,河西走廊东部地区连续发生区域性强霜冻天气,对武威市农林业生产造成有气象记录(1951年)以来最为严重的危害。文中应用实时MICAPS气象资料和地面自动观测资料,对这次冻害天气过程进行了天气学和气候学成因分析,在此基础上得到了霜冻预报的着眼点,结果表明强冷空气爆发是造成冻害的直接原因,前期气温异常偏高使农作物生育期提前、长时间持续0℃以下气温和地温加剧了冻害程度。

基于南海定点观测数据的强风场特性研究

为了满足我国海洋工程抗风设计需求,在南海某海洋平台定点开展了原型测量工作。通过对海面上82 m和29 m两处开展实测工作,获得了冬季寒潮和超强台风"尤特"影响下的风场现场实测数据。利用非平稳过程分析方法对两类强风过程的脉动风分量、湍流强度、阵风因子、湍流积分尺度和脉动风谱等风场特性进行了分析。验证了脉动风分布的高斯性,给出了湍流强度与阵风因子的非线性拟合参数,分析了不同高度处风场特性剖面变化规律,证明了脉动风实测谱与Von Karman经验谱的良好拟合关系。

首都机场寒潮强风极值出现条件的分析

对首都机场寒潮强风极值出现条件进行了初步分析 :当低层到中高层的槽线上下位置呈垂直或前倾的条件下 ,强风的风速大小与锋区强度和层结曲线平行于干绝热线的厚度成正相关。

对“霸王级”寒潮引起大风降温成因的研究

寒潮一种大规模的强冷空气活动过程,它会带来剧烈降温、大风、暴雪等灾害性天气。论文选用的个例是2016年1月17日到25日的"霸王级"强寒潮过程,该次寒潮过程使得多地最低气温跌到有史以来的记录以下。通过计算涡度平流、温度平流、西风环流指数等物理量和分析高空环流形势,发现该次寒潮有连续两次的横槽转竖过程而且地面配合着两次东海气旋北上入海。强的冷平流是大风降温的热力条件,不断南侵的冷空气以及低层大气的对流不稳定层结为大风天气的出现提供了动力和能量条件。

一次春季强寒潮的降水相态变化分析

应用NCEP1°×1°资料、常规观测资料、自动站资料、多普勒天气雷达资料,对2007年3月河北省一次早春强寒潮天气背景下的降水多相态转换的成因与雨雪转换的预报进行了分析。结果表明:850hPa及以下蒙古高压和江淮气旋共同作用产生的偏东风导致低层大气温度持续下降,降水性质从雨转为雪。随着江淮气旋入海,高低空风向发生突变,从东北风转为西北风,加上太行山地形作用,使太行山东麓部分地区低层大气出现小幅升温,0℃层高度抬升,致使从雪转为雨。多普勒天气雷达回波图上,0℃层亮带高度的迅速下降,可作为从液态降水向固态降水转换的判据之一。天气学分析表明,当0℃层高度低于950hPa、地面气温在0℃上下、1000hPa温度低于2℃、925hPa温度低于-2℃时,降水性质将从雨向雨夹雪或雪转变。