一次强下坡风爆发机制分析

应用地面观测站、ERA5再分析资料和高分辨率的WRF模式分析了一次美国博尔德(Boulder)的强下坡风事件,此次强下坡风暴爆发的机制是高空急流带断裂导致动量下传到背风坡山脚处。进一步分析表明,强下坡风的爆发与天气尺度系统高压脊过境及局地的背风坡重力波有关。在焚风的作用下,背风坡持续变暖导致重力波加强并转竖,侵蚀对流层顶的急流带,最终导致急流带断裂,高空动量下传至地面,强下坡风暴在背风坡爆发。

新疆克拉玛依强下坡风暴的机理研究

利用美国中尺度数值模式WRF对2013年3月7-8日克拉玛依强风进行了模拟,对下坡风发生、发展和结束3个阶段的三维结构特征进行了分析,并由此提出克拉玛依强下坡风的形成机制模型:上游地区出现中高层西南风、低层西北风并伴有强冷平流的配置,当风速不断增大时,气流能够翻越加依尔山在背风坡侧形成重力波,重力波相位向气流上游方向倾斜产生非线性效应,促进了波不稳定区域的形成并导致波破碎,形成湍流活跃层,不断把上层的能量向下传播;克拉玛依中低层形成三层夹心的大气层结稳定度分布,出现明显的过渡气流带从而导致强下坡风的形成;南北风分量在低层和中层符号相反,形成了临界层,不断吸收上层波能量并向地面传送,强下坡风暴不断维持发展。最后利用2006-2012年克拉玛依33个强下坡风过程中的探空观测资料对提出的形成机制进行了验证。

下坡风效应与首都机场“4·6”沙尘暴天气

根据对 2 0 0 0年 4月 4日至 6日的 50 0hPa和中低层流场以及地面天气形势的研究 ,分析了北京“4·6”沙尘暴天气产生的原因 ,指出这次沙尘暴天气与下坡风效应和北京的自然地理环境有关。

领教下坡风的威力

下降风(Katabatic wind)也叫下坡风,是多山地区一种特殊天气现象,局部强风起源于山坡高处,它延着山坡由上而下吹过来,风向不同于海面风向,下坡风由此得名。一般来说山上海拔越高气温越低,冷空气密度比暖空气要大,在一定条件下形成冷空气包,冷空气包在重力作用下延着山坡下降,它就像从山上滚下来的石头,一路加速滚到山脚下,动能一路飙升,撞击途中任何试图挡路的物件,这种撞击的作用使下坡风的风向变化多端,似乎完全是随机的。

兰新铁路百里风区极端风况特征及形成机制

为揭示兰新铁路百里风区大风的形成机制,利用兰新铁路百里风区及周边5个气象站的日极大风速观测数据,分析百里风区极大风的风速、风向时空分布特征及规律;结合地形地貌,着重分析冷空气爬坡翻山现象及下坡地形的加速作用。百里风区十三间房气象站测到的多年平均日极大风速为18.7m·s^(-1),显著高于百里风区周边其他四站(5.5~9.1m·s^(-1)),且十三间房的盛行风向为北风和北西北风,也显著不同于其他四站。局地气压梯度的增大是形成兰新铁路百里风区大风的根本原因,其具体表现在:1冷空气东移,因受天山山脉东段的阻挡而积聚,使天山山脉的南北气压梯度提高;2在吐鲁番—哈密盆地,地面因日照受热而使热气流上升,与积聚在天山山脉东段的冷空气相遇后,使吐鲁番—哈密盆地与山脉之间的气压增大;3百里风区及其周边特殊的地形加强了由气压梯度所形成大风的风速。

塔城3·12东风沙尘暴天气模拟分析

利用NEEP-fnl资料,采用T213资料作模式的初始场和侧边界,MM5v3模式模拟风场,用Hysplit4.7轨迹模式做扩散与沙尘来源分析,并用卫星遥感图对比验证,分析了2006年3月12日塔城地区的一次沙尘暴天气过程。研究表明:这次天气过程500hPa图上乌拉尔山脊在暖平流的作用下向东北发展,在新疆北疆形成一个东西向的横槽,对流层中低层北疆北部为一致的东风,受其引导,北疆地面形成大范围的东风,翻越塔城老风口,在塔城盆地形成强的下坡风。加之当时该区域积雪过早融化,耕地裸露,大风卷起土壤形成这次沙尘暴。MM5v3模式较好地模拟了强的东风下坡风;经过与遥感对比,Hysplit4.7轨迹模式较好地模拟了起沙沙源地和扩散过程,并证实,沙尘没有从准噶尔盆地外源输入,而来源于塔城盆地。

2007年2月28日新疆强风天气成因分析

利用常规气象资料、铁路沿线测风站资料以及中尺度数值模式WRF,对2007年2月28日造成新疆列车颠覆及重大人员伤亡的强风天气进行分析。结果表明,由于天山山脉的阻挡,入侵新疆的冷空气在准噶尔盆地内大量堆积,从而使峡谷两端的准噶尔盆地和吐鲁番盆地之间产生了很强的气压梯度,为此次强风天气的发展提供了有力的动力条件。这是一次强下坡风暴,其起因与地形的狭管效应无关,也不是高空动量下传的结果。造成这次强风天气的原因可能有两个:1)被迫抬升的空气质点在重力的作用下产生垂直振荡,形成重力波。垂直传播的重力波在遇到临界层和逆温层后,经过多次反射,返回地面时形成强风;2)强的气压梯度迫使气流加速穿越峡谷,加速后的气流沿陡峭的地势下降时使风速进一步加大。

新疆“2.28”大风的中尺度数值模拟

受西西伯利亚较强冷空气入侵的影响,2007年2月28日02时,乌鲁木齐开往阿克苏的5807次旅客列车,在新疆三十里风区遭遇狂风,造成11节车厢脱轨侧翻。使用WRF模式对这次大风天气过程进行了数值模拟。结果表明:WRF模式较好地模拟了三十里风区大风的演变和分布特征,对逐时风速的模拟较实况偏小,但变化比较同步;很大的气压梯度和特殊的地形是大风形成的主要原因,狭管效应和下坡风同时存在。

乌鲁木齐机场东南大风数值预报及地形敏感性试验

利用WRF模式和GFS资料对乌鲁木齐机场一次东南大风天气进行了预报和地形敏感性试验。模式预报的结果表明:WRF模式对东南大风的起风时间、持续时间、风速大小等方面有较强的预报能力。地形敏感性试验表明:1乌鲁木齐市区与机场300m左右的高度差对机场风速的影响很大;2机场上空下沉运动的强弱与东南大风的强弱有很好的对应关系;3机场东南大风的风速变化并不总是与峡谷两端气压梯度力的变化同步。此次东南大风天气的产生是低空动量下传、狭管效应和下坡风共同作用的结果。动量下传主要出现在海拔2000m以下的高度,下坡风主要出现在海拔935m以下的高度。

基于动车组安全运行的南疆线既有防风设施优化改造研究

为探究南疆线是否满足动车组开行要求,通过实车试验的方法,发现南疆线既有防风设施部分区段不能保证动车组安全运行,需进行优化改造;在分析试验结果的基础上,对试验中出现大值点的地段进行详细现场勘查和影像记录,分析总结需优化改造的防风设施结构形式等信息,发现南疆线既有防风设施薄弱环节处于无挡风墙地段、桥梁挡风结构、土堤式挡风墙、过渡段等位置。通过数值模拟计算,对土堤式挡风墙、浅路堑和土堤式下坡风等提出具体改造思路和优化方案。通过推荐施工方案、开展现场验证,以达到满足动车组安全运行的目的。

九寨黄龙机场130°侧风分析

本文对九寨黄龙机场2005、2006年130°侧风资料进行统计分析,发现130°侧风的形成与机场所处特殊的地形有直接的关系,由于热力环流形成的下坡风对机场跑道产生一个侧风(东南风),风向稳定,风速较大,严重危害航空器飞行安全。分析还发现,130°侧风有明显的年变化,季节变化和日变化。掌握其成因及变化规律为预报员做好侧风预报和保障高原机场飞行安全提供了有利的帮助。

"三十里风区"强风中山体迎风面逆温层特征

选取达坂城站为"三十里风区"代表站,根据该站观测资料选取九次春季大风过程,以乌鲁木齐站作为风区上游即山体迎风面代表站,分析大风过程中风区上游大气层结状态。研究结果表明:该地区春季大风发生时,在风区上游即天山北坡迎风面的对流层中层700-500hPa存在明显的逆温层;逆温层平均高度约4000m(610hPa),平均厚度约480m(最厚为1200m),平均强度约0.78℃/hm(最强为4.25℃/hm);冷空气越强逆温层强度越强,大风过程结束后,中高层逆温层消失。根据下坡风相关理论,结合逆温层特征可知,"三十里风区"的大风多是与冷空气翻山密切相关的地形型下坡风,加深了对该地区大风的认识。