一次北极地区低云转化为海雾的观测研究

2016年8月11日,中国第七次北极科学考察在82.75°N,163.25°W附近观测到一次海雾过程。本文利用船载观测数据和浮冰站通量系统观测数据,结合再分析资料,对海雾的形成机理进行研究。结果表明,冷高压系统在冰面的加强,增强了下沉运动,使逆温层高度明显降低。伴随低云云底高度下降,冰面能见度下降至不足1 km。在低云下降过程中,冰面气象要素表现为增湿和降温的特征。冷平流和冰面的冷却作用导致气温下降,高低压之间的偏南气流将楚科奇海的水汽输送到密集浮冰区,为海雾提供了充足的水汽。冰面的升华和蒸发作用一方面对底层大气水汽增加有贡献,另一方面使冰面失去潜热导致冰面温度下降。

春季青藏高原感热异常对副热带东北太平洋低云的影响

【目的】探究春季青藏高原感热异常对同期副热带东北太平洋(Subtropical Northeastern Pacific,SNEP)低云量的影响。【方法】基于卫星观测和再分析资料,采用回归分析、相关分析、合成分析以及模式模拟等方法,分析青藏高原感热与SNEP低云量的关系。【结果与结论】(1)青藏高原感热和SNEP低云量奇异值分解的第一模态方差贡献率为33.76%,时间序列相关系数达0.84。(2)春季青藏高原地表感热异常增加时,大气环流异常自青藏高原到SNEP呈现“+-+-+”的准正压波列状结构。SNEP异常反气旋环流会加强北太平洋副热带高压强度,使其向东北移动。同时,异常正压反气旋环流加强下沉运动,大气低层逆温层强度加强,低云高度降低。(3)反气旋环流东南侧的东北风异常加速背景风速,导致海表感热增加,海气界面稳定度减弱,湍流混合运动加强,因此有利于海面向云层输送水汽,促使低云量增加。(4)青藏高原感热异常强年的响应显著大于弱年,体现不对称性。本研究探究青藏高原与SNEP低云变异的物理联系,可为SNEP低云的预测提供参考。

南宁机场2次低云过程对比分析

该文利用云高仪资料、ERA5(0.25°×0.25°)再分析资料以及风廓线雷达资料对南宁机场2023年1月和2月2次低云过程进行对比分析,结果表明,①2次过程均伴随降水,差别在于2月过程低云持续时间更长,期间出现一次大雾天气;②2次过程均受西南急流影响,后期中层西北气流和地面西南低压外围形势是2次过程低云消散的关键,差别在于2月过程低层切变线的维持和地面弱冷空气的渗透使得低云更容易生成和维持;③2次过程低层都存在湿区且近地层存在逆温层,差别在于2月过程的逆温层深厚且长时间维持,逆温层高度的下降,是2月过程出现大雾的重要原因之一;④1月过程为冷暖交汇型低云转纯回流型低云,2月过程以冷暖交汇型低云为主,短时为纯回流型低云;⑤V0H对于低云的预报有一定的指示意义,当南北特征值都存在时,南风特征值的增大有利于低云的出现,当只存在南风特征值时,大于等于8 m/s的南风特征值有利于低云的消散;⑥2次过程云底高度的升降与垂直运动的方向呈现正相关关系。

基于卷积神经网络的西北太平洋夜间海雾/低云卫星检测方法研究

使用Himawari-8静止卫星数据,基于CALIPSO卫星云底高度结合云雾水平均匀性特征提取海雾/低云标签,并使用全卷积神经网络与全连接条件随机场相结合的模型(Fully Convolutional Network and Conditional Random Field,FCN-CRF),提出一种夜间海雾/低云卫星检测方法。经过建立与训练模型,使用CALIPSO卫星的海雾/低云观测检验FCN-CRF模型和双通道差值法的结果。FCN-CRF模型表现良好,其检出率(probability of detection,POD)为0.611,虚警率(false alarm ratio,FAR)为0.174,临界成功指数(critical success index,CSI)为0.541,Hanssen-Kuiper技能分数(Hanssen-Kuiper Skill Score,KSS)为0.436,Heidke技能分数(Heidke Skill Score,HSS)为0.577,整体优于双通道差值法。

全球典型低云区中各类低云云量与水平温度平流关系的单点个例分析

选取欧洲中心40年再分析资料(ERA40)中2001年7月的775 hPa和925 hPa等压面上的风场和温度场资料与ISCCP同时段的低云资料,利用条件概率方法(云频数)和逐日演变的动态方法分析全球典型低云区单点的云量与水平温度平流的关系。结果表明:全球典型低云区单点上各种云的云量与水平温度平流之间的关系是十分复杂的,在某种平流下各种云均有可能出现,某种云也能在不同的平流下出现。全球典型低云区单点云量与水平温度平流的逐日演变没有明显的同步性。因此,从已知的水平温度平流条件来预报各类低云云量是没有充分的观测事实作为依据的。

基于ERA5再分析资料的冬季南海北部低云日变化研究

低云对区域辐射能量平衡和天气、气候具有重要意义。利用ERA5再分析数据和中国香港探空站资料研究了冬季南海北部低云日变化机理。主要结论如下:(1)南海低云量呈现西北多东南少、夜多昼少,低云高度呈夜高昼低,低云厚度呈夜厚昼薄的特征。(2)冬季南海北部低层大气稳定性强,海气界面稳定性弱,云层下方边界层混合均匀,有利于低云形成。(3)夜间,陆风环流系统改变海洋风场和湿度场的分配,异常南风使近海水汽辐合抬升,为云层发展提供水汽。(4)夜间逆温层强度虽弱但发生频率更高,且云底以下边界层退耦减弱,边界层混合加强,云顶短波辐射加热作用消失,促使低云的产生。这都将有利于提高人们对南海低云日变化的理解和数值模拟能力。

2007—2020年威海机场4-9月平流低云的变化特征及影响因子分析

分析了威海机场2007—2020年(2014年资料缺失)4—9月平流低云的年际和逐月变化特征,揭示有利于平流低云出现的月尺度大气环流场及其可能的影响因素。结果表明:威海机场年均出现39.8个平流低云日,多年平均的平流低云日数从4月开始逐月增加,7月达到最多,为11.5 d,8—9月又逐渐减少,呈单峰结构。平流低云出现时常伴有轻雾和平流雾,两者出现频率合计达79.4%;西南风是平流低云出现时的主风向,180°~220°内的风向占比达50.0%。威海机场位于地面稳定的东高西低天气形势下,有利于平流低云的出现,此时山东半岛南部海域的海表温度较低,其上有明显暖平流,上暖下冷的结构有利于大气层结稳定,大气向海洋放热而降温,易使气流在山东半岛南侧登陆时形成低云并维持。年际尺度上黑潮的强弱对威海机场平流低云日数的多寡有较好的指示意义。

晋江机场低云天气统计分析

根据2000—2020年泉州晋江国际机场共21年的低云记录数据,对该机场低云天气的日变化、年变化进行了统计分析,并总结了低云日变化与年变化的变化规律。结果表明:低云的日变化表现为日出前后与上午出现的频率最高,春季相较其他三季低云量最多,且春季低于450 m低云的出现频率较其他三季最高,春季的平均低云云高最低,秋季的平均低云云高最高。

贵阳机场近十年低云天气统计和分析

利用贵阳机场2012~2022年月总簿、人工观测等资料,对贵阳机场近十年百米及以下低云的气候和要素特征以及低云过程的时间特征进行统计和分析,得出以下主要结论:全年有1/3的概率会出现百米及以下低云,冬季最容易出现,夏季则出现少,春秋两季的低云特征相似度高。在月变化特征上表现为,1月是出现百米及以下低云的高频月份。出现低云日时温度和温度露点差在逐年季节变化上主要为负距平,相对湿度主要在[100%, 75%)之间,风向常在北东和东北东两个方向,风速为2~3 m/s;百米及以下低云过程通常开始于午夜及凌晨,消散于日出之后,最常出现1个小时左右,常伴随稳定性降水和轻雾。

利用多源数据对2019年2月贵阳机场准静止锋低云天气诊断分析

利用多源数据对贵阳机场2019年2月发生的昆明准静止锋低云天气进行诊断分析。结果表明:当贵阳机场发生低云天气时,昆明准静止锋位于24°~27.5°N、104.5°~109°E;850 hPa及以下的偏南气流为准静止锋背景下贵阳机场低云天气的发生提供了主要水汽来源,越接近地面,水汽来源越趋向于西太平洋;贵阳机场低云天气发生时,准静止锋具有浅薄冷空气层的特点,冷空气层平均厚度为390m,最厚780m,最浅时仅有120m。低云天气发生时,贵州中部一线多有地面辐合线出现,可分为三类:当准静止锋位于贵州西部或云南东部时,需要重点关注偏北风与东南风之间的辐合;当准静止锋东退时,近地面偏南气流大范围进入贵州中南部区域,并与偏北气流在贵州中部一线形成辐合;当准静止锋处于锋生时,较强的冷空气南下与昆明热低压前沿的偏南气流在贵州中部形成对峙,产生辐合线。

珠海机场冬季低云低能见度天气过程观测研究

2023-01-13—14珠海金湾机场连续两天经历了冬季低云低能见天气过程,影响了珠海机场的航班起降。对自动观测系统数据和天气图进行分析,利用天气学原理的方法,得出500 hPa受高空槽过境影响,低层有逆温和较强的偏南暖湿气流输送水汽,地面受弱气压场影响,稳定微弱(0~2 m/s)的偏南风场且有弱降水导致低云低能见度天气生成。在两低天气保障过程中,观测员应积极与预报员沟通,了解最新天气变化趋势,密切关注天气实况和气象数据的变化,为管制员及用户需求提供实时准确的气象服务。两低天气结束后,要做好两低天气过程复盘和保障工作经验教训的总结。

影响延边东部气温预报失误的持续性低云过程分析

利用常规观测资料和ECMWF再分析资料,分析2022年12月23日夜间吉林省延边朝鲜族自治州最低气温预报失误的原因。结果显示:(1)降水结束后,虽然高空冷涡已完全移出,但中低层仍为东北风或北风,并没有西北干冷空气注入,导致中低层湿度较大,天空状况为阴或多云,不利于夜间地表长波辐射降温;(2)本次过程温度平流较弱,持续性低云和地面风对夜间气温几乎未下降起到关键性作用;(3)在近地面湿度未得到很好清除的背景下,配合弱上升运动、稳定大气层结的共同作用,使得低云维持;(4)在地形因素作用下,下沉增温利于延边东部气温升高,湿空气抬升达到饱和形成云,促使云体稳定维持在山前,同时也使延边东部风力增大,导致气温不易下降。

一个统计低云方案及其在大气环流模式中应用初探

文中利用湍流耗散特征时间尺度和湍流垂直扩散系数对湍流二阶距进行参数化 ,将一个统计云方案与一阶湍流闭合方案进行耦合。基于数值试验 ,在不同的相对湿度、温度垂直梯度、以及湍流耗散特征时间尺度条件下 ,对该方案云量模拟能力的分析 ,发现该统计云方案对其采用的参数及湍流耗散特征时间尺度敏感。基于该数值模拟分析 ,修改了该统计云方案 ,并结合其他边界层积云参数化方案 ,给出了一个基于统计的低云参数化方案。将其初步应用于NCARCCM 3后发现 :该方案可以显著增强CCM 3对副热带低云的模拟能力 ,可以合理地模拟出大洋东部大陆西岸冷海域低云量大值中心 ,显示出该方案对于改进大气环流模式低云参数化具有潜在的应用前景。

山东半岛东部、北部地区冬季冷流低云的探讨

本文主要对山东半岛东部、北部及渤海海峡地区的地方性天气———冷流低云，作了初步的分析。着重分析产生这种低云的环流特点及特殊地理环境。

江西地区低云辐射气温变化特征的初步分析

通过分析近45a江西地区山丘、平地和环湖站点低云、辐射、气温之间的气候变化关系，发现，1959-1971年，江西地区低云量减少时，气温下降；1971～2003年，低云量增加时，气温上升，同时太阳总辐射减少。江西地区低云、辐射、气温三者的统计关系表明，低云-辐射-气温变化的基本特征为三者的净效应使得该地区在20世纪70年代之后，特别是90年代气温明显上升，其中，低云在增温过程中起到了显著的温室效应增效器的作用，这里的温室效应主要是指温室气体量增加的增胶作用。这种温室效应增效器作用主要体现在低云增加伴随有地面大气能见度降低，将导致太阳总辐射减少，最终引起有效长波逆辐射增加和净增温效应。

河北地区低云、毛毛雨变化趋势及其气溶胶云物理效应的研究

利用1961—2000年期间河北地区的观测资料,分析了区域低云和毛毛雨的变化趋势。结果表明:低云频率趋于增加,毛毛雨日数趋于减少,特别是在环渤海湾地区和太行山东部平原地区这种变化趋势更为明显。其中渤海湾有关测站的毛毛雨幅度达1～4d,而对应的低云出现频率增加显著。渤海湾地区黄骅站的低云从128d增加到140d,乐亭站的低云从132d增加到159d。同时,利用有关研究结果结合最新观测资料,分析了1980—2000年渤海湾地区的气溶胶变化趋势,在此基础上分析了低云、毛毛雨与气溶胶变化的相互作用。结果表明:它们之间存在着比较好的相关性。最后,对低云、毛毛雨变化可能的气溶胶云物理效应进行了讨论。

浦东机场06.24低云低能见度过程分析

2013年06月24日夜间至25日上午,浦东机场出现低云低能见度天气。为分析此次低云低能见度过程,本文主要使用浦东气象台逐时观测资料,该资料从浦东机场METAR报中提取,并用Tetens经验公式计算相对湿度,将低云和低能见度分别与相对湿度进行相关性分析,对影响云高和能见度的气象因子进行初步分析。为进一步分析此次低云低能见度天气成因,利用华东空管局气象中心业务化运行的数值预报系统输出产品,对气象物理量进行诊断分析,同时将三套数值预报产品对比分析,对数值预报准确性进行评估。

低云边缘气象的统计分析及飞行对策

本文依据对2001-2006年某机场气象资料进行的统计分析,结合地方性天气特点,对符合边缘气象条件飞行的低云进行了针对性的研究,力求找出该地区昼间低云边缘气象条件下的气象要素变化规律,并根据其特点,探讨低云边缘气象条件下飞行的保障方法。

波状低云在触发中尺度天气系统中的作用

通过对河南省中尺度天气图的分析，指出波状低云触发中尺度暴雨系统的作用是：①造成边界层层结稳定度的中、小尺度不均匀；②释放凝结潜热，使地面受热不匀。两者结合形成热力浮升并激发重力波，使中尺度垂直上升运动加速、地面上形成中尺度辐合流场和低压系统。