不同类型大尺度环流背景下强对流天气的短时临近预报预警研究

利用常规气象资料、自动站资料、卫星资料、NCEP再分析资料,对2001—2010年安徽省强对流天气过程的物理机制、中尺度特征进行分析。结果表明:强对流天气其发生发展和一定的大尺度环流背景场有关,强对流发生的天气学条件即:丰富水汽、不稳定层结、抬升触发机制或强上升运动,强烈发展的强风暴常有逆温层、强的风垂直切变、中层干冷空气等有利条件。然而,这些条件在不同的大尺度环流背景下各要素的重要性不尽相同,产生的强对流天气类型也不相同。冷涡槽后类对流不稳定表现在中低层温度直减率大;风垂直切变强,风随高度强烈顺转,400～500 hPa有西风急流存在,且与强对流天气的发生区域紧密相关;存在明显的中尺度低压和辐合线、干线;主要造成雷雨大风和冰雹天气。槽前类通常对流不稳定能量较大,中低层有急流存在,风速水平切变和垂直切变大;快速东移的短波槽是触发强对流天气的主要机制;低层水汽条件较好;主要导致雷雨大风、短时强降水和龙卷天气。通过对不同类型大尺度环流背景下强对流天气各天气要素和物理量统计,提取环境场消空指标,明显提高了基于多普勒雷达反射率因子和平均径向速度的龙卷识别和预警水平。对比分析了2010年7月19—20日发生在副高边缘槽前类和在东北冷涡形势下的2009年6月3日、5日、14日在黄淮和江淮地区分别产生飑线并造成大范围雷雨大风、冰雹等强对流天气产生的物理机制、中尺度特征差异,提高对不同类型大尺度环流背景下强对流天气的短时、临近预报水平。

MM5对末次盛冰期中国气候的模拟研究Ⅱ:海陆分布、植被和大尺度环流背景变化的影响

利用全球模式CCM3嵌套区域模式MM5的方法研究了末次盛冰期海陆分布、植被和大尺度环流背景场变化对末次盛冰期气候变化的作用。模式结果表明:与现代相比,末次盛冰期东亚地区海陆分布发生的变化造成这一地区冬季减温,夏季增温,这个变化对中国东部近海地区的温度和降水产生明显的影响,尤其是对降水的影响。它使得中国东部地区降水减少,由此造成的降水减少占末次盛冰期降水减少的25%—50%。海陆分布的变化对内陆和中国西部地区影响很小。末次盛冰期中国东部地区植被发生了明显的变化,温带和寒带植物南移,热带植物的覆盖范围减少。中国东部地区植被的巨大变化对温度产生了影响,使该地区冬季增温,夏季减温,年平均温度变化不大。末次盛冰期全球气候发生巨大的变化,即大尺度环流背景场变化。它使得中国地区的温度和降水产生显著变化,这个变化造成中国地区温度降低,并且决定了温度变化的主要分布和变化特征,东北地区是中国末次盛冰期降温最大的地区,青藏高原的降温超过同纬度的东部地区等。同时,大尺度背景场的变化还控制着降水的变化,末次盛冰期中国西部地区和东北地区降水的变化几乎完全是背景场变化引起的,其对华北和华东地区降水的影响大约为50%—75%。综合我们研究的影响末次盛冰期中国地区气候变化的因子,按影响程度由大到小排序为:大尺度环流背景场、海陆分布变化、植被变化、CO2浓度变化和地球轨道参数变化。

近50年我国持续性暴雨的统计分析及其大尺度环流背景

根据1951-2005年中国大陆730个台站的逐日降水资料和持续性暴雨发生的特点，提出了采用局地持续性暴雨和区域持续性暴雨事件的两种客观定义来描述和统计近50年我国持续性暴雨时空特征及其变化。单站逐日降水量连续三天或三天以上均大于等于50mm为一次局地持续性暴雨；区域持续性暴雨指在一定区域范围内连续三天降水量总和大于等于100mm且每天降水量大于等于25mm的面积超过某一阈值（详细定义见正文）。根据局地持续性暴雨定义，指出：近50年中国局地持续性暴雨事件主要发生在江南和华南地区，发生季节以6月为最多；根据区域持续性暴雨定义，统计分析了四类典型的区域持续性暴雨类型，分别是：渤海辽西型、北方经向型、南方锋面型和华南低压型。其中南方锋面型又可根据持续性暴雨易发生的地理位置分为江淮型、江南型和华南型三种。对这六类区域持续性暴雨的历史个例进行同比分析，研究了不同类型持续性暴雨发生的季节性和年际变化，以及它们在大尺度环流背景方面的共性特征。

2006-2015年成都市区域性暴雨统计分析及其大尺度环流背景

利用2006~2015年成都地区国家站及区域站20时~20时24小时地面实况降雨量资料、常规观测资料、NCEP1°×1°再分析资料对成都市区域性暴雨进行统计分析,得出:这一时期成都地区共有43例区域性暴雨发生,次数最多的是在2013年,发生季节以7月为最多(占总次数的49%)。根据区域性暴雨影响系统的不同,将其简单分为3种类型,分别是:低涡型、高空槽和切变线型、副热带高压边缘型。3种类型暴雨的发生次数、持续时间均有不同,暴雨次数所占比例分别为40%、46%、14%,持续时间大多为1天。同时选取3个历史个例分析了不同类型区域性暴雨的大尺度环流背景特征。

尺度相互作用对西北太平洋热带气旋生成频数的影响分析

根据日本气象厅区域专业气象中心–东京台风中心(Regional Specialized Meteorological Center,RSMC)提供的热带气旋(Tropical cyclone, TC)最佳路径数据集,对盛期(7~10月)生成于西北太平洋的TC进行了统计,探究了其在年际上的差异及其产生原因。研究发现在TC生成频数异常偏高年,南海–菲律宾(10?N^20?N,110?E^130?E)和西北太平洋中东部(15?N^25?N,140?E^170?E) TC生成频数显著增多的主要原因是大尺度背景低频环流,季节内振荡(Intra-seasonal Oscillation, ISO)和天气尺度涡(Synoptic Scale Eddy, SSE)三者之间的正压能转换造成的。在南海–菲律宾地区,大尺度背景环境因子占主导作用,大尺度背景低频环流与SSE间的正压能转换导致SSE动能加强。该区对流层低层相对涡度和中层异常上升运动,为TC和SSE的生成发展提供了有利动力条件。而在西北太平洋中东部地区,季节内振荡(Intra-seasonal Oscillation, ISO)活动加强,伴随有利的动力条件,如低层较大的相对涡度和较小的垂直风切变,使得SSE从大尺度低频环流中获得正压能,导致该区SSE生成发展,TC生成频数增多。

新疆北部持续性暴雪过程成因分析

利用1964-2010年新疆天山及其以北地区(新疆北部)45个气象观测站逐日降水资料和NCEP/NCAR逐日2.5°×2.5°经纬网格客观分析资料,提出了新疆北部持续性暴雪过程客观定义,根据定义1964 2010年共出现36次持续性暴雪过程,按暴雪落区可分为四类暴雪型:北疆型25次、北疆西部北部型9次、北疆沿天山型1次、北疆西部型1次。重点分析了北疆型和北疆西部北部型暴雪过程的大尺度环流背景、关键环流系统配置和水汽输送异常特征。结果表明:(1)北疆型暴雪环流分为经向I型、II型和纬向型,经向I型又可分为极涡偶极与中高纬3波配置型和极涡偶极与中高纬2波配置型;经向II型可分为极涡偶极型与中高纬2波配置和极涡单极型与中高纬2波配置;纬向型则表现为高纬极锋锋区波动和中低纬副热带锋区波动汇合于新疆地区引发暴雪。(2)北疆西部北部型暴雪环流分经向型和纬向型,经向型有极涡偶极与中高纬3波配置、极涡单极与中高纬3波配置,纬向型环流表现为乌拉尔山槽和里咸海槽汇合于新疆地区引发暴雪;(3)上述环流型新疆上空均存在300 hPa极锋急流、500 hPa强西风锋区和700 hPa低空西风急流配置,暴雪区处于极锋急流入口右侧辐散区和低空急流出口右侧辐合区的高低空配置。(4)造成新疆持续性暴雪的水汽源地有高纬北大西洋、巴伦支海,中纬地中海、里咸海,低纬红海,环流配置不同水汽输送路径有所差异,但主要以中低纬水汽输送为主。

甘肃白银市一次局地暴雨天气过程分析

对2011年5月28日下午至傍晚白银市辖区的靖远、平川等地出现的局地暴雨天气进行诊断分析。结果表明:在有利的大尺度环流背景下,造成此次局地暴雨天气的中尺度影响系统为本地上空700 hPa层上的切变线和地面辐合线,才触发了强对流天气不稳定能量的释放,并且高空急流轴上强风速中心附近的次级环流上升支与低层辐合上升耦合对暴雨过程有明显的增强作用。暴雨天气过程前低层温度脊发展强盛,中高层有干冷空气入侵使对流不稳定性显著增强;过程中低层为显著湿区,为暴雨的形成提供了很好的水汽条件。散度、涡度等动力条件,假相当位温、K指数等热力条件,比湿、水汽通量散度等水汽条件等特征值超过强对流天气发生的临界值;SWAN系统为此次强对流天气的监测预报预警提供了强有力的技术支撑。

台风云娜陆上维持原因浅析

利用台风年鉴、日本气象厅最佳路径资料、T213分析资料、卫星云图和高空观测资料对台风云娜登陆后长时间维持不消之原因进行了天气和动力学诊断分析。结果表明低层水汽源源不断的输送、中纬度天气系统与云娜相互作用在其北侧低层建立偏东风急流和力管场,并且它始终处在高层强辐散流场东南侧或南侧的流出气流以及垂直切变小值区中是云娜在陆上维持的条件。

2022年广西极端“龙舟水”暴雨过程环境场特征分析

利用实况、ERA5再分析资料对2022年广西极端“龙舟水”最强暴雨过程降雨与洪峰及环境场进行分析。结果表明:(1)近30a广西大洪水年“龙舟水”最强暴雨过程大多持续5~6d,强降雨范围、中心位置及强度与洪峰相关,洪峰出现在过程结束当日或后一日。(2)2022年过程大尺度环流背景中高纬天气形势为两槽一脊型,东槽偏弱,冷空气势力偏北,中低层大气异常深厚急流及高能、高湿,对流抑制有效位能小及抬升凝结高度低,是典型暖区暴雨。近30a过程大尺度环流背景中高纬为两槽一脊型或纬向型两类,是锋面、暖区或混合型暴雨。(3)把握“龙舟水”最强暴雨过程环境场及降雨特征是大洪水预报的关键着眼点之一。相近环境场条件下,强降雨差异是预报难点,需进一步研究。

四平地区冷锋前部雷电天气预报模型的建立

利用常规气象资料、自动站资料、Micaps资料、NCEP再分析资料等,对2001-2010年四平市强对流天气过程的环流背景、物理机制、中尺度特征进行分析。结果表明:在资料分辨率受限制的情况下,Micaps中分析可以很好地诠释环流背景以及一些较细小的系统;强对流天气的发生和发展和大尺度环流背景有关,强对流发生的条件:丰富水汽、不稳定能量、动力条件触发、高低空的冷暖配合和垂直风切变等气象因子;然而,在不同的天气背景和不同要素的影响下,产生的强对流性质、范围、强度也不尽相同。本文通过统计近10年的雷电个例,总结建立了"四平地区冷锋前部雷电天气模型",并利用它做2011年6-7月四平地区雷电天气预报,结果显示,该模型有较强的预报能力,能较好地完成此背景下四平地区的雷电天气预报预警。

2010年5月中旬一次较大降水天气过程分析

利用欧亚大陆的2010年5月15日到2010年5月18日的micapse资料,通过对高度场、风场、温度场的分析总结,得出了这次过程降水形成的主要原因是在大尺度环流两槽两脊的作用下,其两次过程的水汽来源不同;高低风场的耦合,正涡度区和幅合区等诸多因素的产物,从而对发生在5月大兴安岭地区的大范围的降水天气有一个更深的认识。

黔东南州2019年6-7月降水异常分析

该文利用2019年6—7月黔东南州16个国家气象观测站降水资料、NCC\CMA资料和NCAR逐日6 h再分析资料,对黔东南州2019年6—7月降水量异常情况进行分析,并从大尺度环流背景、水汽、热力和动力条件等方面分析降水异常的原因。结果表明:2019年6—7月黔东南州总降水量较常年同期偏多,是自1981年以来同期排位第8,降水偏多的主要原因是由于持续降水时间较长以及日降水量≥25 mm以上的日数较多造成。6—7月在中高纬度地区环流经向度大、南压高压和西北太平洋副热带高压稳定维持的大尺度环流背条件下,黔东南州位于南亚高压东部脊线附近辐散区和副高西北侧西南暖湿气流不稳定区,且受500 hPa高原多波动东移影响;低层辐合、高层辐散配置较好;水汽充足、能量充沛、动力辐合较强,有利于黔东南州降水天气过程的发生发展。上述有利条件,导致黔东南州2019年6—7月降水偏多。

2017年春季吐鲁番市一次大风天气过程分析

大风是新疆地区的主要灾害性天气之一。2017年4月30日至5月2日,吐鲁番盆地大范围出现了大风天气过程。针对此次天气过程的大尺度环流背景、影响天气系统进行了动力和热力的诊断分析,总结了此类天气的预报着眼点:高空环流形势上北风带建立且地面冷高压不断东移南压的共同作用造成城区及风口的大风,同时高空急流、垂直速度、风场上都表现为产生大风的有利条件。