贺兰山东麓大气边界层气象条件分析

贺兰山东麓边界层内各高度层主导风向分布不均;300m高度以下各时次风速随高度递增;各高度平均风速最小值主要出现在清晨和上午各时次。风速廓线指数P对300m高度以下的平均风速在C、D、E、F四类大气稳定度下能较好地拟合实测风速;在300m以下,除A稳定度下风速呈先增大后减小的趋势外,其他大气稳定度下的风速均呈现出快速增大的趋势。大气混合层厚度与气温的变化成正相关,混合层厚度最小值出现在05h,为67.3m,最大值出现在14h,为1124.6m;弱不稳定(C)大气混合层厚度最大,达1144.6m,接下来依次为不稳定大气(B)、中性大气(D)、较稳定大气(E)和稳定大气(F),强不稳定大气(A)的混合层厚度为0m;05h、20h出现了200m和100m的接地逆温。

使用WRF-Fitch对湖区风电场风力发电机尾流效应特征的数值模拟

为解析不同稳定度情况下多种风机排布配置对尾流效应的强度、作用范围和风能利用效率的影响,以鄱阳湖地区风电场为例,使用中尺度数值模式WRF(Weather Research and Forecast)和Fitch尾流模型进行模拟实验。结果表明:在不同大气层结稳定度情况下,单个风机尾流效应的影响范围能够达到下游4~10 km处,对下风向风速的削弱强度可达-0.2^-1.2 m/s。在风的来向上风机数量越多,下游风速减弱越大;正方形紧密排布风电场的尾流效应对风速的削弱效果最明显,而空心菱形稀疏排布风电场的尾流区风速更容易恢复。由于不稳定的大气层结内热力和动力湍流交换强度更强,更有利于尾流区内中动量的交换和下传,因此稳定大气层结的尾流效应影响范围比不稳定大气层结更广。风机所在位置垂直剖面上的湍流动能呈现中心最强、向外耗散的特征,QKE(湍流动能的两倍)随着高度增加而先增至最大值(>19 m2/s2),再减至0左右,之后趋于稳定,最大值出现在约离地90 m的高度,估计尾流效应的垂直影响范围可达约离地1.1 km的高度。

西安连续两天短时暴雨的对流条件及触发机制对比分析

2015年8月2-3日西安地区连续两天出现了短时暴雨天气,引发山洪和泥石流,造成铁路中断和人员伤亡。本文利用常规观测资料、卫星云图及西安站的多普勒雷达资料、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)再分析资料(0.25°×0.25°),对两次过程的对流条件和触发机制进行对比分析。结果表明:两天的对流条件有明显区别,2日西安为副热带高压(简称副高)控制,高温高湿,地面温度达39℃,能量充沛,对流有效位能(CAPE)值大于2000 J·kg^(-1),地面到850 hPa大气垂直温度递减率接近超绝热状态,非常利于对流触发;3日高原槽东移,西安位于低槽和副高之间冷暖空气交汇区,地面上陕北有冷锋南压,近地面层不稳定度降低,低层冷平流比2日有明显增强,地面温度降至30℃,CAPE值800 J·kg^(-1)。对比来看,3日气温、不稳定能量较2日有显著降低,但天气尺度系统强迫更强。触发机制分析显示:2日下午地面辐合线在延安触发对流,向南移动过程中产生冷池,出流的阵风锋在西安触发新生对流,由于西安地区水汽含量大,能量充足,对流回波维持时间长,产生短时暴雨,1 h降水量高达47.2 mm,而3日下午的暴雨是由冷锋触发,强锋生区域与低层冷平流区域对应较好,位于近地面层到850 hPa,锋生次级环流诊断发现,地面到850 hPa由于锋生造成的垂直运动,使得气块克服对流抑制抬升到自由对流高度,触发不稳定能量释放,产生强降水,冷锋南压过程中由于秦岭的阻挡作用,在沿山北麓边界层形成急流,沿着急流强雷暴单体不断生成并在向东移动过程中形成列车效应,造成山区的大暴雨。

地基微波辐射计资料在对流云降水前的变化特征初探

基于RPG-HATRPO-G3 14通道地基微波辐射计观测的大气亮温和反演的不稳定性指数K指数(KI)、抬升指数(LI)、沙瓦特指数(SI)、总指数(TTI)和对流有效位能(CAPE)产品,分析其在2015-2016年9次对流云降水前的变化特征,并与非降水日中的变化进行对比。结果表明,非降水日四季22 GHz亮温、58 GHz亮温及大气不稳定度指数均存在一定的日变化,且22 GHz亮温的日变化较明显;5种不稳定性指数夏、秋季的日变化差略大于冬、春季。9次对流云降水开始前2 h,22 GHz亮温在降水开始前34 min出现持续上升,早于58 GHz亮温出现持续下降的时间,且变化更为剧烈,其数值、变化值均大于四季非降水日均值、日变化差,对对流云降水的开始指示性较好;对流云降水开始前40 min左右,出现KI和TTI数值持续上升、LI和SI持续下降的现象,均早于CAPE出现持续上升的时间,这对于对流性降水的发生有指示意义; 5种指数的数值大小可以为对流云降水开始阈值的建立提供参考。在临近降水的-10～0 min(负值表示降水开始前时刻),22 GHz亮温、KI、SI和CAPE出现时间变化率大值的比例比其他时段高,但22 GHz亮温同时出现负变化率大值的比例也比其他时段高; KI和SI时间变化率大值的比例比CAPE高,综合考虑二者在对流云降水前的平均值出现持续变化的时间较早,KI和SI对对流云降水的指示意义较好。

柳州夏季一次雨夹冰雹的天气过程分析

利用常规地面观测、柳州地面自动站、FY-2C卫星、柳州和河池的多普勒天气雷达观测资料,对2014年7月22日夏季柳州发生的一次短暂的雨夹冰雹天气过程的环境条件和雷达产品特征进行分析,主要结果如下:受副高和台风外围气流影响,柳州全市出现了37℃以上大范围的高温天气,天气尺度和中尺度的上升运动较弱,局地性质的加热作用导致大气的不稳定度加强而诱发对流云系进一步发展造成的;雷达显示的冰雹云的最大基本反射率因子为65d BZ,强回波区面积小;风速的切变和辐合上升运动小,0℃层高度较高,不利于对流系统的发展和维持。