青藏高原北侧民丰站2011年7月对流层和低平流层大气观测研究

利用2011年7月1-31日在青藏高原北侧民丰站进行加密探空观测获取的高空气象资料,分析了民丰夏季大气结构和塔里木盆地南缘上空的水汽特征。结果表明:(1)受青藏高原地形热力影响,民丰夏季对流层高度可达到16 000m以上,其绝对高度与珠峰地区对流层绝对高度相近;0℃层高度约为3 450m,略低于珠峰地区。(2)夏季副热带西风急流在青藏高原北侧表现强劲,呈东西向分布,厚度约为12 000m,最大风速中心带位于10 700～11 400m高度,最大风速达到45m.s-1以上。(3)受副热带西风急流底部西风和西西南风影响,夏季青藏高原西北部上空的水汽被输送到塔里木盆地南缘,若羌、民丰及和田站上空3 000～7 500m高度存在湿度大值层,平均相对湿度在60%～70%之间,最大湿度可达到85%以上。(4)民丰夏季白天对流边界层可达到3 200m高度,夜间稳定边界层高度约为1 200m,远远高于珠峰地区的观测结果,但低于敦煌地区的边界层高度。

青藏高原东北侧突发性暴雨地面能量场特征分析

利用国家基本站常规气象观测资料和全部气候站加密气象观测资料,采用地面能量比图方法,发现突发性暴雨发生时,地面能量场存在中-α尺度Ω系统,其空间尺度陕北在200～300km,关中在250～450km,生命史均在10～15h。突发性暴雨发生在Ω系统发生发展的最强盛时期,落区位于该Ω系统的高能比轴附近。

青藏高原东北侧一次MCC的环境流场及动力分析

利用卫星云图和高空风等各种天气学资料,对1991年7月28日青藏高原东北侧发生的一次中尺度对流复合体(MCC)和陕西关中的暴雨天气过程进行了大尺度环境场和物理量场的诊断分析,结果表明,东海台风北上,西太平洋副热带高压北上西伸是该MCC发生发展的重要大尺度条件;MCC是造成暴雨的直接影响系统;并给出了该类天气预报的参考指标。

青藏高原东北侧雹云单体最大垂直累积液态含水量的演变特征及其在降雹定时判断中的应用

以3D-Barnes方案插值的新一代天气雷达反射率因子等高平面资料,用垂直累积液态含水量(Vertically Integrated Liquid WaterContent,简称:VIL)的理论模式计算雹云单体在演变过程中的VIL、用MAX函数逐个提取最大VIL(简称;VIL-max),采用统计和分段函数处理技术,对2004—2005年5—8月青藏高原东北侧的16个雹云单体的VILmax的演变特征及其与地面降雹的时间关系进行详细分析。结果表明,(1)雹云单体出现降雹时所需的VILmax存在明显的时空差异,但同一雹云单体在演变过程中其VILmax均存在"爆发式增长"和"爆发式降低"现象;(2)雹云单体在首次降雹前4个资料时间间隔(22min)内其VILmax将出现2次"爆发式增长"现象,出现第1次"爆发式增长"现象时地面不会降雹,维持1—2个资料时间间隔(5—11min)后出现第2次"爆发式增长"现象时地面开始降雹;同一雹云单体再次降雹时没有第1次"爆发式增长"现象,出现"爆发式降低"现象时地面降雹停止;(3)通过个例总结并定义的雹云单体最大垂直累积液态含水量变化率(简称:GVILmax)的"正(负)峰"现象与VILmax的"爆发式增长(降低)"现象所对应的时间完全吻合,且利用GVILmax"正(负)峰"现象识别雹云单体"爆发式增长(降低)"现象具有明显的指示意义;根据雹云单体GVILmax"正(负)峰"现象与地面降雹的时间关系建立的经验公式计算降雹的时间误差在1个资料时间间隔(5—6min)内。

青藏高原东北侧突发性暴雨特征综合分析

对1970-2007年发生在青藏高原东北侧陕西的突发性暴雨研究发现,其夜间降水特点明显,对流层中层较强的偏南气流是突发性暴雨水汽输送贡献最大者和低层辐合的主要动力来源。偏南气流北伸的位置决定突发性暴雨落区偏南或偏北,300hPa一致的纬向12～20m·s-1强风速带为突发性暴雨提供高层抽吸作用。上述两点对突发性暴雨落区有一定的预报指示意义。云图分析显示,突发性暴雨多有中尺度云团配合,上升运动最大值的高度层与突发性暴雨落区地域位置有关。

青藏高原东北侧雷电气候特征

选取了青藏高原东北侧临夏站1980—2010年的雷暴观测资料和陇中地区闪电定位仪2006—2010年的闪电观测资料,利用统计学手段对该地区雷电的年际变化、年变化、日变化、首次发生雷暴方向、地闪密度等进行了分析.基本揭示了该地区雷电的发生特征,发现一年中雷电主要发生在夏季,一天中雷电主要发生在下午及傍晚,地闪密度高于中国平均密度.对该地区雷电灾害防灾减灾工作有一定的促进意义.

青藏高原东北侧夏季降水异常与澳大利亚东侧海温异常的关系研究

利用青藏高原东北侧地区15个地面观测站1960—1999年逐月降水资料和全球SSTA资料,采用相关分析,发现青藏高原东北侧夏季降水与澳大利亚东侧海温存在显著而稳定的负相关关系。在此基础上选取了海温影响(165°～175°E,31°～21°S)进行分析。结果表明:青藏高原东北侧夏季降水与前一年1～3月关键海区SSTA及其分布型存在较好的对应关系,关键海区SSTA是影响青藏高原东北侧夏季降水异常的主要因子之一。

青藏高原东北侧夏季降水的气候特征分析

利用西北地区均匀分布的126个地面测站,采用REOF和模糊聚类方法对降水的空间特征进行研究发现,青藏高原东北侧是西北地区夏季降水最为敏感的自然区,主要雨季为7～8月,几乎占全年总降水的一半,该区域少雨年的概率大于多雨年,旱年和多雨年交替出现。6月降水在近40a里呈上升趋势,7月降水总体变化不大,8月呈下降趋势,从降水线性趋势来看,整个夏季降水无明显变化。另外,气温距平和降水距平百分率具有明显的反位相变化关系,近40a来气温呈缓慢升高趋势。

青藏高原东北侧强降水变化特征及其气候重现期计算

选取青藏高原东北侧临夏回族自治州的6个代表气象站点自建站以来的强降水(日降水量≥25.0 mm)资料,对该地区强降水的时空分布及气候变化特征进行了分析;利用Pearson-Ⅲ概率分布方法对强降水异常气候重现期进行了计算。结果显示,自20世纪80年代以来,该区域强降水日数呈显著增多趋势;对2008年8月20日一次强降水过程进行的重现期计算显示,与人工估算结果相符。

青藏高原东北侧MCC特征分析

从卫星云图、环流形势、水汽输送和冷平流作用等方面出发,对2000—2015年发生在青藏高原东北侧的中尺度对流复合体(MCC)进行综合分析,寻求该区域MCC特征,以有效提高该地区此类天气的预报、预警及防灾减灾服务能力。结果表明,2000—2015年,青藏高原东北侧MCC出现在秦岭南侧的占66%,多形成于后半夜;秦岭北侧的占34%,基本发生于傍晚至凌晨。MCC多出现在200 h Pa南亚高压反气旋的东北侧;对流层中低层,甘南、四川东部地区有低涡或切变配合;地面上,四川东部及陕南多为稳定少动的热低压控制。MCC发生时,南亚高压、低涡或切变相应东移,地面热低压北移,其北侧的冷高压同步南压明显。秦岭南侧的MCC多以对流单体发展或对流云团合并加强形成,此类MCC北伸、东移特征明显;秦岭北侧的MCC多为冷锋云系前部暖区的对流云团发展形成,该类MCC东移特征明显。青藏高原东北侧MCC的强降水往往出现在TBB梯度最大一侧,最大小时降雨量与TBB最低时段匹配较好。

青藏高原东北侧夏季异常高温的环流特征及诊断

利用青藏高原东北侧80个气象观测站（1960—2003年）逐日最高气温观测资料，NCEP／NCAR（1971—2000）再分析资料，探讨青藏高原东北侧（甘肃境内，下同）夏季高温天气的变化趋势；选取了异常高温天气的典型个例，进行了环流特征和动力诊断分析，以及同一次高温过程可能影响的最大范围分析。结果表明：西风指数由高指数调整为低指数，并且低指数维持时，高温天气出现并维持，由低指数调整为高指数时，高温天气结束；南亚高压与西太平洋副热带高压的上下叠加是引起高温天气最主要的环流特征；高空的正变温及上下一致的负涡度亦是高温维持的重要原因；兰州市的高温与其周边地区的高温具有较好的相关性，即当兰州出现高温时，青藏高原东北侧大部分地区也同时出现高温。

青藏高原东北侧局地冰雹统计特征及对特殊雹云单体的讨论

以3D-Barnes方案插值的新一代天气雷达反射率因子等高平面资料,用垂直累积液态含水量（Vertically Integrated Liquid Water Content,简称：VIL）的理论模式计算单体的VIL,用VIL与单体顶高度之比计算单体的VIL密度（Vertically Integrated Liquid Water Content Density,简称：VILD）,采用统计方法对青藏高原东北侧局地冰雹的日变化和大小分布特征以及地面最大冰雹直径（简称：Rmax）与单体在降雹过程中的最大VIL（简称：VILmax）和最大VILD（简称：VILDmax）之间的关系进行了统计。结果表明：（1）青藏高原东北侧局地降雹主要以中冰雹为主（直径在5-20 mm之间）,其次是小冰雹（直径〈5 mm,现称为霰）,出现大冰雹（直径≥20 mm）的概率很小;（2）从冰雹的日变化特征看,青藏高原东北侧局地降雹主要出现在下午到傍晚,期间存在2个降雹高峰时段。第一个主要集中在13：00-18：00,其中以15：00-16：00出现的概率最高,另一个主要集中在20：00-21：00,日内其余时间降雹概率很小,此结论与陈乾等研究区域性冰雹发现的午后傍晚双峰型特征基本吻合,但在出现时段上稍有偏早;（3）VILmax和VILDmax从总体趋势上看与Rmax之间均存在正相关关系,但VILD-max比VILmax与Rmax之间的相关性更好;相同大小的冰雹所对应的雹云单体的VILDmax虽然存在一定的差异,但差异不大,一般维持在0.1 g·m^-3以内;（4）雷达观测静锥区和单体强回波区倾斜或悬垂回波等是影响VILmax和VILDmax与Rmax之间出现负相关的2个主要因素。

青藏高原东北侧7月少雨流型的研究

根据青藏高原东北侧9个代表站1951—2000年历年7月的降水量资料,确定了5个多、少雨年。再用NCEP/NCAR再分析格点资料,分别求出850,700,600,500,200,100,70,50和30hPa共计9个层次上多、少雨年份7月月平均合成位势高度场。计算了500hPa合成高度场与其余各个层次合成高度场流型的相似性度量以及各个层次的东亚北风指数。结果表明:20世纪80年代提出的500hPa层次上高原东北侧"西正东负"少雨流型的特征在850～70hPa整层大气中仍然存在。同时,7月少雨流型与平流层低层70,50hPa前期环流特征之间也存在联系,这些结果可供西北干旱形成研究和干旱预测业务参考。

一次青藏高原东北侧边坡强对流暴雨的中尺度对流系统演变特征

2018年7月22日20:00(北京时,下同)至23日08:00在青藏高原东北侧边坡的临夏北部、兰州西部等地区出现了罕见的大暴雨,最大降水量达176.8 mm,小时最大降水量61.6 mm。利用FY-4A卫星、多普勒雷达、区域自动站及再分析资料,重点分析引发强对流暴雨中尺度对流系统(MCS)的发生发展特征及其触发机制。结果表明:(1)强对流暴雨是在西太平洋副热带高压边缘暖湿气流配合纬向多波动气流带动冷空气东移的有利配置下发生的,高温高湿的环境为强对流暴雨的发生创造了有利条件。(2)先后形成并发展的2个MCS造成临夏北部、兰州西部出现强对流暴雨,孤立的对流云团加强合并发展为第一阶段的MCS,向西南方向传播的MCS与从甘南高原向东北方向移动的云团在大暴雨区逐渐合并为第二阶段的MCS。大于10 mm·(10min)^(-1)的强降水出现在上风向云团边缘,强降水与对流云团的发展程度有密切关系。(3)强对流暴雨期间,第一阶段的强回波有后向传播特征,强对流单体对大暴雨区的影响频次高,显著的“列车效应”自南向北移动造成持续6 h以上的间断性强降水。(4)边界层的中尺度风速脉动、地面辐合线及特殊地形等是触发MCS发生、发展的主要因子,地面中尺度辐合线的形成、维持及移动,与强降水的位置有很好的对应关系。

青藏高原东北侧局地冰雹最大雹径识别方法

以3D-Barnes方案插值的新一代天气雷达反射率因子等高平面资料，用垂直累积液态含水量的理论模式计算雹云单体在降雹过程中的VIL，再用MAX函数逐个提取最大VIL（简称：VILmax），采用统计和回归处理技术，对2004～2006年5～8月青藏高原东北侧局地雹云单体的VILmax与对应地面冰雹最大雹径（简称：Rmax）之间的关系进行详细分析。结果表明，青藏高原东北侦4局地冰雹Rmax与对应单体VILmax之间存在明显的正相关关系。

青藏高原东北侧地区暴雨特征分析

利用统计方法,对比分析青藏高原东北侧甘肃、陕西、宁夏和青海四省区1961—2008年的暴雨时空分布特征及地形影响。结果表明:本地区暴雨年频次变化存在3a和6a两个显著周期;暴雨的空间分布具有"三高两低"的特征,地理分布受地形影响明显,多暴雨区域均发生在迎风坡及河川喇叭口辐合地带;年度内的第一场较大范围的区域性暴雨较早出现时对该年度暴雨偏多有一定指示意义,即当年内首场暴雨落区偏北或偏西时,预示着该年度暴雨的落区会出现相对偏北或偏西分布;相关结论和规律能为人们趋利避害、防洪减灾提供一定借鉴。

青藏高原东北侧一次MCC环境流场特征分析

对１９９１年７月２８日青藏高原东北侧发生的一次中尺度对流复合体天气过程进行了环境和要素场分析，给出该类天气过程预报提示。

青藏高原东北侧干旱半干旱地区持续强降水的一种形成机制

利用2003、2005年夏季欧亚范围内高空探测资料,采用天气学、动力诊断等方法对夏半年发生在青藏高原东北侧干旱半干旱地区的持续强降水分析认为:欧亚中高纬度与中低纬度500hPa槽脊的反位相分布是该地区产生持续强降水的一种有利机制,其中乌拉尔山阻塞高压与西太平洋副热带高压的配置及稳定少动为这一地区强降水的维持奠定了大尺度的环流背景条件。贝加尔湖低压底部分裂小槽引导冷空气与副高西北侧暖湿气流在高原东北侧一带反复交绥是强降水的主要成因。这种持续强降水的发生为降水相对稀少的高原东北侧地区提供了十分有利的水资源条件,也易诱发洪涝灾害。

青藏高原东北侧一次突发性大暴雨环境场综合分析

利用常规天气图、卫星云图、物理量场、地面能量比和湿位涡对2004年6月29日下午发生在西安市的一次突发性大暴雨的环境场进行了综合分析,结果表明:东西两路冷空气的活动,使近地面能量在关中形成积聚,地面图上东路冷空气活动形成的能量比低值舌触发了突发性暴雨的产生。暴雨发生前青藏高原东侧对流层低层存在的弱西南气流使暴雨区形成高能和位势不稳定,12 h内边界层东南气流和南风气流的同时快速发展为突发性暴雨提供了充沛的水汽。300 hPa西南高空急流和850 hPa以下边界层南风气流、东南气流的耦合,以及和阶梯槽后西北气流的耦合产生的双次级环流为大暴雨提供了持续强劲的上升运动。湿正压场上,对流层低层中β尺度强对流不稳定核心区的生成,湿正压场和湿斜压场的耦合、配合sθep随高度的变化、暴雨区对流层低层形成有利于中尺度气旋快速且显著发展的条件,也是突发性暴雨在短时间内获得强上升运动的一个重要原因;突发性暴雨在卫星云图上表现为西风带中低层云系和副热带云系相互作用,在交汇点附近快速生成中β尺度强对流云团。

湿位涡诊断在青藏高原东北侧暴雪预报中的应用个例

利用湿位涡理论,对2006年1月18—19日发生在青藏高原东北侧大范围暴雪天气进行了诊断分析,以探讨湿位涡诊断在青藏高原东北侧暴雪预报中的应用前景。个例分析表明:850 hPa和东风回流以及横切变耦合的正湿位涡高值区和500 hPa青藏高原东侧大槽前正湿位涡平流、300 hPa青藏高原东侧大槽前新生正湿位涡中心的叠加,形成有利于暴雪发生发展的湿位涡和湿位涡平流配置的三维空间结构;850 hPa等压面湿位涡正压项(ζMPV2)等值线密集区和等压面湿位涡斜压项(ζMPV1)<-2.0 PVU的中α尺度对流不稳定区形成的耦合区,对暴雪落区有指示意义。