石家庄近地层风场辐合与重污染关系研究

石家庄多发生以风场辐合为特征的局地污染事件,客观判识辐合区和辐合过程强弱对重污染预报指示意义重大.为研究石家庄风场辐合特征及其对局地污染的贡献,更好地为区域重污染天气预报预警提供客观指标参考,在引入固定高度层内矢量通风系数物理量的基础上,结合箱体模型提出一种定量计算近地层风场辐合强度系数的方法,并利用ERA-Interim再分析资料计算了京津冀地区矢量通风系数以及辐合强度系数,对2016年9月—2019年3月期间10次典型风场辐合污染过程进行分析,探讨了风场辐合形成的原因和对污染贡献的关系.结果表明:①受地形影响,石家庄易出现近地层风向、风速辐合,均可归结为区域内输入通风量大于输出通风量,西部太行山地形的阻挡加重了其辐合程度.②风场辐合使空气中的水汽和污染物汇聚,为二次反应提供高湿条件,这种正反馈作用促发PM2.5爆发性增长,期间ρ(PM2.5)平均每小时可上升25μg/m^3.③石家庄近地层辐合强度系数在26以上时对污染贡献作用明显,辐合区污染强度比周边偏高1~2个等级,ρ(PM2.5)比区域背景值偏高85%~200%.研究显示,风场辐合对重污染贡献明显,是形成局部污染物浓度偏高、PM2.5爆发性增长的重要气象指标.

复合风场的单多普勒速度特征

本文对复合风场的单多普勒天气雷达径向速度图象进行模拟 ,复合风场包括不同风速情况下的大尺度运动的辐合辐散风场与冷暖平流的迭加。不同的风场在单多普勒径向速度场上有着不同的特征 ,本文的一组模拟 。

海南岛海风锋逐月统计与数值模拟分析

利用1979—2014年的欧洲再分析月平均资料统计海南岛海风锋辐合的逐月演变情况,了解到4—8月海南岛北部沿海午后有海风锋辐合,其他月份海南岛西南部沿海在午后有海风锋辐合。在此基础上,利用WRF模式进行了风场的模拟,对4—8月海风锋的初始辐合位置和移动路径进行了分析。结果表明:4—8月海风锋辐合多产生在儋州-临高-澄迈-海口一带;6月以后,海风锋辐合初始位置最东发生在海口-文昌北部,海风锋辐合向东最远能推至文昌-琼海沿海一带;同时,海南岛东北部环境风场受海风增幅作用抑制了海风锋辐合的向东推进。

绥化市“6.08”对流风暴回波天气过程分析

本文利用常规气象站观测资料以及多普勒雷达资料,对2020年6月8日绥化市一次对流风暴回波特征进行分析,分析结果:(1)对流云团在东移发展过程中由于地面风场辐合线的抬升作用,使风暴加强;(2)有较强的垂直风切变,风从偏南风顺转为西南风,上冷下暖形成热力不稳定条件;(3)从红外云图上可以清楚的看到强天气影响的范围,以及强度和云顶高度,卫星云图也是短时临近预报的重要依据;(4)在雷达图上有明显的弓形回波,阵风锋的移动和发展,使得绥化市安达、青冈等地出现大风、短时强降水、雷电等强对流天气;(5)VIL值的演变和发展情况,确定了对流风暴所发生的的位置,快速降低的VIL值可能意味着破坏性大风的开始。

洛阳机场秋季一次强对流天气分析

1999年 9月 10日洛阳出现的强对流天气是 1989～ 1999十年间持续时间最长的强对流天气 ,强度之大实属罕见。本文从天气形势和物理场的变化对 1999年 9月 10日洛阳机场的强对流天气过程进行分析 ,得出一些有意义的结论。

台风“玛莉亚”(201808)内核和外围螺旋雨带强降水成因初探

为了提高华东地区台风暴雨的预报水平,利用ECMWF再分析资料(0.75×0.75)、FY-2E卫星TBB资料、雷达资料、全国自动站逐小时降水资料等资料对台风"玛莉亚"强降水时段的降水特征进行分析并对其成因进行初步探讨,结果表明:台风"玛莉亚"降水主要集中在台风内核及外围螺旋雨带上,东南低空急流和持续的水汽输送为台风降水提供了良好的动力和水汽条件;主体内核附近零散对流回波组织成块影响降水,其剖面与山脉起伏具有一致性,同时具有质心较低,降水效率高的特点;海上的β中尺度线状对流沿台风切线方向移动,不断经过温州地区造成降水,对流单体质心较低且向前倾斜,易产生以短时强降水为主的强对流性天气;台风内核降水集中在福州和建宁地区,福州地区充沛的水汽配合地面辐合线和山脉抬升触发强降水发生;建宁地区,山脉抬升、中尺度切变线配合密集温度梯触发强降水。外围螺旋雨带的强降水主要位于温州地区,地面辐合线是降水的主要触发机制,同时对降水具有较好的指示作用。通过对"玛莉亚"的分析为华东地区台风暴雨的预报提供了有利的参考依据。

“080527”湖北老河口短时暴雨的中尺度天气成因分析

以2008年5月27日发生在湖北老河口短时暴雨为例,利用NCEP再分析资料,开展中尺度天气系统诊断分析。结果表明:干线、500 hPa冷温度槽、冷切尾部辐合区和中低层湿区及地面风场辐合线等中尺度天气系统的活动与暴雨发生、发展密切相关。干空气自北向南、自上而下侵入湿区,具有典型的湖北干侵入暴雨特征。干侵入使干冷空气与暖湿空气汇合上升,同时激发冷切尾部辐合区中的正涡度柱沿假相当位温锋区向上发展,配合地面中尺度辐合线,增强对流上升运动。500 hPa冷温度槽活动及干侵入造成垂直方向上对流不稳定,冷式切变线尾部由于冷暖平流、干湿平流交汇构成水平方向不稳定区,不稳定区受露点锋生扰动,从而触发强对流天气。中低层深厚湿区的维持和水汽辐合为中尺度暴雨提供了水汽来源。

九华山区下垫面对局地降水的影响分析

利用安徽中尺度自动气象站的探测数据和多年统计数据,对九华山区下垫面影响降水的地理分布及强度进行讨论,分析下垫面物理过程在降水天气中的作用。结果表明:山区的湿热条件及不稳定能量均强于周边地区,非均匀下垫面的热力作用和山区地形作用形成地面中尺度风场辐合线及其所造成的上升运动对低空急流起加强作用,这些均影响强对流天气的形成和发展。山区降水地理分布受地形影响很大,山区的降水量、降水日数及降水强度均明显多于周边丘陵地区,并有迎风坡降水明显及在一定高度内山体越高降水量越大的特点。逐小时地面自动站资料分析对山区强降水的形成、发展和消散具有很好的临近预报指示作用。

云南省一次切变冷锋型暴雨过程的中尺度对流系统分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料和多种加密观测资料,对2013年初夏云南省一次典型冷锋切变型暴雨天气过程进行诊断和中尺度分析,结果表明:青藏高原和川西高原西北气流引导冷空气和切变线南下影响云南省,地面冷锋与切变线位置基本一致,冷暖空气交汇于切变线和冷锋附近,产生强降水。天气尺度系统的有效合理配置及相互作用,为中尺度对流系统的发展提供了有利的环流背景。CAPE高能区和等Δθ_(se)_((500-800))线密集区的分布与对流系统的发生、发展有一定对应关系。暴雨发生的局地性和突发性等中小尺度特征与地面中尺度辐合系统密切相关。地面锋面及叠加在其上的加密地面风场辐合区的位置和移动可以作为短时强降水短临预报的重要参考依据。地面强降水强度和落区与对流云团的TBB等值线梯度大小以及梯度大值区的位置相关。地闪频数的发生发展,可以作为对流云团发生发展的判据之一。受多方面因素影响,低纬高原不同暴雨点的地闪频数峰值出现时间与强降水峰值时间的关系复杂。大风区、第二类γ中尺度辐合区的存在和"列车效应"是造成局地短时强降水的直接原因。边界层急流为此次强降水过程提供了重要的动力强迫和水汽输送。

一次暖区特大暴雨过程分析

5月3～5日珠海市出现2003年开汛第一场暴雨。利用天气学原理、参考云图以及其它物理量对这次暖区特大暴雨进行分析,发现南支小槽、西南低空急流和地面风场辐合是形成这次暖区特大暴雨的主要原因。

湖南娄底“6·20—21”强降水的中尺度特征分析

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和FY-2G的逐小时TBB资料,从卫星云图、环流背景、切变线的中尺度系统的演变以及产生的物理条件对娄底2015年6月20—21日强降水天气过程进行研究。结果表明:该次强降水天气过程主要是由中尺度对流系统活动造成的;强降水与地面风场辐合有很好的对应关系,强降水中心出现在辐合中心附近,但强降水发生要滞后于地面风场辐合形成。高空低槽发展、高低空急流的配合,西南低涡东出加强,是该次强降水天气发生的有利环流背景场,低空急流发展最旺盛时期对应着降水最旺盛时期,此外,中尺度对流系统持续长时间的影响是在有利的动力、热力和水汽条件下形成的。

安顺市2015年6月6-7日暴雨天气过程诊断分析

通过常规高空、地面资料以及欧洲中心数值预报资料对安顺市2015年6月6—7日暴雨天气过程进行了分析。结果表明,850hPa有切变线、10m风场存在辐合线以及较好地水汽条件是此次暴雨天气过程发生的主要条件,欧洲中心(EC)数值预报产品较好地预报出了此次过程的关键因子,但由于能量条件较差,导致降水量级预报比实况偏小,且出现漏报。因此,当850hPa有切变线、10m风场存在辐合线、水汽条件较好时,即使能量条件不够好,也需注意强对流天气的发生。

鄂尔多斯市一次副热带高压边缘暴雨天气过程分析

2016年8月14日20时至15日02时,内蒙古鄂尔多斯市南部出现了一次大暴雨过程,最大小时雨量达到84.4mm。文章利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料、FY-2E卫星TBB资料以及雷达资料对本次过程进行分析。结果表明:(1)西太平洋副热带高压西北边缘的暖湿气流与低层切变线的共同作用导致了本次强降水;(2)水汽的输送与辐合、低层增温、增湿等为本次过程提供了有利的动力、水汽条件;(3)鄂尔多斯市南部上空被<-70℃的对流云系覆盖,雷达反射率因子达到55dBz以上,速度图中观测到有明显的风场辐合,是本次过程的中尺度特征。

2011年“0731”辽源局地暴雨过程分析

利用MICAPS常规资料、卫星云图以及自动站降水资料,对辽源地区2011年7月31日局地暴雨(以下简称"0731"暴雨)过程进行了分析。结果表明:"0731"暴雨是由西风带高空槽东移配合华北气旋北上所致。此次暴雨华北气旋北上为其提供了充沛水汽;明显的中尺度地面风场辐合,半山区迎风坡的局地地形增幅作用,为暴雨和强对流的发生提供了有利的动力抬升条件;前期的高温高湿能量储存、850hPa假相当位温高能舌以及K指数的逐渐增大为暴雨提供了热力不稳定条件;红外云图连续演变的监测应用能更好的帮助订正降水的起止时间、降水强度和落区;T639降水产品预报降水时段内有暴雨区域,说明未来可能有中尺度系统出现,此时应重点分析水汽辐合、高能舌和上升速度大值中心叠加的区域,如果该区域存在中尺度系统触发机制,则该区域可能是局地暴雨的落区。

水汽在热带大气低频振荡传播中的作用分析

使用一对由近赤道地区平均的850 h Pa纬向风场（U850）、200 h Pa纬向风场（U200）和卫星观测的向外长波辐射（OLR）数据组成的综合场的经验正交函数（EOF1,EOF2）来定义Madden-Julian oscillation（MJO）,将每日观测的数据投影到这一对经验正交函数上得到一对时间系数,称为一对实时多变量的MJO指数（RMM1,RMM2）。用这一对MJO指数来表示MJO的强度和相位,得到历史上强MJO活动的时间,选取最近2011年9—11月的一次较强MJO活动进行分析,画出这次MJO活动的二维相位空间,确定每个阶段MJO的活动中心。通过OLR异常场的分析确定了在整个MJO活动中对流中心提前MJO活动中心1~2个相位的相关关系。分析OLR异常场和对流层低层（850 h Pa）风场的空间结构,在对流中心刚形成时,由于低层辐合高层辐散,对流层低层对流中心的东侧为东风异常,西侧为西风异常。异常风场向东的移速比对流中心的移速快,在之后的阶段,风场的辐合中心位于对流中心的偏东侧,而对流层高层的分析表明风场辐散中心也位于对流的偏东侧,这种高低空配置使得水汽的辐合中心也将位于偏东侧。整层大气可降水场的空间结构表明,可降水的正异常中心位于对流中心偏东侧,与水汽的辐合中心预计一致。在对流中心东西侧水汽分布的不均匀造成了对流中心的向东传播,也解释了MJO活动中心的向东传播。

两次副高边缘特大暴雨对比分析

利用常规资料、地面加密自动观测资料、NCEP/NCAR的1°×1°每6h再分析资料及多普勒雷达资料,对2011年6月16日(简称6.16过程)及2008年7月31日(简称7.31过程)发生在粤东南两次副高边缘特大暴雨进行对比分析。结果表明:6.16过程主要是受高空短波槽和偏南风急流共同影响而产生的,较厚的暖云层、深厚的湿层等使该过程降水范围更广;7.31过程主要是受对流中层扰动诱发产生的,为局地性强降水。雷达回波均表现为强的反射率因子,回波发展迅速且移动缓慢;6.16过程回波图上出现有界弱回波区(BWER)等超级单体风暴特征。

一次强冷空气天气的个例分析

从主导系统的发展,分析了影响系统的成因,并以700hPa冷空气的活动,分析了形成这次强冷空气天气的冷源及东部大降水的成因.