Hydrochemical Variations of the Karstic Spring and Its Environmental Effects

The groundwater was polluted in some extent by pesticides and fertilizers.There are few research on the monitoring groundwater in karst areas at present. This paper list a case study of the jiangjia spring in Qingmuguan karst valley experimental site,ChongQing China.Rainfall and physico-chemical variations of groundwater were monitored by HOBO

海南岛春季一次特大暴雨过程的成因及其预报偏差

2022年4月30日夜间至2022年5月1日白天,海南岛东半部地区出现了历史同期罕见的局地200 mm以上的特大暴雨,其中,琼海和万宁有6个自动站的日降雨量达到300 mm以上,超过历史同期极值,主客观预报均比实况偏弱50~100 mm.本文利用地面观测资料、卫星、雷达、ERA5再分析资料(0.25°×0.25°)对此次暴雨的环流背景、中尺度对流系统触发和发展机制进行了详细分析.结果表明,此次暴雨过程分为两个阶段,分别发生在冷空气影响前后,30日夜间海南岛东部地区大气可降水量和水汽通量呈现明显的异常特征,东北风向海南岛东岸喇叭口地形灌进时,辐合上升加强,同时,海岸线附近,由于海陆摩擦的差别,形成中尺度切变线,切变线上的中尺度对流系统自南向北移动,造成东部沿海地区强降水的发生.1日白天降水的主要原因是冷暖气流在海南岛东北部地区交汇,海南岛北部有东北—西南走向切变,东北急流带来南海北部的大量水汽输送,低层有强烈的垂直上升运动.数值模式对有无暴雨具有较好的可预报性,ECMWF模式预报的强降水中心量级偏小与其对低层风场和水汽通量预报偏差有关.

华北春季一次后门冷锋过程及其相关中尺度对流系统的演变特征

2018年4月21日华北南部发生了一次主观预报量级偏小的大范围春季暴雨,利用多种高时空分辨率观测资料、欧洲中期天气预报中心第5代大气再分析数据以及高分辨率数值模拟,对引发暴雨的大尺度和中尺度天气过程以及造成暴雨的中尺度对流系统的演变过程进行研究。发现后门冷锋是造成该次暴雨的大尺度天气系统。受太行山脉影响,锋面由西段南北方向和东段东西方向的两段组成,冷空气集中于1.5 km以下,伴随锋面后部东北风的增强,锋面南移、太行山东侧冷空气堆增高、强度增大;暴雨由与锋面有关的中尺度对流系统造成,中尺度对流系统形成和维持发生于后门冷锋附近且伴随锋生过程,位于沿后门冷锋爬升的暖空气前部水平风速辐合中心,其快速发展和对流中心的南移伴随锋面后部东北风增强所带来的锋面南移、冷空气堆增高;基于高分辨率数值模拟的动量收支计算表明,有利于中尺度对流系统中对流中心产生的上升运动主要由垂直气压梯度力和浮力项的合力项贡献,该合力项的大值区分布于沿锋面爬升的暖湿气流前沿具有较大的水平相当位温梯度区附近,这解释了伴随锋面增强南移的中尺度对流系统发展、对流中心南移这一现象。以上结果揭示了导致华北春季暴雨的这次后门冷锋和中尺度对流系统的关键动力过程,为将来相关数值模式物理过程的改进和预报技术的提高提供参考。

近45a济宁地区春季暴雨气候特征及天气概念模型

选取济宁地区1970—2014年11个国家级观测站45 a逐日降水资料,利用统计、天气诊断等方法,对济宁地区春季暴雨的时空分布特征、雨强特征、天气环流形势及主要影响系统进行了分析。结果表明:济宁地区春季暴雨空间分布差异比较大,暴雨区位于济宁中西部和东南部,微山地区春季暴雨日数最多,近45 a来济宁地区的春季暴雨日数呈缓慢上升趋势,特别是2003年开始春季暴雨发生的频次明显增多,最强暴雨日发生在2013年5月26日。基于春季大范围暴雨的天气形势及主要影响系统,归纳出济宁地区春季暴雨天气概念模型,模型显示大范围暴雨发生时,500 h Pa中高纬地区多为东高西低环流形势,低层850 h Pa低涡或暖切变线是主要影响系统;西南风或东南风低空急流为暴雨区输送水汽,副热带高压控制南海东部,使南支槽东移缓慢,以及中高纬日本海高压阻挡低涡、暖切变线东移,有利于强降雨的长时间维持;另外,暴雨发生时山东北侧或南侧常有高空急流存在,济宁上空为槽前脊后的高层辐散形势,地面上无明显西北路冷空气活动。

安徽省春季暴雨气候特征统计分析

利用1961—2012年安徽省80个台站逐日降水资料及NCEP/NCAR 2.5°×2.5°逐日再分析资料,对安徽省春季暴雨的气候特征、环流类型等进行了统计分析,并重点讨论了春季暴雨与沿海高度CH500(定义为120°E,30°N的500 h Pa高度,单位:dagpm)的关系,结果表明:(1)安徽省春季暴雨总雨量年际变化较小,年代振荡明显;发生频次空间上基本呈纬向分布,南多北少特征明显,暴雨量分布则较为均匀。(2)CH500可以作为预报安徽省春季暴雨落区的一个重要参照量,CH500偏高时易出现暴雨,但不同月份不同区域暴雨出现的比例有所差异。实际业务中可参照以下CH500阈值做出相应预报或改善:淮北暴雨3月(568,580)、4月(572,584)、5月(576,588);江淮暴雨3月(568,580)、4月(568,584)、5月(568,588);江南暴雨3月(564,580)、4月(564,584)、5月(568,588)。

滇黔准静止锋诱发贵州春季暴雨的锋生机制分析

利用卫星云图、常规地面观测资料和逐6 h的1°×1°NCEP再分析资料,对2003-2006年春季滇黔准静止锋背景下,出现的5次贵州暴雨天气过程进行了诊断分析和总结。结果表明:在准静止锋背景下,贵州春季暴雨是由高低空急流、高空槽、冷空气与准静止锋的共同作用产生的。低空急流将大量的水汽从孟加拉湾和北部湾输送到贵州,不断积累对流有效位能;高空急流的加速增强了"高层辐散、低层辐合"的大尺度上升运动,并通过急流下侧的正环流圈带动冷空气南下,使得准静止锋活跃锋生,是暴雨天气过程的触发机制。锋生现象分析表明,高空急流加速导致对流层中高层极锋锋区内锋生和对流层中层正环流圈的形成,加强了准静止锋附近的水平变形和垂直运动,进而促使锋生加强。水平变形和垂直运动对暴雨的产生也有直接影响:水平变形项范围越大则降雨强度越强,与垂直运动相关的倾斜项移动与在准静止锋附近生成的强对流云团的移动方向一致。准静止锋与贵州春季的暴雨过程关系密切,暴雨落区集中分布在准静止锋南侧1个纬距带内。高空急流加速度、冷锋附近的水汽辐合强度以及对流有效位能的高能舌区范围对暴雨范围和强度有指示作用。基于以上锋生机制,提炼了滇黔准静止锋诱发贵州春季暴雨的物理模型。

山东省春秋季暴雨天气的环流特征和形成机制初探

对山东省春秋季暴雨的气候特征和影响系统进行了分析,制作了春秋季暴雨的平均环流形势图。分析了2003年春秋季两次大范围暴雨的环流特征和影响系统及暴雨期间大气的热力特征和水汽输送特征,应用k-螺旋度和倾斜涡度发展理论,分析了暴雨的形成机制。结果表明:4月暴雨均受气旋影响,10月暴雨以冷锋影响居多。2003年4月17—18日为气旋暴雨,10月10—12日为切变线冷锋暴雨。两次暴雨前都有低空偏南风急流向暴雨区输送水汽,大气强烈增温增湿,对流不稳定度增大,湿斜压性增强。强冷锋南下触发对流不稳定能量释放,产生暴雨。暴雨期间低层正k-螺旋度猛烈发展。暴雨前期中低层MPV1<0且MPV2>0,冷锋影响期间MPV1>0且MPV2<0,都有利于倾斜涡度发展,增强了上升运动。

2012年春季河南一次区域暴雨的诊断分析

利用常规气象观测资料和NCEP 1°×1°间隔6 h再分析资料,采用天气学诊断分析方法,对2012年4月23-24日河南省一次春季暴雨的形成机制进行分析,结果表明:高纬冷空气沿贝加尔湖低涡后部偏北气流南下,在河套西部形成深厚低槽,低槽携带冷空气东移,在河南境内与强盛的西南急流汇合,是本次暴雨过程的天气背景。冷空气的侵入有利于西南涡的加强,而南支槽前的正涡度平流促使西南低涡沿切变线向东北方向移出,使得切变线南侧西南低空急流加强,为暴雨的发生提供了有利的动力与水汽条件。短时强降水发生前,低层能量场出现明显辐合,当低层能量场转为辐散时,能量释放,有利于短时强降水的出现。高层辐散、低空辐合的动力条件配置,使得大范围垂直上升运动加强,特别是高层散度场的下伸,利于降水释放潜热,增加大气的不稳定,进而利于强降水的发生。850 h Pa垂直螺旋度中心大值区域能很好地反映切变线、急流等与低涡相联系的天气系统,其中心强度的迅速变化能较好地指示降水的落区和强度。

鲁西南地区两次春季低涡暴雨对比分析

通过对比分析了鲁西南地区2013年5月26日和2014年5月10日两次春季低涡暴雨过程。结果表明,冷空气入侵层结的不同、低层强辐合区高度的不同、能量锋区位置的不同以及强上升运动中心位置的不同,都是造成低涡暴雨降水强度差异的重要原因。冷空气侵入层节的异同决定了降水的稳定度;边界层强辐合对于气旋前部偏东气流里的暴雨形成更为重要;低空急流的强弱及位置决定了降水的强度和落区,强降水均发生在能量锋区前沿;强上升运动区的深厚程度也是造成暴雨量级不同的关键因素,同时从暴雨区北侧下沉运动区可以看出冷空气的位置及其势力的强弱。

2021年4月陕西一次极端暴雨过程的成因诊断

2021年4月23日陕西东南部出现了大范围暴雨天气,共有18站日降雨量超过4月日雨量极值,较为罕见。利用常规高空、地面观测资料及ERA5再分析资料(0.25°×0.25°)对该暴雨过程成因及极端性进行诊断,结果表明:500 hPa高原槽前强西南气流带来的正涡度平流有利于低空急流的增强以及低涡的发展和维持。该过程有两支强水汽输送带,一支为偏南风水汽输送带,另一支为热带气旋外围的偏东风水汽输送带,700 hPa切变线以及850 hPa西南低涡给陕南带来显著的水汽辐合,持续充沛的水汽供应及辐合使得强降雨维持较长时间,从而形成暴雨。探空上有明显锋面逆温,锋区由南向北呈倾斜结构,锋生主要由辐合项和水平变形项贡献,其中水平变形项以伸缩变性项为主。西南暖湿气流沿着低层冷垫爬升,中低层大气的风速、风向切变以及锋生造成强烈水汽辐合上升,同时偏南急流沿着秦岭和大巴山迎风坡的强迫抬升进一步增强了降水。标准化异常(SD)诊断显示,700 hPa、850 hPa超过3σ的异常偏强偏南风水汽输送以及850 hPa超过3σ异常偏强的偏东风水汽输送,造成陕西整层水汽含量异常偏大,同时由于中层辐合加上锋生造成的垂直环流,使得陕西东南部上升运动较气候态异常偏强3σ,造成4月份陕西极端暴雨过程。

湖北省三次春季暴雨过程水汽来源与输送特征分析

利用常规观测资料、地面加密资料,先分析了2017年4月8—9日、2005年4月8—9日和2019年4月8—9日湖北三次暴雨过程(分别简称“2017年”“2005年”“2019年”暴雨过程,下同)的环流背景和主要影响系统;再利用HYSPLIT模式和NCEP 6 h一次的1°×1°再分析场模拟了三次暴雨过程中最强降水中心气块的后向轨迹,讨论了不同高度轨迹中的气块在移动过程中水汽的变化。得到如下结论:1)三次暴雨过程发生均在500 hPa槽东移的背景下,中低层有低涡、切变线、低空急流、地面冷锋等辐合系统,并伴有高空辐散,上升运动强、水汽充沛。2)三次暴雨过程的共同特征是水汽均主要来源于对流层中低层气块,特别是3000 m以下的气块水汽含量大,是暴雨过程水汽的主要贡献者;但气块的源地、移动路径和气块获得水汽的途径不同。三次暴雨过程中终点到达5000,7000和9000 m的气块均源自孟加拉国及其以西地区,向东或东北方向移向强降水中心,但水汽含量小;终点到达500、1500、3000 m的气块源地相对分散,即终点到达500 m的气块分别来自中南半岛北部、东海和暴雨区南侧的近地层,水汽含量最大;终点到达1500 m的气块,分别源自暴雨区的北侧、孟加拉湾东部和暴雨区南侧的近地层;水汽含量较大;终点到达3000 m的气块,分别源自黄海、西亚地区,仍有一定的水汽含量。“2017年”“2005年”暴雨过程中的气块主要从近海面获得水汽,其次是从陆地上获得水汽,而“2019年”暴雨过程中的气块主要是获得陆地蒸发的水汽。表明了暴雨过程中水汽来源和输送的多样性和复杂性。3)通过对三次暴雨过程的分析得到的预报启示是:在西风带高低空系统有利的配置下,除了关注副热带夏季风从南海输送水汽外,还要重视暴雨区本地及其周边地区近地层高温高湿环境中水汽的贡献。

2014年山西春播期暴雨天气过程分析

为了准确预报山西春播期暴雨天气,更好地为农服务,笔者根据天气学理论,利用常规探测资料、数值预报、多普勒雷达和FY-2E红外卫星等资料,对2014年5月9—11日的暴雨天气过程进行综合分析。结果表明:500 hPa"北涡南槽"和华北"东高西低"形势是此次暴雨的有利环流背景,低空切变线和850 hPa东南风急流是主要影响系统。中低层切变线激发的中低云系直接导致强降水的发生。地面辐合线提前1~2 h出现,对进行强降水的短时临近预报有明显的参考意义。东西两路冷空气的对峙,地面辐合线的停滞;高低空急流耦合,形成高空辐散、低空辐合的垂直结构,使得上升运动持续加强;前期地面最高温度持续升高、低层暖湿平流的持续输送,均是强降水长时间持续的重要原因。

山东夏季暴雨对青藏高原东南部及邻近区域春季大气热源变化的响应

利用1979—2018年山东省120个国家气象站逐日降水观测数据、欧洲中期天气预报中心ERA-Interim逐月再分析资料以及美国国家环境预报中心和大气研究中心逐6 h再分析资料,分析春季青藏高原大气热源强度变化对山东夏季暴雨的影响。结果表明:近40 a山东大部地区暴雨日数呈增加趋势,鲁西南、鲁西北中东部增加趋势显著。春季、夏季高原均为东亚大气热源较强区域,春季高原大气热源强中心区的强度与山东夏季暴雨指数呈显著正相关。当春季高原大气热源增强时,夏季南亚高压加强、东扩,200 hPa南亚高压易呈中部型,500 hPa中国东北地区易有冷涡生成南下,日本东部西太平洋副热带高压加强北抬,山东处于冷暖气流交汇区,同时明显有自南向北的水汽输送至山东地区,低层辐合、高层辐散的环流配置促使该地区上升气流增强,有利于降水产生。春季高原大气热源强度与夏季南亚高压强度、丝绸之路遥相关分别呈显著正、负相关,大气热源增强下的环流形势有利于山东地区出现强降雨。

2003-2014年河南春季暴雨特征及影响系统分析

通过对2003-2014年河南春季暴雨系统性分析,揭示春季暴雨时空分布特征,归纳总结暴雨预报着眼点。结果表明:2007年之后河南春季暴雨明显增多,易发区位于河南的偏南、偏东部一带,其中驻马店和信阳出现暴雨的概率最大;4月中旬到5月底为河南春季暴雨易发期,此阶段南方暖湿空气已明显加强,东移高空槽增多,在高空槽前,地面"倒V形槽"容易自长江流域上游向东北方向伸展,随着地面气流辐合加强,锋生易发生于倒槽中。河南春季暴雨的天气学物理概念模型大致分为低槽/低涡型和短波槽/切变线型两类。前者主要表现为经向度大的低槽或一致的西南气流影响,中低层低涡明显加强,系统缓慢东移,湿层很厚,多以稳定性、混合性降水为主,雨量明显偏大,但出现的概率不太大;后者出现的概率较大,但雨量相对偏小,多伴有高架雷暴,冰雹、雷暴大风天气也有,但不多,其对流层中层明显表现为多短波槽快速东移,当河南上游出现强的暖脊,且短波槽和暖脊对应,850h Pa以上出现中性或弱的条件不稳定层结,低层有冷垫、逆温时,对流发展强。

两次大连春季暴雨的环流特征和诊断分析

利用NCEP/NCAR再分析资料、常规观测资料和大连地区近100个逐时自动气象站雨量资料,对大连地区2007年3月3～5日和2009年4月19～21日两次春季暴雨过程的大尺度环流特征进行了诊断分析,研究了大尺度环流条件对大连地区春季暴雨的影响。结果表明:(1)对流层低层的增温、增湿及中纬度冷空气的侵入,是导致两次春季暴雨的重要条件。(2)气旋生成后若位于长波槽前,有靠近中纬度斜压锋区的趋势,则降水强度大;若无长波槽靠近,并远离中纬度斜压锋区,则降水强度小。(3)若长时间维持低空急流水汽输送通道,将有利于大连地区强降水的产生。(4)南支高空急流的西风动量下传,有利于江淮气旋的生成、发展。在其北上过程中,靠近中纬度高空急流,加大了向东北方向的高空流出气流,有利于气旋的再次增强和维持。(5)高层强湿位涡向低层下传,使冷空气侵入气旋外围,锋生的强迫作用,加剧了暖湿气流的上升。强湿位涡下传与地面正涡度区连通,加大了局地的位涡扰动,有利于低层锋区诱生出气旋环流,促使气旋发展、加强,导致强降水的产生。(6)摩擦耗散损失的能量从高层环流背景中的非地转运动和气压梯度力做功获得动能补充,有利于降水强度增大。因此,春季在江淮气旋生成并东北移的过程中,可从上述诸因子初步判断气旋是发展还是减弱,并预报降水的强弱。

巴中市一次春季暴雨过程诊断分析

该文主要利用常规资料和NCEP 1°×1°6h再分析资料,对2017年5月2日四川省巴中市出现的春季暴雨过程的环流背景和影响系统、动力条件、水汽条件、能量条件等方面进行诊断分析。结果表明:(1)500 hPa南北支低槽配合东移,低层有低空急流建立,同时有700 hPa的切变和850 hPa的辐合配合,地面图上有冷空气侵入盆地。(2)大气表现为低层辐合高层辐散的垂直结构,正涡度区发展深厚。(3)低层风速迅速增大,低空急流建立,为暴雨区输送了水汽,水汽辐合中心与强度的时空分布与降雨一致。(4)大气层结不稳定,随着动力条件进一步加强,配合地面冷空气的触发,对流发展,降雨强度加强。

北京房山黑龙关泉对7.21特大暴雨的水文响应研究

2012年7月21日,北京市遭遇了61年来最强暴雨,为裸露岩溶含水层提供了清晰有效的水文刺激。本文选取了北京房山区全排泄型岩溶大泉——黑龙关泉,在7.21暴雨前后所进行的一个水文年针对性的研究。在泉域内水文地质勘察工作的基础上,通过对黑龙关泉流量及泉域内气象条件的实时监测,刻画了7.21降雨过程在黑龙关泉域的分布,分析了黑龙关泉的水文响应,并划定了黑龙关泉补给区范围。同时采用水均衡法计算了黑龙关泉域内裸露碳酸盐岩含水层0.293的净入渗系数。研究成果为北京市岩溶区水资源评价工作提供了基础,对其他北方岩溶区评价工作也具有借鉴意义。

两次春季暴雨过程的对比分析

对山东2003年4月17～18日(以下简称4·17)和2008年4月20～21日(以下简称4·20)两次春季暴雨进行对比分析。环流形势对比分析表明,两次降水过程中500 hPa具有相似的环流背景,但850 hPa和地面具有不同的环流形势,低空急流的类型和切变线的位置不同以及地面是否形成气旋与这两次降水量级是密切相关;物理量参数对比分析表明,4·17过程中各种物理量级别较4·20偏大偏强:雷达回波对比分析表明,4·17降水过程表现为积云层状云混合降水回波,并出现了逆风区,降水中伴有雷暴,而4·20降水过程表现为层状云降水回波,以稳定性降水为主。

豫东北一次春季大暴雨的环境条件与中尺度特征分析

利用常规观测资料以及卫星云图、雷达产品、区域自动站降水量资料与NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,对2018年5月15日豫东北罕见大暴雨过程的降水特征、环境条件与中尺度特征进行了分析。结果表明:(1)副热带高压西侧西南急流输送、对流层中层短波槽影响、低空急流加强发展及北上、高空强辐散等天气系统合理配置,是这次暴雨过程发生的有利环流背景;强低空急流为暴雨的形成提供了充沛的水汽和位势不稳定条件;低层切变线触发、弱冷空气扩散及地面中尺度辐合线抬升是暴雨形成的动力机制。(2)超低空充足的水汽输送及强辐合、对流不稳定能量偏高、大气层结极不稳定是此次暴雨发生的主要环境特征。(3)强降水过程主要由2个β中尺度对流系统造成,暴雨区上空对流云团新生维持(或移入)是强降水维持较长时间的重要原因。(4)雷达观测显示,在极强对流不稳定环境下,位于对流云团前温度大梯度区的豫北多地不断有γ中尺度回波单体生成,其东移加强并在豫东北强烈发展为线(带)状多单体风暴,形成明显的局地强回波"列车效应",导致豫东北局地大暴雨。

永州地区一次春季暴雨天气过程的成因分析

利用NCEP 1°×1°再分析资料、卫星云图以及多普勒雷达资料等,从环流背景、卫星云图与雷达回波特征、物理量诊断等方面,对2013年3月25日晚到26日永州地区的暴雨进行综合分析。结果表明:500 h Pa气流平直多波动,低空西南急流发展强盛同时配合北方冷空气南下是该次暴雨发生的有利大尺度环流背景;降水回波移动缓慢,维持时间长,造成的累积降雨量大;暴雨区主要位于能量锋区及其南部区域,降雨的落区和移动趋势与能量锋区及水汽输送中心的移动密切相关。