贵州省不同强度区域性凝冻过程环流形势对比分析

利用贵州省84个气象站逐日观测资料以及再分析资料,对4种不同强度区域性凝冻过程进行对比分析。结果表明:500 hPa位势高度场上中高纬度的亚洲东部区域距平场呈现“+-”的分布或有切断低压分布,贝加尔湖至中国华北地区以经向环流为主;850 hPa风场上云南南部以南受偏南风和西南风控制,并且在江南至华南存在西南或西风急流,是4种不同强度凝冻过程中形势场共性特征。500 hPa高度场上中高纬度地区呈两槽一脊或一槽一脊分布;风场上850 hPa东北风回流和700 hPa西南急流形成上暖下冷的形势场,同时850 hPa形成稳定低层切变线;温度场上存在冷暖冷的夹心结构,近地面层0℃线维持在900 hPa以下,均是较强等级以上的区域性凝冻过程中形势场共性特征。而对于一般性区域性凝冻过程,500 hPa位势高度场上呈多槽脊分布,风场上是否存在东北风回流和低层切变线,温度场上是否存在冷暖冷的夹心结构以及近地面层0℃线位置等特征均不统一。温度剖面图上,当近地面层0℃线位置最低时或出现冷暖冷的夹心结构时段与凝冻过程影响范围最广、灾情最重的时间段对应。

东北冷涡背景下三类区域性强对流天气过程时空分布和环境特征对比分析

东北冷涡是造成中国暖季强对流的重要天气尺度系统之一。为对比东北冷涡与不同类型强对流过程的时空关系及其环境特征差异,基于欧洲中期天气预报中心第5代大气再分析数据和中国国家气象信息中心提供的逐时大风、降水观测资料,筛选了2017—2021年4—9月东北冷涡背景下9例雷暴大风型、9例强降水型以及8例混合型强对流天气过程,通过动态合成开展了分析研究。结果表明:(1)三类强天气过程相对于冷涡的时空分布差异明显:雷暴大风型过程,超过70%的雷暴大风出现在冷涡中心的西南部或南部;而混合型过程,超过70%的大风出现在冷涡中心的东南部或南部;混合型和强降水型过程中,短时强降水均主要出现在冷涡中心南部或东南部,但后者发生在冷涡东南部的比例更高;雷暴大风型和强降水型过程主要出现在东北冷涡的发展和成熟阶段,而混合型过程主要发生在东北冷涡的成熟阶段。(2)三类强天气过程的环流形势和环境条件差异显著。雷暴大风型过程多出现在5—6月,一般对应的东北冷涡更深厚,等温线更密集,大气环境偏干,存在气温垂直递减率大和强风垂直切变条件,雷暴大风多发生在冷涡南侧的锋区附近,对流层中、高层受干冷空气控制,叠加在低层比较浅薄的暖湿空气之上有利于大气层结条件不稳定的增强,降水粒子蒸发降温形成的下沉气流和地面冷池,叠加锋区辐合更有利于形成区域性地面强风;而强降水型过程多集中在7—8月,对应的东北冷涡强度较弱,等温线较稀疏,强降水一般出现在锋前靠近暖区一侧的强层结不稳定区域内,对应水汽充沛、整层暖湿的环境条件,中低层温差较小,风垂直切变较弱。混合型过程对应的月份和冷涡强度与强降水型过程更接近,水汽、高低层温差以及风垂直切变等环境条件介于上述两类过程之间,但下沉对流有效位能在三类过程中表现为最大。总体来看,相较于中国中、低海拔地区雷暴大风和短时强降水的环境特征而言,东北冷涡背景下的强天气过程对应更强的深层风垂直切变,具有更强的天气尺度动力强迫。

近39年东北地区风蚀气候侵蚀力及其对气候变化的响应

为评估东北地区风蚀气候侵蚀力及其对区域气候变化的响应,基于东北地区66个气象站点1981—2019年气象数据,采用风蚀气候侵蚀力计算方法,解析东北地区风蚀气候侵蚀力空间分布特征、时间变化趋势及其对气候变化的响应。结果表明:近39年(1981—2019年),东北地区风速和相对湿度呈下降趋势,降水量呈波动增加趋势,气温呈上升趋势;风蚀气候侵蚀力整体呈西高东低趋势,全区平均为18.8,空间变化范围为0.9~63.8;春、夏、秋和冬季的风蚀气候侵蚀力分别为10.4,1.4,4.1和2.9;全区年风蚀气候侵蚀力平均每10年减小3.71,春、夏、秋和冬季平均每10年分别减小2.05,0.24,0.96和0.44;风蚀气候侵蚀力有明显的空间性(西高东低)和季节性(春季高,夏季低)。39年来,全年及四季的风蚀气候侵蚀力整体呈下降趋势。研究结果可为不同农业种植区土壤风蚀防治提供理论依据。

2017-2021年辽宁省冷涡型雷暴大风时空分布及环境参数特征

选用2017—2021年辽宁省自动气象站、闪电定位仪、葵花8号卫星和ERA5再分析资料,分析辽宁省雷暴大风的时空分布特征和不同天气系统下雷暴大风发生的环境条件。结果表明:冷涡系统是导致辽宁雷暴大风的最主要天气系统,占全部雷暴大风的62%。冷涡雷暴大风主要集中分布在辽宁中部平原,该区域冷涡引起的雷暴大风占所有雷暴大风的90%。雷暴大风集中出现在5—9月,午后到傍晚出现的次数最多。不同季节雷暴大风发生时的环境条件存在差异,春、秋季雷暴大风对应不同层温差、垂直风切变较强和风暴承载层风速较大等特征;盛夏雷暴大风发生对应水汽条件充沛,近地面蒸发较强、中层干空气侵入和热对流特征明显等。与非冷涡系统相比,冷涡背景下的低空与500 hPa温差和对流有效位能更强,中低层更干燥,垂直风切变和风暴承载层风速更强。冷涡四象限中,雷暴大风常出现在东南和西南象限,占比分别为77.9%和18.5%。两象限雷暴大风对应的环境条件存在差异,东南象限水汽条件更充沛,不稳定程度更强;西南象限中低层更为干燥,地面与500 hPa温差和下沉对流有效位能更大。

一次冷涡背景下沈阳地区雷暴大风过程的特征分析

利用辽宁省国家站和区域自动站降水观测资料、多普勒天气雷达、风廓线雷达和欧洲中心ERA5逐小时再分析资料,对2022年6月25日傍晚至夜间沈阳地区出现的极端致灾雷暴大风天气的形成机理和数值模式的预报效果进行分析。结果表明:此次极端风雹天气过程发生在东北冷涡背景下,切变线和地面辐合线共同触发对流风暴的生成,强垂直风切变和不稳定层结使得风雹天气发展增强。此次强风雹过程中多个强对流单体逐渐发展,合并增强后呈现为弓形回波。弓形回波前沿存在浅薄的低空γ中尺度涡旋,可导致下沉气流增强,并与后侧入流急流共同作用导致局地极端大风。中尺度数值模式对此次强对流天气的环流形势和降水落区具有一定的可预报性,但对流风暴的强度预报仍是预报的难点。

2019年7月3日辽宁开原超强龙卷形成及演变特征分析

综合利用高时空分辨率多源观测资料,对2019年7月3日辽宁省开原市一次EF4级超强龙卷过程(简称开原龙卷)的天气背景、环境物理量参数、龙卷形成发展机制等进行分析。结果表明:开原龙卷发生在东北冷涡的西南象限,850 hPa切变线南侧及地面西南气流暖湿环境中,地面与925 hPa温差达11℃,近地面温度垂直递减率大,系统配置具有上干冷、下暖湿特点。受低层暖湿气流影响的同时,开原周边地区对流抑制能量接近于零,有利于强对流天气的发生。开原龙卷出现在东北冷涡涡旋云系的后端,对流云的快速爆发生长期中,处于快速降温区的北边界。多普勒雷达为典型的超级单体回波特征,龙卷出现在钩状回波顶端,强回波梯度区左侧的上升气流交界处。

有限区域分解分析方法在2006年一次东北冷涡暴雨分析中的应用

2006年7月19—24日,东北地区出现一次明显的冷涡发展导致强降水的过程.对这次东北冷涡过程的天气形势分析表明,该东北冷涡的维持和发展与冷涡东部阻塞高压的建立与消亡有关.本文根据500hPa环流形势演变特征,将东北冷涡发生发展过程分为4个阶段,并借助调和-余弦谱展开方法,对东北冷涡各阶段850hPa水平风和水汽通量进行无辐散和无旋转分量分解,分析各阶段无旋转风动能和无辐散风动能之间的能量转化.研究结果表明,分解得到的无辐散风及其水汽通量清楚地展现出了东北冷涡的大尺度环流和水汽输送通道及水汽来源,而从无旋转风及其水汽通量上则可以直观地看到冷涡低层的中小尺度风场及水汽辐合辐散区,为分析东北冷涡内部对流提供帮助.东北冷涡发展的不同阶段其水汽来源有所不同,初始阶段的水汽主要来自黄海和渤海地区,发展阶段水汽主要来自日本海,而到成熟阶段和减弱阶段,水汽输送通道被破坏,冷涡的水汽供应大大减少,与同时期暴雨减弱一致.同时,无旋转风辐合强值区和无旋转风水汽通量大值区的重合区域有利于强对流的发生发展,表现为重合区与TBB(Temperature of Black Body,黑体辐射温度)强对流云带的形状和位置对应良好,与降水落区也较为一致,可为预报东北冷涡引发的强降水落区这一预报难点问题提供参考.从动能转化上看,无旋转风和无辐散风的动能转化项能很好地反映东北冷涡整个生命史过程中各阶段强度的变化特点,对冷涡强度预报具有一定的指示意义.

东北黑土区土壤风力侵蚀及发展趋势分析

分析东北黑土区土壤风蚀区域及风蚀主要因子,并从黑土区所处的地理位置、区域近40年气候变化规律、东北沙地沙漠化对黑土区土壤风蚀的影响方面分析了东北黑土区土壤风蚀的发展趋势,为该区土壤风力侵蚀研究及防治提供依据。

南沙群岛海域风场特征——卫星散射计观测资料分析

通过对欧空局提供的ERS卫星微波散射计风场资料的再分析,研究了南沙群岛海域的风场特征,主要包括南沙群岛海域的东北季风和西南季风随纬度的变化以及一年中根据风应力特征划分的4个时期的风应力与风应力旋度的分布特征。

东北黑土区土壤风力侵蚀及发展趋势分析(英文)

分析了黑土区土壤风蚀区域及风蚀主要因子,并从黑土区所处的地理位置、区域近40年气候变化规律、东北沙地沙漠化对黑土区土壤风蚀的影响方面分析了东北黑土区土壤风蚀的发展趋势,为该区土壤风力侵蚀研究及防治提供依据。

东北典型冷、暖夏年的北太平洋地区海-气系统季节演变合成分析

选取长春站为东北地区的典型代表站,使用该测站百年气温资料,在典型个例合成分析的基础上,讨论了我国东北典型冷、暖夏500 hPa位势高度距平场和海温距平场从前冬到夏季的特征及其演变。主要结果表明:(1)东北冷夏年前冬NPO为很明显的负位相,暖夏年前冬NPO位相并不明显。前冬、春季和夏季的500hPa位势高度场同长春测站夏季平均气温的显著相关区(显著性水平α≥0.05)呈半球尺度纬向分布。前冬,高相关区域主要集中在中高纬地区,有两条带状正相关区域:一条主要控制中南半岛北部、印度半岛以及阿拉伯半岛、红海一直到英格兰三岛一带的区域;另一条控制从墨西哥湾经夏威夷群岛到太平洋关岛一带的区域。这两条带状高相关区域,经春季到夏季逐渐向北收缩,但大都位于60°N以南的区域。(2)从前冬到夏季,东北冷夏年西风漂流区的海温距平由正值逐渐变成负值,暖夏年该区域海温从前冬到夏季是一个正距平逐渐加强的过程;在赤道中东太平洋区域,冷夏年从春季到夏季该区域对应的El Nino位相显著加强,而暖夏年该区域对应的La Nina位相,从春季到夏季却是一个显著减弱的过程。

风场变形误差对冬季降雪测量及其趋势估算的影响

利用71个气象站1960～2009年共50年的冬季逐日降水、风速和天气现象资料,以及3个站降水对比观测试验数据,对东北地区降雪测量记录的风场变形误差进行了评价和订正,并在此基础上分析了风场变形误差对研究区降雪量变化趋势估算结果的影响。结果如下:1)东北地区冬季降雪量台站观测记录普遍被低估,全区观测的冬季平均降雪量为15.1mm,而风场变形误差订正后冬季平均降雪量为22.5mm。各站绝对误差介于1.1～19.4mm,平均绝对误差为7.5mm,各站相对误差介于11.8%～50.8%,平均相对误差为34.1%。2)主要由于受气象台站观测环境改变导致的风速减弱现象影响,东北地区大部分台站雨量计对降雪的捕获率有所增加,冬季降水观测中的风场变形误差减小,引起实测的降雪量变化趋势估算值被高估。风场变形误差订正前,东北地区近50年的冬季降雪量变化趋势为0.4mm·(10a)–1,而风场变形误差订正后,冬季降雪量变化趋势为0.1mm·(10a)–1。3)东北南部地区台站受风场变形误差影响尤其明显,冬季实测的降雪量变化趋势偏高更大,订正后和订正前趋势差值为-1mm·(10a)–1,即订正前冬季降雪量变化趋势被高估程度达到了64.3%。

东北电网电力调峰辅助服务市场设计与实践

中国"三北"地区风电装机及热电装机容量迅猛增长,导致电网调峰矛盾日益突出。2014年,东北电网建设了电力调峰辅助服务市场,意图采用经济杠杆和市场手段来调动火电企业调峰的积极性,提高清洁能源的消纳能力,缓解电网调峰的紧迫压力,确保电网安全稳定运行。为了给进一步完善东北电力调峰辅助服务市场规则奠定基础,文中重点介绍了东北电力调峰辅助服务市场的时代背景、设计目标、基本理念,以及详细的市场规则设计、运行实践、存在的问题等。实践结果表明,东北电力调峰辅助服务市场在提高系统调峰能力、促进清洁能源消纳等方面取得了良好的效果。

东北地区大气BTEX的时空分布特征

在东北地区7个典型城市中25个监测点进行了观测,时间分别为2008年4月、7月、10月和2009年1月,使用吸附剂采样管采集并通过热脱附-气相色谱-质谱联用技术分析了苯系物样品,系统研究了东北地区大气苯系物的时空分布特征。研究结果表明,苯和甲苯年均浓度值最高,分别为(4.19±2.31)μg/m3和(3.22±1.14)μg/m3,共占苯系物浓度近70%;各功能区按苯系物浓度大小顺序排列为混合区>工业区>交通区>居民区>文教区>对照区;受排放源和气象条件的影响,采暖期苯系物浓度高于非采暖期苯系物浓度;风向频率影响苯系物浓度分布,沿下风向浓度逐渐降低;苯/甲苯比值分析表明,东北地区苯系物的主要来源是煤燃烧。

“05.6”东北暴雨中尺度对流系统研究Ⅱ:MCS动力结构特征的雷达卫星资料分析

应用多普勒雷达和卫星资料对2005年6月10日发生在黑龙江省沙兰河上游的暴雨MCS动力结构的演变特征作了进一步研究,以加深对东北暴雨中尺度对流系统动力学结构的认识。研究结果表明,导致2005年6月10日黑龙江省沙兰河上游暴雨的中尺度对流系统是一个具有多单体风暴结构特征的孤立对流系统,对流系统中个别对流单体的强烈发展导致了沙兰河上游的雷暴等剧烈天气过程。此外,研究还发现,对流系统在初生—发展—成熟3个阶段中,雷达反演的低空风场上显示出明显的规律性,随着降水加大,降水区附近的流场上反气旋性旋转疏散的特征显著增强。对整个对流系统来说,以对流云团移向方向(东北方)为前方,低空暖湿气流从云团左后方(西南方)入流,而在云团的右前方(偏东方)出流,即系统内的气流具有后方入流前方出流的特点。从对流系统的移动规律来看,云团左侧低空入流高空出流,右侧低空出流高空入流,即在云层平均风方向的左侧低空辐合高空辐散,右侧低空辐散高空辐合。这种有利于对流单体从系统的左后方新生,在右前方消亡的配置可能是导致沙兰河上游暴雨的雷暴云具有左移风暴特点的重要动力机制。

东北地区省间跨区消纳风电可行性研究

分析了东北地区三省间风电功率波动特性、负荷特性、电源结构的差异对系统调峰能力的影响。根据东北地区三省实测数据,定义了不同地区风电的"错峰"效应和负荷的"汇聚效应"。实证分析验证了东北地区三省风电、负荷、常规电源统一调度后系统调峰能力增强,揭示了跨区消纳风电使得系统风电接入量增加和系统运行经济性改善的现象,论证了跨区消纳风电的可行性。

东北地区风能资源开发与风电产业发展

东北地区是我国重要工业基地,也是风能资源非常丰富的地区,风能资源开发利用与风能产业发展在全国占据重要的战略地位。本文在对东北地区风能资源储量、开发利用价值、开发利用现状与存在问题分析的基础上,提出了风能资源开发与风电产业发展目标与对策。研究表明,东北地区风能资源开发利用价值大,风电产业发展迅速,但风能资源与风电产业匹配程度低,风电场建设规模普遍偏小,规划目标偏低,大型风力发电机国产化程度低。针对这些问题,文章提出了科学的风电产业发展目标,预测到2020年东北地区风电装机容量将达到1 120×104kW,将建成辽中南及辽东半岛风电产业基地、吉西白城—松原风电产业基地和黑龙江东部风电产业基地。实现上述目标,建议提升风能资源开发在振兴东北老工业基地中的战略地位与作用,加大投入,摸清风能资源家底,制定科学规划,扩大风电装机容量,以多元化投资推动东北地区风电产业实现跨越式发展。

滇东北2010年7月三次局地暴雨过程诊断分析

利用常规观测资料、加密自动站资料和多普勒天气雷达资料,对滇东北2010年7月接连发生的三次局地暴雨过程进行诊断分析。结果表明:三次暴雨过程均发生在西太平洋副热带高压边缘,其环流背景分别为两高辐合型、低涡切变型和东风波型;天气尺度辐合上升运动和低层不稳定能量释放产生的小尺度上升运动协同是三次局地暴雨发生的原因;三次暴雨均由SW—NE向短带对流回波单体产生,强回波带西南端降水强度最大;径向速度图上出现逆风区、低空急流、冷暖平流以及低层中尺度辐合线,逆风区与暴雨落区对应较好,逆风区向上伸展高度与降水强度相对应,逆风区的出现比暴雨出现有1 h的提前期,对暴雨短时预报具有重要指示意义。

黑土区土壤风水复合侵蚀机理研究进展及展望

东北黑土区的水土流失问题十分严重,已经引起国内外众多专家学者的重视。黑土区土壤侵蚀通常是风力和水力交互作用的结果,以往的研究通常针对单一作用力,风蚀和水蚀的研究相互独立,很少进行风水复合侵蚀的机理研究。基于前人的研究成果,文章总结归纳东北黑土区关于风蚀、水蚀以及风水复合侵蚀的研究进展,并针对当前存在黑土区土壤侵蚀问题,提出关于黑土区风水复合侵蚀机理研究的建议,为黑土区未来的水土保持工作提供依据。

东北电网风电惯量及一次调频实测与分析

针对东北电网直流送端高比例风电系统频率稳定问题,国家电网东北分部组织开展了风电场惯量及一次调频全网扰动试验,首次实现了风电虚拟惯量的工程应用。基于系统频率扰动试验数据,分析了东北电网频率动态特性,计算得出了东北电网等效惯量水平和频率极值特性系数,量化了系统抵御频率扰动的能力;在介绍网源协调示范风电场惯量响应及一次调频实现方案基础上,对比分析了不同实现方案风电机组惯量响应特性,得出了不同示范风电场一次调频参数指标,试验证明了风电虚拟惯量及一次调频的可行性与有效性,对大规模风电参与系统惯量支撑及一次调频的工程应用具有指导与借鉴意义。