黄渤海一次持续性大雾过程的边界层特征及生消机理分析

利用常规气象观测资料、NCEP的FNL客观再分析资料和L波段雷达探测资料以及采用国家卫星气象中心多通道气象卫星监测数据和定性分析海雾的方法来处理卫星监测的海雾信息,探讨了2010年2月22—25日黄渤海大雾过程的边界层海气要素的特征、大雾成因及生消机理,结果表明:(1)这次大雾是产生在欧亚中高纬平直环流、大气层结稳定的气象条件下。南支槽前的西南气流与副热带高压西北侧及沿海高压脊后部的偏南气流汇合,形成一支跨越中低纬的偏南气流为海雾形成提供有利的水汽条件。(2)大雾的生消与海表温度、气海温差、空气稳定度和风场等气象、水文要素有密切关系;大雾期间,黄渤海气海温差在0~2℃;大气边界层至对流层下部均有逆温层和等温层,逆温层内的温差为6~8℃,垂直温度的变化是上层温度随时间增大高于低层,使逆温层加强并不断抬升,抑制空气垂直对流发展。近地层空气湿度较大,在200 m附近出现一个液态水含量达0.6 g·kg^(-1)大值区;850 hPa以下层均由2~4 m·s^(-1)的东北风随高度顺转成6~8 m·s^(-1)的西南风,为大雾形成和持续发展提供了有利条件。(3)大雾的湍流最大发展高度达到240 m,湍流混合作用可将中上层湿区水汽和雾滴带到近海面层,同时也有利于空气的降温,易达到饱和凝结而形成大雾。中低层持续弱暖平流把暖湿气流输送至冷海面上有利于近海面逆温层的建立和维持,海面辐射冷却作用激发平流形成大雾。

水平能见度经验公式在青岛沿海地区的应用

利用青岛4 a的能见度观测资料和大气气溶胶光学参数反演资料检验了4种能见度经验计算公式的适用性。发现Koschmieder公式和乘幂公式能更好地刻画能见度和气溶胶光学厚度间变化趋势上的相关性,但是由于能见度观测的不确定性和气溶胶光学参数反演的不准确性导致的数据离散性,需要确定更有代表性的经验参数。利用最大发生频率原则确定不同光学厚度对应的能见度值,据此确定适合青岛的各经验公式的经验参数,最后利用MODIS光学厚度资料将乘幂经验公式应用到青岛附近沿海地区能见度的计算,发现春季和夏季的能见度低于其他季节。

850 hPa夏季西太平洋副热带高压的年际变化特征

本文选取1520线作为刻画850 hPa夏季西太副高年际变化的指标线,定义了西脊点、面积、脊线和北界指数。结果表明,夏季西太副高850 hPa的年际变化与500 hPa有一定差异,但850 hPa是较500 hPa研究夏季西太平洋副热带高压年际变化更为合适的一层。赤道太平洋海表面温度异常(SSTa)对850 hPa夏季西太副高的位置和面积的年际变化都有较显著的影响。

南海上层水温的准双周(10—20d)变化

对南海季风实验(SCSMEX)期间布设于南海中部的3个ATLAS海洋锚定浮标所观测的水温资料进行分析,结果表明:南海上层水温存在准双周(10—20d)变化,且主要发生在次表层,尤其在冬半年,温跃层的年循环对其有调制作用;次表层水温的振幅北部大于南部;南海上层的准双周振荡可分为3个垂向模态,即上下同位相、反位相、次表层先于表层;低层大气准双周振荡的强迫,是造成这种变化的主要原因,海面风应力强迫使得温跃层发生垂直位移,从而引起次表层水温的变化;表层水温(SST)的变化小于次表层,海面热收支是引起表层水温变化的主要原因,但次表层水温可以影响表层。

爆发性气旋的前世今生

温带气旋是中纬度地区每日天气舞台上最重要的“演员”。在秋冬季节的中高纬度海洋上有一类快速发展的温带气旋——“爆发性气旋”,尚未受到公众的广泛关注。文章围绕这一主题,首先回顾了温带气旋研究的历史,介绍了“爆发性气旋”这一术语产生的渊源,并对多位学者给出的爆发性气旋定义进行了系统梳理,重点介绍了一个考虑风速影响的、修正的爆发性气旋定义,还总结了爆发性气旋的研究现状,最后对其未来数十年的研究前景进行了阐述展望。

东海海面辐射特征及影响因子分析

利用2006—2007年东海海区(120°E^128°E,26°N^31°N)的太阳辐射、常规气象和皮温等观测资料,分析太阳辐射季节变化特征,并讨论其与相关因子的关系;分析大气透过率与太阳高度角、总云量和相对湿度的关系,并进一步讨论海面反照率与太阳高度角、大气透过率和风的相关性。结果表明:东海海区辐射分量除向上短波辐射外,都表现出夏季最大,冬季最小的季节变化特征;大气透过率秋季最大,夏季最小;海面反照率秋季最大,春季最小。向下(上)短波辐射主要受太阳高度角和云量影响,向下长波辐射与气温、相对湿度的相关性较好,向上长波辐射与皮温的关系非常密切;大气透过率在少云时主要受太阳高度角影响,多云时主要受总云量影响,空气湿度的影响较弱;大气透过率变大时海面反照率减小;太阳高度角是影响海面反照率最主要的因素,且影响作用随着大气透过率的变大而增强,太阳高度角越大,海面反照率越小;风引起的海面粗糙度影响最弱,在太阳高度角较高、大气透过率较大时,风增大海面反照率的作用增强。

“大气河”研究进展回顾

本文对“大气河”研究进展进行回顾,首先介绍了“大气河”一词的由来;“大气河”在不同地区的通俗名称;之后介绍“大气河”的结构;“大气河”的水汽来源等。重点介绍了太平洋东北部(北美洲西海岸)和欧洲地区“大气河”的特征;讨论了“大气河”对气候的影响,即对于一些较为干旱的地区来说,“大气河”输送水汽以利于产生降水,可以有效地解除当地的旱情。最后介绍了全球气候变化背景下的“大气河”特征。

利用连续小波提取近海大气湍流中的相干结构

利用Morlet子波对南海塔基风脉动资料进行连续小波分析,并根据能量极大值法则辨识相干结构的尺度,从而构建基于相干结构主要尺度的湍流模型。通过对小波系数进行谱分析,得到相干结构的生成周期,进而刻画相干结构的演变特征。结果表明:相干尺度提取的准周期结构在数值和波形上能够很好的反映原信号的主要结构。在分析频段内,大气湍流相干结构的生命尺度和生成周期相近,相干结构以连续出现为主,而小尺度涡旋结构的生成存在明显的不连续。最后,结合观测期间天气过程以及相应的湍流统计特征分析,给出了典型天气条件下相干结构涡动能量分布及其随时间的变化特征。

北太平洋热带辐合带区上升运动的季节和年际变化特征

本文利用NCEP/NCAR再分析资料研究北太平洋热带辐合带区上升运动(ITCZω)强度和位置的垂直结构及其季节和年际变化。结果表明,气候平均态下西(东)ITCZω在高(低)层最强,低(高)层最弱,其位置随高度不变(偏北)。西ITCZω在8月最强,9月位置最北,2月最弱,位置最南;东ITCZω在8、9月最强,9月最北,2、3月最弱,位置最南,但中、高层的ω在11月也很弱。ITCZω强度最强(弱)的时间一般与位置的快速北跳(快速南撤)的时间相对应,并且有位置变化超前强度变化的表现。通过对ω气候值和异常值的经验正交函数分解,发现气候值EOF第一模态能很好的反映ITCZω的基本气候状态,具有准半年周期,第二模态反映了ITCZω的季节变化特征;异常值EOF第一模态空间场呈现东西反位相的特征,时间序列的功率谱分析最明显的周期为4.8 a。西ITCZω强度在厄尔尼诺年偏弱,拉尼娜年偏强;东ITCZω位置在厄尔尼诺年偏南,拉尼娜年位置则偏北。总体上ENSO事件对东ITCZω位置影响较大,而对西ITCZω强度影响较大。

2012年1月西北太平洋上一个爆发性气旋的云微物理属性垂直结构分析

本文利用FNL(Final Analysis)再分析资料、MODIS可见光云图和CloudSat卫星数据,对2012年1月10—13日发生于西北太平洋上的一个爆发性气旋进行了分析,并分析了1月12日02 UTC该爆发性气旋的云微物理属性的垂直结构。结果表明,该爆发性气旋中心附近的云为深厚宽广的深对流云,云系向上伸展到9 km左右的高空。云中冰粒子有效半径大小随高度增加而减小,其大值集中在冰云下部。而冰粒子数浓度随高度增加而增加,其大值集中在冰云上部。云中冰水含量随高度变化不明显,其大值集中在云的中下部。冰粒子有效半径、冰粒子数浓度和冰水含量大值区在气旋中心南侧的高度比北侧更高,气温高值区和比湿大值区也集中于气旋中心南侧,这可能与冷暖空气的空间配置及气旋中心南侧有更显著的潜热释放有关。据此可以推测,云系在气旋中心南北侧有明显差异可能与云的不同发展机制有关。

青岛地区混合层高度的季节性变化

利用山东青岛地区大气中的探空资料,和青岛附近海域的NECP资料,利用干绝热方法测量青岛地区大气混合层高度,得出了青岛地区混合层高度的变化规律,并主要从海陆相互作用入手,对混合层高度季节性变化的原因做出了分析。

2018年1月北大西洋上一个具有“T”型锋面结构的超强爆发性气旋的分析

利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)提供的0.5°×0.5°ERA-Interim再分析资料,麦迪逊-威斯康星大学气象卫星研究所(CIMSS)提供的地球静止环境业务卫星(GOES-EAST)红外卫星云图和天气预报模式(WRF)的模拟结果,对2018年1月3—6日发生在北大西洋上的一个具有“T”型(T-bone)锋面结构的超强爆发性气旋进行分析。该爆发性气旋在较暖的湾流上空生成,沿海表面温度大值区向东北方向快速移动,生成后6 h内爆发性发展,24 h中心气压降低48.7 hPa。高空槽加深、涡度平流加强和低层较强的大气斜压性为气旋快速发展提供了有利的环流背景场。由于气旋发展迅速,低层相对涡度急剧增大,低压中心南部来自西北方向的干冷空气随气旋式环流快速向东推进,与东南暖湿气流汇合,锋生作用较强。较暖的洋面对西北冷空气的加热作用使得交汇的冷、暖空气温度梯度较小。减弱东移的冷锋与暖锋逐渐形成近似垂直的“T”型结构。用Zwack-Okossi方程诊断分析表明,非绝热加热、温度平流和正涡度平流是该爆发性气旋发展的主要影响因子。气旋初始爆发阶段,西北冷空气进入温暖的洋面,海洋对上层大气感热输送和潜热释放较强,非绝热加热对气旋快速发展有较大贡献。气旋进一步发展,“T”型锋面结构显著,温度平流净贡献较大,对气旋的发展和维持起重要作用。

青岛大气颗粒物数浓度变化及对能见度的影响

为研究青岛地面大气颗粒物数浓度的变化及对能见度的影响，2010年9月～2011年8月使用便携式lighthouse激光粒子计数器进行了大气颗粒物数浓度观测，利用Hysplit模式计算大气颗粒物的后向轨迹，运用统计分析方法初步探讨了气象因子对大气颗粒物数浓度和能见度的影响．结果表明，青岛大气颗粒物数浓度冬春最高，秋季次之，夏季最低；源自新疆、甘肃一带的气团颗粒物数浓度偏高，而来自于东北方向及海上的大气颗粒物数浓度较低；大气颗粒物数浓度变化与风速、相对湿度和混合层高度的变化呈现较好的负相关关系．当气团来源于西或西北方向，地面风向为南到东南风且混合层高度较低时，细粒子数浓度较高，容易出现低能见度现象．