新疆巴州北部冬半年降水相态气象因子特征和判识指标分析

利用1961—2018年10月至次年4月新疆巴音郭楞蒙古自治州(巴州)北部6个国家观测站的天气现象资料,统计分析近58 a降雨、降雪、雨夹雪、雨转雪4种降水相态的气候特征,得出巴州北部10月和4月以降雨为主,12月和1月以降雪为主,雨夹雪和雨转雪主要在11月和3月。利用2003—2018年10月至次年4月库尔勒站探空资料,得到与降水相态转换关系密切的10种物理量,量化了降水相态判识特征及指标。结果表明:(1)地面最低温度、近地层温度、850 hPa温度、500~850 h Pa之间的位势厚度、700~850 hPa之间的位势厚度、0℃层高度可将4种降水相态完全判别,500~850 hPa之间的温差、700~850 hPa之间的温差能有效判别降雨、降雪、雨夹雪。(2)构建了降水相态预报评分办法,库尉轮平原和焉耆盆地的综合指标准确率达92.06%和94.36%,综合判定后预报评分达93.58%。(3)特性层温度及温差对降雨和降雪的预报效果好于雨夹雪;位势高度及厚度对降雪的预报效果好于降雨和雨夹雪;位势厚度对雨转雪的预报效果要好于特性层温度。研究降水相态综合判据对巴州北部降水相态的判别有很好的参考价值,为提高雨雪相态转换预报准确率提供科学依据。

新疆北部暖区暴雪的中尺度模拟及云微物理特征研究

暖区暴雪罕见且易致灾,对其准确预报既是重点又是难点。本文采用WRF中尺度模式中Lin、Thompson、 WDM6和WSM6四种云微物理方案对2016年11月中旬一次典型新疆北部暖区暴雪过程进行数值模拟,评估模式对暖区暴雪过程的模拟能力,遴选最优参数化方案,分析暴雪过程中水凝物粒子垂直分布及演变特征,探讨导致暴雪过程的相关中尺度系统的发生发展规律。分析结果表明:(1)不同云微物理参数化模拟中,Lin方案效果最佳,较为成功地模拟出降雪量级、落区和趋势。(2)云中各种水凝物粒子活跃于对流层中下层,其中以霰和雪最多,自高层向低层分别分布着冰晶、雪、云水、霰粒子,阿尔泰山迎风坡附近为各水凝物粒子浓度大值中心,强降雪区四种云中水凝物粒子高值中心垂直对齐有利于各粒子间的转化。(3)上游高湿系统沿西路移动,低空偏南急流增强时水汽汇合强烈,阿尔泰山脉西麓迎风坡阻挡利于水汽辐合;低空偏南急流使暴雪区低层增温,不稳定条件增强,垂直次级环流发展,次级反环流的增强促进不稳定能量的释放,加剧垂直运动增长,为大暴雪的发展和维持提供较强的动力抬升条件,对暴雪起增幅作用。

两种典型大气扩散指数在新疆的分布特征及其适用性对比

为定量评估气象条件对空气污染的作用,利用2010—2020年新疆14个气象探空站及地面气象观测站资料计算大气自净能力指数和静稳指数,对比分析两者在新疆的时空分布特征及其适用性,结果表明:新疆的大气自净能力指数与静稳指数呈反位相分布,两者具有较好的相关性,相关系数达-0.89。大气自净能力指数在夏季最大[9.4 t·(d·km^(2))^(-1)],冬季最小[0.9 t·(d·km^(2))^(-1)],南疆[6.2 t·(d·km^(2))^(-1)]普遍大于北疆[6.0 t·(d·km^(2))^(-1)];静稳指数在冬季最大(5.1),夏季最小(0.7),南疆(1.6)普遍小于北疆(3.8),即南疆的大气扩散条件较北疆好,北疆较南疆更容易形成静稳天气。通过分析2015—2020年大气环境监测站逐日污染数据发现,大气自净能力指数和静稳指数在天山北坡对PM2.5和PM10均有较好的指示意义;在阿勒泰两个指数对PM2.5有较好的指示意义;在阿克苏静稳指数与PM2.5的相关关系通过了显著性检验;在和田自净能力指数与PM10通过了显著性检验。对于首府乌鲁木齐,当污染物排放严重时,若大气自净能力指数在0~20 t·(d·km^(2))^(-1),则易出现重污染天气;静稳指数范围参考意义不大。

新疆塔里木盆地2021年“7·19”暴雨水汽特征的初步分析

新疆塔里木盆地是世界著名干旱区,年均降水量不足100 mm,2021年7月19日前后盆地出现罕见暴雨过程,最大累积雨量和日雨量为107.3 mm和78.5 mm(均达新疆大暴雨量级),通过分析此次暴雨水汽特征得出以下结论:(1)首次提出南亚高压“匀双体”概念,100 hPa南亚高压“西高东低”转“匀双体”过程中,500 hPa伊朗高压与高原反气旋、中亚低压与印度低压以及高原涡共同架构了“两高夹一低”环流形势。(2)揭示了在伊朗高压稳定反气旋环流下,阿拉伯海与孟加拉湾北部洋面的水汽进入盆地的大尺度环流及物理机制。阐明盆地暴雨水汽主源地为地中海及以西洋面、中亚地区、阿拉伯海和孟加拉湾,水汽输送有西方、东转西、西南+南方三条路径与轨迹,指出伊朗高压南侧东风和中亚地区西风在“东转西”水汽输送中具有关键作用,阿拉伯海和孟加拉湾的东风北上后与西风带汇合形成的水汽输送带是此次暴雨发生的重要条件。(3)水汽由西、南、东三个边界输入,东边界水汽收入主要源于低层东风,西和南两个边界水汽收入源于中高层三条路径,“西南+南方”路径水汽输送致使南边界水汽输入贡献明显大于西边界。塔里木盆地暴雨既要重视中亚低压,更要关注能否出现中亚低压与印度低压、高原涡共存并影响的大气环流场。

近60 a新疆大气水分亏缺的时空变化特征

在全球陆地大气水分亏缺(VPD)已经增加、并将持续增强的背景下,新疆大气环境是否趋于干旱化值得探讨。利用1961—2020年地面气象观测资料,采用线性趋势分析、Mann-Kendall检验等方法,研究了新疆VPD的分布及时空演变特征。结果表明:(1)近60 a来新疆VPD整体呈现显著增加趋势,增幅为0.015 kPa·(10a)^(-1)。VPD在2005年发生突变,突变前为弱波动变化,突变后呈增加趋势。(2)各季节VPD均以增势为主,其中春、夏季增幅较大,冬季增幅最小。春、秋季VPD突变特征与年变化较为一致,夏季略晚(2006年出现突变)。(3)空间分布上,VPD呈现“山区低、盆地高”的鲜明格局。时空演变分析表明,全疆大范围地区(近83.65%的气象站点)VPD呈增势变化,而VPD呈下降趋势的站点多分布在天山山脉东段的北麓以及南疆盆地的北、西北缘。季节尺度上,春季VPD呈增势变化的站点数占比最高(96.15%),是新疆大气水分胁迫范围最广的时段,而冬季大气水汽含量相较稳定。

基于新疆智能网格强对流短时预报产品的集约化系统的设计与实现

为落实第八届全国气象行业天气预报职业技能竞赛智能预报技术方法单项实施方案,提高未来新疆智能网格强对流短时预报业务的支撑能力,设计并实现了基于新疆智能网格强对流短时预报产品的集约化系统。该系统对新疆智能网格强对流短时预报竞赛产品进行了统一的管理和监控,各环节衔接有序。对系统的整体架构、主要功能、关键技术等进行了详细阐述。系统自投入使用以来,整体运行高效稳定,确保了竞赛产品完整准时地上传到中国气象局,有利于提升新疆强对流短时预报技术的先进性和智能化水平。

乌鲁木齐大气污染特征及气象条件的影响

乌鲁木齐市一直是世界上污染最严重的城市之一。该文选取2004-2006年乌鲁木齐市3个环境监测站逐时的PM10、SO2、NO2浓度数据以及乌鲁木齐市气象站、米泉气象站同期逐时的13类气象要素进行分析。结果表明,乌鲁木齐市PM10、SO2浓度冬季均达到轻微污染水平,其它3个季节属于优良级别,NO2四季都属优良级别;这三类大气污染物四季日变化基本呈现双峰型结构。冬季PM10、SO2浓度峰值出现在12:00-14:00时,最小值则分别出现在凌晨7:00时、傍晚19:00时,其它季节最大值(最小值)多出现在早晨(傍晚/凌晨);三类污染物的空间分布各有不同,PM10、SO2都是南部城区浓度较大,NO2浓度则是北部城区居首;各类气象要素与SO2浓度的相关性普遍高于与颗粒物PM10的相关性。全年与热力因素有关的气象要素与PM10、SO2浓度的相关性非常突出,冬季则是云量、降水等因素的影响明显提高;受蒙古高压和天山山脉地形的双重影响,乌鲁木齐冬季盛行偏南风和偏北风,山谷风交替现象明显;PM10浓度随乌鲁木齐市气象站、米泉气象站风速的增加均是先下降后上升,风速拐点分别是5 m/s、3 m/s,东南风对于污染物的远距离输送贡献较大;无论市区、还是北部城区,在偏北风和东南风的情形下,市区颗粒物浓度都比较大。

1960～2005年新疆气候变化的基本特征

采用新疆地区最完善的94个气象站的观测资料,系统地分析了新疆地区1960～2005年近地表主要气候要素(包括降水、气温、风速、日照时数、总云量、低云量、蒸发皿蒸发、气温日较差等)演变的时间和空间特征,并结合几个站点的太阳总辐射资料分析了日照、总云量、低云量、蒸发皿蒸发和太阳总辐射之间的关系,揭示了近50年来新疆气候变化的一些新特点。对导致这些变化的原因进行了初步分析,得到的结果包括:1)新疆区域年降水在1987年发生转折性变化,而冬季降水在1986年就开始发生转折性变化,是4个季节中最早的。新疆区域降水与比湿和低云量之间具有极高的相关性,尤其是低云量的增加可能是导致降水增加的主要原因。2)气温显著升高的同时,气温日较差是明显下降的。气温的升高可能是空气中水汽增多的结果,但也可能是气温长期自然振荡过程中的一个上升阶段。3)日照时数在总云量减小的前提下减少,这可能是降水和低云量增多导致的结果。4)蒸发皿蒸发的减小可能是风速、气温日较差、降水以及云量共同作用的结果,单站分析表明太阳辐射的下降也可能是导致蒸发皿蒸发下降的一个重要原因。

1960年以来新疆地区蒸发皿蒸发与实际蒸发之间的关系

利用中国新疆地区1960-2005年109个设有蒸发皿蒸发观测的常规气象站资料,并结合不同驱动场和不同陆面模式的模拟结果,对蒸发皿蒸发及模拟的实际蒸发的年、各个季节的变化及其它们的相互联系进行了详细的分析和讨论。结果发现,在过去的46年里,年蒸发皿蒸发总体上都表现为明显的下降趋势,而实际蒸发在总体上显著上升,与蒸发皿蒸发的变化趋势相反。在80年代中后期,蒸发皿蒸发、实际蒸发和降水的转折点(1986年)一致,进一步说就是无论在转折点的前后,降水增加的转折性变化与模拟的实际蒸发的转折性增加变化一致,而与蒸发皿蒸发减小的转折性变化相反,这表明,在新疆地区,蒸发皿蒸发和实际蒸散之间具有相反的变化关系,这支持Brutsaert and Parlange提出的蒸发皿蒸发和实际蒸散之间具有互补相关关系(变化趋势相反)的理论。分析气温、降水、湿度、云量和日照时数等环境变量的变化趋势发现:降水、云量等表征大气中水分特征的变量表现为明显的上升趋势,这也间接的证明了蒸发皿蒸发和实际蒸散之间存在相反的关系,而与各个环境变量之间相关系数的分析则表明,气温日较差、风速、低云量和降水是与蒸发皿蒸发和实际蒸发关系最紧密的环境因子,它们的变化可能是导致蒸发皿蒸发和蒸散量变化的原因。

全球变暖背景下新疆地区近45a来最大冻土深度变化及其突变分析

利用覆盖新疆大部分地区资料完整的93个站点资料,对1961-2005年新疆地区最大冻土深度进行了分析.结果表明:新疆地区月最大冻土深度有明显的季节变化,低海拔区域(海拔<1 800m)最大值出现在1月份,而高海拔区域(海拔≥1 800m)的最大值出现在2月份,比低海拔区域要滞后.新疆地区最大冻土深度的地理分布特征表现为北疆深于南疆,山区深于平原,且与气温的分布有很好的一致性.全年和冬、春季最大冻土深度与气温场的空间相关系数分别为-0.795、-0.736和-0.848.年际变化表明,近45a来的最大冻土深度出现了较为明显的下降.高海拔区域与低海拔区域年最大冻土深度的倾向率分别为-15.65cm·(10a)-1和-9.48cm·(10a)-1,且与气温的相关系数分别为-0.51和-0.69,均通过了0.001的信度检验.同时发现,高海拔区域冬季下降多,而低海拔区域春季下降多.新疆地区年最大冻土深度在近45a有明显的突变现象,高海拔区域和低海拔区域突变发生年份分别为1996/1997年度和1978/1979年度,说明新疆地区高海拔区域的年最大冻土深度对气温变化的响应比低海拔区域要滞后.突变年后高海拔区域与低海拔区域年最大冻土深度比突变年前的平均值分别降低了61.12cm和26.67cm.

中昆仑山北坡极端暴雨对流—对称不稳定性及其触发机制分析

本文利用ERA-50.25°×0.25°再分析资料,通过计算2020年5月6~7日中昆仑山北坡极端暴雨天气过程中湿位涡和锋生函数,给出暴雨过程大气不稳定性演变特征,明确锋面系统在对流触发中的作用,并得出以下结论:(1)本次中昆仑山北坡暴雨期间,200 hPa高空两支急流造成辐散叠加区,500 hPa中亚低涡、高原北部切变线缓慢移动过程中,配合低层700 hPa地形辐合抬升、地面高压前冷气团与塔里木盆地暖气团交汇,为中昆仑山北坡浅山区云团发展提供有利的动力、热力条件。(2)暴雨分为两个阶段,第一阶段(EP1)于田至且末一线降水期间,对流层低层暴雨区为对流不稳定大气层结;第二阶段(EP2-1)策勒地区短时强降水期间,策勒对流层低层逐渐由对流不稳定大气转为条件对称不稳定大气层结,对流层低层Mpv2变化由大气的湿斜压性和低层水平风的垂直切变所造成;受前期降水和凝结潜热释放影响,第二阶段(EP2-2)策勒至洛浦一线低层增暖增湿,对流层低层转为对流不稳定大气层结。(3)地形辐合抬升是第一阶段降水中尺度云团生成的主要原因,低层冷锋锋生触发对流不稳定能量释放,且末附近云团迅速发展,同时塔里木盆地气流沿地形爬坡至高原北部,在500 hPa附近冷锋锋生,与高原北侧暖锋短时间对峙形成冷式锢囚锋,锋面附近垂直运动增强使得对流云团快速发展,与且末附近对流云团合并加强,造成第一阶段(EP1)于田至且末一线降水天气;第二阶段(EP2-1)策勒短时强降水期间,对流层低层700 hPa冷锋锋生,云团移动方向暖湿入流气流与云下蒸发和云后入流冷气团相遇,暖气团沿底层冷池进一步爬升,使得云团迅速发展至成熟阶段,造成策勒地区出现短时强降水天气;随着中亚低涡逐渐进入研究区,对流层低层—中层冷锋锋生,进一步加强了上升运动的发展,是第二阶段(EP2-2)策勒至洛浦一线持续性降水天气的重要原因。

新疆地区雪深和雪压的分布及其55年的变化特征分析

本文主要使用新疆地区109个气象站观测资料,对新疆地区雪深和雪压的分布和变化特征以及相关气象因子进行了系统分析,结果表明:新疆地区的积雪多年平均表现为北部多于南部,其中雪深和雪压最大值出现在新疆北部,数值分别为10 cm和10 g/cm^2.新疆积雪的季节特征较为明显,其中2月份积雪最大,雪深和雪压分别为9.2 cm和5.4 g/cm^2.冬季雪深和雪压最大值出现在新疆北部,到了春季有较大幅度的下降.新疆积雪的55年来的年际变化主要经历了较大幅度下降,而后呈波动式缓慢上升的过程,其中20世纪60年代是积雪最小的时期,呈波动式缓慢上升的趋势在冬季更为明显.较大幅度下降主要发生在50年代末到60年代初之间,其中年平均雪深和雪压的下降分别为2.53 cm和2.34 g/cm^2,冬季相应分别为4.41 cm和3.6 g/cm^2.对气象影响因子的地理分布特征分析表明,降水量表现为从西北向东部逐渐减小的特征,且和积雪成正的空间相关关系,其中冬季的相关系数最高,分别为0.82(雪深)和0.56(雪压).地面气温的分布特征为南高北低型,而且和积雪成负的空间相关关系,55年平均的相关系数最高,分别为-0.47(雪深)和-0.35(雪压).55年平均日照时数分布特征为西低东高型,东部最高能达到9.4hour/day.气象影响因子的年际变化趋势表明,降水量和年平均地面气温均有明显的上升趋势,其中年平均降水的增长率达到了1.36 mm·(10a)^(-1) ,年平均日照时数在60年代以后表现为明显下降的趋势.时间相关系数分析表明,雪深和雪压与降水量成正相关关系,与地面气温和日照时数成负相关关系,其中与降水量的相关系数最高,分别为0.401(雪深)和0.493(雪压),均通过了99%的信度检验.

新疆高速公路强横风区间安全行车对策研究

为达到提高强横风天气条件下高速公路不同类型汽车安全、高效行车的目的,采用工程气象学、流体力学、风监测技术、公路工程技术、空气动力学及概率论相结合的方法,以新疆"五横七纵"高速公路沿线100多个气象站近50 a(1961-2010年)大风日数资料,选取50个有自记记录气象站场次强风资料,以及沿线7个6要素5层梯度风1 a监测资料、10个铁塔梯度风和30个大风监测站近10 a(2001-2010年)监测资料,进行信息化和规范化整编。在大量详实资料基础上,对高速公路沿线最大瞬时风速的空间分布、垂直分布、水平分布进行系统分析和研究。采用三级区划指标体系,等概率分区原则,将新疆高速公路沿线风害危险区划分为5个大区,Ⅰ特强重大危险区、Ⅱ强重大危险区、Ⅲ重大危险区、Ⅳ中度危险区、Ⅴ较轻危险区。提出了新疆高速公路强横风区间安全行车防护对策由风害防控信息管理技术和防风栅防护技术组成。并将风害防控信息管理技术规则中等概分区界限值(阈值)与现场强横风监测结果进行验证。研究结果表明:当瞬时风速<12.0 m/s,不同类型车辆正常运行;12.0 m/s≤瞬时风速<17.0 m/s,小客车停运,大货车限速60 km/h;17.0 m/s≤瞬时风速<20.0 m/s,大货车停行;20.0 m/s≤速瞬时风速<25.0 m/s,大客车、大卡车限速60 km/h以下;速瞬时风速≥25.0 m/s,大客车、大卡车停运。以概率风险不同级别的形式来反映最大瞬时风速在线路上的规律性,它含盖50 a最大风险。为高速公路汽车安全运行以及公路风害防控技术提供理论支撑。

新疆地区夏季多层土壤温度分布及其近45年的变化特征

利用覆盖新疆地区87个站点1961～2005年的资料,对新疆地区夏季的多层土壤温度进行了系统分析,并对降水量、日照时数和地面气温3个对地温扰动较大的气象因子进行相关分析。结果表明:(1)新疆地区夏季地温的空间分布特征表现为南疆高于北疆,平原高于山区。浅层土壤大部分地区有较高的地温,最高值达到38℃以上。深层土壤温度分布较低,其中北部的地温只有15℃左右。新疆南部和北疆的准格尔盆地地区有较大的深层—浅层地温较差分布,而天山附近和北疆的山地地区地温较差分布均较小;(2)地面温度45年来经历了20世纪60年代到70年代中期的下降,20世纪70年代中期到80年代初的较快增温,以及20世纪80年代以后的缓慢下降的3个阶段。地面温度(0cm)在1978年左右有突变现象,其他层次的土壤温度年际变化没有明显的突变特征;(3)40cm以上新疆地区夏季土壤温度梯度经历了20世纪60年代到70年代中期的下降,20世纪70年代中期到80年代初的较快增长以及20世纪80年代以后的缓慢下降过程,其中20世纪80年代较快增长时期的增长率达到0.0176℃cm-1a-1。而且MK方法检验表明,1978年以后,新疆地区夏季土壤温度梯度增大趋势显著;(4)多层土壤温度的年际变化与降水量成负相关关系,与日照时数和地面气温主要成正相关关系。3个气象因子与多层地温的相关关系从高到底的排列为:地面气温、降水量、日照时数,而且浅层地温高于深层地温。

新疆北部一次暖区与冷锋暴雪并存的天气过程分析

利用常规、高时空分辨率ECMWF资料、FY-2E红外云图及FNL资料,对比分析了2014年1月30~31日发生在新疆北部的暖区和冷锋暴雪天气成因。结果表明,汇合的南北两支锋区上东移的短波槽是此次过程的直接影响系统;西南低空急流带来大西洋上充沛的水汽;短波槽前,对流层低层及地面中尺度辐合系统与高空辐散叠置,为暴雪天气提供了强烈的上升运动。暖区暴雪发生在减压升温区,冷锋暴雪则相反;冷锋暴雪区具有较强的对流不稳定层结,而暖区暴雪区相对较弱;暖区暴雪区位于地形中尺度冷高压北部,正涡度区后侧、负涡度区前侧梯度最大的区域,而冷锋暴雪位于正涡度区。因地形作用在艾比湖附近形成的？中尺度冷高压是预报北疆暴雪开始和结束的一个新指标。

一次中亚低涡造成的新疆暴雪天气过程分析

利用实况观测资料、EC/T639数值模式预报资料和NCEP1°×1°再分析资料,对2012年2月一次由中亚低涡造成的冬季新疆西部地区典型暴雪天气过程的环流特征和物理量场进行了综合分析。结果表明:此次暴雪天气过程属欧洲脊发展、中亚低涡东移造成的新疆西部及天山北坡的降雪过程。200 hPa西南急流使高层辐散,起到"抽气机"作用;500 hPa偏南气流与700 hPa东风急流为暴雪提供了水汽和热量的输送,同时加强了抬升运动;高层辐散、低层辐合以及较强的上升运动是暴雪发生的动力条件,上升运动的强盛发展阶段对应降雪强度最大时段;水汽的垂直输送导致局地比湿显著增大,深厚的湿层和强烈的水汽辐合为暴雪提供了充沛的水汽条件;云图上"干侵入"出现的时间与位置可以大致判断强降雪出现的时间和位置。

“11•26”阿勒泰地区特强寒潮天气过程分析

本文利用实况观测资料以及NCEP提供的分辨率为1˚ × 1˚的FNL再分析资料,对新疆阿勒泰地区2022年11月25日至28日的特强寒潮天气过程成因进行了诊断分析,结果表明,此次寒潮天气过程极端性强,爆发性剧烈、最低气温低、影响范围广、降雪量大、大风强度强。全地区共计6成气象站点达特强寒潮标准,最低气温普遍降至−30℃以下,低温中心达−48.6℃。阿尔泰山沿线出现暴雪,阿勒泰市积雪深度突破11月历史同期极值。26日偏东大风急转偏西大风,5站风力达11级以上。前期阿勒泰受暖脊控制,暖平流旺盛,地面气温持续上升至0℃。强冷空气在西伯利亚地区堆积,低涡冷中心强度达−48℃,700 hPa、850 hPa冷中心强度达−36℃、−32℃。随着欧洲脊发展东扩,西伯利亚低涡中的横槽转竖东移,地面1062.5 hPa冷高压中心沿着北方路径南下,在阿勒泰北部边境东移,−50 × 10−5℃•s−1冷平流中心进入阿勒泰,产生剧烈降温,地面超过20厘米雪面的辐射降温作用进一步加大了降温幅度。地面冷高压与新疆南部的低压中心压差达到50 hPa,气压梯度力大。冷空气进入阿勒泰后24小时内变压幅度达到20 hPa以上,产生地面西北大风。冷空气下沉加速以及地形作用都对大风强度有增幅效果。高空西风急流中心最大风速超过60 m/s,抽吸辐散作用强烈。500 hPa西伯利亚低涡受到欧洲脊前北风带引导的冷空气南下补充,同时与咸海低涡合并,强度持续增强。高低空低涡前部西南急流强盛,配合低空东风急流,水汽在阿勒泰地区上空辐合。加之锋面抬升以及阿尔泰山地形强迫抬升作用,阿尔泰山迎风坡沿线出现暴雪。

背景场和物理过程对WRF模式在新疆区域预报性能的影响

为了优选考虑新疆气候和地形特征的背景场和物理过程,设计WRF模式的Lin、WSM6、Thompson微物理过程和KF、Grell 3D积云参数化敏感性试验方案,使用T639和GFS两种背景场,进行了回算和对比检验,确定了在新疆预报能力最优的物理过程和背景场方案,并对WRF模式在新疆的预报能力和不足之处有了较为清晰的认识。

哈密市伊吾县峡沟水库集水区汛期降水特征

水库对区域经济发展和人民生活都具有重要作用,近年来新疆极端降水频发,对水库安全影响较大,目前针对新疆水库降水的研究较少,不能有效为水资源利用和水库调度等提供科学参考。本文利用伊吾国家气象站1961—2022年逐日降水资料和2009—2022年逐小时降水资料,分析新疆哈密市伊吾县峡沟水库集水区不同时间尺度和不同等级降水的长期变化特征,结果表明:(1)1961—2022年汛期,峡沟水库集水区平均降水量呈弱增加趋势,最大连续无降水日数呈显著增加趋势;总降水日数和最大连续降水日数均呈显著减少趋势,降水量增加,降水日数显著减少,可能导致该区域的降水强度进一步增强。(2)汛期降水以小雨为主,过去62 a,该区域小雨和中雨的日数呈减少趋势,大雨和暴雨的日数呈增加趋势;暴雨雨量占汛期总降水量的比例最高接近50.0%,暴雨雨量增加是峡沟水库集水区汛期降水量增加的主要原因。(3)降水量日变化呈现随降水等级加强,大值时段逐渐前移的特征,即小雨的大值时段出现在下午,中雨在中午,大雨在上午,暴雨在早晨。除暴雨外,其他等级降水频次的高值时段均在白天。各等级降水平均降水强度的日变化曲线均呈多峰型,且差异较大;小雨和中雨的累计降水频次与累计降水量的关系比降水强度更密切,大雨和暴雨的平均降水强度与累计降水量的关系则比累计降水频次更密切。

基于探空数据的新疆大气扩散条件时空分布特征分析

利用2010—2019年新疆14个探空气象站资料统计分析了近10 a大气最大混合层高度(下文简称混合层高度)、通风量、边界层平均风速及大气自净能力指数的时空分布特征,探讨了各物理参数与空气质量的关系。结果表明:(1)以上参数的逐月分布均呈倒"V"型,表现为夏半年大、冬半年小,即新疆的大气扩散能力在夏季最强、冬季最弱,其中混合层高度和通风量在冬、夏季差距悬殊。(2)南疆大气扩散能力普遍比北疆好,无论冬夏南疆的自净能力、通风量、混合层高度均大于北疆。(3)北疆除阿勒泰站外,其余站点上述物理参数均与空气质量指数(Air quality index,AQI)呈显著负相关,即大气扩散能力越强,空气质量越好,而南疆只有和田站通过了0.01的置信度检验,但两者呈正相关,即大气扩散能力越强,空气质量越差,这归因于南北疆不同的大气污染来源。