1961—2017年黑龙江大-暴雪天气形势诊断及其变化特征

基于1961—2017年黑龙江省63个气象站逐日平均气温、降水资料和NECP再分析资料,利用趋势分析、突变检验、变异系数分析、方差分析及相关系数分析,对黑龙江省大-暴雪天气形势及其变化特征进行分析,研究表明：黑龙江大-暴雪降雪量和降雪日数平均值分别以8.95 mm/10 a和0.90 d/10 a的速率显著增加,二者在1987年气温突变年前后均存在显著差异,在空间变化上也均呈现出一致性,表现为东北部和西南部呈显著增加趋势,南部和北部增加趋势不明显;在年代际空间变化上均呈现出一致性,20世纪60年代,黑龙江大-暴雪降雪量和降雪日数主要集中在东南部,70年代主要集中在东部和南部局部地区,80年代以后范围逐渐向西部、西北部扩大。影响黑龙江大-暴雪天气的地面环流系统主要分为9个类型,按其频率出现的大小分别为：蒙古气旋型、日本海低压型、贝加尔湖低压型、低压发展型、倒槽型、低槽型、江淮气旋型、黄河气旋型和其他类型,其中20世纪60年代至21世纪初,日本海低压型和贝加尔湖低压型发生次数显著增加;各天气类型间的降雪日数和降雪区空间分布存在差异,每种类型降雪日数的空间分布与其降雪区基本一致,其中蒙古气旋...     

云南低纬高原地区大气污染与逆温强度关系研究

利用云南省10个环境影响评价个例及2019年昆明市臭氧监测资料中发生轻度污染的8个个例,分析研究了逆温的强度特征与大气污染的关系,逆温强度对常规大气污染物浓度有较好的正相关,逆温强度越大,大气污染物浓度越大。分析表明逆温强度大于等于1.2℃/100 m的逆温才会对常规大气污染物传输和分布产生影响,对常规大气污染物传输和分布产生影响的逆温统计频率与常规统计的逆温频率相差较大。臭氧污染浓度与同期逆温相关性较差,逆温不是影响臭氧生成、传输和分布的主要气象因素。     

山东不同天气系统下暴雨雨滴谱特征分析

根据2013—2016年获取的山东暴雨过程雨滴谱资料,分析了3类不同天气系统影响形成的暴雨降水微结构特征。结果表明:气旋暴雨中雨滴数浓度、降水强度、含水量和最大直径值明显低于低槽冷锋和切变线暴雨,低槽冷锋暴雨中各值要高于切变线暴雨;各类暴雨降水中,直径大于1 mm的雨滴数量是决定降水量的主要因素;3类暴雨雨滴谱都很宽,均有7~8 mm的特大滴出现,大雨滴的存在体现了暴雨降水的特征;随着降水强度的增大,雨滴谱谱宽变大且各档雨滴数浓度增加,谱型的变化对降水的发展演变有一定的指示作用。     

西安市降水频率变化特征分析

利用1951-2005年西安市的逐日降水资料,分析了西安市降水量和降水频率的年、季变化特征,探讨了各等级降水的频率变化对总降水量变化的贡献。结果表明:(1)50多年来西安市降水量有所减小,降水日数显著减少且在春夏秋冬四季均有反映,降水日数的减少速率以秋季为最大;(2)5mm以下小雨的降水频率有显著的逐年代降低趋势,而5～10mm的小雨和中雨的降水频率基本上没有变化,大雨和暴雨及以上的降水频率低,且其变化具有随机性;(3)自20世纪80年代以来,春夏秋冬四季的小雨降水频率均有所降低,其中夏季小雨降水频率的减少系主要由微量降水雨日的减少引起;(4)小雨降水的频率比重和总量比重自20世纪80年代以来显著降低,中雨降水总量比重也有所降低,而大雨和暴雨及以上的降水量比重基本没有变化。所以小雨和中雨降水总量减少是多年来总降水量减少的主要原因。研究结果显示,人类活动排放的气溶胶可能是造成西安市降水频率降低和总量减少的主要原因之一。     

“7·20”郑州极端特大暴雨降水细节特征和成灾过程研究

基于常规探测资料、区域气象站资料、郑州双偏振多普勒雷达产品和ERA-5逐小时再分析数据等对“7·20”郑州特大暴雨降水细节演变、成灾过程和中尺度特征进行探究。结果表明：特大暴雨环流背景罕见，海上远距离台风起到了“水汽转运站”的作用；降水时空分布的复杂性致使西部山区和郑州主城区成灾原因不同；关键环境参数对比分析表明，极端强降水对CAPE值要求不高，高的暖云层厚度和近地面大的露点等指标利于高降水效率的产生，中等强度以上的深层垂直风切变有利于中尺度对流系统的高度组织化；西部山区强降水主要由中尺度孤立对流单体频繁影响所致，列车效应显著；郑州主城区强降水是由高降水效率的对流系统长时间维持造成的，降水粒子尺度大，数密度高，KDP值增大与雨强的突增对应关系较好。     

内蒙古草地蝗虫生存与繁殖对气候变化的响应

在内蒙古典型草原区和荒漠草原区，形成了一些具有特殊生态适应性的蝗虫种群，这些种群随气候变化而消长。冬季低温对蝗卵的越冬不利，而入秋后寒潮或强冷空气出现日期的早晚，对蝗虫卵的威胁远远高于冬季低温的影响。春季如果出现一次性大于等于20mm的降雨，使0～20cm的土壤层水分含量剧增，则蝗卵容易发生霉烂而死亡。如果再出现强降温天气，对虫体更有致命的影响；相反，如果春季温度适宜，则降水就成为关键。春季降雨过少，既不利于蝗虫的破土出壳，又不利于出土蝗蝻取食，而在适宜温度范围内每旬有3～10mm的降水，则蝗卵发育最快，出土成虫率最高。蝗蝻至成虫期，最低温度的持续升高，更加接近蝗蝻生长所需的最适温度，此时蝗蝻遭遇致死温度的几率就越来越小。     

一次极端降水过程中不同相态降水过程的锋生特征对比研究

2015年1月8日夜间~10日,云南出现暴雨和暴雪并存天气,是1961年以来1月最极端的一次降水过程,利用NCEP/NCAR再分析资料,对不同相态降水过程中锋生作用及其伴随的次级环流特征进行对比分析,探讨强雨雪产生机制。结果表明,孟加拉湾至滇南的水汽输送偏离气候平均度达3σ,滇南锋区中心强度为-5×10-5K·m-1,异常冷暖气流在云南交汇造成此次强雨雪天气。进一步地锋生函数分析表明,2015年初强雨雪中,暴雨前期低层水平辐合及上升运动加剧,使降水出现峰值,此后水平变形场(主要是切变变形)的增长,使锋生作用维持,但强度明显减弱;对于暴雪而言,第一次降雪峰值的形成主要是倾斜项作用;第二次降雪峰值的形成则主要是水平变形项中的伸长变形增长和倾斜项作用。次级环流上升支处的强上升运动为强雨雪天气提供了有利的动力条件。     

基于Moran' I指数的全国空气质量时空格局分析

本文选取全国31个具有代表性的各省省会城市及直辖市数据,以点代面在大尺度进行空气质量研究。首先对2013—2015年空气污染物进行数据预处理,利用多元线性回归算法建立分析模型筛选出主要空气污染物,观察其时空特征分布。基于莫兰指数分析方法得出污染物的空间相关性与聚集度状况,最后讨论了空气质量影响因子与影响程度。研究表明:(1)长时间序列上东南沿海部分地区及西部地区空气质量一直保持优级,空气质量呈现逐步优化趋势。(2)污染物PM2.5高/高集聚主要存在于河北河南省与山东省三个省份交界处,污染物PM10的高集聚地区主要是华北地区。低/低集聚的现象主要分布在广东省以及部分东南沿海区域。(3)自然因素和社会因素都对于空气污染物的产生有着一定影响,降水与年末人口数对空气质量的影响最为显著。本文研究结果希望为摸清空气质量格局、缓解空气污染程度提供参考。     

黑龙江、松花江和嫩江冰坝凌汛发生原因及预报方法

利用1951-2000年水文、气象资料,在对黑龙江、松花江、嫩江发生的特大冰坝的年份监测中分析发现,冰坝发生大多在二江同时发生,个别年份有三江同时发生,并有群发特点。冰坝发生前,秋季降水多,河槽蓄水量多,河流水位高;冬季降雪多、气温低;春季开江期,有明显的降水和升温过程,是冰坝的形成和凌汛发生的重要原因。并且分析冰坝发生前期高空环流形势特点,依此研制了冰坝凌汛预报方法。     

中央生态环保督察对城市大气污染浓度的影响研究

中央生态环保督察是我国新型的环境监管方式。自2016年开始,中央生态环保督察组陆续进驻全国31个省市,并在3 a时间里完成了首轮督察以及"回头看"。为了解中央生态环保督察是否真正降低了各地的大气污染物浓度,并研究中央生态环保督察对资源型城市与非资源型城市大气污染物浓度的影响,以2015年8月至2018年12月全国283个地级市日度数据为样本,采用面板计量模型分析发现:(1)首轮督察和第一批"回头看"均显著降低了AQI,PM_(2.5)和PM_(10)。(2)首轮中央生态环保督察对资源型城市的大气污染物浓度的影响更显著。据此提出建议:中央生态环保督察的行为需要常态化、着重盯住资源型城市开展督察。     

福州近地层臭氧分布及其与气象要素的相关性

利用2009-2010年福州市近地层臭氧的连续观测资料,分析了其时空分布特征,并结合气象要素进行了相关性分析,找出了易导致臭氧浓度超标的天气类型。结果表明,在工业源、交通源较密集的监测点,臭氧浓度较高;臭氧浓度月分布呈"双峰型",峰值在5月、10月,谷值在1月;浓度的季节排序为秋季>夏季>春季>冬季,绝大部分浓度超标日出现在春末和夏季,冬季则没有;臭氧浓度日分布呈"单峰型",清晨开始明显上升,最高小时浓度出现在午后,夜里维持在相对稳定的低值区;臭氧浓度与温度、日照、太阳辐射显著正相关,与云量、相对湿度、降水量显著负相关,受偏南和偏东风影响时臭氧浓度较高,在SSE方位上小时浓度超标率最高;超标日天气型主要有变性冷高压、地面倒槽和锋前暖区等强暖性、且非常不利于污染物扩散的天气系统。     

对2003年春季陕西省沙尘暴、扬沙天气的分析

通过对2003年春季天气气候背景和天气气候变化的研究,指出2003年春季陕西沙尘暴、扬沙明显减少是由高空纬向环流偏强、径向环流偏弱和前期降水偏多共同所致.     

城市高温热浪调控机制模拟研究

在全球气候变暖和城市化加速发展的共同影响下,高温热浪事件频繁发生、日趋严重。为了分析屋顶亮化、城市绿化和地表增湿在调节城市热力环境、缓解城市高温灾害中的作用,本文选择了2013年8月的高温天气过程,利用耦合了城市冠层模式的WRF模拟系统,采用屋顶亮化、屋顶绿化和地表增湿3种不同的调控方案模拟分析其对城市热环境、湿度和近地面热量通量的影响,及其不同的降温效果和影响时段。研究发现:(1)3种调控方案通过改变城市地区的辐射过程或者能量平衡过程,降低白天尤其是正午时分的近地面气温,可有效的减缓夏季城市地区的高温热浪。(2)采用地表增湿方案,当城市街道表面含水层厚度从0mm增加到3mm时,潜热通量迅速增加,感热通量迅速减少,降温迅速。这说明在白天用较少水量多次对城市街道增湿,是一种显著降温的有效方法。     

内蒙古沙尘气溶胶浓度及其输送特性——朱日和春季情形的个例研究

利用WPS宽范围粒径谱仪对朱日和春季0.01～10μm的沙尘气溶胶观测资料,以及20m梯度塔气象要素资料,对沙尘天气日和非沙尘天气日的气溶胶浓度、谱分布以及输送特性进行了个例研究.结果表明:沙尘气溶胶浓度有明显的日变化特征,不同粒径段粒子的变化特征有所不同;沙尘气溶胶浓度在沙尘天气和非沙尘天气存在较大差别,粒径越大,这种差别越明显;气象要素对沙尘气溶胶浓度的分布有较大的影响,风速、气温、相对湿度与不同粒径段粒子的相关性不同;沙尘暴过程对不同粒径段粒子的输送特性不同,不同粒径段对应的输送距离和输送量有较大差别.     

河南省春季降水与温度变化的时空分布——基于地理信息系统的分析

春季的气候条件异常一直是制约河南省小麦生产的瓶颈之一,春旱作为河南省主要的气象灾害,严重影响了小麦的生长。近几十年来,极端天气事件随着全球气候变暖的加快而越发频繁。春季干旱发生的主要因子降水和温度的变异性显著变大。基于GIS及和河南省30年的气候整编资料,对河南省春季降水、温度及降水温度比的变化趋势及时空变化分布进行了研究。结果表明:豫南春季降水减少最为严重(南阳盆地除外),豫中次之,豫北春季降水稍有增加;从温度的变化分布来看,河南全省春季温度都呈上升趋势,其中,豫南的信阳、驻马店,豫西北的济源、焦作、洛阳、郑州及平顶山地区温度上升趋势较大,南阳盆地、豫东平原及豫北平原地带温度变化相对较小;反应春季气候异常的降水温度比豫南为负向变化最大,豫北为正向变化最大,空间分布与春季降水基本吻合。综合分析说明未来河南地区的气候变化将会更加不稳定。     

兰州市沙尘天气及其对空气质量的影响

利用1971~2000年和2001~2004年兰州市观测站资料,分析了兰州市沙尘天气的气候特征和2001~2004年沙尘天气特点及产生原因。研究表明,兰州市区的沙尘天气30年来呈明显减少趋势,但近几年明显增多。兰州市的沙尘天气以浮尘、扬沙天气为主。沙尘天气春季(3~5月)最多,4月占全年天数的24.2%。利用2002~2004年主要污染物浓度资料和2006年4月5~15日逐日的PM10浓度资料研究了沙尘天气对兰州市区主要污染物浓度的影响,结果表明,沙尘天气发生时,伴随的大风等气象条件有利于SO2和NO2的扩散,而强沙尘天气容易导致PM10日均浓度迅速升高。在分析的一次强沙尘天气个例中,兰州市区PM10日均浓度陡然升高到1.86 mg/m3,是前一日的10.4倍。     

异常环流背景下贺兰山地形对8.21特大致洪暴雨的影响分析

利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料对2016年8月21日傍晚到夜间贺兰山沿山特大致洪极值暴雨展开研究,分析了异常大气环流形势及其影响,并利用天气研究和预报模式WRF(Weather Research and Forecasting model)进行数值模拟和地形敏感性试验,研究了贺兰山地形对暴雨过程的影响。结果表明:超强厄尔尼诺结束后的盛夏,大气环流形势发展异常,8月南亚高压和副热带高压异常偏强,西北地区东部处于高温、高湿、高能控制,副高的快速进退和冷平流的入侵,触发暖湿不稳定能量强烈聚集与快速释放,导致特大暴雨的爆发。其发生在200hPa高空急流分流区即强辐散区、中空西南气流的高温高湿区、低空偏南急流轴左侧流场最大弯曲处的强暖平流区、850hPa偏东大风速轴南侧的风速辐合区,天气尺度强迫作用相对较弱的环境中,500hPa短波槽与700hPa、850hPa低涡切变线和偏南偏东急流以及地面气旋式切变辐合线共同作用是其发生的主要影响系统。贺兰山地形对特大暴雨的发生有明显的增幅效应,主要是贺兰山地形阻挡与强迫抬升作用,促使低涡切变强烈发展从而影响了降水范围、强降水落区及其中心位置等。     

低空急流暴雨天气概念模型及其雷达回波特征分析

对2002-2010年广西12个急流暴雨个例进行的分析研究表明,广西急流暴雨是在大尺度背景下,由天气系统和中小尺度系统共同影响的结果,当有低空急流存在的情况下,降水量有明显的增幅作用;对天气背景的分析表明,低空急流暴雨天气概念模型主要有低涡急流型和深槽切变急流型以及副高加强急流型。雷达回波主要有块状、带状和絮状三种类型;再通过分析低空急流暴雨过程的雷达回波强度、回波演变、其他产品特征、回波的源地移动、暴雨落区等主要内容,形成低空急流暴雨的短时预报模型。     

冷空气在北上台风“利奇马”致灾暴雨中的作用分析

利用NCEP逐6 h再分析资料、地面加密观测、探空、雷达资料,分析得出“利奇马”致灾暴雨是在长时间稳定维持的天气尺度环流背景下形成的。冷空气在降水所起的作用表现在:(1)长时间维持的弱冷空气与偏南暖湿气流交汇形成了边界层辐合线,辐射升温和暖湿气流的输送加大了辐合线两侧的温度和露点梯度,在高温高湿的有利环境下,对流在辐合线附近强烈发展。(2)高空槽后冷空气由“利奇马”环流西北侧渗入,先后形成3个冷平流中心,分别对应3个阶段的降水。(3)冷暖空气在降水区的持续辐合抬升作用增强了降水,最强降水时段发生在锋区垂直方向坡度最大的时段。(4)水平锋生有利于水汽输送和辐合抬升,垂直锋生有利于对流不稳定能量的累积和触发。冷空气形成的水平辐合和抬升造成大范围上升运动,使得锋生和垂直锋消同时存在,最强降水时段发生在水平锋生最强的时段。     

广西春旱的时空分布特征及成因分析

利用广西具有气候代表性的32个站点1961-2007年逐日降水量资料,引入季节无雨日作为划分干旱的标准,采用EOF分析等方法,分析了广西春旱的时空分布特征;并用NCEP再分析资料、NOAA海温资料、国家气候中心的74项环流特征量资料等,对广西春旱的成因进行了分析。结果表明:从时间变化看,广西春旱的趋势变化不明显,主要以年际、年代际变化为主,从空间分布看,广西春旱以全区一致性型为主要空间分布型;在春旱年,广西上空对流层低层出现偏南-西南气流距平强辐散异常,伴随有明显的水汽通量辐散异常,同时东亚大槽偏弱,阿留申低压明显减弱,中纬度大陆高压减弱,中高纬环流平直,不利于冷空气南下华南;广西春旱年前冬阿留申低压明显增强,大陆高压也增强,冷空气活动频繁,当前冬印缅槽偏弱时,广西春季发生干旱的可能性较大。