2004年北京地区一次扬沙天气过程数值预报分析

本文在对沙源和实况气象场分析的基础上,利用北京城市气象研究所发展的区域沙尘耦合模式,对2004年3月29日北京及周边地区扬沙天气过程进行数值研究.模式预报出大风、垂直速度等气象条件要素演变,表明导致此次沙尘过程的发生、发展主要因素是大风、上升气流等.从天气实况沙尘图与预报沙尘区随时间演变过程看,模式预报的沙尘范围和强度与实况结果基本相符;沙尘数值预报模式能够较好地预报出此次沙尘过程发生的时间、地点、范围和移动路径等,较准确地描述了本次沙尘过程的形成演变和移动等特征.从模式预报的北京地区沙尘浓度的垂直廓线和沙尘强度表明本次沙尘的沙源以本地扬沙为主.     

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。     

承德市近50年沙尘灾害时空分布特征及成因分析

基于1960-2009年承德市9个气象站的气象数据资料,探讨了承德市风沙灾害的时空分布特征。研究发现:沙尘灾害在承德市的空间差异十分明显,3种沙尘天气的发生日数以丰宁县最多,扬沙日数多年平均达到3.85次/a;3种沙尘灾害发生的空间分布除了整体上呈现由西北到东南递减趋势外,均有一个突出的舌形等值线。这条等值线基本上沿着"丰宁—滦平—承德县"向东南方向延伸,正好与滦河河谷的走向基本一致;从近20年沙尘天气发生的时间分布来看,2000-2002年是近20年来沙尘灾害最为集中和强烈的时期;从月际尺度而言,沙尘天气的发生呈现出"双峰一谷"型的变化,每年以3-5月沙尘天气发生的频次最多,冬季有一个沙尘天气次多期。     

湖南历史风雹灾害序列构建及其变化特征

基于《中国气象灾害大典:湖南卷》收集整编的历史大风、冰雹灾害信息,将灾情描述按一定规则数字化,将灾害发生地进行古今属地转换,在此基础上,建立现今行政区划背景下的湖南省各县市各月的大风、冰雹灾害历史数字序列。分析其变化特征得出以下结论。(1)公元前886年至公元1949年湖南省大风、冰雹灾害发生次数均呈极显著增加趋势;(2)大风、冰雹灾害的年内变化均呈现为双峰型,3-5月、6-8月分别为高发季节和次高发季节。(3)较严重的大风、冰雹灾害主要发生在3-5月强对流天气活跃的季节,由此也可以看出由强对流天气产生的大风、冰雹灾害重于冷空气所导致的。(4)大风、冰雹灾害发生频次及强度与湖南地形条件密切相关,洞庭湖区、湘江河谷地带多大风灾害,山区多冰雹灾害。     

气候因素对沙尘天气影响的模型研究

气候因素是影响沙尘天气发生的必要条件,到目前为止,用定量模型研究气候因素对沙尘天气的影响还比较欠缺,针对这一情况,利用风速、降水、蒸发量、相对湿度和大风日数基本气象资料,提出了风速影响指数W和土壤湿度指数H,并给出了相应的指标计算方法,在此基础上建立了影响沙尘天气的气候影响指数D模型.同时选取了北京大兴、怀柔、门头沟、顺义四个区气象台站的气象资料(1961-1990年)进行模型应用,结果表明气候影响指数D和沙尘天气发生频率S有较好的线性相关性,与McTainsh的模型进行对比发现,该模型评价气候因素对沙尘天气影响作用的效果较显著.     

基于混合Copula模型的灾害相关结构分析——以内蒙古中部强沙尘暴为例

为解决自然灾害发生频率评估中的偏差问题,利用内蒙古中部强沙尘区的植被返青期和春季大风事件资料,构建了单一类型和多类型混合的Copula函数模型,对比了拟合精度并进行了相关结构的分析,通过计算极端灾害事件对应的各变量的尾部阈值,评估了变量的尾部风险。结果表明:混合Copula函数比单一Copula函数更适合于构建两个特征变量的联合分布模型;两个特征变量具有非对称的尾部关系,且极端下尾有较强的正相关关系,出现极端低值时,两者具有更高的相关性;植被返青期早于90d和春季大风事件小于9次,以及植被返青期晚于223d和春季大风事件大于100次时,两个特征变量有较高的正相关关系,当两者同时取得尾部阈值时,发生强沙尘暴可能性更高。因此利用混合Copula函数能够有效提高灾害特征变量相关结构模型的拟合优度,改善灾害发生频率评估精度。     

西北太平洋热带气旋风险分析

选取1949-2000年西北太平洋每6小时热带气旋中心位置的风速资料,统计了2×2经纬度网格的热带气旋中心位置次数,并构造了风速强度指数分析其大风强度.同时,选取风速为指标,计算了西北太平洋热带气旋风险,给出了10年一遇、20年一遇和50年一遇大风分布图.结果表明:(1)热带气旋中心点位置基本集中在以中国南海、菲律宾群岛以东以及马里亚纳群岛附近这3个地区,与热带气旋发生源地和路径频率图较为一致;(2)风速强度指数和热带气旋中心位置次数的分布相差不大,但风速强度指数最高值范围明显比热带气旋中心位置次数高值区分布范围广;(3)西北太平洋热带气旋最大风速的概率分布呈指数函数分布,主要分布在小于50m/s的范围内,小75m/s的大风占到99.41%,75m/s以上的大风比较罕见;(4)10年一遇和20一遇热带气旋大风高值区主要分布在菲律宾群岛附近、南海南部及台湾岛以东的地区,相对集中,而50年一遇风速分布图中,具有多个高值中心.     

干渴的北方

我国北方大部地区自2001年2月份以来,降水持续偏少,气温偏高,大风、沙尘天气偏多。2～5月,淮河、秦岭以北大部地区4个月的总降水量一般在100毫米以下,其中华北、黄淮、西北大部及东北西部和南部不足50毫米;与常年同期相比较,大部地区降水偏少3～5成,其中华北中南部、黄淮大部及辽宁大部和内蒙古西部等地降水偏少达6～9成,很多地区近100多天来未降过透墒雨。     

三次不同类型强对流天气过程的闪电特征对比分析

本文利用VLF/LF三维闪电监测定位资料,结合雷达及加密地面自动站等资料,详细对比分析了北京地区三次不同类型强对流天气过程的闪电活动特征,结果表明:(1)冰雹过程中闪电活动与雷达回波的对应性最好,随强回波区的移动而移动;雷暴大风过程中闪电活动与雷达强回波的对应性较差,闪电频数少且比较分散;对流性暴雨过程中,当块状回波刚进入北京范围时,闪电活动与雷达回波基本对应并且闪电密度很大,之后闪电频数减少且分布分散,但在回波发展加强形成55dBZ的线状回波后,闪电活动又增强且分布在线状回波的前部。(2)在冰雹、雷暴大风、对流性暴雨发生期间,闪电活动强烈,闪电频数从大到小依次为对流性暴雨过程、冰雹过程、雷暴大风过程;在冰雹过程中,云闪所占比例不断增大,至降雹结束后云闪数超过地闪数;雷暴大风过程中始终都是云闪活动占主要地位;对流性暴雨过程中始终是地闪尤其是负地闪活动占主要地位,但随着回波强度的增强云闪比增大。(3)云闪发生的平均高度冰雹过程最大,其次为对流性暴雨和雷暴大风过程;云闪的平均雷电流强度也有同样的比较关系。     

对西北地区冰雹影响因子的探讨

利用1971～2000年西北185站3～9月逐月和年冰雹次数,分析了其空间分布特征和时间演变规律.西北年冰雹次数有三个中心,一个在青海的曲麻莱为19.6次,另一个在新疆西部的昭苏为17.6次,第三个在青海的刚察为12.7次.冰雹主要出现在6～8月,总站次的月变化呈单峰型,最大值出现在6月为20.5次,其次是7月为17.8次,再是8月为14.4次.总站次的历年变化呈现下降趋势,这与该地区平均气温的历年变化呈现出相反的趋势.冰雹次数与拔海高度呈显著的正相关,相关系数高达0.783 9;年冰雹次数与年平均气温呈显著的负相关,相关系数高达-0.701 6;年降水量与年冰雹次数呈正相关,降水量大,年冰雹次数也多.     

新疆铁路沿线主要气象灾害风险区划及减灾对策探讨

综合考虑致灾因子危险性、承灾体易损性和孕灾环境稳定性,基于GIS技术建立了新疆铁路沿线大风、沙尘、积雪和暴雨型洪水四个主要气象灾害的风险评估指标体系和评估模型,实现了铁路沿线主要气象灾害的风险区划及灾害风险分析。结果发现,铁路沿线各县市因自然条件不同,其潜在风险的类型和程度地域差异性显著。分别给出了4个主要气象灾害的高风险区、次高风险区、低风险区和次低风险区的范围,并探讨了相应的减灾对策。     

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.     

天津地区及渤海风灾预测性研究

多年来对天津地区及渤海大风预报的成功经验及研究出的若干诊断预报方法都是针对天气尺度系统大风过程的。由于这类大风过程占整个大风过程比例90％以上,因而一般能够获得比较满意的服务效果。然而,只占10％以下与中尺度系统相连系的一些突发性大风、强风过程,却是造成我市及渤海地区风灾的主要因素。积极开展中尺度预报和加强对这类大风规律、监测和预报服务的综合性研究是很有意义的。     

气候变暖对黑龙江省灾害气候影响及减灾对策

黑龙江省自上世纪80年代以来的20年里，年均温度较前30年上升了1℃。增温最大的季节是冬季，增温1．6℃，其次春季，夏秋季分列第3，4位；增温高值中心在呼玛。增温主要表现在最低气温的增高，年平均最低气温增高1．7℃，年较差变小1．16℃。气候变暖对灾害天气的影响包括：(1)风速减弱，大风次数减少；(2)暴雨次数增加；(3)干旱增强；(4)大涝次数减少；(5)低温次数减少；(6)初霜日后延；(7)寒潮次数减少；(8)大雪次数增加。针对这一情况，提出了防灾减灾的3项对策。     

健康“杀手”沙尘暴

气候规律表明，每年春季是我国北方地区强沙尘暴天气的高发时段。据权威部门统计，每年3月至5月，我国北方地区总要发生十次左右的沙尘天气过程。沙尘天气影响范围涉及西北、华北、黄淮、东北及南方的汉水流域和四川、湖南等地，多半会影响到首都北京。在强沙尘暴侵袭地域，水平和垂直能见度只有几百米甚至几十米。     

河北省北部中雨后的强沙尘暴成因分析

本文利用常规观测资料和数值模拟的方法,对2002年4月6日发生在河北省北部中雨后紧接着出现的强沙尘暴天气过程进行了分析和诊断.结果表明:强冷空气爆发南下、致使斜压能量释放、地面气旋发展是有利于本次沙尘暴天气产生的大尺度背景;高空急流的高度迅速下降代表了动量下传,这是形成大风,产生沙尘暴的动力原因;在高空急流下方,日间湍流加强,湍流涡旋的下沉气流也是沙尘暴形成的动力因子,农谚称它是"刮地风",可见其机制作用;降水结束后,天气转晴,并出现6～7级西北风,在西北大风出现6个多小时的短时间内就能迅速使土表蒸发变干出现沙尘暴.     

基于NOAA／AVHRR数据的区域沙尘暴强度监测

利用NOAA／AVHRR数据,通过查找表增强显示沙尘暴信息和利用经验模型提取沙尘信息,探讨了区域沙尘暴强度监测的方法。研究发现,利用可见光、近红外和远红外通道多光谱合成遥感数字图象对沙尘暴的监测和沙尘信息的提取效果明显;在低植被覆盖区域,利用GVI指数提取沙尘信息是不可行的,但这一指数有助于提取海面上的沙尘信息;并对沙尘浓度提取进行了探讨,以期显示区域沙尘暴的强度。     

沙尘天气强度特征指数研究——以北京地区为例

利用1970—2000年北京及其周边地区以及影响北京沙尘天气的上风向共14个基准气象站的沙尘天气与相关气象因子资料,分析了沙尘天气与各因子之间的相关性。研究发现,风速、相对湿度与沙尘天气的相关关系最显著;同时,对能见度与沙尘浓度观测值的分析得出,二者存在非线性关系。在上述分析的基础上,用能见度、风速、相对湿度构建了沙尘强度特征指数,该指数与这3个因子均呈非线性关系,指数值越大表示沙尘天气强度越大,反之,指数值越小表示沙尘天气强度越小。经验说明,沙尘强度特征指数与相应沙尘浓度观测值有着较一致的变化趋势,该指数从气象和环境两个方面反映了沙尘天气的强度特征。     

自然灾害的两重性

<正>2010年3月19日,中央气象台发布了今年第一次沙尘暴黄色警报。此前,还发生过三次较小的沙尘暴。从以往的情况看,较强的沙尘暴在二三月份就已开始频繁发生了,由于今年以来,我国北方出现较多雨雪,要把沙尘从地上吹起,地面干燥是先决条件,所以沙尘暴也不如往年猖獗。     

基于多普勒天气雷达体扫资料的下击暴流预警方法研究

本文利用新一代多普勒天气雷达体扫数据、自动气象探空站和地面大风测站资料,对2009-2013年湖北省大风天气过程的风暴特征量进行相关统计分析,通过云模型和支持向量机(SVM)等方法确定了包含环境、反射率和径向速度特征的9个下击暴流雷达预警指标。基于已确定的预警指标,分别利用Bayes和BP神经网络两种方法建立了下击暴流预报模型,通过识别结果检验表明,两种算法均能有效区分大风与非大风。Bayes方法大风击中率(POD)可以达到81.8%,大风和非大风预报准确率为86.7%,虚警率(FAR)和失误率(FOM)分别为5.2%和18.1%,TS评分0.77; BP神经网络非线性预报方法对大风的识别准确率为84%。进一步证明了提出的下击暴流雷达指标的可预报性和实用性。