厄尔尼诺事件对中国沿海地区水汽变化周期的影响

厄尔尼诺事件导致极端天气频发,中国沿海城市较多,分布有不同的气候类型。该文开展厄尔尼诺事件对中国沿海地区水汽变化以及变化是否存在空间差异的分析。基于CMONOC中国沿海地区的GNSS水汽时间序列,综合厄尔尼诺事件(I_EP、I_CP)指数,利用快速傅里叶变换和小波变换方法,从频域和时域开展GNSS水汽时序变化分析,分析东部型与中部型厄尔尼诺事件对中国沿海地区水汽变化的影响。研究发现：GNSS水汽异常值的出现与相应时段的厄尔尼诺事件存在对应。东部型厄尔尼诺(I_EP)与大部分GNSS站点水汽的相关性为正相关;中部型指数(I_CP)与GNSS站点水汽的相关性为负相关。厄尔尼诺事件对水汽变化周期的影响,日周期变化较小,在5 d和10 d周期,东部型厄尔尼诺与中部型厄尔尼诺事件影响下的水汽周期小于正常时段的水汽周期。     

水汽和风速对雾霾中PM2.5/PM10变化的影响

依据北京2013年PM2.5/PM10、GPS水汽和无线电探空风速资料,发现水汽变化与PM2.5/PM10变化呈正相关,风速变化与PM2.5/PM10变化呈负相关。在风速较小情况下,水汽变化与PM2.5/PM10变化呈显著正相关,水汽上升对应了GPS水汽变化与PM2.5/PM10质量浓度的上升,水汽下降则对应了PM2.5/PM10质量浓度的下降。分析了水汽与PM2.5/PM10变化显著正相关的原因。     

GNSS水汽与降水比较及用于河北省水汽通道探测研究

河北省地形复杂,夏季多发生短时强降水和暴雨等强对流天气。有必要利用GNSS水汽开展短时天气预报研究。该文首先利用河北省CORS网2013年5-8月GNSS站点数据和气象数据开展了GNSS水汽与实际降水的比较,然后依据6次降水过程中GNSS PWV及GNSS△PWV的变化来探测河北省夏季水汽通道。研究发现:接近60%的GNSS水汽序列峰值超前于实际降水,可利用测站GNSS水汽变化进行降水预报。GNSS PWV的空间变化趋势与水汽通道的方向一致,证实了河北省夏季存在西北-东南方向和西南-东北方向两条水汽通道。研究结果可为河北省短时强降雨的预报提供参考和借鉴。     

湖南短时强降水时空分布及相关环境参数统计分析

为探讨湖南不同区域短时强降水气候规律及相关环境参数特征,利用2002-2018年1 h雨量资料,对湖南5个区域短时强降水时空分布特征进行了统计分析。同时,利用NCEP1°×1°再分析资料,对5个相关环境参数进行了计算分析。研究结果表明:短时强降水主要出现在4-9月,以夏季最多,呈单峰型分布;不同月份也有一定差异,4-5月夜雨出现较多,而6-7月对流降水频繁,8-9月则各时段都可能出现短时强降水;湖南5个区域短时强降水日变化也有较大差异,洞庭湖地区日变化较小,湘西北和湘中地区在夜间和傍晚有两次峰值,湘西南有夜雨特征,湘东南在午后达峰值;地形对短时降水有一定影响,武陵山脉、雪峰山、南岭与罗霄山附近是短时强降水高发区。各月短时强降水发生时环境条件存在差异,热力不稳定参数百分位变化存在南高于北,且暖季高于冷季特征,水汽参数亦南高于北,动力不稳定参数冷季高于暖季,尤其在湘东南无论在水汽、动力、热力及不稳定参数都高于其他区域。     

哈尔滨市高空气候变暖变化分析

依据哈尔滨市1970-2005年的探空资料,采用线性模拟、相关和回归等分析方法,对哈尔滨市35年来地面及高空气候的变化进行分析和预测。研究结果认为:①哈尔滨市对流层中下层、平流层下层气候变化明显,对流层中下层气候变暖变湿,且对流层下层经向风速变小,年平均风速也变小,其中值得关注的是温度升高可延伸到400hPa,比湿增加也从地面延伸到400hPa;②建立了二氧化碳与水汽之间的关系方程,二氧化碳增加,水汽含量也随之增加,二氧化碳每增加一个单位,水汽就增加0.011g/kg;③各层次温度与比湿存在线性关系,水汽对各层次温度所起到的增加作用,随高度的增加增温效果越明显。     

“碧利斯”引发罗霄山区局地特大暴雨的过程及成因分析

利用降水和多普勒天气雷达资料,分析了2006年7月14日夜间强热带风暴碧利斯登陆期间,发生于罗霄山区资兴市的一次特大暴雨的过程,并通过与传统无线电探空资料比较,发现大气红外探测仪AIRS数据产品在山区强对流活动成因分析中的应用价值。研究发现,当强热带风暴碧利斯中心位于资兴市以东约400 km之时,引发了研究区东江水库盆地内的一次对流风暴,并形成了所谓列车效应,造成局地特大暴雨。发现依靠传统无线电探空资料难以有效预报这一对流风暴,而采用AIRS产品数据发现,台风暴雨发生前约8 h时东江水库盆地低层大气即存在局地强逆温层,有利于不稳定能量的积累。研究区逆温层受到碧利斯外围气流影响而释放不稳定能量,很可能是导致此次特大暴雨的重要原因。     

GPS可降水量与大雾天气关系的初步分析

利用2007年12月成都地基GPS网络观测数据反演的大气可降水量和地面自动气象站网观测资料,分析了对成都市交通和环境造成严重影响的7次大雾天气过程。通过对有雾和无雾时GPS可降水量、地面空气比湿的合成分析,从雾区上空和近地层水汽变化分析了四川盆地辐射雾形成的原因,而GPS可降水量的日变化特征可为大雾天气的短时临近预警预报提供有价值的参考信息。     

各国出手应对雾霾

正雾霾肆虐危及健康雾霾是雾和霾的混合物。早晚湿度大时,雾的成分多;白天湿度大时,霾占据主力。其中雾是自然天气现象,空气中水汽氤氲,虽然以灰尘作为凝结核,但总体无毒无害。霾的核心物质是悬浮在空气中的烟、灰尘等物质,颜色发黄,气体能直接进入并粘附在人体下呼吸道和肺叶中,对人体健康造成伤害。雾霾天气的形成主要是人为的环境污染,再加上气温低、风小等自然条件导致污染物不易扩散。2014年1月4日,我国首次将雾霾天气纳入2013年自然灾情进行通报。2月20     

桂林“5.9”山体滑坡的暴雨成因分析

对造成2011年5月9日广西桂林咸水乡山体滑坡的暴雨成因进行了分析,结果表明,滑坡是由于暴雨因素诱发的地质灾害,短时强暴雨是造成山体滑坡的直接原因.大量的水汽传送到滑坡点,同时低层辐合抬升,因而滑坡点是大暴雨的发生地.滑坡发生滞后强降雨结束2.5h.滑坡点位于暴雨中心带,暴雨区位于高空急流的右侧,200h Pa为强烈辐散区,高空辐散带的走向与山脉走向一致.西南低空急流与地形的相互作用是暴雨形成的直接原因,雷达回波显示在“湘桂走廊”存在强风速的出流与横向风速梯度,对应反射率有弓状回波,同时具有前侧V形人流缺口和后侧V形下沉缺口等对流单体特征.     

无锡地区霜冻特征及短期预报方法的研究

利用2001至2012年间无锡地区的气象要素资料,分析了无锡地区霜冻特征以及最低地面温度与最低气温、云量、风速、气压等要素的关系,发现无锡霜冻主要的出现时段为12月至次年3月,一般霜冻主要出现在12月至次年2月期间,严重霜冻多发生于12月至次年1月期间。多数情况下,最低气温比最低地面温度高0~3℃,其差值存在季节变化,夏季较小,秋末冬初和春季较大。霜冻主要出现在地面气压高于1 025 h Pa时,当地面气压高于1 030 h Pa时,严重霜冻出现概率较大。风速和云量影响着最低气温和最低地面温度之差,风速越大,云量越多,其值越小。日最低气温相同的情况下,晴朗无风的天气更容易形成霜冻。根据最低气温及风速、云量预报,采用查表法预报霜冻效果良好。     

盛夏一次区域性强沙尘暴天气个例分析

利用常规气象观测资料,对2005年7月17日发生在甘肃省河西走廊近20年最强的一次区域性夏季强沙尘暴天气过程从气候成因、天气形势和动力诊断等方面进行了分析探讨,并对天气现象发生前后期地面气象要素的变化进行了研究。结果表明,这次强沙尘暴天气是在河西走廊地区长时间极端干旱的气候背景下,新疆冷空气分裂东移南下,配合本地极有利的热力不稳定层结条件,锋面过境引发了大风沙尘暴天气。沙尘暴发生前后期温度、气压、相对湿度等气象要素有显著性突变。     

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。     

北京APEC会议期间GPS水汽与PM2.5/PM10的相关性比较

北京APEC期间的空气质量优良,GPS水汽变化与PM2.5/PM10变化是否存在正相关特性?针对此问题,通过2014年11月4-16日北京GPS水汽数据与PM2.5/PM10观测资料的对比分析研究发现,PM2.5/PM10与GPS可降水量呈明显的正相关性,相关系数大于0.5,个别时段的相关系数达到了0.91。研究结果表明,在空气质量优良状况下,水汽变化与PM2.5/PM10变化存在明显的正相关性。     

阿勒泰地区极端干湿事件的时空变化特征

基于阿勒泰地区7个气象站1961-2012年的气象资料,应用FAO Penman-Monteith模型计算了各气象站年和月的地表湿润指数,进行标准化后确定了极端干湿事件频率。运用趋势分析法、Mann-Kendall法、Morlet小波分析法并结合Arc GIS软件对极端干湿事件的时空演变特征进行了探究。结果表明:(1)极端干旱事件呈减少趋势,并发生了减少突变。极端湿润事件呈增加趋势,并发生了增加突变。年和冬半年的极端干湿事件以及夏半年极端湿润事件存在明显的27a左右的周期,而夏半年极端干旱事件存在17a左右的周期变换。(2)空间变化上,极端干旱事件在中部较为频发,东部相对较少;极端湿润事件在西部较为频发,而在东部和中部相对较少。(3)相对湿度、日最低气温、平均气温和平均风速是影响阿勒泰地区极端干湿事件变化的主要气象因子;极端干旱事件与PANI呈负相关,而极端湿润事件与PANI呈正相关。     

基于物理量“配料法”的黑龙江省暴雨预报研究

利用实况气象资料,研究了1961—2010年黑龙江省暴雨时空分布特征,运用"配料法"结合实况物理量场资料,分别从上升强迫、不稳定条件、水汽和降水效率三个方面选取15种物理量,作为诊断成分,定义一个新的暴雨指数R,在R中若存在8个或以上物理量的阈值满足条件,即可确定为极易出现暴雨的天气,对于是否有利于暴雨的产生条件进行初步判断。结果表明,黑龙江的暴雨日数变化总体呈波动状态,且起伏明显。暴雨主要出现在夏季中期(7月、8月),常出现在黑龙江省中部和南部地区。与暴雨存在明显相关性的物理量有水汽通量散度、K指数、相对湿度、散度、假相当位温等,其指标对于暴雨预报有较好指示性。4次典型暴雨过程满足R的阈值数均大于8,表明R指数的定义对于暴雨预报有较好的参考作用。     

陕西秦岭北麓致灾短时暴雨特征及预警技术

通过加密观测资料分析2015年8月3日和2016年7月24日西安近年来灾害最严重的两次暴雨过程,总结陕西秦岭北麓致灾短时暴雨特征及其次生灾害预警技术。结果表明:关中处于稳定少动的西太平洋副热带高压西北边缘,前期高温、上干下湿层结和午后低层超绝热状态,为短时暴雨提供了有利发展环境,西风槽与近地层切变线是暴雨直接影响系统。伴随冷锋过境,午后西北方向咸阳、铜川一带地面偏北风跃增是短时暴雨有利触发因子。暴雨位于地面3 h正变压中心至东侧大梯度区、切变线交汇点南侧,对流云团之间TBB梯度大值区附近。伴随TBB中心降至-65℃以下,周边出现最大雨强。不稳定层结和低层超绝热状态下,跟踪研判雷达上秦岭北麓沿山一带快速发展增强、回波中心像素点反射率大于60 dBz的孤立单体,可提前2 h以上发布短时暴雨预警。对于秦岭北麓洪灾高风险区,在强降水发生有利环境条件下,敏感时段要提前尽早发布暴雨预警信号,宁空勿漏,宁高勿低。基于强降水时空高分辨精细估计驱动的GAST模型数值模拟分析,为山洪灾害精细化预警提供了有效手段。     

水位气压效应的初步探讨——以苏08井、苏15井为例

本文在分析苏08、苏15等井多年实测资料的基础上,从气压对水位动态的影响,水位相对于气压的滞后时间、气压系数及其变化、水位的气压改正等方面,对水位的气压效应作了初步探讨,得到如下几点认识。(1)反映井孔气压效应显著程度的主要指标是气压系数 b_p 的大小和水位相对于气压滞后时间的长短。(2)不同井孔的滞后时数(⊿T)应采用不同的方法加以确定。(3)可采用多种回归分析法计算 b_p 值。对于气压效应显著的井可采用日均值—阶差分回归法计算 b_p,其方法简便,效果良好。(4)由井—含水层系统本身性质、特征决定的气压系数,在正常情况下,数值相对稳定。经常地、定时地计算 b_p 可以监测井孔渗流条件的可能变化。     

利用MM5模式对河西暴雪的数值模拟分析

利用NCEP资料和MM5模式模拟分析了2005年3月14-15日出现在甘肃河西西部的一次暴雪天气过程.结果表明:这次暴雪天气过程产生在从低空到高空的急流轴附近;由于600～500 hPa的辐合,促使形成近地面上升运动,从而使地面形成低压系统;相对湿度最大值在750～450 hPa之间,与辐合层基本一致,表明600 hPa附近有一条水汽输送通道,它与高空急流、500 hPa正涡度层、上升运动区等相吻合,为暴雪的产生提供了动力、热力和水汽条件.MM5模式很好地模拟出了暴雪的大致区域,显示了对这种中尺度天气系统具有较好的预报效果.     

地球自转速率年代际周期分量的时变特性

利用日长的年均值序列计算了1800～2002年间地球自转速率的年代际周期分量的参数，用小波变换方法分析了主要的年代际周期分量随时间的变化，发现它们均具有时变的特征。文章认为，在研究地球自转与地球物理现象和自然灾害现象的关系时，应特别注意地球自转变化的周期分量的时变性。     

华北暴雨云和降水的中/微尺度结构特征(Ⅰ)——一次暴雨的天气背景研究

为研究华北暴雨形成时的中尺度与微尺度的结构特征,选取发生于2005年7月22-24日的一次华北暴雨过程为研究对象,利用1°×1°的NCEP再分析资料和0.05°×0.05°的FY2C红外TBB资料,对此次暴雨过程发生时的天气形势、水汽输送、大气稳定度、云场特征进行了分析.结果表明:此次暴雨过程是在登陆台风和西风槽的共同影响下产生的,高空槽后的西风急流入侵到华北北部,低层副高西侧的东南急流位于华北东部,使得华北地区上空形成了有利于触发对流的低层辐合和高层辐散的天气形势.低层印度季风与我国南海夏季风对水汽的北上有重要作用,还有一部分水汽系来自副高西侧的东南风急流输送;高层水汽主要是由偏东气流经副高西侧向西,然后转向北输送到华北;华北地区的低层存在较强的水汽辐合,高层存在相对较弱的水汽辐散区,这为暴雨发生提供了必要的水汽条件.