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风廓线雷达在一次短时暴雨过程中的应用

史珺; 赵玉洁; 王庆元; 杨妍辰; 姜皓严 天津市东丽区气象局; 天津300300; 天津市气象台; 天津300074
  • 风廓线雷达  
  • 垂直速度  
  • 折射率结构常数  
  • 数据获取率  

利用2014年8月24日天津地区一次短时暴雨天气的3部风廓线雷达资料和降水实况资料,对比分析降水发生、维持和消亡期间风廓线雷达资料的变化特征,以探讨风廓线雷达对降水天气的监测能力。结果表明:1)风廓线雷达不仅能够反映大气层结上冷下暖的结构,并且能够探测到切变线的存在,对风的垂直结构有较强的探测能力。2)当降水出现时,垂直速度和大气折射率结构常数明显增大。4 m·s-1的垂直速度出现和消失时刻,对应降水的开始和结束时刻;降水期间,4000 m高度以下的垂直速度越大降水越强。西青、静海站的折射率结构常数与降水强度之间有很好的对应关系,但不同地区的大气折射率结构常数值对降水强度的指示标准并不一致。3)在降水最强阶段,风廓线雷达数据获取率明显下降,因此低的数据获取率对强降水有一定的指示意义。

  • 我国中原至华北平原冬季雾-霾与北半球大气环流异常

    作者:王洁; 王继志; 王宏; 陈怀亮; 杨元琴; 张梦 期刊:《气象与环境科学》 2017年第04期

    采用2000 2017年1月地面和高空观测基本气象要素(气压、温度、湿度、风、能见度和雾-霾天气现象等)观测信息、1980 2016年1月NCEP再分析资料等,基于气候平均态的环流异常特征分析,发展对平均气候态出现异常变化的综合诊断分析方法,研究华北地区冬季典型雾-霾多寡年大气环流的三维结构及其遥相关异常特征。结果表明:2000 2017年冬季1月,华北平原、中原等黄河中下游地区冬季雾-霾的发生日数呈增加趋势,雾-霾发生日数线性增加拟合趋势相关确认系数为R 2=0.36,超过0.001的显著性水平。基于气候平均态环流异常特征分析表明,华北平原、中原等黄河中下游地区雾-霾污染出现多、寡年的对流层大气大尺度环流分布差异显著。气候平均态的环流异常特征分析表明,多雾-霾年,在冬季1月影响中国的冷空气主要路径上,自极地区泰米尔半岛,经中西伯利亚、贝加尔湖地区到中国东部区域,对流层中层与高层位势高度距平呈现“高低高”的分布,在低层则出现“东高西低”的气候平均态异常分布;少雾-霾年,该分布型不复存在,并出现反位相特征。多雾-霾年的这种异常环流分布型可为中原至华北平原冬季雾-霾的频发提供有利的气候背景,是该区域冬季雾-霾多发的重要原因。

  • WRF中不同积云对流参数化方案对青岛降水预报影响的对比分析

    作者:马艳; 顾瑜; 陈尚; 董海鹰 期刊:《气象与环境科学》 2017年第04期

    1~10 km水平分辨率是中尺度模式是否采用积云对流参数化方案的“灰色带”。基于青岛市气象局9 km分辨率WRF模式,分别选择KF、GD和BMJ三种积云对流参数化方案对青岛5次大范围降雨过程进行预报试验,分析比较不同积云对流参数化方案对青岛地区降水预报效果的影响。结果表明,这三种积云对流参数化方案对不同量级的降雨具有不同的预报性能:BMJ对小雨预报性能最佳;没有考虑积云对流参数化过程的控制试验对中雨的预报效果最好,KF方案次之;GD方案对大雨和暴雨预报效果均较好。对稳定性降水,GD方案对沿海站点降雨量预报效果较好,KF方案则对内陆站点预报性能较好;对对流性降水,BMJ方案无论是在沿海站点还是在内陆站点都有比较好的预报效果。在降雨空间分布上,对稳定性降水过程,各试验方案均模拟出了小于50 mm的降雨区,对大于100 mm强降雨区,GD方案具有较好的预报效果;对对流性降水过程,BMJ方案预报效果整体较好。

  • 2012—2015年北京市空气质量指数变化及其与气象要素的关系

    作者:王景云; 张红日; 赵相伟; 姬杰辉; 杨世寨 期刊:《气象与环境科学》 2017年第04期

    根据2012-2015年的空气质量指数(AQI)日报数据与同时段的气象数据,采用统计方法和广义加性模型(GAM)对空气质量指数的时间变化及其与气象要素的关系进行了分析,结果表明:2012-2015年北京市空气质量整体呈现下降趋势,冬春季空气质量较差,夏秋季的较好,冬季容易产生重污染天气,春季污染天气频发。北京空气质量存在一定程度的周末效应,表现为周末空气质量较差,工作日相对较好。整体上空气质量指数与风速、日照时数、降水量、平均气温和最高气温呈负相关,与湿度呈正相关,不同季节和不同级别空气质量下的AQI与气象要素相关性差异较大。通过广义加性模型得到AQI与降水量呈线性关系而与其他气象要素均呈非线性关系,气象要素在不同数值范围内对AQI的影响趋势和程度存在显著差异。

  • 格点资料在城市气候变化研究中的应用

    作者:刘敏; 郁珍艳; 王皓 期刊:《气象与环境科学》 2017年第04期

    为了解浙江省城市增暖的地域差异及其受热岛效应影响的程度,对杭州、宁波、温州3个城市的气候变化趋势进行了分析。为减少观测资料的非均一性,运用最优插值法将浙江省1971-2010年62个站点资料的信息植入到NCEP月平均温度资料的背景场中,得到格距为5 km的格点资料。研究结果表明:3个城市在近40年表现出明显的增温趋势,城区增温明显快于乡村的。各地区增温率的时空变化存在一定差异,与人口密度、工业总产值、用电量及车辆拥有量等经济数据的分布及变化基本一致。沿海城市温州增温率最小,但城乡差异最明显。同样为沿海城市的宁波,由于经济发展地域差别较小,虽表现最明显的增温,但城市热岛效应最弱。3个城市的热岛效应及热岛增温贡献率均存在明显的季节变化:杭州的热岛效应呈春、夏、冬、秋依次减弱的变化规律;温州则呈春、秋、冬、夏依次减弱的变化规律;宁波类似于城市群发展的模式,导致其热岛效应较不明显,以夏季和秋季最强。城市化发展引起的增暖占有较大的比重,杭州和温州年平均气温的增加大约有1/3是由城市化引起的,其中杭州夏季热岛增温贡献率达到2/3以上,温州春、夏季热岛增温贡献率均达到43%左右,宁波城市热岛增温贡献率相对较小,夏季的最大,为20%左右。

  • 我国中部区域人工增雨天气系统分型及典型天气系统特点

    作者:杨敏; 黄毅梅 期刊:《气象与环境科学》 2017年第04期

    利用常规气象观测资料、自动站观测资料和探空资料等,对所选取的2004 2013年共78例降水过程进行分析,将中部区域春秋季降水过程分为3个类型:低槽/切变线冷锋型、低涡(西南涡/西北涡)气旋型、低槽/切变线冷高压型。统计结果表明,中部区域春秋季降水出现概率最多的类型依次为切变线冷锋型、低槽冷锋型和西南涡类型,各天气类型的雨区移动方向均以自西向东为主,低层700 hPa和850 hPa多存在西南或偏南急流,水汽主要来自于孟加拉湾。分析中部区域3种主要降水类型特征及其增雨潜力区位置发现:1)低槽冷锋类型降水一般出现在500 hPa和700 hPa低槽前部、地面冷锋后部,多为连续性降水;其增雨潜力区主要位于500 hPa低槽前部、700 hPa槽前和西南急流出口区的左侧,以及地面冷锋后部或锋线附近区域。2)切变线冷锋类型降水多出现在地面冷锋后部、低层切变线两侧附近;其增雨潜力区主要位于700 hPa和850 hPa两切变线之间且较靠近700 hPa切变线一侧、急流出口左侧的带状区域。3)西南涡波动类型降水一般出现在低涡中心及700 hPa暖式切变线两侧附近,降水持续时间较长;其增雨潜力区主要位于700 hPa和850 hPa低涡中心附近及暖式切变线北侧区域。

  • 双雷达反演闽南地区一次暴雨过程三维风场结构特征研究

    作者:张伟; 罗昌荣; 郑辉 期刊:《气象与环境科学》 2017年第04期

    前汛期暴雨是华南地区最常见且预测难度较大的灾害性天气之一,而造成暴雨最直接的系统是中尺度对流系统。利用区域自动站资料,NCEP再分析资料,厦门、泉州新一代天气雷达(CINRAD/SA)基数据,采用地球坐标系下的双雷达三维风场反演技术,分析了2015年5月20日闽南地区一次暴雨过程中尺度对流系统的三维风场结构特征。结果表明:此次暴雨过程是由低层的冷暖空气在闽南沿海地区交汇形成的切变线引起的,风场反演方法能够清晰地再现低层切变线的移动过程、处于不同生命阶段对流单体的三维风场结构。强回波区跟随切变线向南移动并分布于其两侧。当切变线过境、风向较为一致时,不利于强回波的进一步发展,降水开始减弱。如果对流单体中存在一致的上升气流,低层有明显的辐合,表明此单体仍处于发展状态,回波将会继续增强;若已经出现了一致的下沉运动且没有明显的入流,则回波处于消散阶段。相比于传统方法,“基于动态地球坐标系的双雷达反演风场方法”实现了对雷达径向数据的定量化应用,能够更直观地揭示中尺度对流系统的三维风场结构,并通过对垂直速度的计算及显示,可以快速判断回波未来的演变趋势,对快速预测回波的强度变化有非常好的参考意义。

  • 2013年8月沙澧河流域一次连续暴雨过程成因分析

    作者:葛战旗 期刊:《气象与环境科学》 2017年第04期

    利用常规观测资料和NCEP 1°×1°再分析资料,对2013年8月24 25日河南省沙澧河流域的连续暴雨过程进行分析。结果表明:本次连续性暴雨过程共分为两部分,前一部分是台风“谭美”外围的螺旋云带导致,后一部分转为低槽切变线影响,转折点在24日20时之后。偏东急流为暴雨提供了充沛且持久的水汽条件,水汽通量高值区集中在800 hPa以下的低层和边界层。垂直螺旋度计算结果显示,850 hPa等压面上正垂直螺旋度中心的移向和强度变化与降水落区及趋势变化有很好的对应关系,大暴雨中心位于正垂直螺旋度中心附近,正垂直螺旋度中心位置对大暴雨落区有一定的指示意义;中低层正、高层负的垂直螺旋度配置,动力条件非常有利于强降水产生。湿位涡演变分析发现,此次过程中低层既存在对流不稳定,又存在对称不稳定,有利于垂直对流和倾斜对流发生,导致上升运动和水汽输送加强,有利于降水增幅。雷达回波演变特征表明,回波的后向传播、列车效应及准静止等特征,导致降水量增加,暴雨发展。

  • 2018年末湖南雨雪冰冻过程对农业的影响及大棚积雪致灾指标构建

    作者:汪天颖; 廖玉芳; 李晶 期刊:《气象与环境科学》 2019年第04期

    研究低温雨雪冰冻天气过程对越冬作物的影响及塑料大棚积雪致灾指标对开展区域农业冬季灾害防御、塑料大棚雪灾监测预警具有现实意义。为此,以湖南省为研究区域,基于全省97个地面气象观测站逐日气象资料,结合农作物、塑料大棚灾情资料,采用S-W检验、正态分布置信区间估计方法,研究2018年12月27日-2019年1月3日低温雨雪冰冻天气过程对农业生产的影响,并构建了湖南省塑料大棚积雪致灾气象指标;利用多元线性回归方程,模拟了积雪深度变化,探讨了冬季大棚灾害的主要影响因素、冰冻持续与气温要素的关系。结果表明:过程中全省大部分地区出现了≥4 d轻度及以上低温,伴随中度冰冻,其中湘西南、湘东北和湘北是受灾最严重的地区,塑料大棚和油菜、冬季蔬菜、柑橘等作物受灾严重;构建得到湖南大棚致灾积雪深度指标为5 cm,独立样本验证结果与实际灾情有较好一致性;日最高气温、最低气温、降水量3要素与积雪增量呈显著线性相关,可用于积雪深度预测;塑料大棚受损程度与农村人均可支配收入、致灾因子强度密切相关;地区冰冻观测状态与日最低气温关联程度高,农业生产中需更加关注日最低气温低于0℃的出现和持续时间。

  • 品种主要农艺性状与夏玉米机收指标相关分析

    作者:李树岩; 任丽伟; 刘天学; 张青; 陈道培 期刊:《气象与环境科学》 2019年第04期

    籽粒含水量是影响夏玉米机收的主要指标。研究与收获期籽粒含水量相关的品种农艺性状及不同脱水类型品种产量差异,对于机收品种选育有重要参考意义。为此,于2015年和2016年在河南省鹤壁农业气象试验站,选择24个当前主要种植品种为供试材料,采取统一授粉,连续测定分器官含水量变化及收获期品种农艺性状,进行籽粒脱水相关性状研究。结果表明,籽粒含水量的动态变化与茎秆、穗轴和苞叶含水量均呈极显著正相关,收获期籽粒含水量与株高呈显著负相关,与穗轴直径、雄穗分枝数、百粒重、果穗长、果穗粗、果穗大小、种皮厚度、粒长和籽粒体积呈显著正相关。不同脱水类型品种产量差异显著,成熟期籽粒含水量与产量呈显著正相关。

  • 浙江省涂膜柑橘贮藏期烂果风险区划及历史变化特征

    作者:余丽萍; 叶海龙; 李辉; 王治海 期刊:《气象与环境科学》 2019年第04期

    为了了解浙江省涂膜柑橘贮藏期烂果风险的时空分布规律及其近60年的变化特征,利用1961-2016年常规站日气象观测资料,以涂膜柑橘贮藏腐烂阈值及各时段发生的频率为区划指标,采用距离权重反比法(IDW,Inverse Distance Weighted),开展了柑橘贮藏期烂果时间阈值风险区划,并分析了它的年代际变化。结果表明:2006年以后,浙江涂膜柑橘贮藏期烂果出现的时间越来越早,且从西南地区到东北地区柑橘贮藏期烂果出现时间逐渐推迟。最晚时间西南部地区在3月上旬,中西部地区和沿海南部地区在3月中旬,其他地区在3月下旬。21世纪10年代前6年与20世纪60年代相比较,丽水涂膜柑橘贮藏最早烂果时间从3月第1候提前到2月第4候,而最晚时间从4月第4候提前到第1候。区划结果将为橘农合理安排柑橘贮存、及时进行贩销提供参考和科学依据,从而减少对柑橘贮藏品质的影响。

  • 基于MODIS数据的西藏荒漠化遥感监测研究

    作者:拉巴; 扎西欧珠; 白玛央宗; 顿玉多吉 期刊:《气象与环境科学》 2019年第04期

  • 海南省台风气象服务效益评估研究

    作者:邢彩盈; 张京红; 车秀芬; 吴胜安 期刊:《气象与环境科学》 2019年第04期

    考虑到台风气象服务效益影响因子的复杂性,利用2000-2015年海南省台风灾害损失数据和防御台风灾害行为效益评估三级指标体系调查问卷的统计数据,着重考虑防台减灾中政府组织领导、部门联防、公众防御能力、气象服务水平及不可避免损失因子,基于逆推算法构建了海南省台风气象服务效益评估模型,从防台减灾总效益中分离出其中的气象服务效益,实现了海南省台风气象服务效益的客观化定量化评估。结果表明:海南省台风灾害气象服务效益占台风直接经济损失的14%~49%,这与台风灾害过程中不可避免损失因子密切相关;2000-2015年海南台风灾害气象服务效益和台风直接经济损失均处于增长的态势,这表明当地社会经济的快速发展一定程度上使台风直接经济损失增长,同时伴随政府决策、部门联防、公众防御及气象服务能力的不断增强,气象服务效益将得到提升;台风气象服务效益与台风直接经济损失具有极高的相关性,一定程度上表明了当台风灾害影响较重时,气象服务显得尤其重要。

  • 基于FY-3卫星数据的西安市城市热岛特征分析

    作者:金丽娜; 李雄飞; 杜萌萌; 张雅斌; 杨晓春 期刊:《气象与环境科学》 2019年第04期

    基于2011-2017年FY-3B/VIRR气象卫星影像数据及同期气象观测数据,应用改进型贝克尔(Becker)"分裂窗"地表温度反演算法计算地表温度,根据土地利用类型数据进行城郊对比,分析了西安市春、夏、秋三个季节城市热岛总面积、强热岛面积和热岛比例指数。结果表明:1)遥感反演温度与气象站点监测数据变化趋势基本一致,三季地表温度基本以西安市城区为中心呈环状递减;2)各季节强热岛面积占比年际变化明显,夏季强热岛面积占比远高于春、秋两季的,是后者的2倍以上;3)春、夏、秋三季强热岛区域主要集中在西安市城区和长安区,临潼区、长安区、鄠邑区、西安市城区夏季热岛面积占总面积的50%以上,周至县、高陵区的较小;4)总热岛比例指数总体上波动较大,年际上2016年的最大;春、夏季2014年的最大,秋季2016年的最大;总体城郊热岛差异2017年的最大,季节性城郊热岛差异表现为春季2016年的最大,夏、秋季2017年的最大,夏季城郊热岛差异明显高于春、秋季的。

  • 洛阳市臭氧污染特征及其与气象因子的关系

    作者:杨娜; 王春迎; 刘孟雄; 马帅; 靳那英; 李子凌 期刊:《气象与环境科学》 2019年第04期

    为了了解洛阳市O3污染特征及其影响因素,利用2017年洛阳市7个国控点监测到的O3、NO2浓度及气象要素逐时数据,统计分析了2017年洛阳市O3及NO2的时间分布特征及NO2浓度、气象因子对O3浓度的影响。结果表明,洛阳市2017年O3日最大8 h第90百分位数浓度为200μg/m^3,是二级标准的1.25倍。O3和NO2浓度存在明显的季节性变化特征,O3浓度夏季最高,冬季的最低;NO2浓度冬季最高,夏季的则最低。O3浓度的日变化呈现为单峰分布,午后浓度较高,峰值出现在15:00左右;NO2受机动车早晚高峰影响,表现为双峰分布,峰值分别出现在08:00和21:00。O3与NO2浓度呈现出良好的负指数函数关系,当洛阳市NO2浓度低于40μg/m^3时,存在着O3浓度超标的风险。高温低湿条件下有利于O3的生成,当温度超过27℃时,洛阳市O3小时浓度开始出现超标现象,且温度越高,超标风险越大;当相对湿度低于40%时,O3小时平均浓度超标率最高为63.30%,随着相对湿度的增加,超标率逐渐降低,当相对湿度大于70%时,未出现O3小时浓度超标现象。

  • 2015-2016年贵港市空气污染与天气形势的关系

    作者:何林宴; 梁毅进; 黄小晏 期刊:《气象与环境科学》 2019年第04期

    利用2015-2016年贵港市空气自动监测站空气质量指数、首要污染物等数据及贵港国家气象观测站的常规气象观测资料(风速、湿度、气温等),分析了贵港市2015-2016年空气质量概况及相关气象因子,进而利用合成分析方法对贵港市在不同季节出现不同级别空气污染的天气形势变化进行了分析。分析结果表明:贵港市的首要污染物为PM2.5和PM10,其中12月、1-2月为贵港市空气污染最严重的月份。各气象要素与空气质量指数相关性较强,风速、气温、降水等气象条件对贵港市的空气质量影响显著。在春、秋、冬季,冷空气南下影响贵港市,500 hPa为持续的下沉运动且850 hPa相对湿度较低及850hPa由北风转为南风且风速较小时,贵港市极易出现轻度污染以上的天气;当云南一带有南支槽活动时,贵港市易出现重度污染天气。夏季影响贵港市空气质量的主要因素则是热带气旋移动至江苏、浙江一带时,热带气旋的外围下沉气流导致贵港市出现持续下沉运动。此时,受副热带高压系统或者其他天气系统影响,850 hPa风向出现明显转折时,应考虑贵港市出现轻度污染的天气现象。

气象与环境科学

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