常规与非常规观测资料在局地冰雹强对流天气中的精细化对比应用

利用北京市自动站观测资料以及北京市海淀国家气象观测站中常规及非常规观测资料,从区级气象台开展预报预警服务工作的的角度,对2016年6月10日的一次强对流风雹天气进行分析。结果表明,此次冰雹强对流过程是受高空低涡低槽以及地面冷锋的配合下,由地面辐合线和高温高湿热力不稳定等触发的。综合分析全市范围地面常规要素分布发现,复杂下垫面产生的热力和动力作用为对流发展加强提供一系列触发机制,对于出现高温高湿以及辐合线、辐合涡旋等特征,应引起高度关注。综合气压、温度、风速、水平能见度等多个本地常规观测要素的变化来看,对于系统尚未影响当地时,气压在降雨提前30 min开始出现下降趋势是最先可识别的。风廓线雷达中水平风场和大气折射率结构常数分布变化相比较常规地面自动站资料对于强对流天气特征的识别和预判更为显著。     

2007年7月7～9日江苏泰州地区连续暴雨过程诊断分析

应用常规气象资料和micaps资料,对2007年7月7~9日泰州地区梅雨期内连续暴雨天气进行分析。结果表明:这次连续暴雨是典型的梅雨期暴雨,高空急流、中低层切变线、地面静止锋是产生这次暴雨的重要系统。通过对对流有效位能(CAPE)的分析表明,暴雨落区基本在有效位能(CAPE)≥750 J/kg区域,对暴雨落区的预报有较好的指导意义。同时,对高低空急流、K指数、垂直速度、水汽通量、总温度场、涡度场等物理量进行了初步的诊断分析。     

Convection in the antarctic ice sheet leading to a surge of the ice sheet and possibly to a new ice age

The Antarctic surge theory of Pleistocene glaciation is reexamined in the context of thermal convection theory applied to the Antarctic ice sheet. The ice sheet surges when a water layer at the base of the ice sheet reaches the edge of the ice sheet over broad fronts and has a thickness sufficient to drown the projections from the bed that most strongly hinder basal ice flow. Frictional heat from convection flow promotes basal melting, and, as the ice sheet grows to the continental shelf of Antarctica, a surge of the ice sheet appears likely.     

2019年3月岳阳一次强对流天气过程的成因分析

整理分析岳阳2019年3月20—21日常规天气观测资料、NECP再分析数据,结合多普勒天气雷达资料及产品,应用天气学、雷达气象学方法对此次强对流天气过程的背景及环境场条件进行分析。结果表明,前期不稳定能量积聚,19—20日地面倒槽发展,南风强盛,岳阳市前期地面升温明显,最高气温达到28℃以上;500 hPa中高纬为多波动型,湖南处于槽前西南气流控制下,850 hPa四川、贵州交界处有低涡形成,中低层切变移动影响岳阳,为此次强对流过程提供了动力条件;地面冷空气南下,斜压锋生,触发对流发展;中低空西南急流建立,来自孟加拉湾的强盛的水汽输送与持续的水汽辐合,为此次强对流过程提供了充沛的水汽供应和动量输送,同时也大大加强了低层上升运动的形成,为降水的发生发展提供了动力与热力条件;此外,垂直上升运动的大值区与强对流发生时段对应较好,K指数、沙氏指数及对流不稳定能量CAPE已达到岳阳出现强对流和短时暴雨指标;在强对流预报中,不仅要考虑大尺度环流及特征物理量,也要考虑地形对降水及强对流天气的影响。     

2016年初夏随州一次雷暴大风天气特征分析

利用常规观测资料和随州新一代多普勒雷达(CINRAD/SB)资料,分析了2016年6月5日湖北省随州市境内的雷暴大风天气过程。分析表明,此次大风天气是在高空冷涡低槽东移的环流背景下发生的,强冷平流随西北气流南下,叠加在低层暖湿气流之上,形成对流不稳定,同时地面有冷锋入倒槽形成地面辐合线,触发不稳定能量释放。中等强度的垂直风切变环境有利于强对流发生发展;整层湿度不大,并且中高层有明显干侵入,不利于降水而有利于下沉气流发展;CAPE、DCAPE、K指数和SI指数都表明有较强的不稳定天气产生。雷达回波上观测到明显的弓形回波,且在母体风暴前沿有一条10~15 dBz的窄带回波,同时在径向速度图上观测到低层1 km以下高度有明显的大风核,4~6 km还存在中层径向辐合MARC,这些回波特征对地面大风有很好的指示意义。     

陕西渭河流域一次区域性暴雨天气过程分析

利用陕西省自动站降水资料和NECP/NCAR再分析资料,对2016年8月24—25日渭河流域暴雨天气进行分析。结果表明：本次暴雨天气是在副高异常强大的情况下发生的,对流层中层冷空气的扩散,低层切变线及地面冷锋时本次暴雨的主要天气系统;流域西部暴雨主要受能量锋及高能区系统影响,以雷电、暴雨为主,中东部受能量锋过境影响,以大风及暴雨天气为主;对流层低层的东北急流为本次暴雨天气提供了水汽主要来源,东北急流与偏南风的交馁造成渭河流域辐合加强,使得短时强降水的产生成为可能;暴雨区散度场从低到高呈现明显的辐合-辐散双重结构,有利于中尺度对流系统的形成和维持;暴雨区垂直速度场出现上升—下沉—上升—下沉分布,当最大值高度值依次降低,有利于对流的发展和维持,最大值高度值呈同一高度分布时对流逐渐减弱。     

秦巴山区一次致灾冰雹过程分析

利用常规资料、多普勒雷达及自动站等资料,对秦巴山区一次致灾冰雹过程综合分析。结果表明,此次强对流天气是在高空前倾槽东移过程中产生的,中低层切变线为对流的发生提供了动力条件,地面辐合线是此次强冰雹天气的触发机制;适宜的0℃和-20℃层高度、地面暖低压和特殊的“喇叭口”地形等有利于强冰雹天气的发生;冰雹发生在低空急流左前方、高空急流出口区的左侧和地面辐合线附近。较强不稳定层结和垂直风切变是导致对流快速发展并维持的原因之一;多普勒雷达反射率因子图上对流单体中心强度大于68 dBZ且维持5个体扫,有超级单体生成;反射率因子剖面图上有有界弱回波、回波悬垂等出现;速度图上具有低层辐合和中气旋等特征;在反射率因子和速度图上均可看到三体散射;VIL跃增和骤降的时间与冰雹发生的时间相对应。     

北部湾海风锋暴雨过程及合成分析

[目的]研究北部湾海风锋暴雨过程及合成。[方法]利用常规观测数据、地面自动气象资料及欧洲数值模式格点数据,对1990～2007年期间广西海风锋引起的暴雨天气过程并结合2008年6月5日海风锋触发的强对流天气个例进行统计和合成分析,归纳出北部湾中尺度海风锋系统高低空环流配置的主要特征。[结果]海风锋系统是触发北部湾暴雨的一个重要中尺度系统;在西南季风爆发期间最易激发北部湾海风锋锋生。个例分析初步指出日出后,北部湾海陆温度逐渐由暖海冷陆转变成暖陆冷海,高温高湿的偏南气流与相对低温干燥的偏北气流在北部湾海区交汇,引发垂直环流并激发近地面层的中尺度海风锋系统。合成分析指出了北部湾海风锋锋生的环流特征,即华南上空高层处于强辐散中心,越往低层气压场呈东高西低的形势,北部湾海域位于槽前高后的偏南风急流带,呈气旋性环流的辐合区;高空辐散低层辐合的层结不稳定结构和＂抽气效应＂为海风环流发展所必须的上升动力,偏南风为北部湾区域带来了丰富的水汽,有利于低层强对流云系的形成和降水的发生。[结论]该研究为中尺度对流系统活动的特征分析提供参考依据。     

1次江淮大暴雨中尺度系统的数值模拟与诊断分析

利用MM5中尺度暴雨模式较成功地模拟了2007年7月7～9日发生在江淮流域的暴雨过程,结合地面加密和常规观测资料对暴雨中尺度天气系统进行了较为详细的分析。结果表明:梅雨带上强烈发展并东移的多个中β尺度对流系统是造成这次江淮暴雨最直接的影响系统;在切变线附近正涡度平流的作用下,对流层中低层降压产生变压风辐合造成上升运动,低层暖湿气流抬升促使对流不稳定能量暴发形成局地对流产生暴雨。     

致灾雷暴大风特征分析

为深入探讨保定雷暴大风的形成机理和提前预防农业气象灾害的发生,本研究利用常规观测资料及NCEP/NCAR逐日6 h再分析资料,对2017年6月21日发生在保定东部及雄安新区的雷暴大风天气进行分析。结果表明：地面中尺度辐合线和冷池是直接触发机制;探空曲线存在上下两个自由对流高度LFC; 雷暴大风出现在最强负变温与正变压前侧锋区;雷暴大风位于高能舌附近的能量锋区;边界层弱冷平流有利于水平锋区的形成与加强。整层MPV2负值的增大、高低空垂直螺旋度的耦合,构成此次雷暴大风天气的典型模式。此次过程是发生在高空槽前的雷暴大风天气,高低空系统的配置和不稳定条件比较有利于强对流的发生。依据地面中尺度系统至少可以提前10—20 min发出预警信号。     

A Laboratory Model for Convection in Earth's Core Driven by a Thermally Heterogeneous Mantle

Thermal convection experiments in a rapidly rotating hemispherical shell suggest a model in which the convection in Earth's liquid outer core is controlled by a thermally heterogeneous mantle. Experiments show that heterogeneous boundary heating induces an eastward flow in the core, which, at a sufficiently large magnitude, develops into a large-scale spiral with a sharp front. The front separates the warm and cold regions in the core and includes a narrow jet flowing from the core-mantle boundary to the inner-core boundary. The existence of this front in the core may explain the Pacific quiet zone in the secular variation of the geomagnetic field and the longitudinally heterogeneous structure of the solid inner core.     

新型内嵌式地线融冰电流计算

针对湖南电网研发的新型内嵌式地线地线新型直流融冰技术,提出地线直流融冰的所涉及的两个重要的参数（临界融冰电流和最大融冰电流）概念和计算方法。基于有限元法,以GJ-70电线为模型,建立3D热-电耦合仿真模型,仿真得出不同气候、温度条件下的临界融冰电流,以及地线正常运行所允许的最大电流,与试验人员得出的实验数据进行对比,进一步验证这种融冰技术的优越性,并为运行人员有效的融冰电流范围提供了参考依据。     

一次远距离台风暴雨产生机理分析

利用micaps资料和ncep1°×1°网格资料,分析一次远距离台风水汽引发的暴雨的产生机理,主要分析暴雨产生的能量、台风带来充足水汽对发生机理的贡献,用Q矢量湿锋生函数和一些垂直剖面图分析暖锋锋生及暖锋的位置及它们与暴雨产生的关系。同时,分析一些物理量特征。研究表明,水汽潜热释放是重要的对流能量来源,假相当位温剖面图看影响泰州市为暖锋,水汽潜热释放促使暖锋锋生;持续锋生、锋生过程中的非地转运动强迫出次级环流出现上升运动、锋面加强,并且锋面持续存在导致降水持续较长时间,而形成暴雨;前期中层垂直速度明显,构成中层辐合上升,高层辐散,低层下沉,cape为0,低层对流条件弱,在这样的情况下产生深对流是中上层抽吸起到重要作用。该个例地面自动站涡度看有涡度辐合大值区域的产生对雷暴预报有几个小时的提前量。     

2011年3月12～14日河西走廊东部区域性寒潮天气分析

[目的]对2011年河西走廊一次寒潮天气过程进行分析,并总结预报经验。[方法]利用常规观测资料和Ecmwf数值产品资料,对2011年3月12～14日河西走廊寒潮天气过程发生的环流背景、成因及影响系统进行分析。[结果]此次寒潮出现在北半球中高纬环流形势由纬向型向经向型转换过程中;前期基础温度偏高是形成这次寒潮天气的前提条件;地面冷高强烈发展是形成寒潮天气的直接原因;强盛的冷平流是造成气温大幅下降的主要原因;雪后晴空辐射对局地气温也有一定作用。冷空气主力偏北、冷空气以扩散的方式东移南下、锋面过境时间偏早和高低层都辐合不利于深层对流发展以及高低空风速不大等都是影响大风偏弱的因素。[结论]该研究为进一步提高寒潮、大风天气预报水平提供了重要参考。     

天然气长输管道冰堵的防治与应急处理

随着西气东输二线的全线投产,输气管道和分输场站的冰堵问题日益突出。如何采取有效措施防止冰堵现象的出现,以及冰堵发生后应采取怎样的紧急应对措施,成为西气东输管道公司亟待解决的生产实际问题。工程实践表明:在调压撬前对天然气加热或在易冰堵管段安装电伴热带,以确保天然气的流动温度或调压撬后的气体温度保持在天然气水露点以上,是避免冰堵产生的常用方法;天然气加热和注醇是较常用的冰堵处理方法,而通过向管道冰堵处喷淋热水和蒸汽加热是最简便易行的冰堵处理方法。     

“8.8”舟曲特大泥石流天气背景分析

利用自动站、卫星云图、探空等常规和非常规资料,对2010年8月8日凌晨造成舟曲特大泥石流的短时强降水天气过程的天气背景、形成机理、物理成因、卫星云图特征进行了较为深入细致的研究。结果表明,自动站气象要素变化能反映中小尺度天气系统的信息;卫星云图上,东移锋面云系尾部在顺时针旋转的南亚高压东部激发起对流云团,对流云团在有利的温湿条件、不稳定的层结、较大的高空风垂直切变下,迅速发展、合并成中α对流系统,在其前进方向右后方边缘亮温梯度大的地方出现短时强降水;副高边缘的高能水汽输送带使甘肃南部具备对流发展的潜势,500 hPa小槽、200 hPa辐散区、地面冷锋的配合,激发中尺度对流系统(MCS),使其得以发展;有利的层结条件和高空风垂直切变使MCS得以加强,最终造成舟曲短时局地强降水,并引发特大山洪泥石流。     

一次区域性暴雨过程的中尺度雨团特征分析

结合多普勒雷达产品特征对2007年7月18～19日烟台地区出现的一次区域性暴雨过程的中尺度雨团特征进行分析,结果表明：多个强降水雨团自西北向东南移过半岛是产生这次大暴雨的主要原因。冷锋带状回波与冷锋前方块状回波结合后迅速发展,有中气旋出现。700hPa干舌、500hPa弱冷平流和强上升区的存在是出现强对流天气的主要原因。     

The schumann resonance: a global tropical thermometer

The Schumann resonance, a global electromagnetic phenomenon, is shown to be a sensitive measure of temperature fluctuations in the tropical atmosphere. The link between Schumann resonance and temperature is lightning flash rate, which increases nonlinearly with temperature in the interaction between deep convection and ice microphysics.     

2009年8月27日河北中南部强对流天气分析

应用常规观测资料和雷达、自动站资料,分析了2009年8月27日一次突发性强对流天气过程的成因。结果表明,这次过程中对流层中低层具有暖湿层结,高层冷空气的扩散使不稳定层结产生,通过卫星水汽图像分析可以追踪高空冷空气动向,地面辐合线为强对流的发生起到触发作用。     

Ancient permafrost and a future, warmer Arctic

Climate models predict extensive and severe degradation of permafrost in response to global warming, with a potential for release of large volumes of stored carbon. However, the accuracy of these models is difficult to evaluate because little is known of the history of permafrost and its response to past warm intervals of climate. We report the presence of relict ground ice in subarctic Canada that is greater than 700,000 years old, with the implication that ground ice in this area has survived past interglaciations that were warmer and of longer duration than the present interglaciation.