辽宁沿海大风天气学分型及预报指标初探

大风是一种灾害性天气,极易造成海上航运及海上渔船生产作业困难、渔业养殖设施损坏。分析沿海大风的时空分布特征,总结预报指标及构建预报概念模型,有利于深入了解沿海大风的气候特点、发生发展机理,从而提高预报准确率。利用1971—2010年辽宁沿海17个常规站日最大风速、风向资料,针对辽宁沿海的4个海区及单站的7级以上大风,对其风速和风向的时空分布特征进行统计分析,结果显示：（1）辽东半岛南部沿海地区出现日数最多,最多位于旅顺市,大风总日数为925天,平均每年23.1天;（2）辽东半岛西部、南部和东部沿海偏北大风次数要明显多于偏南大风站次数,渤海北部沿海的大风天气以西南偏南大风为最多;（3）辽宁沿海大风主要出现在春季,其中4月份最多为51天,冬季次之,夏秋季出现最少;（4）风向主要以偏北风和偏南风为主,东西风出现次数较少;（5）10月至次年2月辽宁沿海偏北大风占主导地位,4—6月份辽宁沿海偏南大风占主导地位。以NCEP再分析资料为基础,针对1971—2010年26次大风典型个例普查地面及高空影响系统,对辽宁海上大风进行天气学分型,将其分为高低压型、高压型、低压型等3种。按照不同的天气学分型对其分别建立预报概念模型,确定预报关键区并初步总结预报指标。     

奎屯垦区的大风天气特征及预报指标分析

通过对奎屯垦区1981—2010年共30年的大风天气进行环流形势、各物理量场及地形地貌的分析,从而得出奎屯垦区大风天气的成因以及预报方法,为今后提高奎屯垦区大风天气的预报准确率,减少因大风引起的损失提供理论依据.     

次级环流在两次辽宁沿海大风过程中的作用分析

环黄渤海地区经济发展迅速,同时灾害性天气频发,灾害性大风天气对于沿海地区的交通运输、渔业等造成了严重的影响。所以,提高沿海大风的预报能力,对于减少或避免经济损失和人员伤亡具有非常重要的意义。通过分析2012年8月28日（台风“布拉万”）和2009年2月13日辽宁沿海地区两次大风天气过程中次级环流的作用,发现：（1）急流次级环流下沉支所在区域是地面大风加强的区域,为预报大风落区提供了理论依据;（2）垂直速度引发的动力次级环流的强弱变化对地面大风的强弱变化有明显的指示作用;大风过程中的成对的垂直速度中心的阶梯状分布有利于高空动量下传,对地面大风有促进作用;（3）热力次级环流对地面大风也有一定的影响,但是不能对大风的形成起到决定性作用。     

气候变暖背景下廊坊寒潮的变化与极端特征

摘 要：为揭示寒潮天气的变化及其极端天气对农业的影响,应用1964—2017年寒潮、气温、降水、大风、扬沙、地温等气象资料,采用线性趋势分析、数理统计、天气气候分析等方法对廊坊市寒潮天气的变化与极端分布特征进行了深入分析。结果表明：（1）廊坊市寒潮天气主要出现在10—12月及1—4月,10月最多。随年代变化,寒潮日数总体呈明显下降的趋势,但3、10月寒潮日数没有明显减少;寒潮初终日期有提前现象,最晚结束日期提前相对明显;（2）寒潮以48 h最低气温标准下为最多、24 h平均气温标准为最少;强寒潮、特强寒潮总数随年代变化有明显减少趋势,但48 h平均气温及最低气温统计标准的强寒潮次数没有减少,降温强度没有减弱;（3）80%以上的寒潮过程伴高影响天气,寒潮天气有5种类型：干型（大风降温）、湿型（雨雪降温）、先湿后干（先雨雪后大风降温）、混合型（大风伴雨雪降温）及先干后湿型（先大风后雨雪降温）,前两种占比69.1%。大风出现在寒潮日当天及前一天概率较高,平均比例达63%;降水出现在寒潮前两天及前一天概率较高,平均比例为45%;（4）90%的寒潮天气过程有地面霜冻。随年代变化,3月中下旬、10月中下旬寒潮日数呈弱增加趋势,由于年代分布不均,寒潮频发年代霜冻概率增加。[结论]上述寒潮的变化与极端分布,将可能对小麦返青以及生长初期和成熟收获期的农作物带来不利影响,需引起重视。 关键词：寒潮;变化;极端分布特征;不利影响     

柳州强对流天气的气候特征及环流背景分析

为了解柳州市强对流天气的气候特征及其发生的大气环流背景,提高强对流天气的预报准确率和防灾减灾服务,利用广西柳州市各气象观测站1951年以来的常规观测资料以及2005年以来的中尺度自动气象站资料,运用统计分析方法,对柳州市强对流天气的类型和气候特征进行分析。结果发现：柳州市的强对流天气主要有冰雹、雷雨大风和短历时强降水3类,冰雹主要发生在2—4月,其年代际变化呈单峰型,1970—1990年为冰雹高发期;雷雨大风年代际变化呈线性减少趋势,平均每10年约减少18.9次,1990年以前较多,1990年以后迅速减少;短历时强降水主要发生在汛期的4—9月,其年际变化趋势不明显。在统计分析的基础上,选取典型个例,利用NCEP再分析资料,分析各类强对流天气的环流形势特征,结果表明：冰雹发生前广西200hPa处于槽前西南急流中,500hPa处于槽前,850hPa贵州境内有低涡切变,柳州处于低涡东南部和西南急流左侧强烈辐合区中,地面一般有强烈的暖低压或低压倒槽发展;短历时强降水发生前广西地面一般处于锋前暖区中,多为暖区暴雨;雷雨大风则主要有副高边缘型、低槽冷锋型和低槽+副高边缘型3类。     

本溪冬半年降水相态的识别判据研究

利用本溪1981—2013年10月—次年4月降水资料,统计分析了近33年本溪冬半年不同降水相态的气候特征,得出本溪雨雪转换多发季节主要为3月和11月。利用2005—2013年10月—次年4月的探空资料和自动站数据,对近9年本溪冬半年不同相态降水过程的大气层结特征进行统计研究。结果表明：本溪冬半年出现雪时各层温度及地面温度均低于0℃;出现雨时0℃层高度在850~700 hPa之间;雨雪转换时0℃层高度在925 hPa附近,各层温度范围分别为：700 hPa的温度范围[-11℃,-7℃]、850 hPa的温度范围[-6.5℃,-1.5℃]、9250 hPa的温度范围[-3℃,1℃]、1000 hPa的温度范围[0℃,3℃],地面温度小于1000 hPa温度。本工作的结果除适用于本溪地区的相关预报业务以外,还可以对辽宁东部山区及吉林部分地区的降水相态预报提供较好的参考。     

秀山县暴雨成因分析及预报模式

为了分析研究秀山县暴雨发生的气候规律及其成因,通过对秀山1971—2010年间173个暴雨个例的年季变化特点、本地气象要素的变化、高空环流形势的演变进行统计分析,找出秀山县暴雨发生时的气候背景、环流形势。结果表明：秀山县暴雨开始前常常伴随气温回升,水汽压上升,气压下降的情况,当高空环流形势满足中高纬度两槽一脊型、东北低槽型、切断低压型和台风倒槽型其中一种形势时,秀山县未来24~48h内将出现1次区域性暴雨天气过程。统计得出了秀山县暴雨预报模式,为秀山县暴雨预报服务提供参考依据。     

大连地区夏季大雾天气特征及诊断分析

利用常规资料及NCEP资料对大连地区夏季大雾天气特征及物理机制进行分析。结果表明：大连大雾日数东部最多,北部最少,总体呈增长态势,2005或2006年出现峰值。南部和东部6、7月大雾日数明显偏多,其他地区无明显月份差异。大雾多出现在夜间至次日早晨。大连夏季持续大雾天气时,中高层副高呈纬向分布,偏西流场中有弱槽脊活动;低层位于副高后部槽前部,西南水汽输送场中;地面位于低值系统前部或顶部,持续较弱的偏东风或偏南风;近地面有逆温层,有弱的散度、涡度和垂直运动场,有利于水汽在近地层的输送和聚集,有利于大雾的形成和长时间维持。该研究获得大连地区夏季大雾天气气候特征及持续大雾天气的预报指标,为大连夏季大雾预报提供参考。     

阜新地区暴雪预报方法研究

为了提高暴雪天气的预报水平和服务能力,为设施农业气象灾害监测预警提供参考,利用常规高空和地面资料、NCEP 1°×1°再分析资料,对1955—2013年59年的25次暴雪过程进行总结。结果表明：（1）阜新地区暴雪主要集中在10月—次年4月,其中3月的暴雪次数最多,其次为11月和4月;（2）暴雪的高空和地面天气系统清晰、明显和有规律,500 hPa高空图分为2脊1槽型和阶梯槽型,地面分别为华北气旋、蒙古气旋冷锋、江淮气旋或倒槽;（3）降水前建立的风速≥12 m/s的低空西南急流为暴雪的发生提供了动力和水汽条件;（4）选取对暴雪天气具有明显物理意义的Q-flux-div(850)、Q(850)、K、θse(500)、W(700)、Div(500~850)6个预报因子,建立了阜新地区暴雪预报方程,实现暴雪天气客观化预报。     

临沂地区暴雨气候特征及洪涝灾害特点

为了了解临沂地区暴雨的气候特征和洪涝灾害特征,笔者利用临沂地区10个气象站1962-2009年日降水资料分析全地区暴雨天气时空分布特点。结果表明：（1）临沂地区暴雨分布地域性明显,东南部多,东北部少;（2）临沂地区暴雨年代际变化呈现“多-少-多”的变化,现阶段呈明显增多的趋势;（3）临沂暴雨主要集中在6-9月,7月份最多;大暴雨出现在4-10月,7月份最多。临沂暴雨以局地性暴雨为主;（4）临沂大部分的暴雨历时超过到12 h,夜间出现暴雨的几率较大;（5）临沂暴雨天气影响系统有切变线、气旋、低槽冷锋、台风4类,切变线和气旋是主要系统;（6）临沂洪涝灾害具有范围广、发生频繁;季节性地域性明显;突发性强、破坏性强、损失大等特点。研究结果为暴雨预报及预防洪涝灾害提供了科学的参考依据。     

2004—2013年唐山市主要灾害性天气时空分布变化特征

为了找出唐山市主要灾害性天气的时空分布变化特征,以便为灾害性防御工作提供一定的理论参考,利用2004—2013年唐山地区主要灾害性天气出现日数资料,对该地区主要灾害性天气的时空分布变化特征进行分析。结果表明：雾、雷暴、大风、暴雨、霾等5类为唐山地区主要灾害性天气。大风和雾时间和空间分布都有很好的反相关关系,大雾出现日数相对减少且高发中心向南移动,秋、冬两季多发;大风出现日数近几年有增多的趋势且高发中心向北移动,春、夏季强对流大风较多,高发区集中在北部山区和南部沿海地区;雷暴和暴雨时间变化有很密切的正相关性,出现日数相对稳定,多集中在6—8月,雷暴北部山区多发,遵化市出现频次最高,暴雨各观测站每年约1—3日,且无明显地域性差异;霾日数增多,主要集中在唐山市中西部地区,逐渐成为影响唐山地区的又一类灾害性天气,并且爆发频次极高。     

山西不同强度霾天气的气候特征及影响因子初探

为了揭示山西不同强度、不同范围霾天气发生的气候特征和气候变化及其相关联的气象要素变化对霾天气发生的影响,利用1980—2012年山西108站霾观测资料,研究山西不同范围和不同强度霾日的时空分布及变化趋势;采用统计分析方法,研究风力、降水、平均相对湿度等条件的变化对霾日增减趋势的影响。结果表明：（1）山西不同强度的霾日都具有盆地多于山区,南部多于北部,高值区总体呈东北—西南走向,随海拔高度的升高霾日逐渐减少的空间分布特征;轻微霾和轻度霾分别在太原盆地和临运盆地发生的日数最多;中度霾和重度霾在临运盆地和长治盆地发生的日数最多;临运盆地的侯马是全省各种强度霾日的高发中心。（2）秋冬是出现区域性以上和中等强度以上霾日的多发季节,其中12月和1月是区域性以上霾日的多发时段,11月是重度霾的多发时段;春季风力大,夏季降水日数多是区域性以上和中等强度以上霾天气少发的主要原因。（3）轻微、轻度、中度和重度霾日分别以48 d/10 a、15 d/10 a、3 d/10 a和3 d/10 a的速率增多;小范围、区域性以及大范围的霾日分别以26 d/10 a、46 d/10 a和1.88 d/10 a的速率增多;区域性的霾日增多出现在1995年以后,大范围的霾日增多出现在2003年以后;（4）风速＜3 m/s时,风力与霾天气为正相关,相关系数高达0.807;风速≥5 m/s时,风力与霾日数的增减为反相关,相关系数为-0.815;（5）年降水日和日平均相对湿度≥80%日的增减对年霾日变化影响显著,尤其是区域性以上的年降水日增减对年霾日的增减变化影响更显著。     

气候因子对聊城市土地荒漠化的影响

利用山东省第三次荒漠化调查监测数据和聊城市1961～2005年的气候资料,对气温、降水、蒸发以及大风等气候因子的变化特征及其对荒漠化的影响进行了分析。结果表明：（1）气候因子是聊城市荒漠化的主要影响因子之一,荒漠化过程与气温和大风密切相关,与降水和蒸发的关系较为复杂;（3）春季气温的快速回升、降水显著偏少、大风以及蒸发量急剧上升造成的气候干燥对荒漠化的影响极为显著。     

Effect of wind on the vertical circulation and stratification in the Volkerak Estuary

In the partially mixed part of the Volkerak Estuary current speed and salt concentration are measured in several stations for periods of 13 hours on August 16 and 17, 1977. The freshwater discharge on those days and during the preceding six months is kept constant at a rate of 50 m³·s⁻¹. In spite of different wind conditions, the longitudunal distribution of the tidally- and cross-sectionally averaged salt concentration is the same for both days. The vertical structure of circulation and salt concentration differ significantly. A similar set of measurements is carried out on March 18, 1980 with a constant freshwater discharge of 100 m³·s⁻¹. The doubling of freshwater discharge leads to a relatively small increase in vertical circulation and stratification.In this study, the vertical circulation and stratification is examined in terms of the external forcings, freshwater discharge and wind, with special emphasis on wind. Tide conditions, for the three measurement days are similar. The estuary is schematized to a prismatic channel with a rectangular cross-section. In the schematized channel the tidally averaged salt concentration and velocity distribution are laterally uniform. To account for salt fluxes in the actual estuary associated with lateral and time-variations in current velocity and salt concentration, a diffusive salt flux is introduced. The effect of wind and longitudinal density gradients on the vertical circulation and stratification in the schematized channel is investigated using a simplified form of the two-dimensional conservation of momentum and salt equations. Using observed values along the axis of the estuary a scaling analysis shows that in the two-dimensional conservation of momentum equation the longitudinal pressure gradient and horizontal turbulent shear are the dominant terms, closely followed by the tidal stress. In the conservation of salt equation, the dominant terms are those associated with advective fluxes resulting from the horizontal and vertical tidal mean velocities, a horizontal flux associated with tidal variations in the longitudinal velocity and salt concentration and the vertical turbulent flux. Retaining only first order terms, the equations are solved using the similarity solution of Hansen and Rattray. Comparing calculated and observed vertical circulation and stratification it is shown that wind mixing significantly increases the vertical exchange of momentum, thereby reducing the density-driven vertical circulation (=gravitational circulation) and stratification. At the same time, through the wind surface stress, wind generates its own vertical circulation and, therefore, stratification. An expected increase in vertical exchange of mass with increasing wind speed and accompanying reduction in stratification could not be confirmed by the analysis. It is concluded that on the days of the measurements wind is as important as the longitudinal salt concentration gradient in forcing vertical circulation and stratification. Care should be taken in generalizing this conclusion as on the days of the measurements the axial component of the wind velocity is always in the down estuary direction.     

安徽省寒露风初日的时空分布特征及气候趋势预测

利用安徽省沿江江南日平均气温资料,统计分析了安徽省寒露风初日的时空分布特征及其与9月气温的联系,在此基础上,利用逐步回归法构建基于前期物理因子的区域寒露风初日趋势预测模型。结果表明：气候平均态下,寒露风初日江南早于沿江,沿江东部早于西部,1981—2010 年相对1961—1990 年寒露风初日平均值明显推迟2~3 天;在气候变暖背景下,1961—2013 年沿江江南大部地区寒露风初日呈现推迟趋势,其中沿江东部最为显著,其次是江南东部和南部,再次是江南北部。寒露风初日与9 月平均气温不论是气候平均态和多年变化趋势的空间分布型,还是两者在1961—2013 年的时间演变特征均十分一致,为利用9 月平均气温趋势预测寒露风初日趋势提供科学依据。1961—2013 年区域寒露风初日虽然趋于推迟,但仍会出现异常偏早的情况。构建了基于前期物理因子的区域寒露风初日趋势预测模型,该预测模型不论在1981—2010 年交叉检验时段,还是在2011—2013 年独立检验时段,对于寒露风初日趋势的预测正确率明显优于目前业务上直接利用9 月平均气温距平符号的趋势预测方法。     

近50年宁夏霜冻日数基本特征及变化趋势

利用1961—2010年宁夏全区20个气象站的逐日最低气温资料,根据霜冻气候指标统计了霜冻日数。采用现代气候统计诊断方法,研究了近50年来宁夏全区及不同区域霜冻日数基本特征和变化趋势。结果表明：近50年宁夏平均每站每年的霜冻日数为10.4日次,其中春霜冻日数占58%,秋霜冻日数占42%;从区域上看,引黄灌区的霜冻日数最少,中部干旱带次之,南部山区最多;宁夏全区近50年来的年霜冻日数、春霜冻日数和秋霜冻日数均呈现明显减少趋势,3个区域的霜冻日数变化趋势与全区保持一致;年代际变化上,20世纪80年代前宁夏全区的霜冻日数多于近50年平均,而之后的两个时代均少于50年平均,3个区域的霜冻日数年代际变化与全区类似,春霜冻日数及秋霜冻日数的年代际变化与全年霜冻日数的变化规律相似;宁夏的霜冻日数突变发生在1986年,春霜冻日数突变发生在1991年,而秋霜冻突变出现在1974年。受气候变暖影响,宁夏的霜冻日数总体上呈现下降趋势。研究结果可为本区合理制定霜冻灾害防御措施提供依据。     

Effects of reduced tillage on soil surface properties affecting wind erosion in semiarid fallow lands of Central Aragón

In Central Aragón (NE Spain), where strong and dry winds are frequent all year round, fallow lands are susceptible to wind erosion due to insufficient crop residues on the surface and loose, finely divided soils by multiple tillage operations. Effects of conventional tillage (CT — mouldboard ploughing followed by a compacting roller) and reduced tillage (RT — chisel ploughing) on soil surface properties affecting wind erosion were studied during three experimental campaigns in a dryland field of Central Aragón. RT provided higher soil protection than CT through a lower wind erodible fraction of soil surface (on average, 10% less) and a significantly higher percentage of soil cover with crop residues and clods (30% higher). Random roughness was also higher after RT than after CT (15 vs. 4%). These results indicate that RT can be an effective soil management practice for wind erosion prevention during the fallow period in semiarid Aragón. The study shows, likewise, that significant changes in soil aggregate size distribution associated with wind erosion processes may occur in short periods of time. Thus, temporal variability of soil surface properties, including crust and clods stability, needs to be considered in wind erosion research in agricultural soils.