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冷空气在北上台风“利奇马”致灾暴雨中的作用分析

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自然灾害学报 2021年第1期30卷 201-212页

作者：孙密娜韩婷婷徐姝天津市气象台天津300074

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,... 详细信息

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。

关键词：台风降水冷空气辐合线锋生函数

济南市大气污染天气分型与冷空气对污染物的影响机制研究

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气象 2022年第10期48卷 1281-1291页

作者：江琪桂海林花丛张碧辉徐冉何佳宝吕梦瑶国家气象中心北京100081 南京气象科技创新研究院/中国气象局交通气象重点开放实验室南京210041 宁波市环境监测中心宁波315012

对济南市大气污染与气象要素以及高低空天气系统配置的相关关系进行研究,形成大气污染的天气学概念模型,并探讨不同强度冷空气过程对济南市大气污染物的生消作用。主要结论为:2016—2018年,济南市75%以上的PM_(2.5)污染日出现在地面均... 详细信息

对济南市大气污染与气象要素以及高低空天气系统配置的相关关系进行研究,形成大气污染的天气学概念模型,并探讨不同强度冷空气过程对济南市大气污染物的生消作用。主要结论为:2016—2018年,济南市75%以上的PM_(2.5)污染日出现在地面均压场中。在天气类型出现概率均等的前提下,污染天气出现概率最高的地面天气类型为倒槽型(>55%),其次为均压场型(26.8%)。500 hPa为脊区控制型、平直西风带型、反气旋型、槽后型和槽前型时,均有>25%的概率出现PM_(2.5)污染。济南市PM_(2.5)污染概率最大(>50%)的高低空配置为地面倒槽配合高空槽后型,其次为倒槽配合平直西风带型以及均压场配合槽后型。平均情况下,PM_(2.5)污染时混合层高度低于1000 m,达到重度污染时小于800 m。污染时段相对湿度均值分布在65%±20%,温度均值为6℃±1℃。不同强度冷空气对污染物影响复杂,较强冷空气(ΔT_(24 h)>4.3℃,Δp_(24 h)>4.74 hPa)持续一定的时长(>3.5 m·s^(-1)的北风持续超过9.6 h),可将污染物彻底清除。强度稍弱的冷空气可能使污染改善,而较弱的冷空气(北风风速较小,但有一定的降温和升压体现)可能在传输作用下使得污染物浓度不降反增。

关键词：天气分型高低空配置大气污染冷空气

广西两次罕见致灾冷空气活动过程中Rossby波作用的差异及成因

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自然灾害学报 2022年第4期31卷 75-86页

作者：覃皓伍丽泉广西壮族自治区气象台广西南宁530022 广西壮族自治区气象灾害防御技术中心广西南宁530022

2016年1月广西出现了大范围的低温雨雪天气,多个市县出现1956年以来首次降雪观测记录,多地测站最低气温打破历史记录。在4年后的2020年1月,广西出现了当年首场区域性暴雨,此次过程具有明显的对流性质,伴有大范围的雷暴大风、短时强降水... 详细信息

2016年1月广西出现了大范围的低温雨雪天气,多个市县出现1956年以来首次降雪观测记录,多地测站最低气温打破历史记录。在4年后的2020年1月,广西出现了当年首场区域性暴雨,此次过程具有明显的对流性质,伴有大范围的雷暴大风、短时强降水和冰雹等强对流天气。两次过程中均有冷空气活动,但在欧亚大陆上空南北两支Rossby波列的不同影响下,环流形势具有明显差异。北支波列在2016年过程中强度更强,调控了乌拉尔高压脊的发展以及横槽转竖,起到主导作用。而南支波列调控了印缅槽的减弱,使得低纬地区暖湿气流输送减弱,冷空气更易南下,使得此次过程主要以降温为主,雨雪并不明显。2020年过程则是南支Rossby波列起到了主要的调控作用,促进了南支槽的发展东移。而北支波列则起到了协同作用,促进了乌拉尔山冷槽与中东槽的发展合并,从而增强了南支扰动能量向下游的传播,进一步增强了南支槽。南支槽的增强不仅提供了动力抬升作用,还对暖湿气流的输送具有重要贡献,使得冷暖空气在广西上空交汇,导致大气对流剧烈。此外,两次过程中北大西洋Rossby波源地区具有不同的强迫背景。2016年和2020年过程中NAO分别维持负、正位相,后者在欧亚低纬地区的扰动明显强于前者,更有利于南支波列向东亚传播,促进南支槽发展。这一差异造成了两次冷空气活动过程中不同类型的灾害性天气,体现了南支波列对NAO位相差异的响应。

关键词： Rossby波波作用通量冷空气南支槽因果联系

冷空气强风在大型城市中的精细结构和形成机制

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大气科学 2019年第3期43卷 577-597页

作者：向杰勋陈桂兴姜平吴乃庚温之平中山大学大气科学学院/季风与环境研究中心/广东省气候变化与自然灾害研究重点实验室广州510275 重庆市气候中心重庆401147 中国气象局广州热带海洋气象研究所广州510080 复旦大学大气科学研究院上海200438

地面强风可直接造成人员伤亡和经济损失,严重影响出行安全、工农业生产等社会秩序。强风的发生与天气系统和复杂下垫面的共同作用密切相关,在城市区域尤为明显。受数值模拟技术和计算资源的限制,对实际天气条件下大范围城区的强风现象... 详细信息

地面强风可直接造成人员伤亡和经济损失,严重影响出行安全、工农业生产等社会秩序。强风的发生与天气系统和复杂下垫面的共同作用密切相关,在城市区域尤为明显。受数值模拟技术和计算资源的限制,对实际天气条件下大范围城区的强风现象进行建筑物分辨率的大规模数值模拟研究仍是一个挑战。本研究利用中尺度气象模式嵌套流体计算动力模式的超高分辨率局地气象预报系统,对强冷空气过程造成广州市区的一次强风事件进行数值模拟,深入探讨强风的精细结构和形成机制。结果表明,伴随着强冷空气入侵,广州市区的平均风速和风场高频扰动均明显增强,且在城市冠层顶尤为明显,呈现区域不均匀的三维结构,数值模拟与地面观测相一致。较大范围的强风速和阵风主要出现在建筑物较为低矮的老城区上空,并持续影响下游河道等开阔区域。在高层建筑密集的新城区,虽然整体风速明显减弱,但能在平行风向的街道狭管和下游区域形成局地强风。特别是,超高层建筑群引起显著的垂直环流,导致强风扰动向下传播,造成最大风速达8 m s-1的地面局地强风,阵风指数接近2。上游建筑群引起的风场扰动呈现大尺度湍流结构,能沿着平均气流传播影响数公里之远的下游地区。当风场扰动经过广州塔等单体超高层建筑时,可在其两侧绕流区再次加强,形成局地强风。局地强风和阵风还出现在垂直于风向排列的沿江高层建筑群的侧边,与建筑屏风的阻挡效应和缺口溢出有关。研究结果促进认识城市强风的时空特征和物理机制,有助于提升城市气象的精细化预报水平。

关键词：冷空气局地强风风场扰动大涡模拟城市建筑物

广西钦江河口枯季水动力特征及其对冷空气的响应

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海洋通报 2023年

作者：吴水兰王爱军叶翔冉畅于谦福建省海洋物理与地质过程重点实验室南京信息工程大学海洋科学学院南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室自然资源部第三海洋研究所海洋与海岸地质研究室南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海)

河口作为陆海相互作用的关键带，是河流入海泥沙及污染物的主要归宿地。钦江作为广西第二大河流，在茅尾海资源开发利用和生态环境保护与修复中发挥着重要作用。为进一步认识钦江河口地区的沉积动力过程，2021年10月27日至12月8日在此... 详细信息

河口作为陆海相互作用的关键带，是河流入海泥沙及污染物的主要归宿地。钦江作为广西第二大河流，在茅尾海资源开发利用和生态环境保护与修复中发挥着重要作用。为进一步认识钦江河口地区的沉积动力过程，2021年10月27日至12月8日在此展开水动力和水体环境要素的连续观测。现场观测与分析结果表明，观测期间钦江河口潮汐类型为正规全日潮，浅水分潮显著，平均潮差为3.07 m，具有落潮优势；潮流以全日分潮流为主导，平均流速为0.12 m/s，运动形式主要为往复流；余流流向主要为西南方向。钦江河口潮汐和潮流性质较外湾和茅尾海中部海域全日潮特征更显著。枯季期间河口表层沉积物随潮汐运动表现为侵蚀-沉降交替的变化规律，垂向上侵蚀通量大于沉降通量，水平方向上悬沙净向海输运。冷空气过境带来的降雨使得钦江河口水体盐度降低、浊度增大，悬沙浓度及输沙量增加，同时冷空气南下时北风增强引起钦江河口减水效应并使潮差略有增加，水动力强度增大，增加表层沉积物的活动性，从而引起底部沉积物再悬浮强度和频率增加。

关键词：沉积动力侵蚀-沉降悬沙输运冷空气钦江河口

广西钦江河口枯季水动力特征及其对冷空气的响应

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海洋通报 2024年第3期43卷 321-334页

作者：吴水兰王爱军叶翔冉畅于谦南京信息工程大学海洋科学学院江苏南京210044 自然资源部第三海洋研究所海洋与海岸地质研究室福建厦门361005 福建省海洋物理与地质过程重点实验室福建厦门361005 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 广东珠海519082 南京大学海岸与海岛开发教育部重点实验室江苏南京210023

河口作为陆海相互作用的关键带,是河流入海泥沙及污染物的主要归宿地。钦江作为广西第二大河流,在茅尾海资源开发利用和生态环境保护与修复中发挥着重要作用。为进一步认识钦江河口地区的沉积动力过程,2021年10月27日至12月8日在此展开... 详细信息

河口作为陆海相互作用的关键带,是河流入海泥沙及污染物的主要归宿地。钦江作为广西第二大河流,在茅尾海资源开发利用和生态环境保护与修复中发挥着重要作用。为进一步认识钦江河口地区的沉积动力过程,2021年10月27日至12月8日在此展开水动力和水体环境要素的连续观测。现场观测与分析结果表明,观测期间钦江河口潮汐类型为正规全日潮,浅水分潮显著,平均潮差为3.07m,具有落潮优势;潮流以全日分潮流为主导,平均流速为0.12m/s,运动形式主要为往复流;余流流向主要为西南方向。钦江河口潮汐和潮流性质较外湾和茅尾海中部海域全日潮特征更显著。枯季期间河口表层沉积物随潮汐运动表现为侵蚀-沉降交替的变化规律,垂向上侵蚀通量大于沉降通量,水平方向上悬沙净向海输运。冷空气过境带来的降雨使得钦江河口水体盐度降低、浊度增大,悬沙浓度及输沙量增加,同时冷空气南下时北风增强引起钦江河口减水效应并使潮差略有增加,水动力强度增大,增加表层沉积物的活动性,从而引起底部沉积物再悬浮强度和频率增加。

关键词：沉积动力侵蚀-沉降悬沙输运冷空气钦江河口

冷空气低频振荡对淮河流域夏季降水的影响分析

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海洋湖沼通报 2020年第1期 36-42页

作者：韩利国王启张树钦中国海洋大学物理海洋教育部重点实验室山东省高校海洋-大气相互作用于气候重点实验室山东青岛266100

本文研究了我国东部夏季降水的空间异常分布以及时间演变特征,探讨了冷空气低频振荡和东亚季风涌与多雨年淮河流域夏季降水的对应关系。研究结果表明:(1).我国东部夏季降水可分为四个地区,其空间分布及时间序列具有一定的独立性;(2)持... 详细信息

本文研究了我国东部夏季降水的空间异常分布以及时间演变特征,探讨了冷空气低频振荡和东亚季风涌与多雨年淮河流域夏季降水的对应关系。研究结果表明:(1).我国东部夏季降水可分为四个地区,其空间分布及时间序列具有一定的独立性;(2)持续性降水都对应着冷空气低频振荡和东亚季风涌的正值。

关键词：淮河流域夏季降水冷空气低频振荡

冷空气与沙尘天气对人体尿液中IL-6、8-iso-PGF_(2α)和11-DH-TXB_2含量的影响

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中国应用生理学杂志 2016年第1期32卷 5-7,12页

作者：晚亚雄罗斌+ 石艳荣陈美池王丽娜王任洪牛静萍兰州大学公共卫生学院劳动卫生与环境卫生学研究所甘肃兰州730000

目的:通过在沙尘天气和冷空气出现时,对人体尿样中白细胞介素-6(IL-6)、8-异前列腺素F2α(8-iso-PGF_(2α))和11-脱氢促凝血烷B2(11-DH-TXB_2)水平变化的分析,探讨沙尘天气与冷空气的发生对于机体的影响。方法:选取兰州大学榆中校区同... 详细信息

目的:通过在沙尘天气和冷空气出现时,对人体尿样中白细胞介素-6(IL-6)、8-异前列腺素F2α(8-iso-PGF_(2α))和11-脱氢促凝血烷B2(11-DH-TXB_2)水平变化的分析,探讨沙尘天气与冷空气的发生对于机体的影响。方法:选取兰州大学榆中校区同年级同专业的17名在校本科生为研究对象,分别于冷空气伴沙尘天气发生次日、单冷空气发生次日以及无沙尘无冷空气日(对照日),收集其尿液样本,检测其中IL-6、8-iso-PGF_(2α)和11-DH-TXB_2的含量变化。结果:冷空气伴沙尘天气日,尿样中IL-6、8-isoPGF2α和11-DH-TXB2含量与单冷空气日和对照日尿中含量相比均升高(P冷空气发生时的标志物含量与对照日相比并无显著差异。结论:冷空气并未增加沙尘天气对IL-6、8-iso-PGF_(2α)和11-DH-TXB_2含量的影响,沙尘天气发生后可吸入颗粒物的暴露可能是沙尘天气作用于机体的主要危险因素。

关键词：沙尘天气冷空气颗粒物白细胞介素-6 8-异前列腺素F2α 11-脱氢促凝血烷B2

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冷空气过程对江苏持续性霾的影响研究

环境科学学报 2018年第1期38卷 52-61页

作者：钱俊龙刘端阳曹璐刘冬晴无锡市气象局无锡214000 江苏省气象局南京210008 南京市气象局南京210019

利用地面气象观测资料、PM_(2.5)浓度监测资料和数值模式产品对2016年12月14—24日江苏遭遇的一次长时间霾天气过程进行分析.研究结果表明:过程期间有两次冷空气南下影响江苏省,两次冷空气均带来大风和降水,有效地清除了前期污染物,但... 详细信息

利用地面气象观测资料、PM_(2.5)浓度监测资料和数值模式产品对2016年12月14—24日江苏遭遇的一次长时间霾天气过程进行分析.研究结果表明:过程期间有两次冷空气南下影响江苏省,两次冷空气均带来大风和降水,有效地清除了前期污染物,但随后全省PM_(2.5)浓度开始升高.第一次冷空气强度强于第二次,造成的污染也较重.WRF-Chem模式对本次过程的气象场和PM_(2.5)浓度模拟均较好,模拟观测相关系数分别达到0.52~0.99和0.40.模式能够较好地模拟出污染物的输送过程和时空分布.与第二次冷空气过程相比,第一次冷空气过程存在明显的污染物自北向南输送过程,100~500 m高空持续偏北气流(第2次过程为西北-偏西气流),期间全省平均边界层高度(PBLH)只有260 m(低于第2次过程的500 m),不利于污染物垂直扩散,造成地面浓度较高.利用HYSPLIT-4模式追踪了两次过程中淮安、泰州、无锡三站上空100 m处大气48 h后向轨迹,发现第一次过程中污染物来自山东中西部,第二次来自西部内陆地区.

关键词：霾 WRF-Chem 冷空气污染输送