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期刊信息/Journal information
大气科学
中国科学院大气物理研究所
大气科学

中国科学院大气物理研究所

黄荣辉

双月刊

1006-9895

dqkx@mail.iap.ac.cn;dqkx@post.iap.ac.cn

010-82995051，82995052

100029

北京德胜门外祁家豁子（北京9804信箱）

大气科学/Journal Chinese Journal of Atmospheric SciencesCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊创刊于1976年，科学出版社出版，主编为黄荣辉院士。《大气科学》报道大气科学研究领域的创新性研究成果，包括学术论文、研究简报、专题评述、会议报道、书刊评介等。具体报道范围涉及全球变化、气候变化模拟与预测、大气环流和大气动力学、中小尺度气象学、大气物理、大气遥感和人工影响天气、大气环境和大气化学以及高新技术在大气科学领域的应用等。
正式出版
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    雅安地区一次暖区暴雨过程的对流触发机制分析

    竹利蒋兴文卢萍师锐...
    1693-1710页
    查看更多>>摘要：本文利用多源高分辨率资料,对 2021年 8月 4日四川雅安地区大暴雨过程中对流发展最为旺盛的第二阶段的对流触发机制进行了分析,结论如下:(1)对流层中层的中尺度低压系统为过程第二阶段的对流触发和发展提供了有利的动力和热力条件.(2)冷池出流作用下形成的地面辐合线可直接触发对流,而下坡风及地形绕流作用下形成的地面辐合线难以直接触发对流,需边界层中上层存在"二次抬升机制"配合才容易触发对流,"二次抬升机制"包括环境大气辐合抬升、高海拔地形强迫抬升、移动的残余弱对流系统前侧上升气流耦合抬升机制.(3)在地形机械强迫作用下峨眉山东北侧形成的正涡度区有利于对流加强发展,强对流系统激发的低空急流北移与龙门山南下的冷池出流相遇后触发"高架对流",该对流触发机制与峨眉山及附近的高海拔山地有密切关系,可能为青藏高原东坡地带特有的一种对流触发机制.(4)不同触发机制作用下,升力形成与对流启动的时差和距离有所不同,其中下坡风及地形绕流作用下的时差更长,距离更远.

    对流触发机制地面辐合线对流初生冷池

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    中昆仑山北坡持续性暴雨的水汽输送及其大气三维结构特征

    刘晶周雅蔓李建刚曾勇...
    1711-1727页
    查看更多>>摘要：利用基于拉格朗日方法的 HYSPLIT_4轨迹模式,结合地基 GPS-MET观测资料,对 2019年 6月24～26日中昆仑山北坡一次持续性暴雨天气大尺度水汽输送特征及水汽源地进行分析,阐明了干旱区强降水期间大尺度环流异常与水汽持续接力输送过程的关系.结果表明:(1)降水前副热带高压(简称副高)位置异常偏西,副高外围偏南气流造成高原增湿明显.强降水期间,副高继续向西北伸展,低纬度水汽沿印度夏季风环流向北输送,经青藏高原接力输送至暴雨区,与塔什干低涡前偏南气流共同构成了中昆仑山北坡持续性强降水的水汽输送通道,水汽持续接力输送造成暴雨区可降水量(PWV)出现两次急剧增湿过程,测站PWV峰值达到气候平均值近 2倍.(2)300 hPa温度异常对于本次中昆仑山北坡持续性大暴雨天气水汽输送具有重要的作用.降水前和降水期间,300 hPa暖异常中心激发 200 hPa反气旋式环流异常和经向风正异常中心,同时,在暖异常中心南侧(印度半岛北部)和西侧,激发 500 hPa反气旋式环流异常中心和气旋式环流异常中心,反气旋式环流后部经向风正异常中心将低纬度地区暖湿气流向北输送,与气旋式环流东部偏南气流在暴雨区汇合,为持续性暴雨的发生提供充沛的水汽供应.

    中昆仑山北坡持续性暴雨水汽输送大气环流异常

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    广东省汛期分钟尺度极端降水的时空分布及持续性特征

    肖柳斯张华龙吴乃庚侯灵...
    1728-1742页
    查看更多>>摘要：为提高华南季风区高频尺度极端降水发展规律的认识,基于 2013～2021年自动气象站逐 5分钟降水观测资料,分析广东汛期 5分钟极端强降水的时空分布和降水事件持续性特征,并与小时尺度极端降水进行对比.结果表明,5分钟极端降水阈值(E5min)呈显著的经向差异并在珠江三角洲地区形成高值中心,受地形山脉的固有影响小,而 1h极端降水阈值(E1h)自沿海向陆地减小,高值区主要位于偏南风的地形迎风坡.前汛期E5min自西南向东北减小,后汛期分布相对均匀.与小时极端降水的日变化特征不同,前汛期各地E5min均有双峰结构(主峰在下午,次峰在早晨),后汛期仅毗邻珠江口的 3个区具双峰分布,其余地区为单峰型.基于固定站点极端降水事件持续时间呈现显著的地域差异,阳江以东的南部沿海、龙门暴雨中心附近平均持续时间最长,阳江以西沿海地区和珠江三角洲核心城市群地区次之,西北部和东北部最短.进一步归纳具有时空关联的极端降水事件发现,白天极端事件较夜间的频数更高、移速更快、范围更广,而夜间事件的持续时间更长.对比而言,内陆地区降水系统的移速较沿海地区快,尤以广东西北部最快,导致该区 5分钟降水效率高,但小时阈值较低.珠江三角洲中南部沿海地区极端降水事件的持续时间最长(夜间可达 2.3～3.77小时),可能与该地区受城市群、海陆效应等综合影响有关.

    极端降水事件5分钟雨量K-means方法日变化持续时间

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    2020年夏季超长梅雨过程中不同等湿静力能层的大气质量收支

    缪玉洁虞越越陈刚管兆勇...
    1743-1761页
    查看更多>>摘要：本文运用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)1980～2020年ERA5再分析数据集,从等湿静力能(MSE)大气质量环流的角度研究了2020年夏季超长梅雨期间各等MSE层大气质量和质量通量的特征及其与降水的关系.结果表明,在2020年超长梅雨过程中,从热带到中纬度梅雨区大气普遍向更高的等湿静力能层抬升.345～350 kJ/335～340 kJ等MSE层的质量异常增多/减少最为显著且与区域降水呈显著的同期正/负相关,因此 335～350 kJ是 2020年梅雨季的关键MSE变化范围.来自热带印度洋和热带西太平洋的高能空气向梅雨区汇聚是此次梅雨降水异常的重要原因,而局地静力不稳定性并无显著偏强异常.梅雨区 345～350 kJ/340～345 kJ等MSE层大气质量日变化由绝热质量通量异常主导,进一步发现这两层的绝热质量通量异常超前降水 1～2 d时两者的正/负相关性最好.在梅雨季的不同阶段,强降水前期等MSE绝热质量通量异常特征及其经纬向分量的相对重要性有所不同.在梅雨季初期,强降水前一天梅雨区 345～350 kJ等MSE层质量收支异常偏多,主要由经向质量通量异常贡献;在梅雨季末期,强降水前两天梅雨区 340～345 kJ层质量收支异常偏少,主要由纬向质量通量异常贡献.上述等MSE质量环流异常信号可以作为出入梅时间及梅雨强度的前兆信号之一.

    超长梅雨湿静力能大气质量环流

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    2022年冬奥会期间北京一次强降雪过程平原和山区云微物理特征差异的数值模拟

    许丽人蔡军李玉鹏平凡...
    1762-1782页
    查看更多>>摘要：本文运用WRF4.2中尺度数值模式模拟了 2022年 2月 12～13日北京地区的一次强降雪过程,模式较好地再现了此次强降雪的时空演变特征.在此基础上,对比分析北部山区和南部平原地区动力、热力以及云微物理过程差异,探讨了复杂地形影响降雪的可能机制.结果表明:本次降水过程以固态降水为主,同时存在着显著的条件对称不稳定特征.模拟结果表明山区的降水要强于平原地区.山区和平原地区的动力和热力因子的对比分析表明,地形的存在使山区低层的散度、涡度以及垂直速度明显强于平原地区,位温扰动也更强,山区上空云体发展更为旺盛,且山区上空为水汽的汇区,水汽的相变过程更为活跃.山区和平原地区水凝物粒子虽然都以冰晶和雪两类粒子为主,但山区上空的冰晶和雪含量更多.降雪云内主要的水凝物转换过程为:冰晶的核化、冰晶的凝华增长、冰晶向雪的自动转化、雪收集冰晶增长、雪的凝华增长以及发生在近地层附近的冰晶和雪晶的升华过程.近地层水汽条件的差异使平原地区近地面附近冰晶和雪的升华过程更强.1.5 km高度以下近地层附近存在由云滴活化产生的过冷云水,过冷云水的存在一定程度促进了冰晶和雪的凝华增长,以及雪的凇附过程.

    地形作用强降雪云微物理特征数值模拟

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    四川盆地西部边缘不同落区暴雨的气象场差异及夜雨浅析

    杨康权卢萍
    1783-1795页
    查看更多>>摘要：本文基于 2015～2018年四川盆地西部边缘出现的典型暴雨个例,以落区为依据进行了统计分类,着重分析了不同空间分布特征暴雨的环境场条件,并从四川盆地夏季大气日变化特征角度来探讨了该区域夜雨频发的原因.研究表明:(1)受四川盆地西部边缘高大陡峭地形影响,盆地西部中低层大气温湿条件好,暖湿东南气流在此遇大地形产生迎风辐合抬升,易发生强降水.当暴雨发生在整个盆西(西部型)时,整个盆地西部的湿度非常大,东南风较强;当暴雨发生在盆地西北部(西北型)时,中低层东南风最强,动力作用最显著;当暴雨发生在盆地西南部(西南型)时,大多伴随有偏北风进入盆地,存在明显的南北风切变辐合.水汽散度通量对四川盆地西部暴雨强度和落区具有较好的指示意义.(2)对流有效位能、相对湿度、假相当位温、中低层风场以及散度这些热力和动力变量的日变化特征,都表明了四川盆地西部降水易发生在夜间.

    四川盆地暴雨落区夜雨日变化

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    一次北京冰雹形成的数值模拟及微物理机制研究

    朱好奇平凡谭桂容沈新勇...
    1796-1816页
    查看更多>>摘要：本文利用WRF模式对 2021年 6月 25日一次发生在北京地区的冰雹天气进行高分辨率数值模拟研究.从雷达反射率和降水来看,数值模拟基本再现了冰雹风暴的宏观特征.在此基础上分析了冰雹风暴不同发展阶段的中尺度热力、动力和微物理特征.最后通过输出微物理过程的中间转化项,着重分析雹粒子和雨滴的质量收支和潜热收支情况,给出冰雹形成的云微物理概念模型图.研究结果表明:本次冰雹过程可分为多单体回波、线状对流和飑线三个阶段.此次冰雹天气主要以雪粒子为雹胚在对流层中高层与雨水和云水发生撞冻作用形成雹粒子,雹粒子生成后不断地撞冻雨水和云水增长,冰晶直接撞冻雨水形成雹的转化率很低.气流在风暴的前部低层流入,多单体阶段的两股弱上升气流不断地合并,而线状对流和飑线阶段低层入流减弱,中高层较干冷气流的流入明显.气流在飑线阶段强烈上升,在高层向前流出.被上升气流抬升的暖湿空气与中高层流入的干冷空气相遇凝结为云水或凝华为冰相粒子,释放大量潜热,导致云内浮力增强,促进云内气流强烈上升,将有更多的云水和冰相粒子生成,同时促进了雹粒子的生成和累积.雪和雹粒子的融化吸收大量潜热,导致融化层升高,因此在飑线阶段有大量过冷雨水生成并与雪粒子发生撞冻作用形成更多的雹粒子.大雹粒子降落产生的更强的水物质拖曳力将促进低层下沉气流增强.下沉运动导致低层雨水蒸发冷却,在近地面形成冷池,与高层的潜热加热配合增强对流,从而正反馈于经向环流.环流导致的垂直上升气流促进低层的水汽抬升至融化层以上凝结形成过冷水和凝华为雪粒子,而垂直下沉气流促进雪和雹降落至融化层以下形成雨水以及雨水在融化层以下蒸发,进而正反馈于云内热力环境.如此反复,产生降雹和强降水.

    冰雹WRF模式云微物理过程云内热动力场垂直速度诊断

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    一次天山南脉暴雨过程的位势稳定度变化特征及地形敏感性研究

    谢越冉令坤沈新勇黄伟...
    1817-1836页
    查看更多>>摘要：基于ERA5再分析资料和CMORPH卫星降水数据,对 2019年 9月 9～10日发生在天山南脉的暴雨过程进行高分辨率数值模拟,分析位势不稳定变化特征;进一步开展地形敏感性试验,利用地形追随坐标系位势稳定度倾向方程研究不同尺度地形扰动对位势不稳定变化的影响.分析结果表明:(1)暴雨发生前低层大气位势不稳定显著,而随着暴雨发生发展,不稳定能量被释放,低层大气趋于位势稳定.(2)位势散度项是位势稳定度倾向方程的重要强迫项,主要由爬流引起.经向爬流垂直切变与广义位温经向梯度的耦合项是爬流位势散度的主导项.本次暴雨发生过程中,地形扰动通过改变经向爬流的垂直切变和广义位温的经向梯度,造成位势不稳定的发展.这些结果有助于提高新疆地区的暴雨预报水平.

    暴雨位势不稳定地形敏感性试验位势稳定度倾向方程

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    三大洋海温异常对2022年2月中国南方持续低温雨雪的影响

    钱卓蕾马洁华尹志聪赵驰宇...
    1837-1854页
    查看更多>>摘要：2022年 2月,中国南方出现持续低温雨雪天气:区域平均降水量 126.6 mm,较多年(1981～2020年)平均偏多 99.7%;日最低气温 5.1℃,较多年平均偏低 2.6℃.分析表明,该地区 700 hPa到 925 hPa异常强的经向风垂直切变是 2月持续低温雨雪期间的关键环流特征.经向风垂直切变与三大洋的海温异常均有联系:在赤道中东太平洋海温偏冷的背景下,热带西太平洋和北太平洋中部海温偏暖可导致东亚槽加深和对流层低层到近地面出现偏北风异常;北大西洋中部海温偏暖可通过西欧—东亚沿岸的北支Rossby波列加强乌拉尔山高压脊和东亚槽,使得西伯利亚高压和中国南方低层偏北风增强;东南印度洋海温偏暖有利于南支槽加深和西北太平洋异常反气旋加强,对流层中层偏南风加强.海温对环流的影响有明显的季内变化,北太平洋中部和北大西洋中部海温与西伯利亚高压仅在 2月显著相关,有利于 2月气温偏低;东南印度洋海温与 1月和 2月的南支槽显著相关,与 2月西北太平洋异常反气旋显著相关,中国南方地区降水从1月中旬起增多可能与该海域海温持续偏暖有关.因此,上述三个海区的海温异常可能与2021/2022年冬季暖干到冷湿的季内转折以及2022年2月持续低温雨雪有关.

    持续低温雨雪经向风垂直切变北太平洋中部海温北大西洋中部海温东南印度洋海温季内转折

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    基于多源观测数据揭示中国春季沙尘活动的变化及其环流特征

    霍彦峰张脉惠董自臻戴晓慧...
    1855-1865页
    查看更多>>摘要：本文利用 1980～2021年 MERRA2(Modern-Era Retrospective analysis for Research and Applications,version 2)沙尘资料,结合ERA5大气再分析数据,系统分析了中国春季沙尘的时空分布特征及相关的大气环流异常,结果表明:西北地区沙尘主导了我国春季沙尘的长期变化,二者均具有显著的 2～4年和 8年以上的周期变化,表现出明显的年际和年代际特征.利用EOF分析表明,EOF1主要体现我国春季沙尘,尤其是西北沙尘的年际变化,在正位相时表现出西北沙尘的显著增加.而EOF2则主要体现我国春季沙尘的年代际变化,在空间上表现为西北与中国其他地区沙尘变化的偶极子特征,其正位相为西北沙尘负异常和其他区域的正异常;在时间上则表现为 20世纪 90年代末由负转正的位相转变.进一步研究表明,中国春季沙尘变化与气象要素场具有显著的联系:当春季沙尘为正异常时,多为强风控制;此外,较高的地表温度和干旱少雨的背景利于土壤解冻和抑制沙尘沉降,最终造成沙尘天气的发生.此外,影响我国春季沙尘变化的下垫面海温异常表现出类拉尼娜型海温,且海温异常能够从前冬一直持续到同期春季,因此对提前预报春季沙尘变化提供一定的可能性.

    春季沙尘中国西北大气环流厄尔尼诺—南方涛动

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