2022年6月22日至8月9日,在国家自然科学基金重点项目“不均匀植被分布下垫面强对流触发和组织演变机理”支持下,“沙漠绿洲辐合线与深对流观测试验(DECODE)”在我国内蒙古自治区黄河河套地区顺利完成。该试验由北京大学、内蒙古自治区气象局、南京信息工程大学、厦门海峡气象开放重点实验室、厦门大学、南京大学、国家卫星气象中心、佛山市气象局、江西逐雷影视文化传媒有限公司协同开展,为我国黄河河套沙漠绿洲交界边界层辐合线和对流发生发展特征以及物理机制研究取得了大量宝贵数据。
试验团队由来自8个高校和气象业务部门的近百人组成,包括外场观测43人,后方技术支持20余人,后勤支持30余人。指导组、观测组、数据组、模式组、预报组、后勤组和秘书组分工协作,在试验开始之前完成了站点勘察、各种观测仪器历史数据的收集以及基于历史观测样本的数据分析编程和绘图、经典个例特征图库、WRF实时预报模式的调试运行以及天气会商有效模式的探索,为外场试验的顺利开展奠定了坚实的基础。
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2022年4月观测站点勘察
基于统计分析和实际情况,外场加密观测在黄河河套地区绿洲一侧的巴彦淖尔市临河区气象局和磴口县气象局以及沙漠一侧鄂尔多斯市杭锦旗的4个地点实施。布设了激光测风雷达、车载雷达、微波辐射计、四分量辐射仪、通量观测仪、土壤温湿传感器、小球探空、自动气象站等观测设备。部分时段还增加了大探空时间加密、人工增雨飞机以及风云四号卫星快速成像仪的加密观测,组成了多平台、多尺度的加密观测网。
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加密观测站点和仪器布局
试验期间,通过每日晨会和下午的天气会商,总结经验教训,检验模式的预报准确度,结合全球和高分辨率模式预报,预估次日的边界层辐合线及对流发生发展情况并制定观测方案。整个团队齐心协力、团结协作,克服疫情带来的不便和生活条件的艰苦,保质保量地完成了试验仪器维护、观测数据整理绘图、探空小球放飞、辐合线和风暴外场追踪等各项工作,全力保障了试验的顺利进行。
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每日天气会商
这次试验共观测到23条形态各异的边界层辐合线,其中11条辐合线触发了对流,圆满完成了观测目标。通过这次外场观测试验,团队获得了部分时段24小时连续的沙漠绿洲下垫面边界层风温湿特征以及3小时间隔的探空数据,特别是获得了30分钟-1小时、10-20km间隔的垂直或平行于辐合线方向上的探空加密观测数据,从地面、飞机、雷达和卫星多个视角得到了边界层辐合线的立体图像。试验还额外观测到了20条阵风锋、9次对流卷、1次超级单体分裂和1次龙卷过程,使国内沙漠龙卷和超级单体分裂有了宝贵的观测和影像记录。本次试验所得数据可为我国黄河河套地区沙漠绿洲交界大气边界层、辐合线和深对流的发生发展研究提供基础数据,预期研究成果有望为黄河河套及其下游地区强对流天气的监测和预报提供重要理论和技术支撑。
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试验期间观测到的辐合线和对流触发举例
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外场协同观测
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不同视角的辐合线
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试验期间观测到的超级单体分裂
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试验期间观测到的龙卷
通过一个多月的观测和预报实践,团队对辐合线及其监测预报获得了一些新的认知,发现沙漠绿洲交界辐合线宽窄不一,形态各异;辐合线可由边界层水平对流卷发展而来;沙漠绿洲交界辐合线在沙漠绿洲温差不大的情形下也能形成;高分辨数值模式具有准确预报边界层辐合线和对流发生发展的能力;风云四号卫星快速成像仪观测对辐合线及其对流的发生发展预警有非常重要的指示意义。
试验期间,团队还开展了15次科学培训,包括相关研究成果介绍、雷达、边界层和飞机探测及相关数据分析方法、文献阅读、图表和PPT制作等科研方法、以及天气摄影等多个方面,并引导团队成员基于科学目标提出科学问题,让每位参加者在专业知识、实时预报、团队合作、科学思考等多方面都得到了训练。特别地,本次试验有20多名学生参加了外场观测,这是对他们吃苦能力、耐力、合作能力一次非常好的锻炼。
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理论培训
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实战培训
项目组对所有关心试验和在试验中做出各种贡献的人员和单位表示衷心感谢!感谢咨询专家的宝贵建议!特别感谢内蒙古自治区气象局、巴彦淖尔市气象局、临河区气象局、磴口县气象局、鄂尔多斯市杭锦旗伊和乌素气象站、乌海市气象局、包头市气象局、青岛华航、北方天穹的大力支持!
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外场观测人员合影