1961—2018年广东高温的气候变率及其与大气环流和海温异常的关系

利用1961—2018年广东86个国家气象观测站逐日最高气温资料,NCEP/NCAR月尺度再分析大气环流资料、海表温度资料(ERSST V5),国家气候中心大气环流指数资料,采用相关、合成、突变分析等方法分析了广东高温的气候变率及其与大气环流和海温的关系。结果表明,近58年来广东平均高温日数以3.0 d/(10 a)的速率显著上升,并在1998年发生增加的突变。广东高温日数具有显著的年际和年代际变化并且其对应的大气环流和海温的异常特征基本相同,但年际差异比年代际差异更加明显。在6—9月,对流层中高层位势高度正异常是广东高温日数偏多的一个重要原因,同时南亚高压和西太平洋副热带高压偏强、影响华南的偏北气流偏强,大陆高压加强也对应高温日数偏多。在5—8月,热带印度洋、热带西太平洋、南海海温偏高有利于广东高温日数增多。      

长江中游地区霾日的年际和年代际变化及其城乡差异成因研究

利用长江中游地区的湖北和安徽境内的156个气象站1961-2013年的逐日能见度、相对湿度、降水、天气现象等常规观测要素,对长江中游地区霾日进行了重建,并分析了霾日长期变化特征及其主要影响因素。结果表明:城市站较乡村站霾日数普遍偏多,且不同区域的霾日年际、年代际有着较为明显的差异。东亚冬季风的阶段性减弱(东亚大槽强度减弱)、北极海冰的减少等气候变率对大气环境容量变小、大气自净能力减弱和霾日的增加有较大的贡献。乡村地区的霾日年际变化和气候变率的相关性更高,表明乡村地区的霾日变化以受气候变率影响为主;而城市地区霾日数和气候变率的相关性较低,表明城市地区霾日变化主要受源排放影响,气候变率对霾日增加的贡献相对较小,城市区域大气环境容量的减弱是气候变化和城市化共同影响的结果。     

川渝地区主汛期降水的年代际变化与短期气候预测模型的建立

利用1951—2007年川渝地区20个代表站主汛期的降雨量资料、太平洋逐月海温资料和NCAR/NCEP逐月再分析资料,通过EOF等方法,研究了川渝地区主汛期降水的年代际变化,并建立了短期气候预测模型。结果表明,川渝地区主汛期降水主要模态存在明显的年代际变化,不同时段降水异常最主要的模态存在差异,从20世纪90年代初开始,全盆地降水异常一致型是最主要的模态。用前期赤道中东太平洋的海表温度、北大西洋地区的西风强度、西北太平洋极涡强度和东亚大槽强度作为预测因子,建立的降水预测模型对近年川渝地区汛期降水有较强的预测能力。降水主要模态的年代际变化及其所对应的前期预测因子的变化是影响模型预测能力的关键因素。     

影响华南汛期持续性强降水年际变化的大气环流和海温异常

利用1961—2017年中国地面观测站日降水资料、全球大气多要素和海表温度月资料,分析华南区域持续性强降水过程的气候特征,诊断并比较与华南前汛期、后汛期区域持续性强降水年际变化相关的大气环流和海表温度异常特征。结果表明,3—12月华南都可能出现持续性强降水过程,其中汛期4—9月的占了94.4%。伴随着区域持续性强降水的年际变化,华南本地垂直上升运动显著异常是前汛期和后汛期的共同点,但前汛期、后汛期在华南及周边环流异常、水汽输送来源以及海温异常分布等方面都存在一定差异。在前汛期华南区域持续性强降水偏重年,赤道西太平洋区域海温偏低,由于大气罗斯贝波响应使西太平洋副热带高压偏强,热带西太平洋向华南区域水汽输送加强,从而有利于区域持续性强降水偏重。后汛期华南区域持续性强降水偏重年的海温异常分布是赤道中东太平洋区域正异常、东印度洋至西太平洋暖池区负异常,海温异常通过西北太平洋副热带高压、南海热带季风强度、水汽输送和垂直环流等多方面,导致后汛期区域持续性强降水偏重。      

近45年来河北省极端降水事件的变化研究

利用河北省1961-2005年逐日降水资料,采用通用的极端气候指数,分析了近45年河北省极端降水事件频率变化的时空特征.结果表明,全省平均年最大日降水量呈下降趋势,1980年为由多向少的转折点;强降水日数和暴雨日数变化不大,但南部平原地区一般减少,北部山地区域多有增加,暴雨日数和强度在1990年代中后期显著增加;降水日数有较明显减少,南部和东南部平原减少更显著;降水日数的减少主要是中、小雨(雪)日数减少造成的.这些结果说明,河北省强降水日数和暴雨日数在降水日数中的比重有增大趋势,强降水量和暴雨降水量在总降水量中的比重可能增加了.这种相对增加趋势主要发生在1990年代中期以后.     

丰都县强对流天气特征分析

该文利用2005-2014年丰都县地面天气、探空数据、NCEP 1°×1°FNL再分析资料等,对丰都地区冰雹、雷暴大风、短时强降水这3类强对流天气特征进行统计分析,得出这3类强对流天气的时空分布特征,并从天气个例出发,利用实况资料对强对流天气的差异进行分析,为强对流天气的预警预报提供参考。得到如下结果:短时强降水通常出现在5-9月,大风通常出现在5—8月,冰雹通常出现南部的七跃山脉和北部的蒋家山和黄草山脉附近~([1]),2005—2014年间共出现了7次,3—8月均有发生。通过计算3种强对流天气环境场参量,归纳出3种物理量参数的差异:大气可降水量、AT500-T850,K指数、抬升指数(LI)、相对湿度、散度场分布等在冰雹、短时强降水和大风天气中有明显的差异,冰雹和短时强降水的AT500-T850相差了近5℃,大风天气的值介于冰雹和短时强降水之间。大气可降水量分布上,短时强降水的大气可降水量(PW)平均值为58 mm,比冰雹值大约多了10 mm,比大风值多了14 mm。短时强降水出现时几乎整层都是处于饱和的状态,冰雹和大风天气几乎只在中低层有较饱和的水汽,而高层的相对湿度平均值在40%～50%左右。对流指数方面,K指数和LI指数都很好的指示了强对流天气的发生,K指数在短时强降水发生时其平均值在39.8℃左右,较冰雹和大风分别高1.6℃和3℃。短时强降水出现环流位置大多位于600 hPa以下,而冰雹则在300 hPa左右,大风在400 hPa左右。     

广西5个主要极端降水指数变化趋势分析

利用广西80个气象站1961～2010年的逐日降水量资料,运用线性倾向估计、M-K突变检验等方法分析了广西5个主要极端降水指数在时间、空间上的变化趋势及其差异。结果表明:(1)广西强降水阈值、强降水比例和日降水强度增加趋势显著;大部分台站也呈增加趋势,部分台站增加趋势明显。(2)强降水日数、最大5日降水量变化趋势不明显,但年际间变化较大;各台站也无明显变化趋势。(3)强降水阈值、强降水比例和日降水强度90年代初发生了突变,强降水日数和最大5日降水量未出现突变。     

北京“7. 31”局地暴雨过程的天气分析

利用常规观测资料、云图资料、雷达资料及T213数值产品资料等对北京2006年7月31日的局地暴雨天气过程进行分析,并计算分析了对流有效位能(CAPE)等几种环境指数在这次强降水中的作用。得出以下主要结论:1)北京7月31日的强降水是一次中小尺度天气过程,是对流层中下层冷空气入侵触发的。2)前期高温高湿天气所积蓄的不稳定能量释放是导致强降水形成的有利条件。3)大气稳定度指数K指数、沙氏指数(SI)对这次强降水有较好的指示意义;对流有效位能(CAPE)对北京这次强降水有较强的反应能力,是一个比较好的预报指数工具;4)海淀特殊地形和地面辐合线是7月31日强降水出现在海淀的重要原因。5)很可能是降水诱发了边界层急流的产生。超低空东风急流在这次局地暴雨中起着非常重要的水汽输送作用,边界层急流和海淀局地强降水可能出现正反馈现象。     

近43a惠州市强降水和洪涝的气候特征分析

利用惠州市4个观测站逐日的降水资料,统计分析了1967—2009年惠州市强降水和洪涝气候变化特征,并分析了省运会期间强降水出现概率。结果表明:(1)惠州市属于强降水较多区,但时空分布不均匀,强降水90%以上出现在汛期,北部山区多于中部和沿海地区。(2)惠州市年强降水日的年际变化较大且除北部山区外其余地区都呈增加趋势,全市平均年强降水日近10年与前33年相比增加了1.4 d。(3)惠州市洪涝出现频繁,43年来全市累计出现156次,前汛期北部山区为多发区,后汛期沿海地区为多发区。(4)全球变暖背景下惠州市强降水日和洪涝都呈增多趋势,这与全球、全国和广东省的变化趋势一致。(5)省运会期间正值惠州市主汛期,强降水天气出现频繁,每天都有出现的可能。     

云南主汛期强降水过程年代际变化及其环流特征分析

应用云南1961～2000年共40a 1～12月的全省125个气象站逐日降水资料，统计了云南主汛期(6～8月)全省性强降水过程总次数，并分析了强降水过程的年代际变化及其环流特征。结果表明：1971年以前，云南主汛期处于强降水过程偏多的年代，1972年至1992年云南主汛期处于强降水过程相对偏少的年代，1992年之后，云南主汛期又转为强降水过程偏多时期。在云南主汛期强降水过程偏多和偏少时期，其环流特征存在明显的差异。     

华南汛期持续性降水特征及其与30~90 d大气低频振荡的联系北大核心

利用全国756站逐日降水资料以及NCEP/NCAR再分析资料,研究了1961—2011年我国东部汛期持续性降水30~90 d低频变化特征及其与大气低频振荡的联系。结果表明,华南地区降水偏多型是汛期持续性降水低频变化的主导模态。对流层低层位势高度负异常和气旋型环流异常,以及高层略向北偏移的环流异常为华南汛期持续性降水低频变化提供了大尺度形势场。当西太平洋副热带高压脊线维持在22°N附近时,来自孟加拉湾和南海的水汽输送维持了华南地区汛期持续性降水活跃位相,向东北传播的副热带大气低频振荡系统对华南汛期持续性降水具有调制作用。此外,华南汛期降水低频变化还具有南北迁移的经向演变特征。     

福建北部持续性暴雨个例分析

分析了福建省南平市2006年最强一次持续性暴雨期间降水强度和降水区域不同的6月6日和7日的天气形势、大气层结和雷达回波特征.结果表明:天气系统经向度越大,天气系统越明显,层结愈不稳定,降水强度越强.在一定的天气背景下,不同来向雷达回波的合并预示有强降水,暖平流的爆发程度和冷空气入侵情况的不同使降水强度也不同.K指数和SI指数与降水强度较为一致,指数绝对值越大,降水越明显.结合单站探空资料和雷达回波可进一步做好精细化预报.     

STUDY ON THE GENESIS OF ASYMMETRICAL DISTRIBUTION CHARACTERISTICS OF PRECIPITATION ASSOCIATED WITH THE TYPHOON HAITANG (2005) FROM THE VIEW OF ATMOSPHERIC FACTOR

The distribution of precipitation field from the typhoon Haitang (2005) during its landing on Fujian province shows obvious asymmetric feature. Based on the NCEP/NCAR FNL (Final Analysis) data, this study reveals the contributions of atmospheric factor to the asymmetrical distribution characteristics of precipitation associated with the typhoon, through the analysis of water vapor condition, vertical ascending motion condition, the calculation of the dry Q vector and its decomposition, and adiabatic heating in the air column of 1000hPa -600hPa (lower atmosphere) and 500hPa-100hPa (upper atmosphere). The results are as follows: (1) In the lower atmosphere, the humidity on both sides of typhoon path can be equivalent, while it is more wet on the right side than left in the upper atmosphere, which obviously presents asymmetric distribution characteristics. (2) Both range and intensity of the vertical motion on the right side are wider and stronger than counterparts on the left side no matter in the lower or upper atmosphere. (3) In the upper atmosphere, forcing role of atmosphere in vertical upward motion on the right side of typhoon path is the same as that on the left, while it is significantly different in the lower atmosphere, which is significantly broader in scope and stronger in the intensity, along with obvious asymmetric distribution characteristics. In addition, the further analysis of the Q vector decomposition indicates that the forcing effect of mesoscale weather systems on vertical upward motion is stronger than that of large scale weather systems in the lower atmosphere. (4) The adiabatic heating always exists on both lower and upper atmosphere, and the range and intensity of the adiabatic heating forcing showed asymmetric distribution on both lower and upper atmosphere. (5) In a summary, the upper atmosphere humidity conditions, the forcing role of lower atmosphere in vertical upward motion, especially, to mesoscale weather system, and adiabatic heating in the lower atmosphere, all show similar asymmetric distribution characteristics to that of precipitation field from the typhoon Haitang (2005), that is to say, the atmospheric factors as mentioned above are all contributed to genesis of the asymmetric distribution characteristics of precipitation.     

滇西北横断山脉一次持续强降水过程特征及成因分析

【目的】分析滇西北横断山脉2020年5月24—27日持续性强降水天气过程特征和成因。【方法】利用ERA5再分析资料和怒江州气象观测站雨量数据,基于HYSPLIT模式及天气学诊断分析。【结果】（1）中高纬环流的调整使南支槽稳定在青藏高原南部,上游风速增大使中高层形成西风急流,低层西南气流辐合,93～98°E、26～28°N区域维持大于20 m·s-1的纬向风且扩大东移。（2）贡山站过程累积雨量历史排行第二,暴雨持续日数达历年最高,具有一定的极端性。最大小时雨量9.9 mm,长时间降水的维持是引起此次过程的重要条件。（3）过程期间大气低层强辐合、中高层强辐散,抽吸作用明显,降水强盛期前97～99°E区域低层强辐合中层强辐散中心与强降水落区相对应,中高层上升气流加强时期与降水集中时段对应较好,物理量的变化对降水趋势变化有指示意义。（4）低层水汽辐合强且向中高层输送,大于90%的相对湿度伸展至高层。水汽主要来源于孟加拉湾及阿拉伯海,部分水汽来自喇叭口地形作用及天气系统。【结论】加深对此类过程的了解和认识,为开展预报预警服务提供参考。     

1994年印度洋偶极子对两广地区后汛期降水异常的影响机理

利用1979—2017年中国地面气象台站2 400站中广东省和广西壮族自治区（简称两广地区）174站的逐日降水资料、英国Hadley中心的逐月海表温度资料、NCEP/NCAR逐月再分析资料,分析了1994年华南后汛期（7—9月）期间印度洋偶极子（Indian Ocean Dipole,IOD）对两广降水极端正异常的影响机理。结果表明,1994年的正位相IOD事件引起了两广地区后汛期偏多,影响机制主要为两方面：一方面,IOD东极子区域海温负异常时,水汽沿着印度北部-孟加拉湾北部-中南半岛-两广地区和孟加拉湾中部-中南半岛-两广地区的异常水汽输送通道向两广地区输送,使得两广地区水汽异常辐合;另一方面,IOD东极子区域海温异常偏低时,该地区对流层低层异常辐散、高层异常辐合、存在异常下沉运动,两广地区对流层低层异常辐合、高层异常辐散、受异常上升运动控制。上述物理机制共同作用,导致1994年后汛期两广地区降水极端正异常。     

1961—2017年四川省夏季长周期旱涝急转演变特征及环流影响分析

基于NECP/NCAR再分析资料和四川省38个站点降水资料,结合长周期旱涝急转指数,分析了四川省夏季旱涝急转的时间演变特征及其与典型年份大气环流的联系。结果表明:1)四川省夏季旱涝急转指数年际变化差异较大,旱转涝事件多于涝转旱事件,但发生旱转涝事件的可能性和强度降低,而涝转旱年强度更强;2)旱转涝年的旱期与涝转旱的涝期相比,前者西太平洋副高位置偏西、偏强,不易将南海及西太平洋的水汽输送到四川,降水偏少偏旱,而后者中高纬槽脊波动剧烈,在高原东南侧低值系统与副高的配合下,有利于暖湿气流向北输送,在四川地区形成降水;而旱转涝年涝期与涝转旱年旱期相比,环流经向运动偏强,中高纬槽脊波动明显,有利于中高纬冷空气南下与低纬北上的暖湿气流相遇形成降水,降水偏多偏涝。     

一次广东典型龙舟水暴雨过程的扰动形势分析

“龙舟水”期间的极端降水,常以近似平行的多条雨带出现,过量的降水会造成流域的或大范围的洪涝灾害。分解大气中的基本变量为瞬变气候与瞬时扰动两个部分,用后者揭示龙舟水期间强降水的区域分布特征。2020年6月5—9日出现在广东省中部和北部地区的多条近似平行的雨带和闪电高密度带只是华南和江南区域降水过程中的一个片段。分析结果表明:控制这片区域雨带活动的是南北两侧缓慢东移的扰动反气旋环流系统。在黄海扰动反气旋环流的南边缘和南海扰动反气旋环流的北边缘各形成了一条扰动风切变线与湿涡度扰动线对应,在它们之间形成了一个扰动低压气流区和其中的多个湿涡度扰动条带,决定了其中条状雨带的走向。分解欧洲中期天气预报中心(ECMWF)模式产品可以提前1~5天获得指示两个扰动反气旋环流系统和扰动低压气流区中湿涡度扰动分布的信息。      

多普勒激光雷达探测台风“利奇马”边界层风场精度分析

多普勒激光雷达在台风等强天气背景下的探测能力亟待研究,为此将多普勒激光雷达与70 m测风塔超声风温仪在同址同高度探测台风“利奇马”影响期间的边界层风场数据进行对比,并分析多普勒激光雷达的误差分布以及变化情况。结果显示:在高度70 m上,两者的水平风速、风向相关系数分别为0.97和0.99,垂直风速的相关系数为0.36。以超声风温仪为参考值,激光雷达水平风速、垂直风速和风向均方根误差分别为1.06 m/s、0.46 m/s和17.10 °。深入研究表明:降水对多普勒激光雷达测量水平风速和垂直风速误差均有一定影响。当激光雷达信噪比大于2 000时,各参量的误差与信噪比呈负相关关系。研究表明多普勒激光雷达至少可以较好地刻画台风环流内的水平风场结构及演变,可应用于台风外围环流影响下(即较弱降雨条件下)边界层风场的高分辨率探测和研究。      

一次局地大暴雨的地面观测资料同化预报试验研究

基于WRF（Weather Research and Forecasting）模式及其3DVAR（3-Dimentional Variational）资料同化系统,采用36 km、12 km 、4 km三层嵌套网格进行逐3 h资料同化和快速更新循环预报,对2011年5月8日鲁中一次局地大暴雨过程进行了资料同化敏感性试验。试验结果表明,地面观测资料同化和快速更新循环对本次降水的预报起到了关键性作用。在快速更新循环预报时不同化地面观测资料,或同化全部观测资料进行冷启动预报,模式均不能预报出山东的降水。同化地面观测资料后,显著改进了模式降水落区预报。地面观测资料同化可以影响到700 hPa高度以上温压湿风要素的变化,从而改变了大气初始场的温湿结构,导致模式预报的700 hPa附近高空大气湿度和热力不稳定增强,700 hPa以下低层风场更强,850 hPa鲁中以南风速较无观测资料同化的偏强2～4 m·s-1,低层风场的动力作用触发高空的不稳定大气,降水出现在山东。     

甘肃省近40 a汛期无雨日数异常的气候特征分析

本文利用1960-2001年甘肃省59个气象站的逐日降水资料，统计出汛期(4～9月)各站无雨日数，分析了甘肃汛期无雨日数的基本时空分布特征，并对其标准化后进行经验正交展开(EOF)和旋转经验正交展开(REOF)，研究其异常的空间结构及时间演变规律。结果表明；甘肃省汛期无雨日数自东南向西北呈台阶状增加，甘肃汛期无雨日数异常在空间上表现为一致的增多或减少。旋转载荷向量场(RVL)反映出5个无雨日数异常型。旋转主分量(RPC)揭示了42a甘肃汛期无雨日数的时间演变特征，即甘肃中部、陇南、甘南区无雨日数经历了少～多～少的过程，河西为多～少～多的反抛物线型，气候向更干旱化发展，而陇东元雨日数增加趋势较为明显。