云凝结核浓度对不同强度南海热带气旋强度影响的个例模拟研究

利用云分辨天气研究和预报模式（CR-WRF）模拟在清洁大气和污染大气下,气溶胶的云凝结核作用对不同强度南海热带气旋（TC）的强度变化影响,对比分析了动力结构和微物理结构的变化。(1)在污染大气环境中,更多气溶胶能进入到弱TC内部云带区,并充当凝结核作用,TC内部各相态水凝物含量都有明显增多, 释放潜热有利于TC内部的对流发展,弱TC中心海平面气压下降,强度加强。（2）在污染大气环境中,气溶胶主要影响强TC的外部螺旋云带区;外部云带区各相态水凝物增多,释放潜热有利于该处对流的发展;外部云带区对流与云墙区内对流形成竞争,导致入流减弱,云墙区内上升运动减弱,强TC中心海平面气压上升,强度减弱。      

云辐射效应对一次高原低涡过程影响的数值模拟研究

利用NCEP-FNL再分析资料、FY-2G卫星相当黑体亮温TBB数据,通过WRF(V3.8.1)模式对2015年8月5—7日的一次高原低涡过程进行了4组模拟试验,研究了云辐射效应对高原低涡过程的影响。结果表明,云辐射效应主要通过改变云区的辐射分布影响大气稳定度,从而影响高原低涡的发展和结构。在低涡生成阶段,白天云辐射加热抑制低涡南侧的对流,从而有利于水汽和动量向低涡源地输送;夜间云顶长波冷却促进涡区的对流活动,有利于低涡的发展。低涡成熟阶段中,涡心及其周围区域夜间辐射冷却的水平和垂直分布利于涡心下沉、外围上升的垂直运动分布,并与云辐射效应构成正反馈过程,有利于涡眼结构的形成。在低涡快速东移阶段中,云辐射加热和冷却的昼夜变化调节着低涡的强度和东移速度,而当低涡东移出高原后,这种作用则变得不显著。     

西北太平洋环境风垂直切变和热带气旋移动对涡旋内对流非对称分布影响的特征分析

热带气旋（TC）预报特别是强度预报是当今大气科学研究和业务预报的重点、难点问题,TC环流内部的对流系统对气旋的结构和强度变化有着十分重要的影响。利用FY-2C/2E黑体亮温（TBB）资料和NCEP分析资料,研究了2005-2012年西北太平洋热带气旋外雨带区的对流非对称分布特征,及其与环境风垂直切变和TC移动的关系。分析发现,整层风垂直切变的方向与TBB一波非对称大值区关于方位角的分布有很好的对应关系。在弱整层风垂直切变条件下（<5 m/s）,TC移动引起的非对称摩擦效应会使对流易出现在移动方向的右前象限。在中强整层风垂直切变条件下（>5 m/s）,风切变成为影响对流非对称分布的主要因子,TC外螺旋雨带区的对流集中于顺风切方向及其左侧,对流偏离顺切变左侧的程度一方面受到TC内逆时针环流的影响,另一方面与风垂直切变的强度有关：对于发展阶段的TC,当风垂直切变增强时,一波非对称分布更加显著,切变越强,TC强度越大,外雨带区的对流越偏离顺风切左侧;对于消亡阶段的TC,风垂直切变的影响作用并不明显。     

基于CMIP6强迫模拟分析人为气溶胶的气候效应(二)——诊断方法在分类评估中的重要性

对气溶胶气候效应开展分类评估并探讨诊断方法的合理性。人为气溶胶辐射效应对计算云辐射强迫的影响为0.38 W·m~(-2)。诊断评估气溶胶对云辐射强迫的影响需要排除这个偏差。两种基于不同试验设计诊断得出的半直接效应分别为0.21和0.09 W·m~(-2),存在显著差异。主要原因可能是人为气溶胶影响云辐射强迫的不同机制之间在模式模拟过程中不断地相互交织,不是简单的线性叠加关系。模式诊断得出的Twomey效应不仅包括Twomey效应本身,还包括Twomey效应引起的部分快速调整。总之,利用模式评估分析人为气溶胶气候效应需要注意审查试验设计和诊断方法的合理性。     

台湾海峡区域热带气旋内核深对流特征分析

利用1996-2010年的卫星红外云顶亮温(TBB)资料,研究经过台湾海峡的热带气旋(TC)内核深对流活动特征。根据TC受台湾岛影响的大小分为远海区域、登陆前近海区域、台湾岛区域和海峡区域4个阶段。分析发现,穿越台湾岛进入海峡区域的TC内核结构趋于松散,深对流系统的总面积较远海和近海区域TC小,但深对流系统个数较前期显著增加,活动位置远离TC中心。海峡区域的水体虽然有利于TC内核深对流系统在一定程度上的恢复发展,但并不能明显促进极端强对流系统的加强发展。位于台湾岛和海峡区域TC的深对流系统活动具有明显的非对称特征,特别是海峡区域TC的热塔分布,在TC前进方向左后侧出现的概率最高,超过了半数。     

中国地区云对地-气系统辐射强迫温度效应的气候研究

文中利用地球辐射平衡试验 (ERBE)和国际卫星云气候计划 (ISCCP)提供的地 气系统行星反射率、射出长波辐射 (OLR)和云量资料 ,计算了中国地区年、月平均总云量对地 气系统短波辐射、长波辐射以及净辐射强迫的温度效应和敏感性系数 ,并讨论了云对各辐射分量强迫的温度效应与总云量的关系。结果表明 :地 气系统云辐射强迫温度效应与总云量间具有较明显的曲线相关。云辐射强迫温度效应及其敏感性系数具有明显的时空变化特点。就中国全国平均而言 ,各月地 气系统云辐射强迫净温度效应一般表现为降温作用。     

基于RegCM4.6的中国地区云对地表太阳辐射的影响研究

使用RegCM4.6区域气候模式，选取Emanuel和Mix（Grell+Emanuel）两种积云对流参数化方案，以2016年为例，分别对中国地区云短波辐射强迫及其涉及的物理量进行数值模拟，揭示其时空分布特征，并探究两种积云对流参数方案模拟效果的差异及其原因。结果表明：从季节平均来看，全国地表云短波辐射强迫均为负值，云对地表为冷却效应，冬季最小，春夏季较大。塔里木盆地四季均为辐射强迫低值区，夏季冷却效应最弱，辐射强迫绝对值低于40 W·m-2；全天空地表净短波辐射分布也呈显著季节差异，除夏季外均呈由南向北逐渐递减的分布趋势；晴空地表净短波辐射在横断山脉处和塔里木盆地处均比较低，其中春季最为明显；两个方案所得的季节空间分布特征大致相同，但在数值上存在差异。春季时全国大部分地区全天空地表净短波辐射通量差异最大，在55 W·m-2左右，晴空地表净短波辐射通量在青藏高原处差异在60W·m-2左右。     

东亚地区云和地表反照率对硫酸盐直接辐射强迫的影响

文中利用区域气候模式深入探讨了东亚地区云及地表反照率对硫酸盐直接辐射强迫的影响 ,同时定量估算了东亚地区云区气溶胶的直接辐射强迫 ,讨论了硫酸盐对地表和大气短波辐射平衡产生的不同影响。研究表明 :云对气溶胶的直接辐射强迫具有很强的减弱作用 ,这种减弱作用不仅取决于云覆盖份数 ,而且取决于云的光学厚度。就区域平均而言 ,文中模拟的东亚地区气溶胶直接辐射强迫为 - 0 .0 97W /m2 ,占总直接辐射强迫的 10 .4%左右。表明云对硫酸盐直接辐射具有很强的减弱作用 ,在估算其总的直接辐射强迫时 ,云区的贡献不可忽视。较高的地表反照率会减弱硫酸盐的直接辐射强迫 ,而较低地表反照率则会增加硫酸盐的辐射强迫。硫酸盐气溶胶对大气辐射平衡影响非常小 ,但对地表辐射平衡产生重要影响 ,影响程度与大气几乎一致。     

GRAPES-Meso模式浅对流云辐射效应的改进试验

在万子为等（2015）对GRAPES-Meso模式浅对流参数化改进的基础上,进一步引入了浅对流云量诊断计算,并设计旨在完善浅对流云辐射效应的浅云云量和云中水凝物的补偿方案,以改进模式低层云量偏少和浅对流云辐射效应不足的问题。通过对数值试验结果的诊断和对比分析以及与观测的比较,重点考察了浅对流云量计算与浅对流激发的协调性、浅对流云对低云补偿后所产生的辐射效应以及对模式地面要素预报的影响等,验证了改进方案的合理性与有效性。结果表明:（1）浅对流云量诊断计算合理,其云覆盖区与浅对流激发区相吻合,引入浅对流云量的计算可减小模式云量的计算偏差、使其向观测结果靠近;（2）改进方案在浅对流发生区低层0.5-4 km高度范围内,对影响模式云辐射过程的浅云云量和云中水凝物形成有效补偿,最明显的浅云补偿在1-1.5 km高度处,浅对流活跃时期浅对流过程对浅云水凝物（云水和雨水之和）的补偿量可达20%-55%;（3）云光学厚度对浅云水凝物的补偿响应合理,即水凝物的补偿引起云光学厚度增大,两者的变化特征在时空分布上十分相似,且云光学厚度之变化受云水补偿的影响比受雨水补偿的影响更明显;（4）在白天时段,浅云补偿所产生的辐射效应使模式地表太阳总辐射有所下降,缩小了与观测的偏差,进而使地表温度和地面2 m气温模拟偏差减小。改进方案在缓解模式云量偏少、地表太阳总辐射偏强和地面2 m气温偏高等方面的作用,在批量试验中得到了验证。      

南海—西北太平洋地区低频振荡特征及其对TC群发过程的影响

根据中国气象局上海台风研究所整编的热带气旋最佳路径数据集(CMA-STI),以及定义的热带气旋(Tropical Cyclone,TC)群发标准,分析了南海—西太平洋地区的低频振荡特征,及其对TC群发活动的影响,研究了TC群发与季风槽的关系。结果表明,孟加拉湾—西太平洋的近赤道地区有两支主要的对流区,分别位于南海—西太平洋地区和孟加拉湾东南部。10~20 d大气准双周振荡(Quasi-Biweekly Oscillation,QBWO)周期是南海—西太平洋地区对流活动的主要周期,大部分年份QBWO占原始序列的方差贡献达20%以上。QBWO的强度具有明显的年际变化,20世纪80年代以前强度变化较大,80年代之后变化较小。根据定义的TC群发标准,发现1990年6—9月西北太平洋地区共有4次TC群发过程,都发生在低频对流活动的湿位相。分析对流活动干位相—湿位相—干位相的演变,发现TC的群发期集中在湿位相,湿位相期间大气低层为低频气旋性环流,较强的正涡度有利于初始涡旋扰动的形成和发展,为TC群发提供了有利的环流背景场。根据定义的季风槽强度指数,发现季风槽强度与TC群发过程有很好的对应关系,由于季风槽的活跃使得对流活动处于湿位相期,同时季风槽区提供了有利的正涡度条件,促使TC群发活动产生。     

1957-2004年影响我国的强热带气旋频数和强度变化

Based on tropical cyclone track dataset in the western North Pacific from China Meteorological Administration(CMA),variations in frequency and intensity of tropical cyclones(TCs)in the western North Pacific,affecting-China TCs(ACTCs)and landfall TCs(LTCs)achieving a typhoon intensity during 1957-2004 were studied.Frequencies of strong tropical cyclones showed significant decreasing trends from 1957 to 2004 and the linear trend was much greater when the intensity was stronger.There was no linear trend in the portion of strong tropical cyclones achieving a typhoon(TY)intensity,while those reaching a strong typhoon(STY)and a super typhoon(SuperTY)intensity showed decreasing trends during 1957-2004.The maximum intensities of TCs,ACTCs and LTCs all decreased during the period of 1957-2004.The mean intensities of TCs and ACTCs displayed decreasing trends and the mean intensity of LTCs achieving a TY intensity also showed a decreasing trend.     

Variations in Frequency and Intensity of Strong Tropical Cyclones Affecting China During

 Based on tropical cyclone track dataset in the western North Pacific from China Meteorological Administration (CMA), variations in frequency and intensity of tropical cyclones (TCs) in the western North Pacific, affecting-China TCs (ACTCs) and landfall TCs (LTCs) achieving a typhoon intensity during 1957-2004 were studied. Frequencies of strong tropical cyclones showed significant decreasing trends from 1957 to 2004 and the linear trend was much greater when the intensity was stronger. There was no linear trend in the portion of strong tropical cyclones achieving a typhoon (TY) intensity, while those reaching a strong typhoon (STY) and a super typhoon (SuperTY) intensity showed decreasing trends during 1957-2004. The maximum intensities of TCs, ACTCs and LTCs all decreased during the period of 1957-2004. The mean intensities of TCs and ACTCs displayed decreasing trends and the mean intensity of LTCs achieving a TY intensity also showed a decreasing trend.     

1957-2004年影响我国的强热带气旋频数和强度变化

以中国气象局西北太平洋热带气旋资料为基础,分析1957-2004年影响我国并达到台风强度以上的三类热带气旋,即生成热带气旋、影响热带气旋和登陆热带气旋的频数和强度的变化。结果表明：强热带气旋频数在1957-2004年间呈显著减少趋势,强度越强,其减少趋势越明显。近50 a台风以上强度的强热带气旋频次占总频次的比例没有明显的增加或减少趋势,强台风和超强台风比例呈减少趋势。1957-2004年热带气旋的最大强度呈线性减弱趋势,生成热带气旋和影响热带气旋的平均强度亦呈减弱趋势,登陆台风的平均强度也呈减弱趋势。     

大型涡旋自组织临界态的观测证据

在概述自组织临界态理论的基础原理的基础上指出了这一理论在气象中的种种可能应用；根据这一原理，分析了热带气旋发生频数与其中心气压、最大风速，温带气旋频数与其深度之间的关系，其间明显地存在负幂律关系。为该理论在大气科学中的应用提供了观测证据。     

台湾岛地形诱生次级环流系统对热带气旋异常运动的影响机制

对经过中国台湾岛和海南岛、吕宋岛、日本诸岛以及朝鲜半岛的热带气旋在过岛前后的运动、结构和强度的时空变化进行了统计诊断分析。研究结果表明,台湾岛附近热带气旋运动左偏（定义为偏于以前路径的左侧）机率最大,且台湾岛周围是产生诱生低压的高频区。采用理想东、西风环境场作为数值模拟背景场,数值研究了岛屿地形强迫与台湾附近的环境流场的相互作用及其对热带气旋运动偏转的影响,提出了岛屿地形强迫、背景场和热带气旋涡旋三者相互作用对热带气旋路径突然转折影响的观点,即台湾地形有利于环境场中诱生出一对偏差偶极涡,这对诱生偏差偶极涡将导致逼近岛屿的热带气旋产生运动方向的突然偏折,且在不同基本气流条件下,岛屿地形对热带气旋运动可能产生显著不同的影响。     

广州市番禺区高温天气与热带气旋关系

利用番禺区1960—2004年高温天气(Tmax≥35℃)的历史资料及同期热带气旋资料,采用统计方法研究高温天气与热带气旋影响区(15~35°N、110~135°E)内热带气旋之间的关系,得出:(1)高温特别是36℃以上高温与热带气旋有着密切的关系,高温强度越强,存在强热带风暴和台风的比例也越大。没有热带气旋存在仅靠副热带高压作用,则出现36℃以上高温的机会小得多,并且没有37℃以上超高温天气出现;(2)西北太平洋源地热带气旋对高温的贡献较南海源地占有绝对优势。无论何种源地,从热带低压到强热带风暴,随着热带气旋强度的增强,出现高温的比例都有一个明显的突跃;(3)7—9月份出现高温时,热带气旋存在的比例在68%~87%之间。移经热带气旋影响区的热带气旋,以7月出现高温的比率为最大,强热带风暴以上出现高温比例超过35%。     

不同垂直加热率对爆发性气旋发展的影响

文章着眼于海洋温带气旋爆发性发展热力结构的影响效应问题。通过数值试验的结果表明，温带气旋发展状况对于垂直加热廓线分布具有突出的敏感性，若将垂直加热廓线“形变”，则可能导致海洋气旋的爆发性发展，并构成类似观测到的“气象炸弹”动力，热力结构，即“上干下湿”，“上冷下暖”的不稳定层结或“抽吸”结构，急流轴“断裂”形成的非地转偏差特征。从而揭示了垂直加热廓线特征在海洋气旋发展诸影响因子中的关键作用以及潜热释放分布与海洋气旋动力、热力结构形成的机理。     

Cyclone Phase Space Characteristics of the Extratropical Transitioning Tropical Cyclones over the Western North Pacific

The cyclone phase space (CPS) method has been utilized to evaluate the extratropical transition (ET) of tropical cyclones (TCs) in many recent publications. However, these studies mainly focused over the North Atlantic basin. In this paper, the CPS characteristics of all the cyclones over the western North Pacific are investigated and discussed, with three parameters calculated from the best-track data of the Regional Specialized Meteorological Center in Tokyo and the Japanese 25-yr reanalysis data. It is concluded that most TCs over the western North Pacific possess the non-frontal and warm-core structure, while a larger number of cyclones that have undergone ET hold the frontal and cold-core structure. The spatial pattern of the CPS parameters indicates that the areas of tropical and extratropical cyclone activities could be demarcated by 30°N. The composite and individual series of three parameters of the CPS indicate that the transformation of −V _T^U from positive to negative leads to the start of ET, and could be considered as a potential predictor in operationally forecasting an ET event.     

近50 a春季东亚温带气旋活动频数的气候特征及其变化

根据1948-2000年共53 a的NCEP/NCAR逐日海平面气压再分析资料,分析了春季(3、4、5月)东亚内陆和沿海地区气旋活动频数、气旋移动路径等气候特征及其年际、年代际变化,结果表明在春季的3、4、5月份中,内陆存在三个明显的气旋活动频数较大的地区,分别位于101°E、45°N附近的蒙古高压南缘、贝加尔湖以东的115°E、53°N附近地区和126°E、53°N我国东北北部附近地区.蒙古地区春季气旋活动频数存在明显的年代际变化,50年代气旋活动频数较少,60年代开始到70年代后期气旋活动频数较多,从70年代末至今又进入一个气旋活动频数较少的时期.贝加尔湖东部地区在50年代初气旋活动频数较多,50年代中期到60年代中期气旋活动频数较少,而60年代后期到70年代后期气旋活动频数又较多,此后气旋活动频数逐渐减少.我国东北地区春季各月气旋活动频数没有明显的年代际变化,只有80年代以来气旋活动频数的振幅较大.东亚沿海春季气旋活动频数较高的地区主要位于我国东北到俄罗斯远东和我国长江中下游到日本一带.从气旋活动路径来看,我国长江中下游到日本一带气旋活动路径在各个年代基本相同,没有明显的年代际变化,而我国东北到俄罗斯远东地区气旋活动路径在不同年代略有差异.进一步分析发现,气旋活动频数与北方地区春季降水量及沙尘暴发生次数具有一定关系.     

Multi-scale Cyclone Activity in the Changjiang River–Huaihe River Valleys during Spring and Its Relationship with Rainfall Anomalies

Based on the recognition framework of the outermost closed contours of cyclones, an automated identification algorithm capable of identifying the multi-scale cyclones that occur during spring in the Changjiang River–Huaihe River valleys(CHV)were developed. We studied the characteristics of the multi-scale cyclone activity that affects CHV and its relationship with rainfall during spring since 1979. The results indicated that the automated identification algorithm for cyclones proposed in this paper could intuitively identify multi-scale cyclones that affect CHV. The algorithm allows for effectively describing the shape and coverage area of the closed contours around the periphery of cyclones. We found that, compared to the meso- and sub-synoptic scale cyclone activities, the synoptic-scale cyclone activity showed more intimate correlation with the overall activity intensity of multi-scale CHV cyclones during spring. However, the frequency of occurrence of sub-synoptic scale cyclones was the highest, and their effect on changes in CHV cyclone activity could not be ignored. Based on the area of impact and the depth of the cyclones, the sub-synoptic scale, synoptic scale and comprehensive cyclone intensity indices were further defined, which showed a positive correlation with rainfall in CHV during spring. Additionally, the comprehensive cyclone intensity index was a good indicator of strong rainfall events.