南支槽对四川地区降水影响的定量分析

对1981—2017年NCEP/NCAR逐日再分析资料采用客观方法识别南支槽活动,并结合四川地区156个国家观测站的逐日降水资料,统计分析了南支槽的时空分布特征及其对四川地区降水的影响。结果表明:①南支槽平均每年出现47.9次,月分布呈双峰型,1月和5月出现频次最高;②出现最多的区域为孟加拉湾以北、青藏高原南侧的90°E附近,22°～24°N地区;③11月至次年1月为南支槽的增强期,南支槽强度大致上随着经度的增加而减小,但在86°E和96°E附近为增强区;④南支槽活动同期,约73.97%的对应时段四川地区有降水过程,降水频率大值区主要位于盆地西南部和南部;⑤南支槽位置偏西时四川地区更容易出现降水过程,但呈现出较强降水过程对应的南支槽强度较弱的现象。     

南支槽影响下西藏高原南部3次暴雪天气特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和常规观测资料,对2013年1-2月西藏高原南部3次暴雪天气的环流形势、动力、水汽条件等进行诊断对比分析。结果表明:3次暴雪天气中高纬度均以经向型环流形势为主,从长波槽脊配置可分为长波槽型和横槽型两大类;西太平洋副热带高压偏西偏强、伊朗高压东北发展对南支槽加深和缓慢东移起到关键作用。南支槽区560 dagpm线在30°N以南,并东移至70°E附近或以东时西藏高原南部开始出现暴雪天气;暴雪区附近涡度场变化反映了南支槽强度特征,中高层强辐散对南支槽发展起到重要作用;水汽主要源于阿拉伯海,孟加拉湾水汽对东部降雪起到补充作用,南支槽前高空西南急流对水汽输送起关键作用,同时喜马拉雅山脉的大地形抬升,有利于上升运动和水汽凝结成云;水汽通量、水汽通量散度等变化及中心的移动方向,对降雪的强度、落区和时段具有较好的预报指示意义。     

广西一次冬季暴雨成因诊断分析

使用自动站、micaps资料、NCEP\NCAR1°×1°逐6h再分析资料对2012年1月13～15日广西大范围暴雨过程进行分析得出:南支槽东移和低层切变线南下激发广西上空冬季异常高湿区的能量和水汽释放;水汽来源是南海和孟加拉湾水汽,强降雨落区与切变线位置对应良好.分析物理量发现:水汽通量中心位于比湿大值区,指示水汽来源;西南风急流建立后大气湿层增厚;高低空涡度和散度场配置显示暴雨区上空存在强烈上升运动.     

夏季东亚地区水汽输送的气候特征

使用 1980—1997年垂直积分的水汽输送通量资料,分析了夏季大尺度水汽输送演变的气候特征及偏南风水汽输送在中国区域内的推进特征。结果表明:夏季各支大尺度水汽输送汇合成一条行星尺度水汽输送大值带,它从南半球出发,经过亚洲季风区,进入北太平洋;东亚夏季偏南风水汽输送所能到达的北界为东北北部50°N附近;西太平洋副高南侧的东南风水汽输送所能到达的西界为甘肃东南部100°E附近。垂直积分的水汽输送通量强辐合区大多位于行星尺度水汽输送大值带中,与降水大值区之间有很好的对应关系。     

西北干旱区水汽收支变化及其与降水的关系

利用NCEP资料计算并分析1961—2010年西北干旱区(35°N—50°N,73°E—105°E)经纬向水汽输送、蒸发和水汽辐合辐散的变化特征,以及它们与同期西北干旱区降水之间的关系。结果显示:(1)西北干旱区冬、春、秋季经向水汽输送为净输入,纬向为净输出,总水汽输送为净输入。夏季经、纬向水汽输送均为净输出;(2)1961—2010年,西北干旱区各季节降水均增加,冬、春季降水增加显著,夏、秋季降水增加不显著。冬季纬向水汽净输出减少,导致西北干旱区冬季总水汽输送增加;春、秋季经向净输入减少和夏季经向净输出增加,导致春、夏、秋季总水汽输送减少;(3)1961—2010年,西北干旱区各季节蒸发量显著增加,且夏季增加趋势最显著;(4)各季节水汽通量散度显著减小,水汽辐合加强,且夏季水汽辐合增强最明显;(5)蒸发增大和水汽辐合增强是西北干旱区降水增加的主要原因,但外部水汽输送变化也会影响降水变化。     

南支槽对西南高原地区冬半年日降水的影响

中国大陆地区主要受季风影响,冬半年(11月至翌年4月)的降水很少,在冬季南支槽(SBT)是影响中国降水的主要系统之一。为了评估SBT对中国冬季降水的影响,对1981 2013年NCEP/NCAR逐日再分析资料采用客观方法识别了SBT的活动,对中国区域的逐日降水数据利用SBT的降水距平百分率,评估了SBT对不同区域的影响。结果表明,冬半年南支槽对降水影响最显著的区域为青藏高原和云南地区,有南支槽活动日的降水比无南支槽活动显著增加。对中国华南地区、东北地区和新疆地区,南支槽活动日较冬半年平均降水减少;南支槽影响区域的站点前50强降水日数的南支槽位置分析表明,当南支槽影响降水主要为青藏高原区域,南支槽更多地位于80°E附近,而75°E以西和85°E以东的南支槽活动偏少;当南支槽产生强降水主要为云南区域时,南支槽主要活动区域在90°E以东;南支槽位于不同位置时,其降水影响区有较大差异:当南支槽位于80°E以西,降水影响区主要位于西藏西部;南支槽位于80°E 90°E之间,降水影响区主要位于西藏中部、青海中南部地区和云南西北部地区;南支槽位于90°E以东,降水增加地区主要位于西藏中部地区、青海东部和云南。     

基于客观识别的冬季南支槽强度年际变化及其与南方降水的关联性

利用欧洲中心ERA Interim逐日再分析资料，基于南支槽客观识别方法定义了一个南支槽强度指数，并结合格点降水资料，对1980—2019年冬季南支槽强度的年际变化特征及其与中国降水、大气环流和水汽输送的联系进行了研究。结果表明：① 南支槽强度变化主要呈准4年周期。② 赤道中东太平洋海温是影响南支槽年际变化的一个重要因素，与南支槽强度有很强的负相关关系，其中Nino 3区的海温变化对南支槽强度的影响更显著。③ 南支槽偏强年从云南南部到华南一带降水量较常年偏多，其中广东、湖南和江西南部至福建一带降水量较常年偏多30 mm以上；南支槽偏弱年西南至华南一带降水较常年偏少，其中广东、广西东部降水量较常年偏少30 mm以上。④ 南支槽偏强年时存在两支异常水汽输送路径，一支为从赤道以北至10°N，从60°E延伸至菲律宾附近的异常强西风水汽输送带；另一支位于20°N附近，由南支槽的槽前西南气流将孟加拉湾地区水汽输送到我国境内，是冬季西南与华南的主要水汽通道。     

全球变暖背景下亚非典型干旱区降水变化及其与水汽输送的关系研究

分析比较了中蒙(35°N~50°N,75°E~105°E)、中亚(28°N~50°N,50°E~67°E)和北非(15°N~32°N,17°W~32°E)三个典型干旱区水汽输送特征的异同,及其1961~2010年间的降水时空变化,分析了水汽来源和输送变化及其可能原因。结果显示,由于受不同的气候系统影响,中蒙、北非和中亚干旱区的降水在年内变化上有着显著不同。中蒙和北非干旱区降水呈现夏季风降水的特征;而中亚干旱区降水则为更多受到冬季风的影响。1961~2010年,随着全球气温上升,中蒙干旱区冬季纬向水汽输送增加而经向输送减少,总水汽输送增加;中亚干旱区冬季纬向输送减少而经向增加,总水汽输送减少;北非干旱区冬季纬向输送增加而经向输送减少,总水汽输送增加。夏季中蒙和北非干旱区经向、纬向输送均减小,中亚干旱区夏季纬向输送减少而经向减少,总输送增加。相应的,中蒙干旱区年、冬季和夏季降水分别以4.2、1.3和1.0 mm/10 a的趋势增加;而中亚干旱区冬季(1.2 mm/10 a)和夏季(0.1 mm/10 a)降水增加,年降水则呈减少趋势(-0.8 mm/10 a);北非干旱区年降水和夏季降水分别以0.5 mm/10 a和0.1 mm/10 a的速率增加。冬季中蒙干旱区主要水汽来源是水汽经向输送,而中亚干旱区水汽主要为纬向输送,经纬向水汽均为净输出是北非干旱区降水极少的主要原因,平均总水汽输送量约为-9.48×104 kg/s。冬季低纬度和高纬度环流通过定常波影响干旱区冬季降水。中蒙和中亚干旱区冬季降水主要受西太平洋到印度洋由南向北的波列影响,北非干旱区冬季降水主要和北大西洋上空由北到南的波列相联系。各干旱区的降水对海温变化有着不同的响应:中蒙干旱区冬季降水与冬季太平洋西海岸和印度洋海温呈显著正相关,夏季与海温相关不显著;中亚干旱区与地中海和阿拉伯海温相关,且与阿拉伯海温为正相关。     

贵州冬季两次降雪过程的对比分析

利用常规观测资料和NCEP1°×1°再分析资料,对贵州2014年2月18日(过程1)和2015年1月9日(过程2)两次降雪过程进行对比分析,结果表明:1过程1水汽主要依靠700 h Pa西南急流输送,过程2水汽依靠500 h Pa南支槽前西南急流输送,但大气中高层水汽含量较少,故过程2输送至贵州的水汽通量远小于过程1;2过程2南支槽强度强于过程1,700 h Pa切变线影响贵州的时间也长于过程1,导致过程2虽然水汽通量较小,但动力条件较好,使得24 h降水量与过程1相当;3过程1降雪时冷平流强于过程2,贵州700 h Pa以下温度低于0℃,地面气温低值区域(-4~2℃)位于贵州中部一线,而过程2中仅贵州中西部700 h Pa以下温度低于0℃及地面气温低于3℃,故过程1贵州出现大范围的降雪,积雪大值区位于贵州中部一线,而过程2的降雪和积雪主要出现在贵州中西部。     

东亚地区水汽输送强、弱年水汽输送的异同

利用1950-2002年NCAR/NCEP再分析逐日平均资料,计算全球格点整层水汽输送通量,分析东亚地区水汽输送强、弱年候平均水汽输送的异同点.水汽输送强、弱年都存在一条行星尺度水汽输送带,但是又有显著的差异:(1)南半球越赤道、阿拉伯海、孟加拉湾的水汽输出量不同.(2)副热带高压外围水汽的强度和影响范围不同.(3)中纬度向内蒙古中部和东北地区输送水汽的偏西风水汽输送带在水汽输送强年明显、弱年不明显.(4)在水汽输送强年中国云贵高原-长江中游-华北-东北南部有一条明显的水汽输送大值带,中国中、东部均有水汽输送,只是中国东南部和长江中下游地区水汽输送相对较少;在水汽输送弱年仅中同南方、东部沿海和东北地区南部有弱的水汽输送.(5)水汽输送强年的变化较为平缓,而水汽输送弱年则比较迅速.东哑地区偏南风水汽输送在水汽输送强、弱年的相同特征是:特征线南撤的速度非常快,在20°一30°N附近有东南风水汽输送加入,并取代西南风水汽输送;不同之处是,水汽输送强年建立的时间早、能够到达更北的纬度、强盛期长、撤退的时间迟.副热带高压南侧东南风水汽输送在水汽输送强、弱年的共同点是,西界均为95°E,由建立到强盛的速度郁非常快,在强盛期突然就东撤到130°E以东的区域;不同点是,在160°E处东南风水汽输送建证的时间不同,强盛期不同,纠达西界的时间不同,印度季风槽在95°E以西形成的东南风水汽输送持续时间和影响范围不同,西扩和东撤的速度不同.