7月东亚高空西风急流变化对我国雨带的影响

分析了7月东亚高空西风急流北跳和急流中心西移时我国雨带的变化特征,发现急流北跳与长江中下游梅雨结束有很好的对应关系;急流中心西移则与长江中下游梅雨结束无对应关系,但急流中心西移相对于急流北跳发生的早晚对雨带北移过程有重要影响:在急流中心西移晚于急流北跳发生年份,雨带北移依次为长江中下游地区—淮河流域—黄淮地区逐渐北推,其他年份雨带则从长江流域直接北跳至黄淮地区。进一步分析表明:(1)急流北跳和急流中心西移引起中纬度大气环流发生显著变化,从而引起西太平洋水汽输送发生显著变化,孟加拉湾水汽输送无变化。(2)急流北跳和急流中心西移时大气环流调整不同,导致来自西太平洋的水汽输送变化不同,进而对雨带北移产生不同的影响。急流中心西移相对于急流北跳发生时间早晚不同,大气环流调整过程和水汽输送调整过程也不同,使得雨带北推进程不同。     

陕北地区植被治理与退化对一次区域降水过程影响的数值模拟

针对陕北地区一次区域性降雨个例 ,运用中尺度模式MM5V3 5进行了陕北地区植被治理和退化的敏感性试验。结果表明 ,植被生态治理后 ,能够使区域的平均降水量增加 ,使地表净盈余水分 7 6% ;植被退化使降水量减少 ,地表亏失水分 3 6%。植被变化对降水的影响有热力和动力两方面原因 :一方面 ,植被改善后 ,地气之间的热通量增大 ,地表对大气的增温作用增强 ,使低层大气更趋于不稳定 ;另一方面 ,植被改善增大了地表的非均一性 ,能够激发出一定强度的局地次级环流叠加于天气尺度系统上。这两种作用 ,使系统加深并发展 ,增加到达地面的降水量。植被退化则产生与上述相反的作用 ,导致局地降雨量的减小 ,使地面进一步干旱化。     

梅雨雨带北跳过程研究

利用1979～2007年逐日再分析资料和高分辨率逐日降水资料,通过定义确定了每年梅雨雨带北跳的日期,对梅雨雨带的北跳过程及其可能的物理机制进行了研究。分析结果表明:梅雨雨带北跳日期存在明显的年际变化,本文合成得到的雨带北跳过程与前人的工作相一致。水汽输送的变化和对流层中层的垂直运动是影响梅雨雨带位置分布的关键因素。Omega方程诊断结果表明,在梅雨雨带北跳前期,对流层高层的环流异常导致江淮流域出现异常下沉运动,不利于梅雨雨带的北跳;而涡度方程的诊断结果表明,江淮流域的异常下沉运动导致的非绝热冷却在中国东部的对流层低层引起异常反气旋涡度倾向,有利于副热带高压西伸,从而有利于梅雨雨带的北跳。因此,当对流层高层环流发生变化（主要受纬向涡度平流影响）,使得江淮流域的异常下沉运动转变为异常上升运动时,高低层相互配合,造成了梅雨雨带的突然北跳。     

沿天山地区一次暴雨动力过程和云中水凝物粒子特征的数值模拟研究

在分析了2018年5月23日—24日北疆沿天山一带典型的地形暴雨天气过程的环流形势、水汽输送和暴雨云系特征的基础上,利用高分辨率数值模式WRF3.8.1对暴雨过程进行模拟,在模拟结果与实况较为吻合的基础上,利用模拟资料对暴雨动力过程和云微物理特征进行了分析。结果表明：(1)“两脊一槽”的环流形势是此次暴雨发生的环流背景,东移过程中不断加深的中亚低槽是此次暴雨的影响系统。巴伦支海的水汽经过西西伯利亚平原多次转向输送至暴雨区,为暴雨的产生提供有利的水汽条件。积层混合云快速移过暴雨区使较强降雨持续了约6 h。(2)高分辨率数值模式WRF能较好地反映出此次暴雨过程的降雨性质、雨带分布特征和大值中心位置。模拟结果显示低空急流在向天山移动过程中,受天山地形阻挡抬升,在沿天山一带形成了显著的辐合和上升运动,为此次强降雨提供了有利的动力条件。(3)有利的动力条件使水凝物粒子(冰晶、雪、霰、云水、雨水)能够在北疆沿天山一带地区不断聚集、增长从而形成大值中心,固相粒子与液相粒子在垂直分布上相交的区域存在固—液粒子转化,有利于降雨强度的增强,其中霰粒子和过冷云水发挥了重要的作用。     

台风菲特暴雨诊断分析

"菲特"台风暴雨具有阶段性特征,包括台风远距离降水、台风倒槽和内螺旋雨带降水、台风外部螺旋雨带降水、台风残留低压环流与冷空气相互作用降水4个阶段。利用地面观测、气象雷达观测、NCEP分析资料,对"菲特"台风暴雨环流形势进行了分析。引导台风东移的高压东西部具有不同热力属性,东部暖性深厚、西部冷性浅薄。浅薄冷高压阻挡登陆台风继续西移,延长台风倒槽和外围螺旋雨带的降水时间。"丹娜丝"台风的靠近,有利于东南风水汽输送的增强。副热带高压的增强,在黄海上空逼近东移高空槽形成稳定的高空急流。文章提出与传统垂直风切变大、高空急流强的冷空气阻挡型不同的侵入型冷空气和台风相互作用形势。侵入型冷空气从低层入侵,影响台风残留低压的外围环流。在低压外围环流的北部形成较强的东北风,并与海上的东风对峙辐合形成海岸锋。冷空气侵入型的空间不对称特征明显:对流有效位能东高西低,垂直风切变西北高东南低。残留低压的中层受冷空气影响较小,沿海地区的东南风持续的时间更长。中层高位涡区与地面海岸锋的互应,为变性的台风残留低压暴雨提供有利条件。     

台风“利奇马”登陆前后雨带强度与结构变化特征分析

利用GPM卫星3-IMERGM产品、NCEP/NCAR逐6 h水平分辨率0. 25°×0. 25°的再分析资料和后向追踪轨迹模拟技术,对"利奇马"登陆前后降水结构特征及雨带强度变化成因展开分析。研究发现:登陆前强雨带非对称分布与垂直风切变作用密切相关;临近登陆风切减弱,强雨区趋向环流向岸侧。轴对称环状降水率先后出现收缩和扩展,雨带强度经历两增两减变化。其中登陆前雨带增强发生在南亚高压和副热带高压加强、垂直风切持续减弱的有利环境背景下;浙闽沿海离岸风和中心西侧次级环流形成促进了对流雨带发展;"罗莎"台风外围北侧偏东气流为雨带提供有利水汽输送。登陆时刻雨强减弱发生在南压高压、副热带高压及"罗莎"北侧偏东风减弱背景下。雨强变化与水汽通量散度呈正相关,与垂直风切变呈反相关,整层可降水量增大相对降水率峰值有6 h左右提前量。     

水汽凝结过程与高低空急流对冷锋环流的作用

文中利用包括水汽凝结过程的湿大气原始方程模式，研究了高空西风急流和低空南风急流中冷锋环流和垂直运动场的演变，计算结果显示:水汽凝结过程的加入，使锋区垂直运动和锋面环流大大增强，上升运动随时间发生剧烈的变化；湿过程对锋面环流的作用发生在水汽饱和并发生凝结之后，未饱和水汽的存在对锋面环流没有什么作用；与干大气模式中高空西风急流是造成冷锋环流演变的主要因子情况不同，低空南风急流在湿大气中对锋面环流有极为重要的作用，其作用至少与高空西风急流相等；在激发锋区重力波上，低空南风急流的作用可能更加明显；水汽凝结湿过程的加入，不论是在高空西风急流下还是在低空南风急流中，都能在锋区激发出波长约为300 km的重力波，并以大于锋面移速的相速传入暖区。     

飑线组织化过程对环境垂直风切变和水汽的响应

利用ARPS模式对飑线发生发展过程进行二维理想数值试验,讨论了低层环境垂直风切变和水汽条件变化时,飑线内部物理因子配置变化及其与系统强度演变的联系。研究表明,飑线发展过程中出现的动量、热量和水汽的再分配过程,造成系统内垂直环流结构和扰动温湿场分布发生变化,从而影响系统内部深对流的组织化过程和飑线强度的发展。基于低层环境垂直风切变和水汽两个要素的敏感性试验研究表明,低层环境垂直风切变增大（减小）时,飑线移速减慢（加快）,冷池前沿激发的新对流与中高层的垂直运动相互贯通（分离）,飑线系统强度随之增强（减弱）。此外,当低层水汽增加（减少）时,会导致输送到中层的水汽增加（减少）,中层凝结潜热释放增多（减少）,该层垂直运动增强（减弱）;同时,飑线系统区域环境释放的对流有效位能（CAPE）增大（减小）,新生对流的强度增强（减弱）。低层水汽条件通过水汽输送和能量释放,改变冷池前沿新对流与中高层垂直环流的组织化结构,从而影响飑线强度。     

豫西地形对一次强降水过程的影响分析

利用中尺度模式WRF 3.3.1模拟了2007年7月29日豫西山区强对流天气过程,并进行了地形高度敏感性试验。结果表明：模式能够很好地再现此次强对流降水过程,模拟降水范围与强降雨中心均与实况较一致。分析对比控制试验和地形敏感性试验结果可知,地形的改变能够在水平和垂直方向上影响环流形势,进而影响降水的落区和中心量级。地形升高和迎风坡梯度增大使近地面层水平风场辐合增强,中层上升运动明显增大,且低层的水汽通量增大,导致雨带横向范围和降水中心量级明显增大;而地形降低和迎风坡梯度减小使山脉对近地面层气流的阻挡作用明显减弱,低层水汽通量显著降低,中层辐合抬升运动明显减弱,迎风坡前强降水中心减弱甚至消失,而山脉下游降水则有所增强。分析地形高度与山前降水的定量关系可知,降水中心量级随着地形升高或降低相应地增大或减小,但二者并非完全的线性正相关。     

青藏高原南侧经圈环流变化特征及其对降水影响分析

基于1979-2015年青藏高原(下称高原)地区气象观测站的逐日降水资料和ERA-Interim逐日再分析资料,分析高原南侧经圈环流的季节演变及年际变化特征,并讨论其对高原降水及水汽输送的影响。结果表明,高原南侧80°E-90°E范围存在前季风环流、季风环流、Hadley环流的季节演变,前季风环流有-0. 377 s~(-1)·(10a)~(-1)减弱的趋势,季风环流有0. 524 m·s~(-1)·(10a)~(-1)显著增强趋势。在90°E-105°E范围存在季风环流和Hadley环流季节转换,季风环流存在0. 413 m·s~(-1)·(10a)~(-1)的增强趋势。基于各经圈环流开始、结束时间的定义,发现在80°E-90°E,前季风环流建立的时间有推迟而结束时间有提前的现象,其维持时间出现每10年-1. 47候的缩短趋势。在90°E-105°E,季风环流维持时间增长,Hadley环流维持时间缩短。前季风环流增强使得高原水汽辐散区辐散增强,水汽辐合区辐合增强,高原西南侧有东北向水汽输送增强,而高原西北侧有西南向水汽输送增强。夏季季风环流增强,高原南部至孟加拉湾地区自南向北的经向水汽输送显著增强,印度洋向高原输送的西南向水汽通量明显增加。前季风环流增强,春季高原中部及西南部降水减少,而东南部和北部降水增加。夏季季风环流增强时,高原南侧上升支增强,高原南部降水增加,而高原北部降水出现减少。     

On the coupling between vegetation and the atmosphere

Recent studies suggest that vegetation can drive large-scale atmospheric circulations and substantially influence the hydrologic cycle. We present observational evidence to quantify the extent of coupling between vegetation and the overlying atmosphere. Within the context of vegetation–atmospheric interactions, we reanalyze existing climatological data from springtime leaf emergence, emissivity, dew point temperatures, and historical records of precipitation and forest coverage. We construct new rainfall transects based on a robust global climatology. Using isotopic analysis of precipitation, we find that rain in Amazonia comes primarily from large-scale weather systems coupling interior regions to the ocean and is not directly driven by local evaporation. We find that changes in vegetative cover and state influence the temperature and moisture content of the surface and atmospheric boundary layer but are not reflected in observable precipitation changes. This analysis reaffirms the view that changes in precipitation over continental reaches are a product of complex processes only partly influenced but not controlled by local water sources or vegetation.     

珠江三角洲城市群对夏季降雨影响的初步研究

利用TRMM 2A25卫星降水数据和CMORPH同化数据对珠三角洲地区的降水分布特征进行了探讨,观测表明：珠三角城市群区域总体处于降水的低值中心,且对流降雨的低值中心尤为明显;同时近10 a珠三角核心城市区域降雨有减少的趋势,这种降水减少的趋势可能与珠三角城市化效应有关。本文进一步利用WRF模式模拟分析了珠三角城市群发展对夏季降雨的影响,结果表明珠三角城市化使得该区域降雨减少,其原因为城市化使得地表的蒸发减弱及其大气中的水分供应减少,同时也抬升了珠三角区域边界层高度相应增强了低层大气水汽垂直混合。     

黄淮海地区植被活动对气候变化的响应特征

基于1982 -2003年GIMMSNDVI遥感数据和气象资料, 综合运用趋势分析、相关分析、奇异值分解等方法, 分析我国黄淮海地区植被活动对气候变化响应的时空特征。结果表明:黄淮海地区整体气候变暖趋势比较明显, 干旱化尚不显著, 年平均植被NDVI表现为略微增加的趋势。在年尺度上, 温度是敏感性最强的气候因子, 全年温度、降水、相对湿度对植被NDVI动态变化具有正效应, 而蒸发量具有负效应; 在季尺度上, 温度、降水的敏感性最强。自然植被对降水的敏感性最强, 其次是温度; 农业植被对温度的敏感性最强, 其次是降水。植被对气候变化响应的空间特征表现为, 植被主要生长季平均NDVI与温度距平场空间结构一致, 与蒸发量距平场反位相对应, 与降水量距平场呈北、南部正负相反分布, 与相对湿度距平场呈南、北向正负相反的空间分布。     

MM5模式对区域气候模拟的性能试验

利用1998年6月NCEP资料和6月2日00：00地表资料及美国NCAR／PENN州的MM5对1998年6月我国南方降雨过程进行了气候模拟的性能试验，模拟结果表明，MM5基本上可模拟出局地大气环流和区域尺度上的强对流过程造成的雨区，降雨强度和强降水中心位置，但模拟的雨量与实际值相差较大，模拟值再现了我国夏季降水异常的空间分布特点，模式可向区域气候模式发展，但该模式模拟的1998年6月副高强度比其实际值的强度更强，故导致更多的水汽进入降雨区，造成过多的降雨。     

植被覆盖对暴雨型滑坡影响的初步分析

根据遥感资料、地形数据和历史观测资料等,以江西省为例,分析了森林植被覆盖率、森林生物量和暴雨型滑坡的空间分布,以及森林植被类型对大气降水的截留作用。分析结果初步揭示了植被覆盖对滑坡的影响,认为植被覆盖程度高、生物量多和植被覆盖差、生物量低的中低山区,都可能发生滑坡灾害。不同林冠对降水的截留作用,减缓了降水对斜坡的冲刷,但当降水强度达到或超过暴雨强度时,森林对降水的截留率减小。同等地质环境条件下,植被覆盖率低,滑坡较易发生,但当降水强度较大时,特别是达到诱发滑坡灾害发生的临界值时,植被对滑坡体的重力作用则更加重了滑坡的发生。植被覆盖对滑坡的影响主要取决于降水强度。高森林覆盖区发生滑坡的雨量临界值大于森林覆盖率差的区域。     

暴雨型滑坡灾害因素分析及预测试验研究

针对暴雨型滑坡灾害预报预警服务的需要, 以江西为研究区域, 从暴雨型滑坡灾害形成机理及预测理论入手, 通过8个滑坡灾害易发点的监测试验, 系统地研究了大气降水对地下水位、孔隙水压力、滑坡土体应力及滑坡稳定性的影响, 探讨了植被覆盖与滑坡的关系。结果表明:滑坡稳定系数与降水量有较好的负相关关系, 当降水量增大时, 滑坡稳定系数减小, 且略滞后于降水量的峰值; 在其他因素一定的条件下, 地下水位升高, 滑坡稳定系数直线下降。经计算得到8个试验点促使滑坡复活的临界指标是24 h降水量为60~203 mm, 值域的变化与滑坡体的土壤结构、力学性质、植被覆盖程度和降水强度的时空分布等因素有关。     

EVALUATION OF CONVECTIVE-STRATIFORM RAINFALL SEPARATION SCHEMES BY PRECIPITATION AND CLOUD STATISTICS

In this study,two convective-stratiform rainfall partitioning schemes are evaluated using precipitation and cloud statistics for different rainfall types categorized by applying surface rainfall equation on grid-scale data from a two-dimensional cloud-resolving model simulation.One scheme is based on surface rainfall intensity whereas the other is based on cloud content information.The model is largely forced by the large-scale vertical velocity derived from the Tropical Ocean Global Atmosphere Coupled Ocean-Atmosphere Response Experiment(TOGA COARE).The results reveal that over 40% of convective rainfall is associated with water vapor divergence,which primarily comes from the rainfall type with local atmospheric drying and water hydrometeor loss/convergence,caused by precipitation and evaporation of rain.More than 40% of stratiform rainfall is related to water vapor convergence,which largely comes from the rainfall type with local atmospheric moistening and hydrometeor loss/convergence attributable to water clouds through precipitation and the evaporation of rain and ice clouds through the conversion from ice hydrometeor to water hydrometeor.This implies that the separation methods based on surface rainfall and cloud content may not clearly separate convective and stratiform rainfall.     

Potential impacts of land-use on climate variability and extremes

This study aims at exploring potential impacts of land-use vegetation change (LUC) on regional climate variability and extremes. Results from a pair of Australian Bureau of Meteorology Research Centre (BMRC) climate model 54-yr (1949-2002) integrations have been analysed. In the model experiments, two vegetation datasets are used, with one representing current vegetation coverage in China and the other approximating its potential coverage without human intervention. The model results show potential impacts ...     

1956～2012年浙闽登陆热带气旋降水精细化观测统计分析

选取我国东南沿海热带气旋登陆数目多、经济发达的浙江和福建两省,利用国家级地面气象站逐小时降水观测资料,结合热带气旋降水客观分离方法,对1956~2012年（共57年）浙、闽两省沿海登陆热带气旋降水开展客观分离,统计分析热带气旋登陆期间降水精细化时空分布特征。结果表明:热带气旋平均路径在登陆前6小时至登陆后24小时呈西北行,累积降水具有明显非对称分布特征,与主要水汽辐合区相吻合,登陆后24小时至48小时的降水分布与鄱阳湖水体以及局地地形有密切联系;伴随登陆进程,降水分布呈现显著变化,登陆前,浙、闽两省降水较强;登陆后,降水范围向内陆扩展到浙、闽两省以外地区;登陆点聚类分析指出,所有类别的较强降水时段均位于登陆前12小时至登陆后6小时,但不同类别的降水分布和演变特征具有显著差异,这种差异与局地地形和热带气旋环流所处位置关系密切;小时强降水统计分析显示,伴随着登陆进程强降水频次分布逐渐变化和向内陆地区推进,高频次强降水主要出现在登陆前、后6小时的浙、闽两省沿海地区,且以两省交界附近地区最为集中,与该地区明显的高大地形分布有着密切的关系。两省各台站由登陆热带气旋带来的小时降水极值差异较大,从10到143 mm均有分布,大部分极值在30至60 mm之间。其中,极值大于50 mm的站点主要分布在沿海地区,在浙、闽交界处较为集中,与小时强降水的频次分布一致。     

The effect of vegetation changes on precipitation and Mesoscale Convective Systems in the Sahel

A number of general circulation model studies have assessed the impact of degradation of the land surface in the Sahel, mostly with idealized degradation scenarios. This paper builds on the previous research by testing the sensitivity of Mesoscale Convective Systems (MCS) and associated rainfall amounts to observed vegetation changes using a regional atmospheric model. Over the last 20 years, the vegetation in the Sahel has recovered from the drought in the 1980s and vegetation cover values have increased up to 20%. The sensitivity for both a vegetation increase and a decrease by these realistic amounts is investigated. The model simulations span 42 days of the rainy season and are centred over the region of the Hydrological and Atmospheric Pilot Experiment in the Sahel (HAPEX-Sahel), of which the data are used to evaluate model results. The model is able to correctly reproduce rainfall amounts and atmospheric profiles. Total precipitation is found to be insensitive to the applied vegetation changes, but the latter do have an impact on the rainfall patterns and the location of MCS. The model results indicate that the change in vegetation cover influences the MCS in two different ways: Firstly, the vegetation change is found to affect the surface fluxes and this in turn is found to affect the Convective Available Potential Energy (CAPE) and thereby the strength of the convective systems. The relation between vegetation cover and CAPE turns out to be affected by the time in-between precipitation events. Secondly, a change in atmospheric dynamics, especially the mid-tropospheric zonal flow, is modelled as response to a change in the spatial temperature and humidity distribution. Both mechanisms are likely to play a role in determining the characteristics of the rainfall pattern.