不同空间型的El Ni?o对江淮流域夏季降水的影响

利用江淮流域1979—2010年夏季降水资料和海温资料等,研究了不同空间型的El Ni?o对江淮流域夏季降水的影响。结果表明,El Ni?o年江淮流域夏季降水异常为东部偏多西部偏少,El Ni?o Modok年为全区偏少,这与用江淮流域夏季降水和同期热带太平洋海温进行SVD分析的模态几乎一致。对东亚夏季风和环流场的分析结果表明其原因可能为:El Ni?o年东亚夏季风稍偏弱,长江中下游有异常上升运动,我国东北至西北太平洋海盆及江淮流域为负位势高度距平,华南至菲律宾海为正位势高度距平,江淮流域从低层到高层均为气旋性环流异常控制;而El Ni?o Modoki年为强东亚夏季风,且江淮流域有强烈的异常下沉运动,菲律宾、我国南海以及孟加拉湾北部均为显著的负位势高度距平,正距平中心位于日本及我国东海地区,菲律宾海地区及我国江淮流域低层的异常气旋式环流中心比El Ni?o年偏西且强度偏强,高层的异常反气旋环流中心也比El Ni?o年偏西、偏北,同时西太平洋副热带高压位置也较偏北。      

江淮气旋的气候特征分析

利用中央气象台的历史天气图资料对近49 a江淮气旋的发生路径、源地、年发生频数、强度进行统计分析.结果表明:江淮气旋发生频数的年际变化呈下降趋势,生成的强度呈上升趋势;通过小波分析发现江淮气旋的频数有明显的年际、年代际变化周期;以及有显著的月、季变化特征,春季及其每年的4月是江淮气旋出现最为活跃的季节和月份;受地形、下垫面等因素的影响,江淮气旋出现的源地主要集中在大别山及其东北侧、淮河上游及苏皖浙交界处、鄱阳湖这3个区域;江淮气旋的平均路径主要有3条:西北东移、偏南东移和偏北东移,且江淮气旋的移动路径有明显的季节性变化.     

春季江淮气旋及影响的统计分析

以Lu[1]改进的温带气旋识别方法为基础,结合江苏省73个人工气象观测站的降水资料,统计分析了近35年来春季江淮气旋及其与江苏春季暴雨的关系。结果表明,近35年来,春季江淮气旋发生的次数呈现趋势性递减的变化,其源地主要集中在安徽西南部的大别山东侧和西北部的淮河上游平原。江淮气旋对沿江苏南的春季暴雨有重要影响,而对淮北地区暴雨的影响最弱,给江苏春季带来区域性暴雨的江淮气旋主要是介于中尺度和天气尺度之间的次天气尺度系统。引起淮北和江淮之间两个区域暴雨的江淮气旋源于皖、豫、鲁三省交界处的比例较高。春季江淮气旋造成的暴雨区主要位于气旋中心附近和气旋的南部。其中,淮北地区雨区主要位于气旋中心附近,沿江苏南的雨区在气旋中心和南部均有分布。气旋中心涡度和风速大小、低空西南急流的位置和水汽通量辐合的位置是暴雨落区差异的主要原因。     

一次高原涡东移引发江淮强降水的动热力机制分析

利用ERA5(0.25°×0.25°)逐小时再分析资料,TRMM卫星降水资料和FY-2E卫星黑体亮温（TBB）资料等,探讨了2017年7月7-9日的一次移出高原涡形成发展的环流背景和移动特征,以及引发江淮流域强降水的动热力机制,并应用HYSPLIT4模式追踪江淮流域强降水的水汽源地。结果表明：此次高原涡生成于高原中部,先向东南方移动,到达四川中部后转为东北向移动,生命史为39 h。200 hPa南亚高压和高空急流强度较强,低涡位于高空急流入口区右侧的辐散区,促使低涡形成和发展。500 hPa低涡前部的负变高中心以及西太平洋副热带高压边缘的西南气流引导低涡的东移和转向。低涡移出高原后处于高空槽前正涡度平流造成的减压区,加之大地形背风坡有利于气旋性涡度增强,低涡得以发展。低涡下高原后沿江淮切变线移动,槽后的冷空气与携带孟加拉湾和南海水汽的偏南气流汇合,在锋生作用下低涡发展为江淮气旋,降雨量迅速增强达到大暴雨标准。高低空急流的耦合和低层对流不稳定的发展加强了动力抬升作用,有利于江淮强降水的形成。强降水的水汽源地主要为南海和孟加拉湾,降水最强时段对应辐合上升运动最强,对流云发展旺盛使降水得以维...     

近70年不同路径的南海热带气旋的统计特征

为进一步认识南海热带气旋(SCSTC)的基本特征规律,利用中国气象局上海台风研究所(CMA-ATI)整编的“热带气旋最佳路径数据集”等资料,对1949—2019年不同移动路径的SCSTC的频数、源地、强度变化等特征进行统计分析。(1) 近70年的SCSTC的频数呈现递减的趋势,其中东北走向的SCSTC频数相对较少,其峰值集中在5月、6月,西/西北走向的SCSTC频数相对较多,约占总数的76%,其峰值集中在8月、9月,且西/西北走向的SCSTC频数变化趋势与西太平洋副热带高压(“副高”)脊线位置的移动趋势相匹配,即当副高脊线逐渐向北(南)移动时,SCSTC频数随月份逐渐增多(减少)。(2) 东北走向的SCSTC平均强度比西/西北走向的SCSTC强,生命史也更长,并且在5种SCSTC强度等级中,东北走向的台风和强台风的强度二次加强的现象相比西/西北走向的更显著。(3) 两种路径走向的SCSTC的源地位置随着季节的变化都有一个先北抬后南撤的过程,与副高脊线的移动规律一致,东北走向SCSTC源地位置整体比西/西北走向的SCSTC更偏北2~3个纬距。      

南半球冬半年澳洲附近洋面上温带气旋的研究

根据1990～1992年南半球冬半年的GMS红外云图、格点资料和常规气象资料，分析了澳洲东、西部洋面上各月温带气旋的源地和移动路径，归纳出温带气旋发生、发展和消亡的四种云型演变概略模型图，并提出估计温带气旋中心气压强度的方法。     

基于NCEP资料的一次东移引发暴雨的江淮气旋结构特征分析

2015年5月1—2日由江淮气旋引发了一次江淮和江南暴雨天气过程,利用常规地面、高空观测、6 h一次的NCEP1°×1°再分析场、星下点分辨率为5 km的FY-2E水汽云图等资料,重点分析了江淮气旋的生成环境、结构特征、演变过程及东移原因,在此基础上分析了此次暴雨过程的成因。结果表明:(1)这次江淮气旋生成于500 h Pa西风槽前,西南涡沿暖切变线东移、地面冷锋进入低压倒槽的顶端;此后该气旋向东移动,但强度逐渐减弱。(2)这次江淮气旋表现为中低层浅薄系统,温度锋区弱,与经典的深厚温带气旋结构不同。江淮气旋生成时,正相对涡度区随高度向西倾斜;当高低层正相对涡度区逐渐垂直重合时,江淮气旋减弱。(3)暴雨的产生与低空急流输送的丰富水汽、500 hPa高空槽前中低层低涡、切变线、气旋等引起的强上升运动有关;暴雨区南北两支次级环流圈的存在有利于强上升运动的维持;地形抬升作用使得降水加强。(4)地面气旋中心总是沿中低层暖平流区域及其下游高低层微差涡度平流较大区域移动,移向对流层中层上升运动区。     

江淮气旋发生发展中尺度系统特征数值模拟研究

本文应用中尺度模式MM5对发生在江淮流域的气旋进行了数值模拟，并用模式输出的高时空分辨率、动力协调资料、HUBEX试验期间的加密观测资料进行江淮气旋的中尺度诊断研究。结果表明：从大尺度角度看，江淮气旋的生成可分为静止锋上的波动和倒槽锋生两种类型，但从中尺度角度分析，它们具有如下共同特点：（1）它们的生成源地均在大别山西侧，大别山地形均使得气旋发展增强，移速减慢。（2）在发展阶段，700hPa层以下的温压场的斜压结构是气旋发展的重要因素，当冷平流与暖平流呈现西北－东南的偶极子型时，气旋发展；当冷暖平流偶极子呈东西型时，气旋发展进入成熟期。（3）气旋中的中尺度雨带与Wave-CISK湿条件对称不稳定区有密切关系，辐合上升区出现在气旋暖锋前部和冷锋后部50－100km范围内。     

一次温带气旋特殊移动路径及其结构和成因分析

为了更全面地了解温带气旋的结构和形成原因,利用常规高空、地面观测、NCEP的1°×1°再分析资料和FY-2E水汽图像等资料,分析了2014年6月6 10日发生在华北及东北温带气旋的强度和移动路径、环流背景及结构和成因等。结果表明:(1)在发展阶段,地面气旋中心气压变化不大,但以逆时针旋转的路径移动;当地面气旋中心与高层低涡中心在同一垂直轴线上时,气旋停止发展。(2)以异常路径移动的气旋发生在500 h Pa大尺度环流多次调整的背景下。当气旋上游贝加尔湖至我国新疆南部的高压脊发展时,气旋初生;当气旋下游日本岛东部至鄂霍次克海高压脊发展时,气旋发展。(3)当正相对涡度随高度向西倾斜、气旋中心上空对流层低层正相对涡度首先加大、且其西侧的冷锋锋区增强、随后气旋中心上空整层正相对涡度增大时,地面气旋处于发展过程中;当高低层正相对涡度垂直重合、且对流层低层冷锋锋区减弱,则气旋停止发展。(4)对流层上层具有高值位涡的干空气逐渐进入地面气旋中心上空的湿区时,高位涡所携带的高空正涡度平流辐散作用使得低层辐合加强、绝对涡度增大,引起地面气压下降。(5)气旋中心上空的对流层中层暖平流和高层较大的正涡度平流使得垂直上升速度增强,气旋逐步发展;地面气旋中心总是沿中低层暖平流和其下游高低层微差涡度平流较大的区域移动。     

江淮流域夏季低频降水的前期预报信号

基于ERA-Interim逐日4时次再分析资料和753站逐日降水资料,对1980—2013年江淮流域夏季降水特征进行分析,探究江淮流域夏季低频降水的前期预报信号,结果表明:1)江淮流域夏季降水受10～30 d低频振荡影响显著,10～30 d低频分量在江淮流域夏季降水中占较大比重。2)200 hPa上,低频降水过程发生前9～6 d有低频反气旋(低频气旋)自青藏高原东北部向中国东部移动。500 hPa上超前低频降水过程9 d至低频降水过程发生时有西太副高自东向西(自西向东)移动至中国东部沿海地区,热带地区负(正)低频OLR中心不断向北移动,最北端到达江淮流域并达到最强,进而促进(抑制)江淮流域低频降水的发生。3)青藏高原预报信号能够有效补充西太副高及热带OLR信号的不足,将青藏高原信号、西太副高信号及热带OLR信号作为综合预报因子对江淮流域降水进行预报,对仅依赖低纬度地区信号进行降水过程预报的准确率有较好改进作用。     

2019年春季海洋天气评述

2019年春季（3—5月）的大气环流特征为：北半球极涡呈偶极型分布,两个低值中心分别位于东、西半球,中高纬度呈4 波型。3月,亚洲中东部中高纬度的经向型环流利于冷空气南下。4月和5月,冷空气势力减弱,温带气旋活动增加。我国近海出现了17次8级以上大风过程,其中冷空气大风过程6次,冷空气和温带气旋共同影响的大风过程有3次,入海温带气旋大风过程8次。春季共有13次海雾过程,3月3次,4月6次,5月4次。近海浪高在2 m以上的海浪过程有14次,台湾海峡周边海域的浪高较大。西北太平洋和南海没有台风生成,全球其他各大洋共有热带气旋 12个。我国近海的海面温度整体呈上升趋势,且北方海域的上升幅度大于南方海域。     

一次台风变性并入东北冷涡过程的动力诊断分析

台风北移变性并入东北冷涡是造成东北地区夏季大范围暴雨的主要形式之一, 但其中的热动力结构变化特征及其物理机制尚不清晰。本文利用美国国家环境预报中心(NCEP)的再分析资料对一次台风变性并入东北冷涡过程进行动力诊断分析, 分析结果显示:冷涡冷空气的不断侵入以及台风移动形成的相对冷平流使得台风暖心结构消亡, 其低层低压辐合和高层高压辐散结构消失, 变性并入东北冷涡后气旋整层偏冷, 低层出现冷中心。台风变性并入东北冷涡过程中, 冷涡中心附近高空急流南侧的反气旋切变抑制气旋直接往高空发展, 而急流轴左侧的热动力分布特征有利于垂直涡度的发展, 变性后的气旋环流向冷涡的移近有利于急流轴维持倾斜, 从而促进气旋向高空冷涡倾斜发展。同时, 冷空气在气旋低层附近堆积导致等假相当位温线发生倾斜, 造成垂直涡度在气旋中层倾斜发展。台风变性并入东北冷涡后, 高空冷涡槽底的正垂直涡度平流促进气旋由中层直接向高层发展, 而高空冷涡槽底急流促进正垂直涡度平流的维持。气旋高空环流的发展反过来削弱了东北冷涡的高层环流, 导致高空冷涡中心出现北撤。     

POTENTIAL VORTICITY STRUCTURE OF SUMMER CYCLONES OVER THE CHANGJIANG-HUAIHE VALLEY*

Based on the theory of Ertel potential vorticity,the isentropic potential vorticity maps and vertical profiles of potential vorticity for two summer cyclones over the Changjiang-Huaihe Valley are analysed.After discussing a possible mechanism for the genesis and development of such systems and their differences from typical extratropical cyclones,a conceptual model for their activities is proposed:A weak disturbance in the midlevel of troposphere originated from around the Qinghai-Xizang Plateau may cause heavy precipitation under favourable conditions and latent heat release in the mid-troposphere leads to downward extension of cyclonic circulation and a wave on the quasi-stationary front.This weak cyclone can develop substantially and become a typical extratropical cyclone only when air from the lower stratosphere flows downslope along isentropic surfaces into the region of interest.     

2020年春季海洋天气评述

2020年春季（3—5月）的大气环流特征为：北半球极涡为单极型分布,极涡较常年平均值偏强,中高纬度西风带呈现为3波型。3月,影响我国的冷空气总体多而不强,对北方海域影响较大。4月,我国近海海域上空为经向型环流,有利于冷空气南下。5月,影响我国近海的冷空气较弱,以温带气旋影响为主。我国近海出现了13次8级以上大风过程,其中冷空气大风过程4次,冷空气和温带气旋共同影响的大风过程5次,温带气旋影响的大风过程4次。春季共有7次海雾过程,3月3次,4月1次,5月3次。近海浪高在2 m以上的海浪过程有10次,大浪日数偏少。西北太平洋和南海共生成1个台风。我国近海的海面温度整体呈上升趋势,且北方海域升温幅度大于南方海域。     

东亚地区北方气旋和南方气旋活动频数的时空特征

利用1953-2007年NCEP／NCAR再分析逐日海平面气压场资料,统计分析东亚地区北方气旋和南方气旋的时间和地域分布特征。结果表明：南、北气旋活动频数存在明显的年际和年代际变化,伴随着一次全球性的年代际气候跃变,20世纪80年代初期北方气旋活动频数出现了显著的突变。从月际分布可知,5月北方气旋频数最多,8月南方气旋频数最多;春季北方气旋活动频繁,存在着明显的两个高值中心,分另Ij位于蒙古国中部和中国东北地区北部;夏季南方气旋活动频繁,主要集中在中国东部沿海及日本南部海面。南北气旋活动频数的季节变化与大气环流的变化密切相关。相关统计结果可增加对东亚温带气旋活动规律的认识和了解,并为预测和预报提供参考。     

POTENTIAL VORTICITY STRUCTURE OF SUMMER CYCLONES OVER THE CHANGJIANG-HUAIHE VALLEY

Based on the theory of Ertel potential vorticity,the isentropic potential vorticity maps and vertical pro-files of potential vorticity for two summer cyclones over the Changjiang-Huaihe Valley are analysed.Afterdiscussing a possible mechanism for the genesis and development of such systems and their differences fromtypical extratropical cyclones,a conceptual model for their activities is proposed:A weak disturbance in the mid-level of troposphere originated from around the Qinghai-Xizang Plateau may cause heavy precipitation underfavourable conditions and latent heat release in the mid-troposphere leads to downward extension of cycloniccirculation and a wave on the quasi-stationary front.This weak cyclone can develop substantially and becomea typical extratropical cyclone only when air from the lower stratosphere flows downslope along isentropic sur-faces into the region of interest.     

A Case Study of the November 2012 Mixed Rain-Snow Storm over North China

A mixed rain-snow storm associated with a strong burst of cold air and development of an extratropical cyclone occurred over North China from 3 to 5 November 2012.This early snowfall event was characterized by a dramatic drop in temperature,strong winds,high precipitation intensity,broad spatial extent,and coexistence of multi-phase precipitating hydrometeors.This study investigates the multi-scale interactions between the large-scale circulation background and the synoptic-scale weather systems associated with the storm.The results are as follows.（1） The Arctic Oscillation （AO） had been in its negative phase long before the event,leading to southward advection of cold air into North China in advance of the storm.（2）The large-scale atmospheric circulation experienced a decreased number of long waves upstream of North China prior to the storm,resulting in reduced wave velocity and an almost stagnant low pressure system （extratropical cyclone） over North China.（3） An Ω-shaped blocking high over East Asia and the western Pacific obstructed the eastward movement of an upstream trough,allowing the corresponding surface cyclone to stabilize and persist over Beijing and its neighboring areas.This blocking high was a major factor in making this event a historically most severe precipitation event in autumn in Beijing for the past 60 years.（4） Baroclinic instability at lower levels gave rise to rapid development of the cyclone under the classical ＂second type＂ development mechanism for extratropical cyclones.（5） Moisture originated from the Yellow Sea entered the slowly-moving cyclone in a steady stream,creating fairly favorable water vapor supply for the heavy rainfall-snowfall,especially during the later stage of the cyclone development.（6） Moisture transport and frontal lifting triggered low-level instability and updrafts.Intensification of the front enhanced the vertical wind shear,causing conditional symmetric instability （CSI） to expand upward within the unstable lower troposphere,and to eventually gear into the CSI region of the upper troposphere,which facilitated the upward development of low-level updrafts.     

PATTERNS OF CYCLONE ACTIVITY INFLUENCING CHANGJIANG RIVER-HUAIHE RIVER VALLEYS IN SPRING REVEALED USING THE CYCLONE AREA ALGORITHM

Due to the topography and local nonuniform distribution of heating, extratropical cyclones in the lower troposphere usually have complex shapes and structures, and there remain some uncertainties in identifying them. Using a modified cyclone area automatic objective recognition algorithm for cyclones, we investigated the patterns of spring cyclone activities affecting Changjiang River-Huaihe River valleys (CHV) of China during the previous 37 years. The results indicated that the algorithm performs well in reproducing the cyclogenesis, movement, and cyclolysis of cyclones in CHV. Three new perspectives were noted. (1) Most influential cyclones have relatively short travel distances and lifetimes, they are typically excluded when conducting synoptic-scale cyclone tracking. (2) The cyclogenesis location of influential cyclones in spring displays multi-source characteristics. In particular, the influential cyclones originated in northern China account for 43% with more marked mobility compared to the locally generated cyclones, although most of their centers do not enter CHV. (3) Multi-center cyclones appear mainly in Da Hinggan Mountains which is on the east side of the Mongolian Plateau and over the East China Sea. These cyclones are relatively large in horizontal scale and have relatively long lifetimes.     

北太平洋爆发性气旋的气候特征

利用1968—1987年的海平面天气图资料，分析了爆发性气旋的气候特点。主要内容有:爆发性气旋的发生频率，频率的时间分布，地理分布，大风强度及分布方位、气旋爆发前后的大风、中心气压、加深率等要素的变化。     

辽宁省温带气旋龙卷的环境参数特征

利用欧洲中期天气预报中心ERA5再分析数据, 统计1979—2020年辽宁省42个温带气旋龙卷环境背景和物理量参数特征, 结果表明:辽宁省温带气旋龙卷多发于温带气旋中心的西南、东南象限, 与冷锋前暖区相对应, 主要分布在辽河平原中西部及渤海湾沿岸, 强龙卷(EF2及以上级别)占比为28.6%。风暴相对螺旋度和对流有效位能的大值区出现在气旋西南—东南象限, 呈带状分布, 龙卷风暴主要分布于风暴相对螺旋度大值区西北侧、对流有效位能大值区的顶端的强梯度区附近。强龙卷参数最大值达0.7, 其大值区与EF2及以上级别龙卷相对应。地面冷锋和干线是温带气旋龙卷的关键触发系统, 对比近气旋中心和冷锋尾部湿度垂直分布, 后者所表现的高层强干侵入导致风暴产生更强的冷池, 过强的下沉气流可能是龙卷产生的不利因素。温带气旋龙卷多分布于高空急流左侧气流的分流区内, 对应高空强辐散区。0~3 km垂直温度递减率大值区与气旋中心附近的弱龙卷高发区有较好对应关系。