2011年我国夏季降水动力统计预测与异常成因

该文对2011年我国夏季降水情况进行简要回顾,并对3月制作的夏季降水动力统计客观定量化和动力统计-诊断预测结果进行检验。以长江中下游地区为例,对比说明了两种预测方法选取因子的差异及动力统计-诊断较动力统计客观定量化预测结果有一定提高的原因。在此基础上,分析了导致2011年夏季主雨带较预测结果偏南的影响因素,并进一步探讨了大气环流特别是中高纬度阻塞高压和低纬度西太平洋副热带高压异常的可能成因。结果表明:2011年夏季主雨带偏南主要是中高纬度阻塞形势与低纬度副热带高压的季节内异常振荡及二者逐月不同配置的产物,而中高纬度阻塞形势与低纬度副热带高压的季节内异常振荡是由海温、积雪等外强迫及东亚环流系统内部成员相互作用所致。     

5—6月东北冷涡持续活动及强度特征

利用1960—2012年5—6月NCEP/NCAR逐日再分析资料,基于冷涡经典定义,采取客观识别方法检索东北冷涡活动过程,根据东北冷涡活动时空变化特征给出东北冷涡持续活动过程标准, 通过冷涡强度指数进行定量化分析,该指数对冷涡持续活动过程具有较好表征意义。冷涡活动强对应5月乌拉尔山阻塞高压、贝加尔湖阻塞高压和6月鄂霍次克海阻塞高压活动频繁。通过强弱指数年合成,得到6月强指数年冷涡系统较深厚,集中于对流层中高层,冷心结构明显,具有一定大气斜压特征; 高层存在冷中心,低层有冷空气活动,中高层西风带呈明显的上游分流和下游汇合特征,分汇流之间呈东北高、西南低的偶极子阻塞形势;弱指数年冷涡系统较浅薄,主要集中在对流层中低层,冷心结构不明显,不存在阻塞形势。     

两种微物理方案对夏季东北亚阻塞过程影响的数值模拟结果分析

选用NCEP/NCAR FNL再分析资料,利用中尺度模式WRF对2011年7月25日—8月3日的一次东北亚阻塞高压过程进行数值模拟试验。通过数值对比试验,讨论有冰相物理过程和无冰相物理过程的两种微物理方案对此次阻塞高压过程的强度和维持时间模拟的差异,并简要阐述原因。结果表明:WRF对阻塞高压过程有较好的模拟效果,有冰相物理过程的微物理方案模拟的阻高强度及维持时间较接近实况,整体阻塞闭合环流形势、高压中心值、中心位置以及中心上下游的低压槽强度均与实况接近;无冰相物理过程的微物理方案模拟阻塞高压在500 及200 hPa平均位势高度场上没有闭合的高值中心出现,500 hPa阻塞高压强度弱,持续时间短,200 hPa则相反。进一步研究发现,这两种差异主要由阻塞高压活动区域内的非绝热加热不同引起的,它对阻塞高压形成的强度和维持时间具有很好的指示意义。另外,阻塞高压附近区域的微物理潜热释放对阻塞过程的强度和维持时间也有一定影响。      

冬季中高纬地区阻塞高压活动及其气候影响

利用1958—1996年NCEP再分析500 hPa逐日高度场资料,根据阻塞高压定义的客观标准,对亚欧地区中高纬度冬季的阻塞高压进行了统计,并进行了气候学分析。结果表明,北半球冬季阻塞高压活动有很强的年际变化,而且存在明显的地理差异。在此基础上,本文还根据阻塞高压天气学指数,建立了阻塞高压的气候学指数,并用该阻塞高压气候学指数与温度、降水两个气候要素场进行了相关统计。     

吉林省夏季(6-8月)低温多雨的中期天气分析及其预报

本文从统计低温多雨的冷空气路径、源地和移速入手,找出主要影响系统为贝加尔湖北部及雅库茨克的阻塞高压。并进一步运用候距平中心的移动规律,分析了这种结论的可靠性,指出在前1—2候就有正距平中心在该地区活动的先兆。 用谐波分析的方法,探讨了超长波的演变规律和阻塞高压的关系;提出阻塞高压的加强和稳定,主要是一波脊和三波脊在该地区重叠和持续的结果。在低温多雨前的7—14天,三波的振幅占绝对优势;高温少雨前的6—12天,一波振幅大于三波振幅。 最后,用逐日天气图上特定地区异常稳定的槽脊活动来表征,得出简单易行,确率达90％左右,预报时效较长的中期预报方法。     

大气低频变化对福建前汛期典型持续性暴雨影响

在分析福建前汛期典型持续性暴雨过程大气低频变化特征基础上,建立了福建前汛期典型持续性暴雨大气低频扰动物理概念模型:典型持续性暴雨发生期间,对流层高层朝鲜半岛至渤海湾为低频低压,青藏高原西侧为弱高压,副热带西风急流核位于长江口至东海上空,福建上空为低频辐散区;对流层中层高度场低频分量中高纬度地区若出现贝加尔湖阻塞高压加强型、乌拉尔山及鄂霍次克海双阻塞高压加强型、鄂霍次克海阻塞高压加强型和乌拉尔山阻塞高压加强型4种低频扰动之一,福建上空为低频低值区;对流层低层低频流场福建上空为低频气旋控制,气旋中心位于江南或南海上空,如此高低空低频系统配置将引起异常的低频垂直经向环流,从而导致典型持续性暴雨的形成。     

江淮梅雨季亚洲阻塞高压活动统计特征

利用1960—2018年6—7月NCEP/NCAR逐日再分析资料和同期中国国家气象站日降水量资料,对江淮梅雨季亚洲地区阻塞高压活动地理分布、关键区阻塞高压事件活动频次、生命周期以及年际和年代际变化,及其与江淮梅雨异常的关系进行了系统分析。结果表明:（1）近59年江淮梅雨季（6—7月）,亚洲阻塞高压事件共计363次,其中心主要分布在乌拉尔山区域（40°—80°E）、贝加尔湖区域（80°—120°E）和鄂霍次克海区域（120°—160°E）3个关键区。（2）3个关键区阻塞高压事件的次数和累计日数由高到低依次为:鄂霍次克海、乌拉尔山和贝加尔湖区域。双阻塞形势以乌拉尔山-鄂霍次克海双阻居多,约占亚洲地区双阻日数的60%。阻塞事件的平均生命周期7 d左右,最长维持时间为13 d。（3）3个关键区总的及分区的阻塞次数和日数都有明显的年际变化并呈增加的趋势,其中线性增加趋势最为明显的是鄂霍次克海区域,与近59年江淮梅雨季的累计雨量增加趋势一致。（4）江淮梅雨季降雨量多寡与阻塞高压活动密切相关,梅雨正（负）异常年鄂霍次克海区域、乌拉尔山-鄂霍次克海双阻日数和次数显著偏多（偏少）,而乌拉尔山和贝加尔湖区域的阻塞高压事件与梅雨关系并不显著。（5）江淮梅雨季鄂霍次克海阻塞高压的日数多寡可能与前期海表温度异常信号ENSO有关。      

冬季大范围持续性极端低温事件与欧亚大陆大型斜脊斜槽系统研究进展

本文总结了近年来关于我国冬季大范围持续性极端低温事件（EPECE）及其对应的欧亚大陆大型斜脊斜槽系统的研究成果。EPECE和普通寒潮是冬季影响我国的两类不同时间尺度大型冷空气活动,对它们的异同点进行梳理和深入理解是非常必要的。最新研究进展可概括为如下:（1）基于极端低温站点的范围和极端低温过程的持续性特点,客观界定了我国冬季EPECE。近年来的研究表明,欧亚大陆大型斜脊斜槽系统是冬季EPECE形成和维持的主要关键环流系统。同时,鉴于大型斜脊斜槽系统的重要应用意义,建立了客观识别方法。（2）从前兆信号、环流演变、阻塞高压和反气旋式波破碎活动的角度,揭示了EPECE和普通寒潮事件之间的关键区别。全国类EPECE的发生具有一周之前的前兆信号,而普通寒潮并不存在这么早的前兆信号。EPECE以从乌拉尔山到东北亚的广阔区域的阻塞高压活动为关键特征,而普通寒潮则主要以区域性阻塞高压为其主要特征。这两类事件对应的阻塞高压活动的差异可由天气尺度波破碎活动的差异加以解释。（3）最新的研究解释了大型斜脊斜槽系统形成和维持的动力学机理。基本流场对位涡扰动的正压作用是大型斜脊斜槽系统的形成和维持最重要的动力学机制。基本流场通过变形场作功和线性平流使大型扰动维持和向下游发展。与阻塞高压不同,非线性作用并非大型斜脊斜槽系统维持的主要原因。     

近30年夏季亚欧大陆中高纬度阻塞高压的统计特征

文中利用1970～2001年NCEP再分析500 hPa逐日高度场资料,根据阻塞高压的天气学定义,采用客观统计方法检索出近32 a亚欧中高纬度392个阻塞高压个例,对其进行了气候学分析.结果表明,亚欧中高纬地区夏季阻塞高压活动频繁,10 d以下的过程占绝对多数,地理分布主要集中在45～70°N之间,纬向上可划分5个高发区,其中乌拉尔山和贝加尔湖东部阻高活动频次最高,同时,每个区域中又存在着相应的阻高活跃区.亚欧中高纬地区夏季阻高活动具有明显的季节内变化特征.6月份,阻塞活动多发生在乌拉尔山地区和鄂霍次克海地区,以双阻为主要形势;7月份,欧洲区和贝加尔湖地区的阻塞活动有所增多,尤其贝加尔湖东部地区增多明显,而乌拉尔山地区的阻塞形势明显减少,鄂霍次克海地区的阻塞活动位置向北移动,多发生在60°N以北,双阻形势逐渐减弱,贝加尔湖地区的中阻形势有所增强.8月份,阻塞形势主要存在于贝加尔湖东西两区,中阻形势占据主导地位.亚欧中高纬地区夏季阻塞高压活动年际变化特征也很突出,且这种年际振荡有明显的地理差异.另外,研究表明亚洲北部的阻高活动多以稳定型为主,移动型阻高个例仅占6.6%.移动型阻高以起源于乌拉尔山地区最多,移距最长,生命期最长.偶极子类阻高多集中在贝加尔湖东部与乌拉尔山地区,约占该地区总阻高频次的62.0%和49.7%,平均生命期分别达到7 d/次和9 d/次以上.     

7月份两种东亚阻塞形势对中国主要雨带位置的不同影响

根据长期的业务实践 ,把 7月份东亚阻塞形势分为副热带高压偏西型 (W型 )和副热带高压偏东型 (E型 )两类阻塞形势 ,对比两种阻塞形势下中国主要雨带位置的差别后发现 ,W型主要雨带在长江流域 ,1 95 1年以来较严重的长江大水是此类阻塞形势造成的 ;E型主要雨带位于江南至华南地区 ,长江流域洪涝较轻。不仅两种阻塞形势的 7月份环流有重大差别 ,其前期秋、冬、春季海洋、大气和天气气候特点也大不相同     

湖南雨凇与大气环流和海温因子的相关分析

雨凇是冬季影响湖南的一种主要气象灾害。对湖南雨凇与大气环流特征量、海温异常的相关性进行了分析。结果表明：亚洲区极涡面积和东亚槽位置对中国湖南雨凇天气影响极为重要。当欧亚纬向环流为低指数时,有利于中国湖南雨凇的形成;当东大西洋欧洲区阻塞高压面积指数为低指数和乌拉尔山区阻塞高压面积指数为高指数时,湖南多雨凇天气发生。冬季西太平洋副热带高压面积偏大、强度偏强、西脊点偏西不利于中国湖南雨凇发展。拉尼娜事件结束年同时为厄尔尼诺开始年的年份湖南雨凇最为严重,厄尔尼诺事件起始年湖南雨凇强度最轻。     

基于随机重排去趋势波动分析的极端高温事件研究及其综合指标的建立

基于中国气象局公布的1961-2006年中国165个国际交换站无缺测的逐日平均气温资料,利用随机重排去趋势波动分析(S-DFA)方法,计算并分析了中国极端高温事件阈值的空间分布特征,并对S-DFA方法在实际资料中的应用进行了检验。从可预报性的角度给出了极端高温事件强度综合指标的定义。该综合指标将极端高温事件的发生频次和强度综合起来,兼顾不同地区各自特有的区域气候背景,进一步说明综合指标定义的合理性。基于极端高温事件综合指标的空间分布规律,将1961-2006年间中国极端高温事件分为4个不同等级的地区。极端高温事件综合指标在20世纪90年代初期之前一直保持平稳的波动变化,之后则一直处于上升之中,尤其是在90年代中后期开始迅速上升。     

丽水市旅游气候舒适度分析

采用人体舒适度气象指数（BCMI）、寒冷指数（CI）、温湿指数（THI）和度假气候指数（HCI）等4个综合性的气候指标,对丽水市的旅游气候舒适度进行了分析评价,并着重对比分析了BCMI和HCI对旅游气候适宜性的表征能力。结果表明：丽水市全年有8个月BCMI处在4～6级之间,属一类气候适宜区;冬季CI值较低,无严寒现象,夏季低海拔地区THI值偏高,但海拔600 m以上地区（约占市域面积6成）THI值较低,适宜“避暑纳凉”;HCI比传统的BCMI表现的更客观、更全面,它不仅考虑了气候的热舒适性影响,还考虑了降水和云量对旅游出行及观光的影响,且就时间尺度而言,HCI更适合旅游舒适度逐日预报的开展。     

A New Precipitation Index for the Spatiotemporal Distribution of Drought and Flooding in the Reaches of the Yangtze and Huaihe Rivers and Related Characteristics of Atmospheric Circulation

Characteristics of the spatiotemporal distributions of precipitation anomalies in the reaches of the Yangtze River and Huaihe River (YHR) were studied using EOF method. Four main precipitation pat-terns for the YHR in summer identified by the first two modes: a region-wide flood over the entire YHR (RWF); a region-wide drought over the entire YHR (RWD); a flood in the south with a drought in the northern region of the Yangtze River (FS-DN); and a drought in the south with a flood in the northern region of the Yangtze River (DS-FN). Based on the first two modes and the actual precipitation departure percentage, a new precipitation index is defined in this paper. The typical flood/drought years associated with the various rainfall patterns defined by this precipitation index are more representative and closer to reality compared to some existing precipitation indexes which just use the area-mean precipitation or the EOF time components individually. The characteristics of atmospheric circulation in summer corresponding to the four main precipitation patterns over the YHR in summer show the features of atmospheric circulation differ in different precipitation pattern years. Although the different patterns share a common main influential circulation system, such as the blocking high over northeastern Asia, the low trough of westerly flows in the mid latitudes, the West Pacific Subtropical High (WPSH), and the high ridge over the Tibet Plateau, the difference in location and intensity of these systems can lead to different distributions of precipitation anomalies.     

基于动态阈值法的NOAA系列卫星云检测结果检验

采用我国地面报资料、国际船舶报资料和云卫星(CloudSat)产品,分别对多通道动态阈值云检测方法的云检测结果进行了检验。结果表明,动态阈值云检测方法可用于长时间序列卫星观测数据的云检测,不仅运行速度较快,可实现全自动,且精度较高,陆地上空云检测准确率为82.8%(地面报资料),海洋上空云检测准确率为91.5%(船舶报资料)。此外,还利用CloudSat资料检验不同观测时间差对NOAA系列卫星云检测结果检验的影响。     

新一代天气雷达测速定标精度检查方法

通过对新一代天气雷达速度测量原理介绍,阐述了速度模糊产生的原因,在此基础上介绍了当前几种退速度模糊方法,并比较了这几种方法的特点和需要改进的地方。介绍了新一代天气雷达测速定标检查时理论计算速度值的方法和速度模糊时显示的实际速度值计算方法。为确保雷达采集的数据尤其速度场资料的可靠性,各厂家采用了不同的定标和检查方法,通过对各厂家速度定标和检查方法的分析与比较,指出了各自的特点和需注意问题,为新一代天气雷达技术保障提供借鉴。     

德州市高血压发病气象条件与预报模式

采用1999—2008年德州市人民医院高血压发病人数入院资料和德州市地面气象资料,应用逐步回归方法,分别建立四季的高血压发病人数与气象条件及其变化的线性回归关系模型,借鉴生活气象指数、医疗气象学等研究方法,利用聚类分析法将德州市高血压病发病等级划分为4级,从而预测每个季节德州市高血压的发生程度。结果表明：德州市高血压发病与气压、气温关系密切;大雾主要对冬季高血压发病有影响,冬季出现大雾,尤其出现连续性大雾时,高血压发病等级增高,大雾对其他季节高血压发病影响较小;高血压发病等级与日照时数呈负相关。秋冬季连续阴天寡照,高血压发病等级增高。     

Application of blocking diagnosis methods to General Circulation Models. Part I: a novel detection scheme

This paper aims to provide a new blocking definition with applicability to observations and model simulations. An updated review of previous blocking detection indices is provided and some of their implications and caveats discussed. A novel blocking index is proposed by reconciling two traditional approaches based on anomaly and absolute flows. Blocks are considered from a complementary perspective as a signature in the anomalous height field capable of reversing the meridional jet-based height gradient in the total flow. The method succeeds in identifying 2-D persistent anomalies associated to a weather regime in the total flow with blockage of the westerlies. The new index accounts for the duration, intensity, extension, propagation, and spatial structure of a blocking event. In spite of its increased complexity, the detection efficiency of the method is improved without hampering the computational time. Furthermore, some misleading identification problems and artificial assumptions resulting from previous single blocking indices are avoided with the new approach. The characteristics of blocking for 40 years of reanalysis (1950–1989) over the Northern Hemisphere are described from the perspective of the new definition and compared to those resulting from two standard blocking indices and different critical thresholds. As compared to single approaches, the novel index shows a better agreement with reported proxies of blocking activity, namely climatological regions of simultaneous wave amplification and maximum band-pass filtered height standard deviation. An additional asset of the method is its adaptability to different data sets. As critical thresholds are specific of the data set employed, the method is useful for observations and model simulations of different resolutions, temporal lengths and time variant basic states, optimizing its value as a tool for model validation. Special attention has been paid on the devise of an objective scheme easily applicable to General Circulation Models where observational thresholds may be unsuitable due to the presence of model bias. Part II of this study deals with a specific implementation of this novel method to simulations of the ECHO-G global climate model.     

我国业务天气预报发展的若干问题思考

本文着重从我国业务天气预报的现状和国际业务化天气预报技术的发展趋势出发,探讨了业务天气预报发展目前存在问题和对于这些问题的若干思考。并强调了天气预报技术的发展必须和大气探测技术的进步和发展紧密结合,并强调了天气预报技术的发展应主观和客观预报相结合、数值和统计预报相结合。