榆林市致灾暴雨的时空分布特征

利用1971—2012年42a榆林市12县区气象台站逐日(20—20时,下同)降水资料,对致灾暴雨的时空分布特征进行统计,分析发现:榆林平均每年出现致灾暴雨3.5次,在地域上呈南部多于北部、东部多于西部分布;致灾暴雨多出现在7—8月,占致灾暴雨总次数的73%;致灾暴雨强度最大的时段出现在7月下旬至8月上旬;西太平洋副高偏北偏强、东亚大槽偏东偏弱、东亚季风偏强,亚洲区极涡偏弱时,有利于榆林产生暴雨;榆林东部的黄河沿岸暴雨多,与偏南气流和偏东气流受地形阻挡作用强迫抬升,并在榆林东部形成辐合有关。     

秋季亚洲-太平洋涛动与中国近海热带气旋活动的关系

采用联合台风警报中心的台风最佳路径资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了秋季(9—10月)亚洲-太平洋涛动(APO)强度的年际变化与东亚-太平洋大气环流的关系,探讨了APO与西北太平洋和中国近海热带气旋(TC)活动的关系。结果表明:秋季APO年际变化与同期西北太平洋和中国近海TC活动关系紧密,即当APO偏强(弱),西北太平洋TC活跃区明显偏西(东),中国近海TC偏多(少);APO可以通过影响中国近海对流层纬向风垂直切变、低层辐合和对流层中层引导气流等,从而影响西北太平洋和中国近海TC活动;当APO偏强(弱)时,东亚大槽偏弱(强),东亚冬季风偏弱(强),使得侵入中国近海和热带西北太平洋的冷空气活动偏弱(强),有(不)利于这些海域TC的生成和发展;此外,在APO偏强时,西太平洋副热带高压脊偏西,其南侧偏东气流加强,有利于TC在偏强的偏东气流引导下向西移动或者其转向点偏西;而在APO弱年,副热带高压脊偏弱和偏东,偏东引导气流减弱,不利于TC西行或有利于其转向点偏东。     

欧亚大陆夏季地表热力异常与同期中国东部夏季降水的可能联系

利用ERA-40再分析资料、CRU TS3.0数据集以及中国站点观测数据,分析了欧亚大陆夏季地表热力异常的变化特征,在此基础上探讨了我国东部夏季降水与同期欧亚大陆地表热力异常之间的可能联系。研究发现,欧亚大陆地表气温与浅层土壤温度的大尺度变化特征基本一致:经验正交函数分解第一模态空间型表现为大陆西南部分区域与欧亚大陆其他区域反相变化,对应的时间系数均在20世纪80年代末出现转折。当夏季欧亚中纬度印度以北地区和我国中东部地区地表气温偏高时,东亚夏季风的强度偏强,西太平洋副热带高压位置偏东,我国东部偏南风偏强,江淮流域水汽偏少,且气流上升运动偏弱,降水偏少;华南和北方地区水汽偏多,且气流上升运动偏强,降水偏多;反之亦然。当欧亚大陆中高纬贝加尔湖以东及以西地区夏季地表气温偏高,而我国东北部地区夏季地表气温偏低时,东亚夏季风的强度偏强,西太平洋副热带高压位置偏西,我国东南部地区偏南风异常偏强,有利于水汽向江淮流域输送,东南沿海及内蒙古中部水汽偏少,且气流上升运动偏弱,降水偏少;而东部其余地区水汽偏多,且气流上升运动偏强,降水偏多;反之亦然。     

海南岛秋汛期降水的时空分布特点及其环流特征分析

利用国家气象信息中心整编的海南岛18个市县测站的日降水资料和美国NCEP/NCAR的再分析资料,分析了1981—2010年海南岛秋汛期降水的异常及其环流特征。研究结果表明:海南岛汛期降水分布形态与华南其他各区存在差异性,双峰结构不明显,随着暴雨级别的提高,暴雨日分布形态的单峰现象愈加显著,峰值出现在秋汛期内。秋汛期降水在时间分布上存在差异性,尤其是10月上半月内,不同级别的降水逐候分布均出现了急剧变化。在空间分布上也存在显著差异,降水高值区出现在海南岛中-东部,整体均呈一致的自东向西逐渐减弱的分布态势。9月中旬后,华南至南海北部地区处冬夏季风交替时期,天气尺度冷暖系统交汇激烈,高低空天气系统的有利配置导致区域性强降水频频出现在这一时期。其中,南海北部低空风场的走向和风速的差异,及南亚高压的位置变化是10月上半月内降水出现急剧变化的主要原因。低空偏东强风带在南海北部的出现和逐候加强是秋汛期内最显著的环流特征。多个极端降水个例的环流分析也显示,强劲的低空急流是秋汛期特大暴雨的天气学特征中最显著的强信号,急流的存在为暴雨过程提供了充沛的水汽输入和辐合抬升条件,是触发秋汛期极端降水的关键原因。秋汛期南海地区的水汽输送通量值随季节的推进经历了偏南单中心-南北双中心-偏北单中心的演变。输送水汽的气流来自印度洋的西南季风支流,澳大利亚-印尼一带的偏南越赤道气流,大陆冷高压东南侧的东北气流和副高南侧的偏东气流。此外研究结果还表明,特大暴雨发生期间,南亚高压的主体多位于南海北部,相对气候平均态而言,东亚西风槽偏强,副高偏北偏强,偏东低空急流强劲,造成暴雨增幅的水汽主要来自大陆冷高压东南侧的东北气流,副高南侧的偏东气流和印度洋的西南季风支流的输送。     

东亚夏季风北界与我国夏季降水关系的研究

为了研究东亚夏季风北界与我国东部夏季降水异常的关系,本文利用夏季850 hPa上20°N以北105°~125°E之间平均南风风速2 m/s所在的纬度,定义了一个新的东亚夏季风北界指数。初步分析表明:东亚夏季风北界在1976年之前(含1976年)位置偏北,而1976年之后位置偏南,具有明显的年代际变化,较好地反映了我国东部夏季降水异常分布型的变化。对应于东亚夏季风北界的异常,东亚夏季风强度、西北太平洋副热带高压位置与面积、亚洲大陆热低压等也发生了相应的变化,它们之间的关系如下:东亚夏季风北界位置偏北(南)时,对流层低层亚洲大陆热低压偏强(弱),东亚夏季风偏强(弱),西北太平洋副热带高压位置偏北(南)、面积偏小(大),南亚高压偏弱(强),长江中下游地区气流以下沉(上升)为主,降水偏少(多);华北地区气流以上升(下沉)为主,降水偏多(少)。     

东亚副热带西风急流位置异常对长江中下游夏季降水的影响

利用NCEP/NCAR 200 hPa月平均风场再分析资料,定义东亚大陆对流层上层不同经度上最大西风所在位置的平均纬度为东亚副热带西风急流轴线指数,该指数能准确反映东亚副热带西风急流位置的南北变化及其对长江中下游降水的影响,并能较好地体现东亚夏季风盛行期间对流层低层与高层的纬向风场变化特征。分析表明,该指数的时间变化具有与长江中下游夏季降水较一致的年代际变化及年际振荡特征。对东亚副热带西风急流位置异常年的大气环流差异分析表明,急流异常偏北时,南亚高压偏弱,位置偏北偏西,呈伊朗高压型;西太平洋副热带高压(下称西太副高)偏弱、位置偏东偏北;气流的辐合上升区北移至华北一带,而长江流域低层风场为辐散异常,上升气流较常年偏弱,降水偏少。急流异常偏南时,南亚高压偏强,位置偏南偏东,呈青藏高压型;西太副高偏强、位置偏西偏南;长江流域地区上空低层有较强辐合上升气流,高层有较强的气流辐散,对流旺盛,雨带在此维持,容易引发洪涝。     

海南岛冬季暴雨的时空分布及大尺度环流场特征分析

利用海南岛气象观测站逐日降水整编资料和欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts，ECMWF） ERA5再分析资料，分析了1991—2020年海南岛冬季暴雨的时空分布及环流特征。结果表明：海南岛冬季暴雨在月际分布（12月—次年2月）上存在较大差异性，降雨量级越大，差异越明显；在空间分布上也存在显著的地域性，东部地区发生频次最高，总体上呈现东多西少的分布特征。海南岛冬季暴雨的水汽输送主要以偏东方向为主，气流来自副高南侧的偏东气流和大陆冷高压东南侧的东北气流。海南岛冬季暴雨发生期间，相对气候平均态而言，偏东低空急流较为强劲，中南半岛南支槽形态明显，副高偏北偏西偏强，南亚高压西北向的出流偏强，且南海海域存在显著的海温正距平。     

2019年3月大气环流和天气分析

2019年3月大气环流的主要特征是极涡偏强且呈单极型分布,中高纬环流呈三波型分布,东亚槽偏东偏弱,导致弱冷空气频繁影响我国且路径偏东,西太平洋副热带高压强度较常年偏强,南支槽强度较常年偏弱但短波活跃,与频繁南下的东路冷空气交汇造成江南华南降雨显著偏多。3月全国平均气温为5.6℃,较常年同期（4.1℃）偏高1.5℃;全国平均降水量为30.0 mm,接近常年同期（29.5 mm）。月内我国出现1次全国强冷空气过程;南方地区有7次区域性暴雨天气过程;北方地区有1次沙尘天气过程;3月强对流天气过程频繁,江西、广东、广西、湖南等省(区)多地遭受风雹袭击。     

2006年夏季西南地区东部特大干旱及其大气环流异常

利用1959-2006年西南地区东部20个测站的逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析资料以及国家气候中心提供的环流特征量资料,分析了2006年夏季西南地区东部特大干旱的时空分布及其同期大气环流的异常特征.结果表明,2006年夏季西南地Ⅸ东部少雨时段从6月中旬初开始一直持续到9月上旬中后期,达80多天,其中7月下旬中期到9月上旬中期降水尤其稀少.西南地区东部区域6、7、8月及整个夏季(6-8月)降水都偏少,降水指数显示2006年是西南地区东部1959年以来夏季降水最少的年份.2006年夏季西南地区特大干旱与大气环流异常有很大的关系,中高纬度环流及西太平洋副热带高压、西风带环流、南亚岛压、低层流场、水汽输送以及垂直运动等都持续异常.西太平洋副高异常偏北且偏西和副高异常偏弱且偏东时,两南地区东部都日,能出现严重干旱,2006年夏季属于副高控制性高温伏旱.西太平洋副高偏强偏北偏西,同时伴随南亚高压偏强偏东,西南地区东部在副高控制下,盛行下沉气流,同时也抑制了向该地的水汽输送,再加上西风带环流以及中高纬环流配置不利于冷空气南下,因而2006夏季西南地区东部少雨干旱.青藏高原热源偏弱,菲律宾附近地区对流非常活跃,是引起2006年夏季西太平洋副商偏强偏北偏西的重要原因.     

全国大部气温偏高 东部地区出现连阴雨

本月全国大部地区偏暖,冷空气势力偏东、偏弱。孟加拉湾低槽稳定,南支系统活跃,副热带高压偏强。冷暖空气交绥于我国东部地区,使华北中部和南部、黄淮、江淮以及江南等地中旬出现连阴雨天气,淮河流域出现暴雨。     

海南岛不同强弱秋汛期暴雨的环流形势和动力特征分析

基于天气学诊断分析方法,对2000年10月11—14日、2010年10月1—8日和2003年10月4—5日、2005年10月10-11日4次不同降水强度的秋汛期暴雨过程进行了对比分析,研究结果表明:不同强度秋汛期暴雨过程的降水分布和高低层天气系统配置具有相似性,导致秋汛期暴雨出现强度差别的主要原因是天气系统强度、位置的差异。秋汛期暴雨强个例中,南亚高压中心位于海南岛上空,辐散强度是弱个例的2~3倍,南海热带低值系统相对更强,位置偏北,副高偏弱主体退缩至海上。南海中北部出现偏东风低空急流是秋汛期暴雨过程中最显著的环流特征。在不同强度的降水个例中,急流的分布形态、强度存在明显差别。强个例中低空急流的急流核强度、长度、厚度,以及急流核上方的风速梯度均远大于弱个例,且水平风随高度顺时针旋转现象十分显著,出现强的暖平流。此外,最强降水日中强个例的低空急流核位于海南岛东部近海上空,在水平方向上稳定少动,垂直方向和风速上则脉动剧烈。弱个例的急流核在水平方向上东西振荡明显,在垂直高度和风速上变化很小。秋汛期暴雨强个例的水汽主要由偏南风、偏东风和东北风3支气流输送而来,既有经向输送也有纬向输送,弱个例的水汽以经向输送为主,多为偏东气流所致。     

2003年淮河流域特大暴雨期间低纬环流分析

利用NCEP NCAR提供的OLR和气象要素场再分析资料 ,对 2 0 0 3年 6～ 7月淮河流域特大暴雨期间西南季风和东亚季风以及热带低纬地区环流的异常特征及其对梅雨暴雨的贡献进行了分析。结果表明 ,暴雨期间 ,长江流域附近地区维持准稳定的比常年明显偏强的南风带 ,北方冷空气亦比常年偏强 ;三次强降雨过程 ,低层均表现为稳定的强南风与阶段性增强的偏北气流的经向辐合。三次强降水过程中有两次 ,来自西北太平洋的东南气流的水汽输送占主导地位。异常环流分析表明 ,淮河流域强降雨时段 ,东南亚季风和南海季风异常偏弱 ;赤道西北太平洋地区东风气流比常年同期异常偏强。诊断分析认为 ,高原东部和南部地区对流活动比常年同期偏弱 ,80～1 1 5°E地区越赤道气流比常年异常偏弱 ,可能是西南季风异常偏弱原因。而偏强的WAKER环流可能是西北太平洋地区低纬地区东风异常偏强的原因。另外 ,印度尼西亚地区低层气流辐合异常偏强有利于副高的稳定和加强 ,进而使我国东南部地区长时间维持强异常偏强的东南气流 ,从而为淮河流域的持续暴雨提供了源源不断的来自南海和西北太平洋的暖湿气流     

四川省主汛期致灾暴雨的环流背景分析

利用1984—2010年四川地区暴雨致灾经济损失调查表以及1981—2010年6—9月四川地区逐日降水资料和NCEP再分析资料,探讨了暴雨洪涝年和干旱少雨年的影响环流系统的差异,结果表明:2000—2010年暴雨致灾经济损失较前10年增加了80.6%,致灾暴雨发生站次增加了38%。致灾洪涝年暴雨发生的6—9月环流背景特征是:南亚高压在"西涝东旱"年环流比"东涝西旱"年偏强;副高586dagpm位于四川和重庆以南的地区。洪涝年7月开始副高有明显的准双周左右的振荡周期,西风环流指数较干旱年波动较大,对流层中高层东亚中高纬大气环流出现14天左右的低频振荡,高原低涡具有14天左右的振荡周期。低纬度西南气流多次向中高纬输送,孟湾地区水汽通量较常年偏强,且进入四川地区的水汽通道通畅。     

中国西北夏季干湿特征分析

近45 a来中国西北夏季干湿的长期变化趋在不同的分区内有所差异,但位于西北西部的地区目前正处于偏湿阶段,而西北东部的地区目前正处于偏干阶段,同时整个西北地区近45 a来偏旱的年份多于偏湿的年份;东亚大槽比较稳定、深厚、新疆脊强,副热带高压偏东偏南是中国西北干旱年500 hPa高度场的显著特点,而东亚大槽比较浅薄、新疆脊比较弱,副热带高压偏西偏北是湿润年500 hPa高度场的显著特点。     

宁夏气温变化趋势及环流差异特征分析

利用宁夏20个气象站1961-2004年基本气象资料,结合同期NCEP/NCAR全球月平均再分析资料,对近44 a气温变化趋势及气温偏暖和偏冷时段的环流背景场特征,以及气温典型偏高和偏低年的环流差异特征进行合成对比诊断分析.结果表明:1961年以来,宁夏气温总体呈上升态势,60年代,气温为偏冷时段,90年代以后处于气温显著上升的偏暖时段;在偏冷时段,极涡位于贝加尔湖北部,河套地区受贝加尔湖东部低压底部平直气流控制;在偏暖时段,东亚大槽相对偏东,河套地区受较强的西北气流控制.气温偏高年,乌拉尔山冷低压强度偏弱,亚洲北部的冷空气主体偏北,河套地区主要受偏东气流控制,宁夏处于温度正距平区;气温偏低年,极地到贝加尔湖附近冷空气东移南下,河套地区西风明显加强,宁夏位于强的温度负距平中心的底部.气温偏高和偏低年的环流分布特征与偏暖和偏冷时段的环流背景场基本一致.     

2017年梅汛期致灾性暴雨的风廓线图表现特征分析

12 h内降雨量≥50 mm定义为"致灾性暴雨",表示具有灾害危险性和短时突发性特点;风廓线图是具有一定时间和空间分辨率的精细化产品,是对常规探空资料的有效补充。经分析2017年6月梅雨期间发生于义乌测站的致灾性暴雨在风廓线图上的表现特征有如下几点:一是暴雨雨强难以与强对流性暴雨相比较,属于非突发性的暴雨;二是暴雨均发生于南北两支强气流辐合之下,降水系统东移南压移动较为缓慢;三是中低层冷(暖)式层随切变线的变化而相互转换均有显现;与强对流性暴雨相比,风向随高度顺(逆)转若出现多次时,降水强度明显偏弱;中低层以上的SW风速明显加大,且大风区高度降低时,极有利于暴雨云团的发生发展。若有多个暴雨云团中心经过测站上空时,有一定厚度的偏西(东)风向转换可达180°;暴雨云团质心比强对流性暴雨明显偏低。     

2017年梅汛期致灾性暴雨的风廓线图表现特征分析

12 h内降雨量≥50 mm定义为"致灾性暴雨",表示具有灾害危险性和短时突发性特点;风廓线图是具有一定时间和空间分辨率的精细化产品,是对常规探空资料的有效补充。经分析2017年6月梅雨期间发生于义乌测站的致灾性暴雨在风廓线图上的表现特征有如下几点:一是暴雨雨强难以与强对流性暴雨相比较,属于非突发性的暴雨;二是暴雨均发生于南北两支强气流辐合之下,降水系统东移南压移动较为缓慢;三是中低层冷(暖)式层随切变线的变化而相互转换均有显现;与强对流性暴雨相比,风向随高度顺(逆)转若出现多次时,降水强度明显偏弱;中低层以上的SW风速明显加大,且大风区高度降低时,极有利于暴雨云团的发生发展。若有多个暴雨云团中心经过测站上空时,有一定厚度的偏西(东)风向转换可达180°;暴雨云团质心比强对流性暴雨明显偏低。     

夏季东亚热带和副热带季风与中国东部汛期降水

利用欧洲中心１９８０～１９８９年逐日２００ｈＰａ、８５０ｈＰａ风场及日本气象研究所提供的ＧＭＳ观测的ＴＢＢ逐日资料,探讨了夏季东亚热带、副热带季风的强弱对中国东部夏季降水的影响．指出东亚夏季风系统中的两条辐合带热带辐合带（热带季风槽）和副热带辐合带（副热带梅雨锋）的强度的变化呈相反趋势,即热带季风槽偏弱时（弱季风）,副热带梅雨锋偏强;反之热带季风槽偏强时（强季风）,副热带梅雨锋偏弱．江淮流域的降水与热带季风槽、副热带梅雨锋的强度密切相关,即热带季风槽偏弱（弱季风）,梅雨锋偏强时,江淮流域的降水偏多;热带季风槽偏强（强季风）,梅雨锋偏弱时,江淮流域的降水偏少．研究表明：热带季风槽和副热带梅雨锋的强度与偏西气流的加强密切相关．当赤道东太平洋海温偏高,赤道西太平洋海温偏低,黑潮地区的海温偏高时,赤道东西太平洋上空的Ｗａｌｋｅｒ环流和西太平洋中纬度Ｈａｄｌｅｙ环流的下沉支气流减弱,东亚季风槽较弱（弱季风）,梅雨锋较强;当赤道东太平洋海温偏低、西太平洋海温偏高,黑潮地区的海温偏低时,赤道东西太平洋上空的Ｗａｌｋｅｒ环流和西太平洋中纬度Ｈａｄｌｅｙ环流的下沉支气流加强,东亚季风槽较强（强季风）,梅雨锋较弱．     

近53年四川盆地夏季暴雨变化特征分析

利用1960-2012年川渝逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析资料和Hadley海温资料,借助小波变换、合成分析和相关分析等方法,讨论了四川盆地夏季暴雨的时空变化特征,分析了盆地西部和东部暴雨异常时的水汽输送、大气环流和海温异常情况。结果表明,四川盆地暴雨频数和暴雨量在东、西部呈相反变化,盆地西部暴雨呈减少变化,东部呈增加变化,暴雨量和暴雨频数存在十分显著的正相关。盆地西部暴雨量在20世纪60年代和80年代偏多,90年代出现显著减少的变化,21世纪初也明显偏少,20世纪60年代、80年代中期至90年代末主要为显著的6~7年年际周期振荡;盆地东部暴雨量在60年代和70年代明显偏少,80年代、90年代以及21世纪初明显偏多,20世纪70年代初至90年代初主要存在显著的8~9年年际周期振荡和14~15年的年代际周期振荡。副热带高压(简称副高)偏北偏强,有利于西太平洋水汽输送至盆地西部地区,中高纬度槽线发展引导冷空气南下与副高西南侧的暖湿气流在盆地西部汇合,导致盆地西部暴雨偏多;副高偏南,西太平洋水汽向盆地东部输送较多,贝加尔湖西部多阻塞形势,冷空气南下有所偏东,使得冷空气和暖湿空气在盆地东部汇合,导致盆地东部暴雨偏多。西太平洋暖池偏强(弱),ENSO冷(暖)事件时,四川盆地西部暴雨偏多(少);盆地东部暴雨与海温的关系明显弱于西部,主要表现为负相关。     

东亚和南亚季风协同作用对西南地区夏季降水的影响

为探究东亚夏季风（EASM,East Asian summer monsoon）和南亚夏季风（SASM,South Asian summer monsoon）相互作用及其强弱变化对西南地区夏季降水的影响,利用1979—2019年西南地区161站逐日降水观测资料和ERA-5提供的1979—2019年全球再分析资料,通过对比西南地区夏季标准化降水指数与东亚和南亚夏季风强度指数的相关,提出了东亚夏季风和南亚夏季风的4类协同作用,并分析了4类季风协同作用对西南地区降水的影响。结果表明:（1）EASM和SASM存在强EASM-强SASM、强EASM-弱SASM、弱EASM-弱SASM和弱EASM-强SASM 4类季风协同作用,其对应的协同年降水特征分别为四川盆地西部型、西南全区一致型、四川全盆地型及西南东部型。（2）强EASM-强SASM年,西太平洋副热带高压偏东偏弱,伊朗高压偏西偏弱,印度半岛东北部与中国南海存在两个气旋式环流,EASM将中国南海—西太平洋的水汽输送至西南地区,西南地区整体水汽辐合较弱,多下沉运动,降水较少,成都平原存在较明显的水汽辐合,上升运动明显,降水较多。强EASM-弱SASM年,西太平洋副热带高压偏东偏弱,伊朗高压偏东偏强,反气旋式环流与气旋式环流位于印度半岛南部与西太平洋,EASM将中国南海—西太平洋的水汽输送至西南地区,西南地区有明显的水汽辐合和上升运动,降水较多。弱EASM-弱SASM年,西太平洋副热带高压西伸与东伸的伊朗高压打通,低纬度地区无明显的环流圈,孟加拉湾西侧水汽向北输送至四川盆地,并伴有明显的上升运动,其余地区水汽辐散,气流下沉,降水较少。弱EASM-强SASM年则与强EASM-弱SASM年基本相反。