2003年淮河洪涝与西太副高异常及成因的关系

分析了2003年夏季西太平洋副热带高压的异常特征,结果表明,副高总体偏强、偏西,长时间在24 °N南北2个纬距范围内摆动,导致淮河流域30多天的连续强降水.并对2003年淮河洪涝与西太副高异常及其成因作了初步分析:(1) 南半球中高纬的冷空气活动、90 °E附近越赤道气流偏弱和赤道辐合带偏弱、偏南是造成淮河流域雨带稳定和降水集中的重要原因;(2) 6月下旬～7月上旬亚洲极涡偏强和冷空气活动可能是淮河流域出现强降水又是副高位置变化的主要影响因子;(3) 由高低空急流耦合在淮河流域产生持久的上升运动是淮河流域强降水的主要物理机制;(4) 地表潜热释放是使副高加强和维持的主要热力因子之一.     

东亚冬季风环流异常与中国江淮流域夏季旱涝天气的关系

选取１９５１—１９９１年中的长江淮河流域夏季旱涝各１０年，对它们前期的中高纬大型环流形势，低纬环流特征，垂直环流强弱，热带海洋状况等进行了对比诊断分析，其结果如下：长江淮河流域夏季旱年前冬（１２—１—２月），欧亚中高纬呈经向型环流，东亚大槽较常年强且南伸，乌拉尔山及鄂霍次克海阻塞形势发展，寒潮活动频繁，东亚沿海中低纬冷涌活动强烈，至使该经度带上的跨赤道气流加强，而且使南海至菲律宾地区的对流活动趋于活跃。而涝年前冬则基本上为相反形势。本文的分析清晰地揭示了旱涝年前冬东亚冬季风环流存在着明显的差别，促使我们寻找冬夏季风活动的可能联系及物理机制。     

亚洲夏季西风指数与中国夏季降水的关系

对1958—2000年亚洲纬向风和我国160站夏季降水进行SVD分析,发现两者具有良好的耦合关系。根据分析结果定义了一个可以表征我国夏季降水的亚洲夏季西风指数(IASW)。西风指数高(低)年,长江中下游夏季降水偏少(多),华南、河套和东北地区降水偏多(少)。同时分析了高、低西风指数年的环流特征,发现当长江中下游夏季降水偏多而华南、河套和东北地区降水偏少时,500 hPa呈负EAP型,鄂霍茨克海和乌拉尔山有阻高建立,西太平洋副热带高压偏南,105°E越赤道气流偏弱,东亚夏季风偏弱,高纬的偏北气流和低纬的偏南气流在我国长江中下游地区汇合,梅雨锋加强,使得雨带在此维持。前期鄂霍茨克海区域平均位势高度以及前期1—3月西太平洋的热带对流活动可以作为预测夏季西风强弱的前兆信号。     

2003年夏季的异常天气及预测试验

简要介绍了2003年夏季的异常天气和中国科学院大气物理研究所2003年汛期预测的结果.夏季淮河流域强降水集中发生在2周之内,引发了淮河流域的大洪水.6月底至7月上旬副高、季风涌、青藏高原东移的α中尺度高空槽以及冷空气的活动,3次处于最有利于暴雨发生的配置,梅雨锋上的扰动频繁,导致淮河流域出现引发大洪水的3次大暴雨过程.南方持续高温酷暑天气与副高的异常活动有关,特别是7月下旬至8月,西太平洋副高稳定控制江南地区.与南方的高温相反,北方凉夏是因为中纬度地区处于平直的低压带中,多小波动活动.预测系统对6～8月江淮雨带及其暴雨中心的实时预测是比较准确的,对大范围的雨带无漏报和空报;对华北地区降雨的预测评分要低于江淮梅雨,这可能是因为模式中的物理过程,特别是降水的物理过程未能较好反应华北地区的情况.     

1950-2004年欧亚大陆阻塞高压活动的统计特征

根据阻高的天气学定义,利用1950-2004 年NCEP/NCAR 500hPa 逐日位势高度场、风场再分析资料,检索出近55a欧亚大陆中高纬地区出现阻高1169次.统计表明,阻塞高压中心的频次分布具有明显的季节性地理差异.春季阻高活动多集中在乌拉尔山地区;夏季阻高活动频繁,阻塞形势复杂,阻高频繁活动区域有4个,分别是乌拉尔山地区、贝加尔湖以西地区、贝加尔湖以东地区和鄂霍次克海地区;秋季是阻高发生最少的季节;冬季阻高高发区位于乌拉尔山附近.贝加尔湖地区仅夏季出现阻高的日数就占到全年的69%.夏季欧亚大陆阻塞高压中心逐日累积频次存在明显的随时间东传特征.55a中平均每年夏季欧亚大陆中高纬上空有11d存在双阻形势,占夏季阻高日数的1/5左右.欧亚大陆阻高活动具有明显的年际变化,不同地区的年际变化特征各有不同.     

东亚夏季一个与鄂霍次克海阻高建立及副高北上相关的遥相关类型(英)

研究了鄂霍次克海阻高及西太平洋副热带高压的关系,解释了当鄂霍次克海阻高活跃时副热带高压北上缓慢的原因。具体如下(1)通过对鄂霍次克海阻高指数和500 hPa高度的相关分析发现,夏季东亚附近容易出现一个类似偶极子的遥相关类型;(2)这个遥相关类型与鄂霍次克海阻高发展时产生的从鄂霍次克海经日本东部海面到副热带方面传播的波列紧密相关;(3)伴随鄂霍次克海高压的发展,此波列的传播形成一个以日本东部海面为中心的气旋式环流,起着削弱副高北缘的重要作用。这个作用可以部分解释为什么1998年夏季副高会非常偏南。     

东亚夏季一个与鄂霍次克海阻高建立及副高北上相关的遥相关类型

研究了鄂霍次克海阻高及西太平洋副热带高压的关系，解释了当鄂霍次克海阻高活跃时副热带高压北上缓慢的原因。具体如下(1)通过对鄂霍次克海阻高指数和500hPa高度的相关分析发现，夏季东亚附近容易出现一个类似偶板子的遥相关类型；(2)这个遥相关类型与鄂霍次克海阻高发展时产生的从鄂霍次克海经日本东部海面到副热带方面传播的波列紧密相关；(3)伴随鄂霍次克海高压的发展，此波列的传播形成一个以日本东部海面为中心的气旋式环流，起着削弱副高北缘的重要作用。这个作用可以部分解释为什么1998年夏季副高会非常偏南。     

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.     

淮河流域持续性强降水的重要前期信号

利用淮河流域4省20—20时逐日降水量资料,NCEP再分析500 hPa高度场资料,对1961—2006年淮河流域持续性强降水过程进行界定,并分析了持续性强降水前期、过程中的中高纬度阻塞高压发展变化。结果发现：平均而言6月29日至7月25日为淮河流域降水最集中的时段,持续性强降水过程大多发生在6月中旬到7月中旬;淮河流域持续性强降水的重要前期信号为：降水开始前一阶段乌拉尔山附近均有明显的阻塞形势出现,双阻形势居多,而持续性强降水期间乌拉尔山附近阻高减弱,贝加尔湖以北到鄂霍茨克海附近的阻高偏强,单阻居多,持续性强降水大多开始于乌拉尔山附近阻高指数锐减后的2～5天;持续性强降水年份乌拉尔山附近阻塞高压大多存在15～30天左右的主要振荡周期,绝大多数年份乌拉尔山附近阻塞高压和180°E附近阻高在强降水发生之前开始出现西退的现象。淮河流域持续性强降水过程的环流特征对把握淮河流域的强降水特点及预报前兆信号有实际意义,为淮河流域持续性强降水预报提供了依据,具有重要的应用价值。     

不同纬度天气尺度扰动影响2020年夏季梅汛期降水的数值模拟

利用观测资料和区域气候模式RegCM4.6,研究了高纬和低纬天气尺度扰动对2020年梅雨期降水的可能影响。观测分析表明:2020年6月、7月长江中下游降水在周期上表现为10 d以下的天气尺度扰动,在降水过程中存在多次中高纬度天气尺度扰动的南传与低纬扰动的北传。在此基础上,设计改变不同纬度天气尺度扰动(10 d)输入的侧边界敏感性试验。数值模拟结果表明:从平均环流来看,当中高纬西北侧边界的天气尺度扰动减弱时,大气平均环流动能向天气尺度扰动动能转换的位置发生北移,影响副高北侧纬向西风带北移,使得梅雨期降水中心从长江中下游地区北移到淮河流域;从时间演变来看,当去除中高纬西北侧边界的天气尺度扰动时,850 hPa上E矢量散度南传减弱,低纬纬向风异常能够向北传播。纬向风异常产生的涡度变化有利于副热带高压北抬,使得雨带可以较早北抬到34°N以北,标志江淮地区出梅。低纬南侧边界的天气尺度扰动减弱时,梅雨期降水略有增强,但对雨带的进退影响较小。因此,观测和数值模拟结果表明,2020年夏季梅雨期降水强度和雨带的维持主要与中高纬度天气尺度扰动异常密切相关,中国北部尤其中国西北部到巴尔喀什湖地区天气尺度扰动偏强且南传是此次梅雨强度偏强和雨带维持的重要原因。     

1961—2014年中国高温热浪变化特征分析

基于全国1961—2014年716个站点的日最高气温资料和高温阈值与热浪HWMI （Heat-Wave Magnitude Index）指数的新定义,分析了全国高温热浪的高温日、热浪频次、HWMI指数的时空变化特征。结果表明：高温日开始早（晚）的地区结束相对较晚（早）。高温日数突变集中于1990s末至本世纪初期。研究时段内,全国性的严重高温热浪事件从7月上旬持续至9月上旬,各旬热浪频次差异较大;云南地区热浪频发于5月,其他月份热浪少见。除淮河流域热浪年频次呈减小趋势,全国其余地区呈现增加趋势,其中两广、云南和海南地区增加趋势最大。热浪指数从1960s—1980s递减,1990s后递增,且1998年后全国高强度热浪频发,特别是长江以南地区。     

2007年淮河暴雨洪涝的气象水文特征

利用常规气象和水文资料, 分析了2007年淮河洪涝期间的气象水文特征, 探讨了淮河暴雨致洪原因。结果表明: 2007年淮河入梅后经历了7次暴雨和大暴雨过程, 其中导致淮河洪涝的强降雨主要出现在2007年6月29日—7月10日的4场强暴雨过程。大尺度的环流分析表明:淮河的强降水出现在大尺度环流形势相对稳定的梅雨形势下, 副热带高压的稳定对于强雨带的建立影响最明显; 淮河干流的水位流量变化呈现出上游水位高, 汛情严重的特征。王家坝的水位经历了两次快速上涨后超过保证水位, 水位的变化与淮河强降雨、尤其是淮河上游强降雨过程有较好的对应关系。与历史上淮河洪涝年比较发现:2007年淮河梅雨期的总降水量低于历史上淮河洪涝年的1954年、1991年和2003年的降水量, 为历史第4位; 淮河干流的水位则超过了1991年和2003年, 为历史第2位, 上游降水量大导致了淮河出现1954年以来的高水位。     

淮河流域水汽收支的若干特征

利用欧洲中心１９８０－１９８６年７年逐日资料和同期淮河流域的降水资料,计算了该地区的大气水汽汇的时间变化和空间分布,并分析了它们与降水量和蒸发量的关系。结果表明：淮河流域的７年平均降水量为８５７．５ｍｍ,年蒸发量为８４２．０ｍｍ,水汽收支大致相当。水汽汇的年际变化较大。７年平均水汽汇最大值在淮河上游信阳一带,最小值位于流域东部。淮河流域平均降水在７月份最大（２１１ｍｍ）,蒸发量同时达到最大（１６７     

夏季逐月东亚高空急流异常对我国降水的影响

根据1981～2010年NCEP/DOE再分析资料与中国160站降水资料,利用统计学、物理量诊断等方法,探讨夏季东亚季风环流系统重要成员——东亚高空西风急流位置、强度逐月变化与我国降水的关系。分析表明:6～8月东亚高空西风急流比各自气候态位置偏南(北)时,易造成6月华南、江南地区降水、7月江淮流域降水以及8月长江中上游地区降水偏多(少)。本文重点分析2010年6月、2007年7月及2006年8月东亚高空西风急流位置异常时东亚高、低纬度环流特征及其对我国降水影响的物理成因。研究发现:2010年6月东亚高空西风急流稳定在35°N以南。急流轴南侧(北侧)为强辐散(辐合)距平,相应低层辐合(辐散),造成江南、华南地区从低层至高层的强上升运动,配合整层偏西水汽通量距平,为该地区持续性降水提供了有利的动力和水汽条件;2007年7月东亚高空急流位置偏南、强度偏弱,急流月内尺度扰动偏强,使得东亚中高纬度冷空气活动频繁,造成淮河流域出现持续性暴雨;2006年8月东亚高空西风急流位置持续偏北、强度偏强,有利西太平洋副高西伸、北抬,我国四川—重庆地区受副高控制,出现了极端高温干旱天气。     

2007年汛期淮河流域致洪暴雨的雨情和水情特征分析

利用2007年6月19日~7月23日淮河流域167个测站逐日降水观测资料,对2007年汛期淮河流域致洪暴雨的雨情和水情特征进行分析,并与2003年历史同期进行了比较。结果表明:2007年汛期淮河流域持续性强降水天气集中于6月19日~7月23日,期间共经历了10次暴雨过程,2007年总降水量和水位都超过2003年同期,2007年淮河流域洪水期间王家坝上游的面雨量大于2003年,下游的面雨量和2003年持平。2007年汛期淮河流域雨情的重要特点是:雨带稳定,前期强降水过程的降雨中心基本上出现在淮河支流分布比较密集的淮北地区和上游地区,致使淮河流域底水明显增加,是后期强降水导致全流域性洪水的主要原因。造成淮河流域降水稳定持续的重要原因是副高稳定、位置偏南,冷空气活动频繁等。     

印度洋、南海和东南沿海海温异常影响江淮流域6~7月降水量的分析及数值模拟

利用统计分析和CCM3数值模式研究了印度洋、南海和东南沿海同期海温异常对江淮梅雨的影响。统计分析结果表明:印度洋、南海和东南沿海的正 (负) 海温异常对应于江淮流域的多 (少) 雨。对OLR资料分析表明:当印度洋OLR为正 (负) 距平时, 江淮流域OLR也为正 (负) 距平, 但南海和东南沿海OLR多为负 (正) 距平。数值模拟结果表明:当印度洋为正海温异常时, 中高纬地区的阻高偏强, 江淮流域为多雨区; 印度洋为负海温异常时, 东亚沿海出现江淮流域旱年的环流形势, 与统计事实相符合。     

淮河洪涝年7月上旬环流特征与近10年平均环流特征差异分析

利用NCEP 1998-2007年分析资料,分析了2007年、2005年和2003年3个淮河大洪水年7月上旬逐日各层的位势高度、温度、水汽和风场等资料.分析结果表明:这3个洪水年和近10年平均场的大尺度环流背景、高低空急流、水汽输送特征等存在显著差异.东亚夏季风异常是这3年淮河流域洪涝出现的主要原因.同时,这3年西北太平洋副热带高压均较历史同期偏强,西伸脊点偏西;华北南部到黄淮距平风场上有较常年明显的偏北气流,副热带高压西北侧850hPa低空急流较常年平均偏强6m·s-1以上,南北两支气流交汇区正好位于淮河流域;在200hPa上淮河流域处于异常的高空急流入口南侧或受较常年偏强的反气旋环流控制之下;从整层水汽通量距平分析,南海是这3个淮河洪涝年的主要水汽源地.     

1997年汛期黄河流域干旱气象成因分析

分析表明,1997年汛期500hPa中纬度地区盛行纬向环流,西风带冷空气路径偏比、偏弱;盛夏期间黄河流域先后受贝加尔湖阻塞高压和青藏高原高压控制;副高偏比、偏西、台风异常偏少。正是受上述主要环流系统的影响,1997年汛期黄河流域出现了持续性严重干旱,黄河下游利津站出现了有资料记录以来主汛期最长断流时间和最多断流次数。     

基于图像熵的卫星云图分类方法

介绍一种基于图像熵和自动分割技术的卫星云图阂值分类方法,重点解决普通阈值法中阈值不确定性的问题。采用自动分割方法进行云图的划分,结合图像纹理特征信息,通过统计分析来确定具体的阈值。将该方法应用于2007年7月上旬淮河流域的暴雨过程,并与美国GOES卫星分层阈值进行类比,分析了两种阈值与地面实况降水间的关系。结果表明,该方法能够在卫星估算降水过程中增强对不同类型降水的识别能力,是一种有效的卫星云图分类方法。