定常态副热带高压与垂直运动的关系

文中利用NCEP/NCAR月平均再分析资料研究了定常条件下二维和三维空间上副热带高压与垂直运动的关系 ;比较了Hadley环流和副热带高压动力学的差异。结果显示由于地球自转 ,在副热带地区出现了最大的经向质量通量的辐合 ,导致了纬向平均副热带高压的形成。在热成风关系的制约下 ,除了在北半球夏季 ,通常副热带高压脊线随高度增加向赤道倾斜。Hadley环流的下沉支从对流层顶垂直地延伸到行星边界层。因此副热带高压脊线与该下沉支在自由大气中位置分离 ,年际变化反相 ;在行星边界层中摩擦耗散作用使两者重合 ,年际变化同相 ,但垂直运动对副热带高压的形成不起作用。三维空间上 ,沿行星边界层的副热带高压脊线处为下沉运动 ,副热带大洋东部强烈的下沉运动对应着强烈的向赤道气流。自由大气中 ,垂直下沉运动的分布与副热带高压的分布不同。大洋上副热带高压东部大气下沉 ,副热带高压西部大气上升。这一方面与等熵面的北高南低的倾斜分布在动力学上是一致的 ;另一方面还表明副热带高压的形成也与非绝热加热密切相关。总之 ,不论是在自由大气还是在边界层中 ,不能简单地把下沉运动看成是副热带高压形成的原因。     

对厄尔尼诺事件和海洋环流的数值模拟研究

用太平洋海洋环流模式，模拟研究热带太平洋海温和环流的年际变化特征和机制．用观测的逐月风应力强迫模式，模拟１９７１～１９９５年发生的主要厄尔尼诺事件．说明风应力异常对厄尔尼诺生成起主要作用．对海温异常峰值附近３个月海温和洋流的综合分析表明：在厄尔尼诺事件时，１６０°Ｗ以西温跃层上升，以东温跃层下降，温跃层的东西倾斜显著变小．同时沿赤道的垂直环流圈减弱，中东赤道太平洋涌升流、海表层向西的赤道洋流和次表层向东的赤道潜流都减弱且厚度减小；在反厄尔尼诺时，情况则相反．     

赤道地区大气的超长波波动

浅水波方程写在赤道β平面上并根据大气运动的平均状态线性化,得到了线性化方程组的特征方程,解出了它的特征根和特征向量。发现由于东风切变的存在,可以产生自西向东传播的Rossby波。还给出了波数为1和2的一些超长波的图形。     

卫星观测显示：中纬对流层变暖加强，副热带干旱区扩张

1979-2005年的卫星观测显示,相对于其他纬度,南北两半球15°～45°之间的对流层明显变暖,平流层明显冷却。这表明,两半球分别以南北纬30°为中心的副热带对流层高层等压面向上突起。由于南北纬30°对应着副热带急流,可以推断,等压面向极地倾斜得更厉害,向赤道倾斜较小。这种等压面形状的改变会使急流向北移动(在北半球)。观测事实表明,两半球     

El Ni?o事件大气-洋流异常与暖海温传播机理研究

利用1971～2000年逐月SODA (Simple Ocean Data Assimilation) 同化资料（Carton等，2004）、1980～2000年逐月NCEP/NCAR再分析资料（Kalnay等，1996）探讨中部型（暖海水首先出现在120°W以西）和东部型（暖海水首先出现在120°W以东）El Ni?o事件赤道纬向风应力及洋流的异常变化与暖海水信号的传播特征。研究指出:（1）中部型和东部型El Ni?o事件发生时，太平洋上赤道海表最大西风应力距平在西太平洋地区都有显著的东传现象，但中部型El Ni?o事件西风应力距平强度强，造成西太平洋赤道表层的东向流可达东太平洋地区，这类El Ni?o事件强度偏强。（2）中部型El Ni?o事件，赤道表层洋流辐合区及其下沉运动由西太平洋向东太平洋传播，辐合下沉运动抑制了深层冷海水上翻，西太平洋暖水能够传到东太平洋与西太平洋赤道表层洋流辐合区及其下沉运动的东移有关。（3）东部型El Ni?o事件西太平洋赤道表层洋流辐合区及其下沉运动没能直接传到东太平洋地区，东太平洋暖水形成与局地（120°W以东）辐合下沉运动抑制深层冷海水上翻有关；东部型El Ni?o事件暖池次表层的暖水，不是沿着西太平洋赤道次表层向东传播到东太平洋地区，而是由南太平洋西边界流将暖池海水带到40°S左右的西风漂流区， 再由西风漂流平流到东太平洋。     

2018年12号热带低压奇异路径分析

分析2018年第12号热带低压的奇异路径及其在广西强降雨落区产生的原因,分析表明:(1)12号热带低压路径为逆时针旋转,主要是由于副热带高压位置偏北,引导气流偏弱,低压先受到11号热带低压的互旋作用而产生了逆时针旋转的路径,登陆后由于11号热带低压减弱,对其影响也逐渐减弱,之后受到自身内力作用转向西北方向移动。(2)广西上空的热力和水汽条件均有利于对流发展,但桂东南由于缺少有利的动力条件和触发条件,没有强降雨产生。由于低压中心随高度向西南方向倾斜,导致垂直运动随低压中心向西南倾斜,使低压西南方处于大尺度上升运动处。而沿海和桂南一带处于偏北风和偏西风的辐合处,触发对流产生。强降雨云团在沿海被触发并发展,在低压西南方得到进一步发展,并随着低压转向西北方向移动,在广西的南部和中西部产生了强降水。     

东亚西风异常活动对热带西太平洋西风爆发及ENSO发生的作用

本文通过观测资料分析和数值模拟，对80年代两次ENSO事件产生过程中，东亚西风异常活动对热带西太平洋西风爆发及ENSO发生的作用进行了研究。资料分析结果表明，热带西太平洋低层西风异常的发生，与东亚低层西风异常向南向东传播有关。数值模拟结果表明，东亚低层西风异常向南向东传播至赤道附近，然后继续向东传播，可以在赤道中、东太平洋产生El Ni?o现象。相关分析结果表明，东亚西风异常向南传播过程中，欧亚大陆有欧亚遥相关环流形势与之配合，使得赤道西太平洋西风异常猛烈发展，并且随着西风异常东传，从而造成强的 El Ni?o 事件发生。     

2013年冬季长江中下游地区一次高架雷暴过程的成因分析

综合应用常规观测资料、再分析资料、多普勒雷达探测资料等多源数据,分析了2013年2月发生在长江中下游地区一次高架雷暴过程的形成机制。结果表明,此类高架雷暴过程发生在冷锋后部对流稳定的环境大气中,其主要形成过程为：首先气块在地形强迫和锋面抬升作用下产生垂直运动,由于对流稳定环境大气的抑制,气块只能到达较低的中性浮力高度并产生与环境大气之间的绝对地转动量差（ΔM）,在ΔM调整机制作用下自低层抬升的气块将产生沿等熵面的惯性加速度从而加强了倾斜运动,当暖湿气流沿锋面爬升至约700进一步加强,并在此过程中产生对称不稳定并通过反馈机制促进倾斜运动的进一步发展。在地形强迫和锋面抬升的基础上,ΔM调整与对称不稳定的共同作用使得冷锋后部锋区上空产生旺盛的倾斜运动,倾斜运动的持续发展使对流得到组织化,产生带状的对流云和降水带,最终形成了雷暴等强对流天气。总之,在对流稳定的环境大气条件下,由于地形强迫和锋面抬升、ΔM调整、辐合切变线和高低空急流耦合以及对称不稳定等机制的联合作用激发了倾斜对流运动的强烈发展,使倾斜对流有效位能大量累积并释放,最终形成了此次冬季高架雷暴天气过程。     

热带平流层低层的对称运动和反对称运动

文章从对赤道β平面上静止大气中线性方程分解着手,得出控制对称运动和反对称运动方程组,对方程求解,从理论上证实在热带子流层低层中存在两种特殊性质的运动即对称运动和反对称运动,并证实赤道Kelvin波是典型的对称运动,而混合罗斯贝-重力波是反对称运动。文章分析了非绝热加热对对称运动和反对称运动的影响,当非绝热加热为唯一的外源扰动时,对称的非绝热加热是产生Kelvin波的重要条件,而反对称的非绝热加热是产生赤道区域平流层混合罗斯贝-重力波的重要条件。另外,随着非绝热加热增加,对称运动和反对称运动强度也增加。     

热带太平洋西风异常对ENSO事件发生的作用

本文从观测资料对80年代两次ENSO事件产生过程中，热带太平洋西风异常及其对赤道中、东太平洋表层海温增暖的作用进行了分析和比较。分析结果表明:在这两次ENSO事件的产生过程中，赤道西太平洋上空均有较大的西风异常，并且它由赤道西太平洋向赤道中、东太平洋传播，随着西风异常从西向东传播，赤道中、东太平洋的表层相继增温。分析还表明，1982／1983年ENSO事件发生过程中，热带太平洋西风异常的强度要比1986／1987年热带太平洋西风异常强得多，这使得1982／1983 ENSO事件的强度比1986／1987_ENSO事件强得多。为了说明热带西太平洋西风异常对赤道中、东太平洋ENSO事件发生的作用，本文还利用IAP太平洋环流模式对西风异常在ENSO事件产生过程中的作用进行了数值模拟。模拟的结果说明了热带太平洋的西风异常对赤道太平洋暖水的向东传播和赤道中、东太平洋的增温起了很重要作用，这与观测事实分析一致。     

基于Visual C++程序设计语言的地面气候旬月报的报文译制

从地面气候旬月报的收集开始,进行报文的合并、检索、翻译。检索出需要的区站号信息,以便减轻翻译过程的工作量,提高系统运行速度。翻译过程分为2部分:旬报翻译和月报翻译。每旬第一天进行旬报翻译,每月第一天进行月报翻译。翻译结果以文本形式显示。     

小麦赤霉病气象条件适宜程度等级预报

利用1965-2006年气象、赤霉病资料,分析赤霉病感病期间各气象要素对赤霉病的诱发程度,定义满足一定诱发条件的日子为赤霉病诱发致病日.根据最优化技术二维寻优的变量轮换原理,计算赤霉病感病期间逐日诱发修正系数、赤霉病诱发致病日的持续时间修正系数,建立促病指数模型,由此判别赤霉病气象条件适宜程度及发生的等级.2007年、2008年和2009年试报结果与实况相符.应用本研究方法,可动态监测赤霉病气象条件适宜程度的等级,由此推测赤霉病可能流行的程度,科学防治赤霉病.     

云南省近50年水稻抽扬期低温冷害演变特征分析

采用云南省1960—2009年逐日平均气温数据,按照《云南省水稻抽扬期低温冷害业务标准》提取出这50 a中云南省水稻抽扬期发生低温冷害的天气过程,并进行冷害分级,基于ArcGIS绘制出各年代冷害发生的频率分布,再分地域研究其强度特征.采用线性趋势法、累积距平曲线等分析近50年云南省水稻抽扬期低温冷害的时间变化特征,以期揭示水稻抽扬期冷害的演变规律.结果表明：1960—2009年,云南省水稻抽扬期低温冷害的主要发生区域集中在昭通市和曲靖市,昭通市发生冷害程度最重,保山市的龙陵县也为多发地区;从时间变化趋势上看,水稻抽扬期不同程度的低温冷害发生日数均趋于减少;从站数比和其累积距平曲线变化上看,20世纪70年代冷害的发生范围最大,频率最高,90年代则为少发阶段,从2000年之后,冷害集中暴发,暴发速度快、强度大,到2008年才有所缓和.     

土壤采样头几何参数力学优化方法

通过对车载土壤采样设备的采样刀头力学建模,分析采样头在非导轨螺旋式工作状态下刀头所受土壤阻力以及内部应力,寻找出一种拓扑形状力学优化方法,仿真并计算出最优化的采样刀头形状与几何参数.优化后的采样头具有良好的减粘降阻和脱土功能并在实际运用中得到证实.     

一次冬季江淮气旋逗点云区的雷达回波和气流结构分析

2016年2月12—13日,受冷空气和江淮气旋暖锋锋生影响,山东出现一次极端暴雨雪天气过程,全省有42个站的降水突破同期历史记录。采用多种观测以及WRF模式模拟的热力学变量,基于拉格朗日方法的气流轨迹模式(HYSPLIT v4.9),分析了气旋逗点云区云系的演变特征、降水不同阶段气旋逗点云区气流结构和轨迹特征。结果表明:(1)江淮气旋逗点云区由4条带状回波合并发展形成,气旋形成后降水回波呈气旋式旋转、拉长,形成多条中尺度强降水带。(2)降雨阶段气旋逗点头从下到上主要由来自东海、黄海、日本海或内陆的边界层气团,来自中国南海和中南半岛的暖湿气团以及来自西亚和东欧的干冷气团组成。气旋逗点头内有3个降水区:北部和南部暖湿气团浅薄、层结稳定,为层状云降水区;中部暖湿气团深厚,中高层有条件性不稳定发展,为深厚的对流云降水区。气旋逗点头中南部的干冷空气来自高层的西亚气团,而剖面北部有来自中层(即青藏高原东部气团)的干冷空气,气团明显变性,对降水贡献大。(3)降雪阶段气旋逗点头从下到上主要由西伯利亚气团、东海气团、南海气团和孟加拉湾气团叠置而成。气旋逗点头西部层状降水区分两部分:北部为降雪区,南部为降雨区。降雪与降雨阶段的明显差别是冷湿的东海气团下面是否有西伯利亚冷气团。降雪区西伯利亚气团上空东海气团深厚,南海气团浅薄;降雨区南海气团深厚,东海气团浅薄。      

广州珠江新城地区高建筑物雷电回击磁场分析

对2011—2012年广州高建筑物雷电观测站获取到的雷电回击磁场波形数据进行统计分析,选取14个高建筑物的27次闪电过程(均为负极性地闪,含回击过程112次),其中44%的闪电个例为单次地闪过程。采用小波软阈值去噪法和基础噪声归零法进行数据预处理,分析发现:选取的回击磁场波形均呈现多峰现象,鉴于高建筑物反射峰的影响,本文只统计初始峰值;选取数据的1次闪电回击次数的算术平均值为4.2次,高度200m以下的闪电过程(14次)算术平均回击次数5.1次,高度200m以上的闪电过程(13次)算术平均回击次数3.2次;建筑物越高对磁场峰值的增强作用越显著,击中200m以上的建筑物上雷电首次回击和继后回击磁场峰值几何平均值分别是200m以下的2.2倍和1.5倍;建筑物高度对回击过程磁场波头上升时间影响不大;继后回击过程磁场波头时间远小于首次回击,与回击电场波形特征一致。     

LOW-FREQUENCY CIRCULATION AND EXTENDED-RANGE FORECAST IN CONNECTION WITH AUTUMN EXTREME HEAVY RAINFALL PROCESS IN HAINAN

Observed daily precipitation data from the National Meteorological Observatory in Hainan province and daily data from the National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research (NCEP/NCAR) reanalysis-2 dataset from 1981 to 2014 are used to analyze the relationship between Hainan extreme heavy rainfall processes in autumn (referred to as EHRPs) and 10–30 d low-frequency circulation. Based on the key low-frequency signals and the NCEP Climate Forecast System Version 2 (CFSv2) model forecasting products, a dynamical-statistical method is established for the extended-range forecast of EHRPs. The results suggest that EHRPs have a close relationship with the 10–30 d low-frequency oscillation of 850 hPa zonal wind over Hainan Island and to its north, and that they basically occur during the trough phase of the low-frequency oscillation of zonal wind. The latitudinal propagation of the low-frequency wave train in the middle-high latitudes and the meridional propagation of the low-frequency wave train along the coast of East Asia contribute to the ‘north high (cold), south low (warm)’ pattern near Hainan Island, which results in the zonal wind over Hainan Island and to its north reaching its trough, consequently leading to EHRPs. Considering the link between low-frequency circulation and EHRPs, a low-frequency wave train index (LWTI) is defined and adopted to forecast EHRPs by using NCEP CFSv2 forecasting products. EHRPs are predicted to occur during peak phases of LWTI with value larger than 1 for three or more consecutive forecast days. Hindcast experiments for EHRPs in 2015–2016 indicate that EHRPs can be predicted 8–24 d in advance, with an average period of validity of 16.7 d.     

AN ATTRIBUTION ANALYSIS OF CHANGES IN POTENTIAL EVAPOTRANSPIRATION IN THE BEIJING–TIANJIN–HEBEI REGION UNDER CLIMATE CHANGE

Based on the measurements obtained at 64 national meteorological stations in the Beijing–Tianjin–Hebei (BTH) region between 1970 and 2013, the potential evapotranspiration (ET0) in this region was estimated using the Penman–Monteith equation and its sensitivity to maximum temperature (Tmax), minimum temperature (Tmin), wind speed (Vw), net radiation (Rn) and water vapor pressure (Pwv) was analyzed, respectively. The results are shown as follows. (1) The climatic elements in the BTH region underwent significant changes in the study period. Vw and Rn decreased significantly, whereas Tmin, Tmax and Pwv increased considerably. (2) In the BTH region, ET0 also exhibited a significant decreasing trend, and the sensitivity of ET0 to the climatic elements exhibited seasonal characteristics. Of all the climatic elements, ET0 was most sensitive to Pwv in the fall and winter and Rn in the spring and summer. On the annual scale, ET0 was most sensitive to Pwv, followed by Rn, Vw, Tmax and Tmin. In addition, the sensitivity coefficient of ET0 with respect to Pwv had a negative value for all the areas, indicating that increases in Pwv can prevent ET0 from increasing. (3) The sensitivity of ET0 to Tmin and Tmax was significantly lower than its sensitivity to other climatic elements. However, increases in temperature can lead to changes in Pwv and Rn. The temperature should be considered the key intrinsic climatic element that has caused the "evaporation paradox" phenomenon in the BTH region.     

ANALYSIS OF “BIMODAL PATTERN” STORM ACTIVITY CHARACTERISTICS OF THE BAY OF BENGAL

Storms that occur at the Bay of Bengal (BoB) are of a bimodal pattern, which is different from that of the other sea areas. By using the NCEP, SST and JTWC data, the causes of the bimodal pattern storm activity of the BoB are diagnosed and analyzed in this paper. The result shows that the seasonal variation of general atmosphere circulation in East Asia has a regulating and controlling impact on the BoB storm activity, and the “bimodal period” of the storm activity corresponds exactly to the seasonal conversion period of atmospheric circulation. The minor wind speed of shear spring and autumn contributed to the storm, which was a crucial factor for the generation and occurrence of the “bimodal pattern” storm activity in the BoB. The analysis on sea surface temperature (SST) shows that the SSTs of all the year around in the BoB area meet the conditions required for the generation of tropical cyclones (TCs). However, the SSTs in the central area of the bay are higher than that of the surrounding areas in spring and autumn, which facilitates the occurrence of a “two-peak” storm activity pattern. The genesis potential index (GPI) quantifies and reflects the environmental conditions for the generation of the BoB storms. For GPI, the intense low-level vortex disturbance in the troposphere and high-humidity atmosphere are the sufficient conditions for storms, while large maximum wind velocity of the ground vortex radius and small vertical wind shear are the necessary conditions of storms.     

CHARACTERISTICS AND TRENDS OF CLIMATIC EXTREMES IN CHINA DURING 1959–2014

The spatial and temporal variations of daily maximum temperature(Tmax), daily minimum temperature(Tmin), daily maximum precipitation(Pmax) and daily maximum wind speed(WSmax) were examined in China using Mann-Kendall test and linear regression method. The results indicated that for China as a whole, Tmax, Tmin and Pmax had significant increasing trends at rates of 0.15℃ per decade, 0.45℃ per decade and 0.58 mm per decade,respectively, while WSmax had decreased significantly at 1.18 m·s~(-1) per decade during 1959—2014. In all regions of China, Tmin increased and WSmax decreased significantly. Spatially, Tmax increased significantly at most of the stations in South China(SC), northwestern North China(NC), northeastern Northeast China(NEC), eastern Northwest China(NWC) and eastern Southwest China(SWC), and the increasing trends were significant in NC, SC, NWC and SWC on the regional average. Tmin increased significantly at most of the stations in China, with notable increase in NEC, northern and southeastern NC and northwestern and eastern NWC. Pmax showed no significant trend at most of the stations in China, and on the regional average it decreased significantly in NC but increased in SC, NWC and the mid-lower Yangtze River valley(YR). WSmax decreased significantly at the vast majority of stations in China, with remarkable decrease in northern NC, northern and central YR, central and southern SC and in parts of central NEC and western NWC. With global climate change and rapidly economic development, China has become more vulnerable to climatic extremes and meteorological disasters, so more strategies of mitigation and/or adaptation of climatic extremes,such as environmentally-friendly and low-cost energy production systems and the enhancement of engineering defense measures are necessary for government and social publics.