重庆2017年秋季降水异常成因分析

2017年秋季,重庆降水出现前期异常偏多而后期异常偏少的特征。为分析造成降水季节内极端异常原因,使用1961年以来重庆34个气象台站秋季（9月上旬至11月下旬）逐日降水数据、NCEP/NECA和NOAA逐日高度场、风场、水汽场、海温场等再分析资料,采用相关、合成等统计诊断方法,分析了2017年重庆地区秋季降水出现季节内异常变化的主要原因。环流的诊断分析表明：2017年重庆地区秋季降水出现明显旱涝转折、降水前多后少,其成因是由于副热带高压长时间维持在重庆长江沿线及长江中下游一线,中高纬度维持双阻型,即乌拉尔山高压脊发展,同时鄂霍茨克海阻塞高压的建立和维持,使其西部低槽东移缓慢,导致了重庆地区9月至10月上中旬强降水频发、降水异常偏多。10月下旬西太平洋副热带高压异常减弱南退,尤其在11月其闭合单体完全退出大陆,低纬度地区的高压坝切断了水汽的向北输送;中高纬度呈现西正东负的距平分布型,贝加尔湖以东至鄂霍茨克海以西的大范围地区为负高度距平分布,负距平南界位于我国河套北部地区,冷空气路径偏东偏北,不利于降水继续偏多,发生由异常多向异常少的转折。此外海温强迫场的分析表明：初秋中高纬度出现的双阻型环流异常可能与前期和同期西北太平洋海温的偏暖有关;而前期热带印度洋海温的全区一致增暖模态和后期赤道东太平洋海温的异常可能是导致副热带地区大气环流（西太平洋副热带高压）异常的主要原因和外强迫因子。     

四川盆地及周边地区夏季0℃层高度时空分布特征

对雷达覆盖能力的准确评估是保证新一代天气雷达观测数据质量的重要基础,0℃层高度则是影响雷达覆盖能力最重要的因素之一。四川盆地及其周边地区地形复杂,下垫面特征多样,0℃层高度分布复杂多变。本文基于西南低涡加密观测实验的探空数据,通过统计方法研究分析了该地区0℃层高度的时空分布特征,为雷达数据的准确运用奠定理论基础。结果表明:盆地及其周边地区0℃层平均高度均超过5000m,但各探空站点0℃层高度的极大值和极小值差异巨大,最大离差达到了2353m。均方差值也表明各站0℃层高度离散程度存在明显差异,纬度较高的站点均方差值也明显较大。0℃层高度存在一定的日变化特征,其中高原向盆地的过渡地带是日变化的敏感区域。不同的天气状也会影响0℃层高度,大多数站点的0℃层高度会随着天空云量的增加而升高。      

WRF模式多种边界层参数化方案对四川盆地不同量级降水影响的数值试验

利用中尺度模式WRF三种边界层参数化方案(MYJ、YSU和ACM2),对2012年四川盆地夏季连续40天逐日降水量进行数值试验,并检验评估了不同边界层参数化方案下模式对分级降水量和边界层结构的模拟能力,分析了各参数化方案对降水量模拟差异的可能原因。结果表明:三种边界层参数化方案对较小量级(小雨和中雨)降水量的模拟,24 h时效优于48 h,ACM2方案效果较好;对较大量级(大雨和暴雨)降水的模拟,48 h时效优于24 h,YSU方案模拟效果较好。对比分析温江站加密探空观测与模式模拟的大气边界层结构表明,ACM2方案对小量级降水时边界层结构的模拟较为准确,而YSU方案更适合于温江站大量级降水时边界层结构的模拟。不同边界层参数化方案对各量级降水量模拟差异的可能原因是边界层湍流混合强度的不同,MYJ方案湍流混合作用较弱,导致底层大量水汽积聚,不稳定性强,容易产生虚假降水,因此对各量级降水模拟能力均有限;YSU方案具有强烈的垂直混合强度,有利于局地水汽的向上输送,更易达到大量级降水发生发展的条件,适用于盆地较大量级降水的模拟;ACM2方案在保证足够湍流混合强度的同时,在较稳定条件下会关闭非局地输送,不致于产生过强降水,适合盆地较小量级降水的数值模拟     

一次非典型西南低涡与降水过程相互关系的天气学分析

从大气加热角度分析了发生于2014年10月27~28日的一次非典型西南低涡生成、发展过程及其降水特征,揭示了西南低涡和降水系统之间的相互关系。得到以下结论:(1)西南低涡发生之前的降水使得降水区空气的非绝热加热率随高度不断增加从而促进了此次西南低涡的生成;(2)此次西南低涡的降水主要以对流性降水为主,降水大值中心位于涡心的偏东侧;(3)强盛期的西南低涡伴随有次级环流,次级环流既促进了低涡的进一步发展,又有利于触发涡心东侧的对流从而引发强降水。     

重庆地区极端高温事件的模拟研究

该文使用了中国科学院大气物理研究所大气环流模式IAP AGCM4.1和中尺度数值模式WRF3.2建立的耦合模式(IWRF),利用该耦合模式对1982—2014年重庆夏季气候进行了试验,将模拟结果与NCEP/DOE再分析资料驱动WRF3.2(NWRF)的模拟结果进行了比较,并利用观测资料评估了这2个试验对于重庆极端高温事件的模拟能力。结果表明:(1)2个试验均能较为合理地再现重庆夏季地表气温的气候态特征,IWRF的模拟偏差较大,尤其对于高海拔地区。它们对极端高温事件的模拟存在较大偏差,对日最高气温最大值(TXx),两者的距平分布相似,对暖昼指数(TX90p)和热浪持续指数(HWDI),IWRF的表现好于NWRF。在西部和东南部地区,2个试验对暖昼指数都具有一定的模拟能力;(2)NWRF能够模拟出极端高温指数的年际变化特征,而IWRF表现欠佳;(3)它们都不能模拟出TXx的变化趋势,但是,NWRF能够模拟出HWDI和TX90p的增加趋势。该文的结论可为重庆短期气候预测系统用于极端高温的预测提供一定参考。     

新气候态下西南地区夏季气候变化特点及其成因

利用1981～2020年中国西南地区云南、贵州、四川、重庆393站气象观测台站夏季气温、降水和NCEP/NCAR再分析资料,分析了西南地区夏季气温、降水的气候值在新旧气候态下的不同特征和变化差异,并从大气环流影响角度,对变化成因进行了分析。结果表明：相对于旧气候态,新气候态下西南地区夏季降水总体呈略减少的变化,气温具有一致性变暖的变化特征。相对于旧气候态,新气候态下四川盆地东部降水的减少和云南北部、四川西部及贵州夏季降水的增多与西太平洋副热带高压的相对偏西偏北有关。同时中高纬阻高等系统的相对不活跃、贝加尔湖槽的减弱,对西南大部地区的暖干变化起到了积极作用。新气候态下,西南地区夏季贵州呈弱暖湿变化、而云南为较强的暖干变化、四川和重庆则呈强的暖干变化,这与西太平洋和印度洋地区水汽的变化密切相关。     

成都城市化发展对局地气候的影响

为研究成都地区城市化对局地气候的影响,利用新一代中尺度数值模式WRF,将不同时期下垫面土地利用类型作为控制试验和敏感试验的模拟条件,探讨了下垫面改变对成都市夏季和冬季城市化效应的影响。结果表明:城市下垫面对夏季中心城区的地表气温升高有显著影响,敏感性试验表明,下垫面的改变引起成都地区夏季28℃以上的高温区域扩大并向东北和西南扩张,且城区的外扩导致周边区域地表气温升高。冬季成都地区常为多云天气,能到达地面的太阳辐射较夏季大大减小,城市化导致的升温作用没有夏季显著。城市化作用使城市上风区降水量以减少为主,下风区降水量以增多为主,城市化使得发生强降水的概率增加,并且强降水在空间分布上更集中在城市下风区。      

集合样本数影响月平均500 hPa高度场预测技巧分析

气候系统模式输出结果是当前开展气候预测业务的重要参考依据之一,如何提高气候系统模式输出结果的可信度是改进气候业务预测能力的关键之一。利用1999—2010年NCEP CFSv2模式每日四次预测未来45天的回算数据,分析了集合样本数对模式预测能力的影响。分析结果表明,模式对月平均500 hPa位势高度的预测技巧在热带地区较高,而中高纬度地区较低;模式对500 hPa位势高度时间异常的预测能力优于空间异常。无论是空间异常还是时间异常,随着模式超前时间的增加,预测技巧均逐渐降低,但是在不同区域和不同月份,模式预测技巧随超前时间的变化存在差异。此外,模式预测技巧存在非常大的年际变率。增加集合样本数,对不同月份和不同起报时间预测技巧的稳定度和预测技巧值均有明显正效果,特别是对亚洲中纬度地区改善度较大。增加集合样本数也可以在一定程度上降低模式预测技巧年际变率。集合样本数增加对于500 hPa位势高度空间异常的改进优于时间异常。      

2021年8月西南地区东部降水异常偏多的水汽条件分析

2021年8月西南地区东部降水量为1961年以来同期第2多,比历史最多的1998年仅差0.9 mm,极为异常。利用西南地区东部118个气象台站1961—2021年夏季8月逐日降水资料及ERA5逐月高度场、纬向风、经向风、比湿和水汽场等再分析资料,采用拉格朗日水汽轨迹模式和现代统计诊断方法,分析了2021年8月西南地区东部降水出现异常偏多的主要水汽输送条件和水汽来源、造成降水异常的大气环流特征等。结果表明：2021年8月西南地区东部水汽的净流入主要来自于对流层中、低层,以低层的水汽贡献最大;2021年8月水汽输送路径有一定的独特性,以低层来自于我国东部地区的水汽路径的轨迹数量最多,与以往水汽主要轨迹和贡献来自南部路径的特征有所不同。2021年8月西南地区东部降水异常偏多与大气环流异常紧密相关,主是体现在500 hPa高度场上乌拉尔山附近和鄂霍次克海阻高异常偏强、中纬度低值系统(东北低涡等)异常活跃、印度低压偏弱和和西太副高异常西伸且强度偏强;大气环流系统引导下有利的水汽输送造成了西南地区东部降水的异常偏多。印度洋海温的持续偏暖可能是维持2021年8月西太副高持续偏强、偏西的重要外强迫因子...     

基于组合统计降尺度的华西南部地区冬季气温预测技术研究

利用1982—2017年华西南部地区冬季气温和NCEP再分析资料以及CFS模式实时预测资料，通过SVD诊断分析，选取影响华西南部地区冬季气温的同期关键区大气环流和前期海温及OLR因子场，建立预测与观测场相结合的组合统计降尺度预测模型。该统计降尺度预测模型对1982—2017年的回报结果显示：与观测场的空间相关系数较CFS模式原始预测结果有显著提高，多年均值从-0.06提升到0.38，最高可达0.85。同时，此降尺度预测模型可较好地回报出华西南区冬季气温的空间分布型。