Sea Surface Temperature Extremes of Different Intensity in the China Seas During the Global Warming Acceleration and Hiatus Periods

Based on the daily OISST V2 with 0.25o horizontal resolutions, we study the variations of sea surface temperature (SST) extremes in the China Seas for different segments of the period 1982-2013. The two segments include the warming acceleration period from 1982 to 1997 and hiatus period from 1998 to 2013 when the global surface mean temperature (GSMT) was not significantly warming as expected during the past decades, or even cooling in some areas. First, we construct the regional average time series over the entire China Seas (15o–45oN, 105o–130oE) for these SST extremes. During the hiatus period, the regionally averaged 10th, 1th and 0.1th percentile of SSTs in each year decreased significantly by 0.40°C, 0.56°C and 0.58°C per decade, respectively. The regionally averaged 90th, 99th and 99.9th percentile of SSTs in each year decreased slightly or insignificantly. Our work confirmed that the regional hiatus was primarily reflected by wintertime cold extremes. Spatially, the trends of cold extremes in different intensity were non-uniformly distributed. Cold extremes in the near-shore areas are much more sensitivity to the global warming hiatus. Hot extremes trends exhibited non-significant tendency in the China Seas during the hiatus period. In word, the variations of the SST extremes in the two periods were non-uniform spatially and asymmetric seasonally. It is unexpected that the hot and cold extremes of each year in 1998–2013 were still higher than those extremes in 1982–1997. It is obvious that relative to the warming acceleration period, hot extremes are far more likely to occur in the recent hiatus as a result of a 0.3°C warmer shift in the mean temperature distribution. Moreover, hot extremes in the China Seas will be sustained or amplified with the end of warming hiatus and the continuous anthropogenic warming.     

前期热带海温分布型对6月西北太平洋异常反气旋环流的影响

研究了前期热带海温分布型对6月西北太平洋异常环流的影响。结果表明,奇异值分解(SVD)的前期夏季、秋季至冬季热带海洋第一模态呈现出印度洋全海盆一致型海温异常和东太平洋西伸显著的ENSO事件,该模态与6月西北太平洋反气旋(气旋)环流场没有明显的关联。在第二模态中,前期热带太平洋海表温度呈现为ENSO正位相向负位相转换特征,印度洋海表温度变化呈现出赤道东南印度洋（90～110 °E,10 °S～0 °）显著的准IOD事件的变化特征。而这一联合模态与6月西北太平洋异常反气旋(气旋)环流场有显著关联。关联的可能原因是前期海温为El Ni?o和正IOD时,横跨热带印度洋-太平洋的沃克环流的减弱导致在西太平洋-海洋大陆的负降水异常,在Matsuno-Gill效应下西北太平洋形成反气旋异常环流。同时由于两大洋的共同作用和局地海气相互作用使得该环流加强并维持到6月。      

地面气旋影响下两次华北暴雪（雨）过程分析

利用GRAPES模式、常规观测和NCEP再分析资料对2010年1月3日和2012年11月3日两次气旋影响华北地区的暴雪（雨）天气过程的形成机理进行对比分析。结果表明：两次暴雪（雨）过程中降水落区与地面气旋的相对位置有较大差别,“0103”过程发生在气旋的东部,“1103”过程发生在气旋的北部。通过检验,GRAPE模式能较好模拟两次降水的落区。通过数值模拟结果分析造成这种落区差异的原因。从热力方面来看,气旋的热力性质不同,“0103”过程一直保持暖心结构,“1103”过程冷空气不断被气旋卷入,使气旋逐渐变为冷心结构,造成冷暖空气相互作用方式不同。另一方面,“0103”过程冷暖空气的交汇发生在气旋与高压系统之间,且在气旋中心附近形成锢囚;而“1103”过程发生在气旋内部,过程的锋面系统由北向南倾斜。另外,“1103”过程水汽是被近地层气旋不断卷入;从风场垂直分布来看,两次过程发生前均有近地面层偏东风的建立,结束时均伴随着中低层系统过境,风向由南风转为北风,但降水过程中风场的演变明显不同。     

SIS海冰模式中两种盐度参数化方案的差异

详细介绍了Sea Ice Simulator(SIS)海冰模式中引进两种盐度参数化方案即等盐度方案和盐度廓线方案对海冰模拟所存在的差异。利用盐度廓线方案导出的表征盐度与海冰温度间关系的方程比等盐度方案多出一项,将该项定义为盐度差异项。盐度差异项对海冰厚度的热力作用表现为:在海冰厚度增长季节(11月到次年5月),盐度差异项通过升高海冰内部温度,抑制海冰增长;在消融的第一阶段(6—8月),盐度差异项通过升高海冰内部温度加快海冰消融;在消融的第二阶段(9—10月),盐度差异项通过降低海冰内部的温度抑制海冰消融。但尺度分析表明,盐度差异项要比方程中对海冰温度作用最大项小1—2个量级,如果采用一级近似,可以略去盐度差异项,因此盐度差异项对与海冰增长和消融影响很小。同时利用GFDL中心研制的冰-洋耦合模式Modular Ocean Model(MOM4),分别采用两种盐度参数化方案模拟北极海冰厚度和海冰密集度的季节性变化,模拟结果也表明两种方案模拟得到的海冰厚度和海冰密集度的季节性变化相差甚小。     

天津地区两次副高边缘特大暴雨过程的多尺度对比分析

利用常规观测资料、加密自动站资料、NCEP 1°×1°再分析资料、卫星云图资料、多普勒天气雷达资料和雷达变分同化分析系统（VDRAS）资料、风廓线资料,对2012年7月21—22日和25—26日两次特大暴雨过程（分别简称＂7·21＂过程和＂7·25＂过程）进行对比分析。结果表明：（1）＂7·21＂过程的主要影响系统是低槽和地面冷锋,暴雨发生前,其动力条件较好;而＂7·25＂过程属于槽前暖区降水,其发生前热力不稳定条件较好。（2）两次过程中,台风＂韦森特＂顶部的东南气流与副高边缘的偏南气流共同构成了这两次华北暴雨的水汽通道,但两支气流辐合的位置不同。（3）＂7·21＂过程在冷空气侵入后,槽前辐合明显,对流组织性加强,而＂7·25＂过程主要是由中低层南风风速辐合导致;两次过程的维持机制均与雷暴高压的出流与偏南气流辐合有关;＂7·21＂过程中尺度对流系统伴随着高空槽系统的东移南压,自西北向东南方向移动,而＂7·25＂过程中尺度对流系统则是在西南气流引导下,自西南向东北移动。     

近10年渤海近海A平台大风特征分析

利用近10年来渤海沿岸A平台的逐小时数据对大风特征进行统计分析,结果显示2005-2014年10年间共发生8级以上大风154次过程,按照影响系统的不同分为冷空气影响的冷高压型、温带气旋型、热带气旋型和对流引起的短时大风4种类型。属于冷高压型的大风过程有92次,受温带气旋影响的大风过程有13次;受温带气旋和冷高压共同影响的有36次;受热带气旋影响的大风过程有5次;对流降水引起的短时大风8次。大风的月际变化显著,12月出现大风的时数最多,7月时数最少,从风向的分布情况来看,北、北西北和东东北3个风向出现的频次最高。利用锋生函数和Z-O方程对典型个例进行了分析,分析了锋生作用、温度和涡度平流、高低空急流和动量下传,在促进系统发展并产生海上大风过程中的作用。     

1982–2019年渤、黄海海洋热浪时空变化特征分析

基于1982–2019年美国国家海洋和大气管理局最优插值海表温度资料,运用多种统计方法分析了渤、黄海海洋热浪（频次、持续时间、强度）的时空分布特征及与之相关的环流背景。结果表明:（1）海洋热浪具有一定的区域性差异,更强、更持久和更多的海洋热浪多集中在渤海和北黄海海区;（2）近38年来,渤、黄海海洋热浪变化趋势也具有明显的区域性差异,频次、年平均持续时间、年平均平均强度和最大强度总体呈增多、增强趋势,但朝鲜半岛沿岸海域没有显著变化,这与该地区的平均海温变化密切相关;（3）根据日平均海表面温度将海洋热浪分为中等、强、严重和极端4种等级,结果表明,除极端海洋热浪外,其他3种不同等级海洋热浪发生频次和增长趋势均存在显著的地理差异,中等强度海洋热浪在渤、黄海所有区域均频次偏多且有显著的增加趋势,而强和严重海洋热浪主要集中在我国的渤海海域,但渤、黄海区域极端海洋热浪几乎没有发生;（4）就渤、黄海区域平均而言,38年间,共发生83次海洋热浪,平均每年2.2次;海洋热浪具有明显的季节差异,不同等级强度的海洋热浪的多发季节均在夏季;（5）合成分析结果表明,夏季渤、黄海海洋热浪与大气环流密切相关,当从高层到低层贝加尔湖区域上空表现为大范围的相当正压结构的暖性高压异常时,盛行的下沉运动和高空西北气流,带来了晴朗的天气和更多的地面净太阳短波辐射,有利于渤、黄海海洋热浪的形成和维持。     

MCS中地闪活动特征与雷达资料相关个例分析

通过跟踪一次中尺度带状对流系统(MCS)初生、发展、减弱的演变全过程,对地闪资料和多普勒雷达资料进行"粗化"格点处理,定性和定量地分析了地闪活动特征与组合反射率(CR)、垂直累积液态含水量(VIL)和回波顶高(ET)等雷达资料之间的相互关系。结果表明在MCS强雷暴演变过程中:①总地闪数的96.7%集中落在CR为45~55 dBz的回波区域内,在CR大于60 dBz的强回波区域内地闪总数却很少;地闪密集中心的位置与CR大于等于50 dBz的强度中心常常重合;②地闪密集中心与VIL中心常常不重合,常落在VIL高值中心的边缘或落在VIL为20~30 kg.m-2的区域中;在VIL小于20 kg.m-2的地方存在较为活跃的地闪。在VIL大于40 kg.m-2等值线范围内出现的地闪总数较少,在VIL大于50 kg.m-2的强中心几乎没有地闪出现;③单位时间间隔6 min内的地闪总数随回波顶高的变化并不明显,但与回波顶高于11 km的面积范围有着很好的正相关,表明组成MCS的云塔达到较高高度的水平面积对地闪活动的激烈程度有关。     

一次雷暴大风的中尺度结构特征分析

应用天津新一代天气雷达产品和255m气象铁塔资料等，分析了2004年6月22日20：00～21：40时（北京时）出现在天津地区的一次雷暴大风天气过程。分析证实：不仅具有弓状回波的对流系统能够产生雷暴大风，而且阵风锋也能够产生雷暴大风；只是弓状回波顶部和向前突起部分产生的大风更强烈。另外还探讨分析了雷暴大风的中尺度结构特征。     

渤海湾海风锋雷达回波特征分析

应用天津新一代天气雷达和相应的自动气象站资料,统计分析雷达监测到的4次渤海湾海风锋的特点,并研究渤海湾海风锋与强对流天气形成、发展和消散过程演变特征。结果表明:渤海湾海风锋在低仰角(O．5°或1．5°)基本反射率产品中表现为平行于渤海湾的窄带弱回波,强度一般仅维持在15～25dBz,长度约为100～300km,宽度随着季节、天气背景场的变化而变化;并且移动速度非常缓慢,基本维持在10～15km·h~(-1)。低仰角(O．5°或1．5°)的基本速度产品上,海风锋几乎呈准静止的零速度窄带回波。当海风锋与弱冷锋相遇时,相遇交叉处能够产生强对流天气;而单一海风锋不能产生强对流天气,仅能改变气温和风向等气象要素特征。