广东“18.8”季风槽极端降水事件对流尺度集合预报分析

受季风槽影响,2018年8月30—31日华南地区出现一次极端暴雨过程,单日站点累计降水量达1?056.7 mm,刷新了广东有历史纪录以来新的极值。对于此次极端降水事件,常用的业务模式包括欧洲中期天气预报中心全球模式（ECMWF）、日本气象厅谱模式（JMA）和中国气象局广东快速更新同化数值预报系统（CMA-GD）,都低估了降水强度。利用深圳市气象局业务对流尺度集合预报系统分析了此次特大暴雨过程,结果表明：对流尺度集合预报系统对本次特大暴雨过程具有比较好的预报能力,概率匹配平均最大雨量达348.7 mm·(24 h)-1,集合平均的强降水中心和观测基本一致,观测极值附近区域发生大暴雨（≥150 mm）概率最大值达到80%。选取了较“好”和较“差”集合成员预报进行对比分析,发现较“好”成员预报的强降水中心位置和观测基本一致,而较“差”成员预报的降水中心位置则偏向福建地区。较 “好”成员预报出莲花山南侧地面中尺度辐合线较长时间的维持和缓慢移动,导致强降水雨团在莲花山脉附近不断地触发和维持,同时地形的阻挡作用使得对流系统在地形附近区域持续维持,造成了罕见的特大暴雨;而较“差”成员辐合区位于莲花山以北,对流形成后向东、向北移动,最终导致强降水预报位置偏向福建地区。     

台湾峡谷HD133和HD77柱状样的沉积构成和发育背景

分别对南海东北部台湾峡谷内水深3 280 m的HD133和峡谷外水深3 378 m的HD77重力活塞柱状样进行了沉积物粒度、古生物和碳酸钙含量分析,利用AMS14C同位素测年和沉积速率初步认定是属于MIS3a以来的沉积。按沉积物粒度和碳酸钙含量可将两支柱状样划分为3套沉积层段:上部层段1和下部层段3均以粉砂质黏土为主,夹薄层粉砂,深水底栖有孔虫含量高,碳酸钙低于10%,代表受重力流作用较弱的正常深海沉积;中部层段2发育一套以中-细粒为主的厚砂层,含大量浅水底栖有孔虫,碳酸钙含量可高达60%,AMS14C测年出现倒置现象,表明主要为浅水重力流沉积。柱状样的沉积构成响应同期海平面变化,特别表现在深水砂层沉积的两大控制因素:在时间上,低海平面时期大量浅水和陆源碎屑物质直接输送到陆坡之下的深水区,形成富砂的层段2;在空间上,峡谷水道是重力流的物质输送通道,地形优势使得重力流携带物优先在水道中发生沉积,造成HD133柱的含砂量明显高于HD77柱状样。     

南海西北次海盆深水扇系统沉积演化特征

基于高品质二维地震资料的分析解释,在南海西北次海盆深海平原区识别出大规模深水扇系统。深水扇系统上扇为限制性水道复合体发育区,中扇为多期扇体垂向叠置区,下扇则以水道-朵体沉积为主。琼东南中央峡谷-水道是本区深水扇系统的主要物源通道,沉积物主要来源于红河、北部陆架-陆坡以及中西沙隆起区。本区深水扇系统可基本划分为晚中新世（Ⅰ）、中新世（Ⅱ和Ⅲ）以及第四纪（Ⅳ和Ⅴ）五期。各期深水扇的空间展布受到先存地形和物源供给强度的控制,双峰海山将深水扇系统分隔为南北两部分,早期沉积的扇体改变了后期扇体沉积地形。在丰富物源供给下,水道的冲溢频率较高,各个深水扇之间存在明显的侧向上叠迁移特征。沉积物源和南海北部“三段式”陆坡地形控制着整个南海北部深水扇系统的发育和演化。     

古红河沉积物稀土元素特征及其物源指示意义

莺歌海盆地内的大量沉积物是验证与青藏高原隆升有关的河流流域变化争论的理想材料.因此,对南海西北部莺歌海盆地6口井沉积物样品进行了稀土元素分析,结果发现,位于盆地中央轴部位的N4、N5及N6井沉积物自晚渐新世到更新世具Eu元素正异常的特征,显示其母岩应为红河流域内大量基性-超基性变质岩和火山岩;位于盆地东侧斜坡带的N1和N2井沉积物则受控于以Eu元素负异常为标志的海南岛;位于盆地东南侧的N3井沉积物晚渐新世明显受到基性物源的影响,使Eu元素呈现正异常的特征,到上新世该井沉积物主要受控于海南岛物源.越南中北部马江断裂带中古生界变质岩区以及红河流域的变质岩区为该地区提供了大量基性沉积物,造成该地区沉积物具Eu元素正异常的特征.可以认为,红河源区从晚渐新世一直到更新世时期流域内母岩类型基本保持稳定,没有大的流域母岩类型突变事件发生.因此,如果红河在其演化历史上发生过流域面积袭夺事件,其时间也只能在晚渐新世之前或更新世之后.     

影响南海夏季风爆发年际变化的关键海区及机制初探

利用1958—2011年NCEP/ NCAR再分析资料和ERSST资料,采用Lanczos时间滤波器、相关分析、回归分析、合成分析和交叉检验等方法,研究了影响南海夏季风爆发年际变化的关键海区海温异常的来源与可能机制。结果表明,前冬(12—2月)热带西南印度洋和热带西北太平洋是影响南海夏季风爆发年际变化的关键海区。冬季热带西南印度洋(热带西北太平洋)的异常增暖是由前一年夏季El Ni?o早爆发(强印度季风异常驱动的行星尺度东-西向环流)触发、热带印度洋(西北太平洋)局地海气正反馈过程引起并维持到春季。冬季热带西北太平洋反气旋性环流(气旋性环流)及印度洋(热带西北太平洋)的暖海区局地海气相互作用使得印度洋(热带西北太平洋)海温异常维持到春末。春季,逐渐加强北移到10 °N附近的低层大气对北印度洋(热带西北太平洋)暖海温异常响应的东风急流(异常西风)及南海-热带西北太平洋维持的反气旋性环流(气旋性环流)异常,使得南海夏季风晚(早)爆发。      

盛夏南海低空越赤道气流变化与东亚夏季风的联系

利用1979—2014年ERA-Interim逐月的风场、海平面气压场和位势高度场等再分析资料以及中国160站降水观测资料,采用回归分析等方法分析了盛夏(7、8月)南海(South China Sea, SCS)低空越赤道气流(Cross-Equatorial Flow,CEF)的变化及其与东亚夏季风的联系,结果表明:盛夏南海低空越赤道气流(SCEF)强度指数与南海夏季风强度指数呈显著的正相关关系,与东亚副热带夏季风强度指数呈显著的负相关关系。当盛夏SCEF偏强(弱)时,亚洲热带低压及西太平洋赤道辐合带增强(减弱),西太平洋副热带高压强度减弱(增强)、东撤(西伸),南海北部和西北太平洋地区为明显的气旋式(反气旋式)环流异常,使得南海夏季风增强(减弱)和东亚副热带夏季风减弱(增强)。此外,当盛夏SCEF偏强时,由于东亚副热带夏季风减弱,我国华南地区为东北风异常,华北地区为偏南风异常,受其影响,我国华南地区为显著的水汽辐合区,华中地区为显著的水汽辐散区,使得盛夏华南地区降水增多,华中地区降水减少;反之亦然。      

采用预报涡旋的初始化方案对2015年台风“莲花”、“灿鸿”的试验研究

提出了一种采用预报涡旋的初始化方案,用预报涡旋代替bogus模型参与构建模式初始场,采用权重形式合成预报涡旋和分析涡旋获取台风初始涡旋。针对2015年“莲花”和“灿鸿”台风,基于该初始化方案设计了一系列对比试验进行数值模拟,并对结果进行分析。结果表明:(1)该方案得到的台风初始涡旋结构比bogus模型合理;(2)预报涡旋权重不宜取太大;(3)从长时效预报效果看,采用24 h内预报涡旋比采用长时效预报涡旋台风的路径和强度误差减小;(4)采用同一权重方案对“莲花”、“灿鸿”预报的改进效果不同,其原因与预报涡旋和分析涡旋的协调程度有关。多台风情形下可在初步评估的基础上采用不同时效的预报涡旋和不同权重方案。      

全球海气相互作用关键区及区内气候特征分析

采用合成分析方法研究了南海夏季风的爆发过程及其前期征兆。研究结果表明，在南海夏季风爆发之前，对流首先在中南半岛出现，随后在临近南海夏季风爆发时，菲律宾附近也出现对流活动，这表明菲律宾附近对流活动的出现也是引起南海夏季风爆发的原因之一。在南海夏季风爆发之前，赤道印度洋上（75～95°E）的赤道西风有一次明显的增强过程，它对南海夏季风的爆发也起了十分重要的作用，因为一方面它通过赤道西风的东扩促使南海南部的赤道西风建立和增强；另一方面，它又通过西风的北抬以及激发孟加拉湾的对流扰动发展和北移东传，诱使我国华南沿海西风的增强和南压，从而对南海夏季风爆发产生影响。进一步的研究还表明，印度洋赤道西风和南海南部赤道西风的增强又分别与南半球马斯克林高压、澳大利亚高压的增强以及索马里、85°E附近和105 °E附近向北越赤道气流的增强有关。     

1997/1998年ENSO过程与热带大气季节内振荡

根据珠江口气象站风速与潮汐站潮位资料,对1955～1998年12次El Nino过程的珠江口季风强度与海平面变化特点进行合成分析,结果表明,El Nino发生前一年冬季,珠江口冬季平均风速较常年值大0.4 m/s,El Nino发生当年,月平均风速也普遍大于常年,而月平均海平面则普遍较常年偏低,其中10与11月份负距平为6 cm左右。东亚地区的季风异常对珠江口海平面异常有着重大的影响。     

华南沿海2011年7月15—18日持续暴雨过程中的季风槽与中尺度对流系统相互作用

应用NCEP FNL再分析资料及位涡分离反演等方法,对华南沿海2011年7月15—18日持续暴雨过程中季风槽与中尺度对流系统的相互作用进行了研究,主要针对暴雨发生期间季风槽气旋性涡度向上发展的机理及其对季风槽维持发展和中尺度对流系统活动的影响进行分析。结果发现,季风槽的中尺度对流系统发展于弱斜压性环境中,大多在槽东西两端涡度中心区发展最强。南侧盛行的西南低空急流为对流反复发生提供了对流发展的“可维持性”条件,是对流得以组织发展成为中尺度对流系统的重要原因。涡度收支诊断表明,季风槽气旋性涡度生成主要由中尺度对流系统低层辐合引起。位涡分离反演结果证实,季风槽气旋性环流增强主要由与中尺度对流系统潜热加热相关的扰动位涡造成,并随着中尺度对流系统加热峰值高度升高而向上发展,是大尺度环流对中尺度对流系统潜热加热动力响应的结果。在季风槽东西两端,由于中尺度对流系统发展强烈且持续,具有更高的加热效率,引起的气旋性涡度向上发展最为明显。其结果可引起中尺度对流系统西南一侧向北非地转风发展,并在地转偏向力作用下增强西风,维持低空急流的发展,为对流反复发生提供条件。这些都说明季风槽大尺度环流与中尺度对流系统相互作用在中尺度对流系统和持续暴雨形成过程中有重要作用。