近50a东北冷涡异常特征及其与淮河流域降水的关系

利用美国国家环境预报/大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析月平均数据分析了1960—2009 年夏季东北冷涡的异常特征,研究了夏季东北冷涡与同期淮河流域降水的关系,发现:东北冷涡偏强时,淮河流域的降水很可能偏多,东北冷涡偏弱时,淮河流域的降水很可能偏少。东北冷涡异常强年,淮河流域高低层环流具有斜压性,且低层有显著的正涡度发展,促进了上升对流运动活跃发展。而东北冷涡活动异常频繁,有利于引导潮湿阴冷的北方气流南下,与东亚夏季盛行的西南暖湿气流在淮河流域上空交汇,在上升运动的触发下,导致淮河流域降水明显增多;东北冷涡弱年的情况正好相反。     

地形对降水的影响研究概述

简要回顾了近些年来有关地形对降水影响的研究进展。介绍了地形的动力效应和热力效应,详细分析了地形的动力、热力效应引起的降水和云物理变化。重点分析了地形对气候尺度、天气尺度、中尺度及对流性天气系统降水的影响。简单地讨论了在研究地形对降水影响时观测分析、气候统计、理论分析及数值模拟方面存在的问题及其未来发展前景。     

城市活力与建成环境的非线性关系和阈值效应研究——以广州市中心城区为例

城市地理与城乡规划一直关注城市活力与建成环境的关系。论文以广州中心城区为例,通过采集百度热力图、建筑矢量数据、路网数据、兴趣点数据等多源空间大数据,应用梯度提升决策树模型,探究建设强度、功能性质和交通可达性3个维度的建成环境要素对城市活力影响的非线性关系和阈值效应,并对比工作日白天与夜间的影响差异。研究发现：(1)容积率对城市活力塑造的相对重要性最高,其次是休闲设施密度与公交密度,且白天与夜间的差异不显著。合理的开发建设强度、集聚的休闲与办公设施、公交导向交通发展,更有助于塑造充满活力的城市。(2)各建成环境要素与城市活力之间均存在非线性关系和阈值效应,且部分建成环境要素白天与夜间的差异较明显。研究结论可为精细化的建成环境规划与治理以促进城市活力提供一定的政策启示。     

Statistical Downscaling of FGOALS-s2 Projected Precipitation in Eastern China

A statistical regression downscaling method was used to project future changes in precipitation over eastern China based on Phase 5 of the Coupled Model Intercomparison Project （CMIPS） the Representative Concentration Pathway （RCP） scenarios simulated by the second spectral version of the Flexible Global Ocean- Atmosphere-Land System （FGOALS-s2） model. Our val- idation results show that the downscaled time series agree well with the present observed precipitation in terms of both the annual mean and the seasonal cycle. The regres- sion models built from the historical data are then used to generate future projections. The results show that the en- hanced land-sea thermal contrast strengthens both the subtropical anticyclone over the western Pacific and the east Asian summer monsoon flow under both RCPs. However, the trend of precipitation in response to warming over the 21 st century are different across eastern Chi- na under different RCPs. The area to the north of 32°N is likely to experience an increase in annual mean precipitation, while for the area between 23°N and 32°N mean precipitation is projected to decrease slightly over this century under RCP8.5. The change difference between scenarios mainly exists in the middle and late century. The land-sea thermal contrast and the associated east Asian summer monsoon flow are stronger, such that precipitation increases more, at higher latitudes under RCP8.5 compared to under RCP4.5. For the region south of 32°N, rainfall is projected to increase slightly under RCP4.5 but decrease under RCP8.5 in the late century. At the high resolution of 5 km, our statistically downscaled results for projected precipitation can be used to force hydrological models to project hydrological processes, which will be of great benefit to regional water planning and management.     

一次强沙尘暴的近地层气象要素及内部热力、动力结构特征

针对2009年4月23-24日出现在我国内蒙古中西部的一次强沙尘暴天气过程,利用专门组织观测实验得到的加密探空资料、地面自动观测站资料和其他常规观测资料,深入分析研究了此次沙尘暴发生前后及发生期间,近地层气象要素变化及其内部热力、动力结构特征变化.结果表明,1）沙尘暴发生前,大气的温度垂直递减率大,湿度较大,近地层风速小,风向偏东;在沙尘暴发生期间,大气中出现逆温现象,大气湿度很小,各层风速明显增强,风向偏西且稳定;之后,低层温度显著下降,大气湿度迅速增大,各层风速减小,沙尘暴天气结束.2）沙尘暴发生前,大气层结是条件不稳定的,在沙尘暴过境时,低层大气层结是稳定的,在800600 hPa之间大气层结是中性的,此时低层大气干燥,而在沙尘暴移出测站后,湿度明显增大,因此,“3θ”曲线可以为沙尘暴的监测和预报提供一个有价值的参考数据.3）沙尘暴爆发时的螺旋度是所有观测时次中的最大值,螺旋度与沙尘暴的强度在时间上具有良好的对应关系,即螺旋度越大,对应沙尘暴越强.4）此次强沙尘暴的形成与发展不仅受到环境风速的影响,沙尘暴内部的切向旋转速度和垂直运动速度也对其起到重要的作用.     

高原东南缘大气近地层湍能特征与边界层动力、热力结构相关特征

基于云南省大理2008年3、5、7月GPS加密探空试验时段(14和02时)资料,结合边界层铁塔综合观测资料,采用温度梯度法、逆温强度法和涡动相关法分别计算高原东南缘对流边界层(convective boundary layer,CBL)及稳定边界层(stable boundary layer,SBL)顶高度,通过计算获取感热通量、潜热通量、湍流动能、切变项以及浮力项与大气动力、热力过程垂直相关特征综合分析,可发现湍能方程中浮力项、感热、潜热通量与NCEP再分析资料计算获取的大气视热源相关特征显著,这某种程度反映了高原东南缘近地层大气湍流动量、热量输送对低层大气视热源Q_1的重要贡献。低层视热源Q_1亦表现出与湍能方程分量类似的日变化周期,此特征反映了高原东南缘大气热源变化与下垫面水热过程及其湍流输送日变化密切相关;浮力项与湍能等项对大气低层热源与涡动特征、热力混合结构的形成有重要作用;低层大气视热源、水汽汇均与边界层高度有显著相关,综合分析结果某种程度描述了青藏高原东南缘近地层湍流动量、热量输送状况与低层大气热源,热力混合边界层结构的综合相关物理图像,初步探索了高原东南缘对流活跃区大气湍流运动与大气动力、热力过程相互作用特征。研究表明近地层湍流通量变化某种程度可反映未来局地大气视热源垂直结构变化的"强信号"特征。本文上述研究结论也可启发我们进一步关注近地层湍流通量异常变化特征及其对局地降水过程大气热源结构演变的影响问题。     

2010年6月中国南方持续性强降水过程：天气系统演变和青藏高原热力作用的影响

2010年6月中国南方发生持续性强降水,其强度与2008年6月相当,超过近年来其他年份。但是,与2008年6月相比,2010年6月对流层中低层低值系统活动在青藏高原至长江中下游地区异常频繁,副热带高压(副高)位置异常偏西、强度偏强,导致低层异常风场辐合区及强降水区域相对偏北。分析2010年6月14—24日中国南方连续出现的4次持续性强降水过程,发现南亚高压、对流层中层的中纬度槽脊和西太平洋副高以及低层切变线和东移低涡是造成持续性强降水的主要天气系统。利用WRF模式对2010年6月强降水过程实施显式对流集合模拟试验,在控制试验重现观测到的地面降水和天气系统特征的基础上,在敏感性试验中将青藏高原的地表短波反照率修改为1.0,对比两组模拟试验的结果表明:控制试验中青藏高原的地表感热加热作用使得高原及其周边地区的大气温度发生变化,相应的热成风平衡调整使得对流层低层至高层大气环流和天气系统特征发生显著变化,增强了中国南方的持续性降水。200 hPa青藏高原西部形成反气旋性环流异常,东部形成气旋性环流异常,青藏高原东部南下的冷空气加强,中国南方辐散增强;500 hPa青藏高原北部的脊加强,中国东部的槽加深,副高西北侧的西南风明显增强,从青藏高原向下游传播的正涡度也显著加强;850 hPa的低涡强烈发展并逐步东移,华南沿海的西南低空急流更为强盛,导致降水区的水汽辐合、上升运动及降水强度都增强。     

The response of the East Asian summer monsoon to strong tropical volcanic eruptions

A 600-year integration performed with the Bergen Climate Model and National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research （NCEP/NCAR） reanalysis data were used to investigate the impact of strong tropical volcanic eruptions on the East Asian summer monsoon （EASM） and EASM rainfall.Both the simulation and NCEP/NCAR reanalysis data show a weakening of the EASM in strong eruption years.The model simulation suggests that North and South China experience droughts and the Yangtze-Huaihe River Valley experiences floods during eruption years.In response to strong tropical volcanic eruptions,the meridional air temperature gradient in the upper troposphere is enhanced,which leads to a southward shift and an increase of the East Asian subtropical westerly jet stream （EASWJ）.At the same time,the land-sea thermal contrast between the Asian land mass and Northwest Pacific Ocean is weakened.The southward shift and increase of the EASWJ and reduction of the land-sea thermal contrast all contribute to a weakening of the EASM and EASM rainfall anomaly.     

2013年春季一次沙尘暴天气成因分析

利用常规观测资料和NCEP 1°×1°格点分析资料,对2013年春季北方一次大范围沙尘暴过程天气成因进行了分析。结果表明：这次沙尘暴过程是在前期降水稀少、地表疏松、气温偏高的气候背景下,由槽后冷空气补充南下,伴随地面冷锋移动引发的。强冷空气由西北路径入侵,蒙古气旋的发展,配合强冷空气形成的密集气压梯度区,为大风的产生提供了良好的条件。地面气象要素的剧烈变化,往往超前于沙尘暴的暴发,可作为沙尘暴预报的重要依据。强烈的上升运动和低层辐合、高层辐散的配置,为起沙提供了动力条件。沙尘暴区螺旋度分布为高层负值、低层正值,中低层螺旋度正值中心区与沙尘暴发生区具有较好的一致性。冷暖平流之间的转化使地面气压发生变化,产生变压风,风力加大导致锋面附近激发出气流的垂直运动,容易将地面沙尘吹起上扬,形成沙尘天气。