经向切变线暴雨落区分析

应用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料,对有静止锋和无锋面的两类经向切变线的暴雨落区从地面形势、高低空系统配置及冷暖空气的相互作用等方面进行精细分析,补充完善低涡、切变线类天气系统暴雨落区位于低涡东南象限的一般概念模型,以满足精细化预报的需求.结果表明:有地面静止锋配合和无锋面的两类经向切变线,在空间结构上有显著差异.由于有静止锋配合的切变线系统具有锋面结构,锋面抬升作用显著,暴雨的第一落区位于地面倒槽顶端;其次,由于冷暖空气相互作用阶段不同,在地面中尺度气旋发展成熟阶段,由于干空气侵入暖湿输送带上空,在静止锋前暖区中,出现暴雨第二落区.在无锋面配合的经向切变线过程中,地面不存在南北风交替的锋面系统,除了低涡东南象限较强的水汽辐合造成的暴雨区,850 hPaθe高值区、高比湿舌和弱水汽辐合重合的区域,由于潜在对流不稳定造成另一个暴雨区,且不需低空急流存在.     

亚洲夏季风季节内振荡对云南主汛期降水的影响Ⅰ:云南主汛期季节内振荡特征及其传播过程

利用云南省124个气象观测站降水资料和NCEP OLR再分析资料,分析了云南主汛期(6-8月)季节内振荡(ISO)的活动特征及其传播的年际差异,并着重分析了云南主汛期ISO活跃年热带印度洋ISO向云南传播的两条路径和两个亚洲季风系统ISO分别对云南主汛期ISO的影响。云南主汛期平均降水量与区域平均OLR呈显著负相关,用低频(30～60天)OLR表征云南夏季风ISO,其强度具有明显的年际差异。在云南主汛期ISO活跃年,ISO主要来自于两条传播路径:一条是从副热带西太平洋或中国东南部的三次西传,强度较大,分别造成云南主汛期内3次低频对流显著活跃期;另一条是从热带印度洋沿孟加拉湾西岸的西南-东北向传播,到达云南时加剧了云南主汛期的低频对流。在云南主汛期ISO不活跃年,主汛期仅有两次弱的低频对流,主要来自于副热带两次弱的纬向低频OLR传播,第一次是从副热带西太平洋的西传,第二次是从阿拉伯海北部的东传。在云南主汛期ISO活跃年,热带印度洋低频对流一方面沿孟加拉湾西岸向西南-东北方向传播,激发了孟加拉湾西南季风ISO继续向云南传播;另一方面东传到南海以南的热带洋面并向南海北传,激发了南海夏季风ISO北传到副热带中国东部地区,再向云南西传,越过云南后与从东北方向传来的低频对流在孟加拉湾以北地区交汇,完成了一个经纬向接力传播的周期。因此,正是热带印度洋ISO通过两条路径对南海夏季风ISO和孟加拉湾西南季风ISO的激发,使得东亚夏季风和南亚夏季风这两个亚洲季风系统共同作用于云南主汛期ISO。     

多单体雷暴的形变与列车效应传播机制

本文利用变分多普勒雷达分析系统(Variational Doppler Radar Analysis System,简称VDRAS)基础上构建的四维变分(4 Dimensional Variational assimilation,简称4DVar)低层热、动力反演系统,针对发生在北京地区的几次多单体雷暴系统演变过程,研究了线性多单体对流系统传播过程中发生的形变过程、强弱变化和“列车效应”等现象的物理机制.结果表明:(1)对于雷暴单体的传播方向与雨带的移动方向基本一致的多单体雷暴系统(如飑线系统),单体的传播速度不同最终造成多单体雷暴在形态上发生变化(如由直线形回波演变为“弓”形回波等),以及雷暴单体传播过程中的强弱变化等,是雷暴单体传播过程与低层环境大气相互作用的结果:如果雷暴前端的入流本身是暖湿的,并存在较强的水汽辐合现象时,雷暴单体发展更旺盛,传播速度更快,反之则趋于减弱,传播速度减慢.因此,对飑线系统的临近预报而言,需要特别关注多单体雷暴系统传播方向与近地面层中尺度水汽通量辐合带的交叉区域,该区域的雷暴单体“移动”速度更快、发展更为强烈.(2)对于“列车效应”多单体雷暴而言,其传播环境、传播机制与上述多单体雷暴系统几乎完全不同:“列车效应”一般发生在低空暖湿气流或低空急流附近,环境大气表现为条件性静力不稳定.雷暴单体的传播机制可能是惯性重力波的激发、传播的结果,由于西南暖湿气流或急流是一支暖湿气流输送带,惯性重力波由假相当位温θ_se的高值区向低值区传播,重力波将从背景场中不断获得能量而发展.因此,雷暴传播过程中不断增强的现象造成波动排列的多单体雷暴形成的最大降水中心往往出现在波列的前端.     

寄生性病原血卵涡鞭虫(Hematodinium sp.)感染山东半岛养殖梭子蟹的初步研究

寄生性病原血卵涡鞭虫(Hematodinium sp.)逐渐成为危害我国沿海养殖三疣梭子蟹、锯缘青蟹、脊尾白对虾等蟹虾类的致病性病原。为研究血卵涡鞭虫在我国北方的感染、流行情况,2012年7—11月间,作者从山东半岛三疣梭子蟹的主要养殖区域和邻近海域随机采集梭子蟹样品,进行了血淋巴、组织病理、电镜和分子生物学检测,首次在从胶南和莱州湾养殖区采集的梭子蟹中发现了血卵涡鞭虫感染。在感染血卵涡鞭虫的梭子蟹血淋巴中,共发现了该寄生性病原的四个生活史阶段:丝状滋养体、单细胞滋养体、滋养体聚合体和多核孢子体;该区域发现的血卵涡鞭虫(Hematodinium sp.)形态上与其他报道Hematodinium spp.类似,与在我国东南沿海报道发现的血卵涡鞭虫有亲密的遗传关系;人工感染实验表明该寄生性虫具感染性并对宿主的主要器官造成显著的病理变化。该研究表明血卵涡鞭虫感染养殖蟹类不仅局限于我国东南沿海,在我国北方的养殖蟹类中也存在;这些养殖区普遍采用的混合养殖模式可能一定程度上加剧了该寄生性病原的传播、扩散,因此其传播扩散方式亟需进一步调查研究。     

《海洋学报》作者投稿须知

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洋际交换及其在全球大洋环流中的作用:MOM4p1积分1400年的结果

利用非Boussinesq近似下MOM4p1的全球大洋环流预后模式,采用真实地形,以静止状态为初始条件,进行了1 400a积分,以研究平衡状态下大洋环流的结构。模式由月平均气候态强迫场驱动,包括192×189个水平网格和压力坐标下的31个垂直层次。着重研究达到平衡状态后,各洋际通道处的质量、热量输运和补偿及其在全球大洋环流中的作用。根据动能演变特征表明,积分过程分为3个阶段:风海流的成长及准稳定状态;热盐环流的成长过程以及热盐环流的稳定状态;由静止状态冷启动达到热盐环流的稳定状态,积分过程必须在千年以上。模式结果再现了从白令海峡到格陵兰海的北冰洋贯穿流和印度尼西亚贯穿流,并用已有观测资料对它们进行对比。分析表明,海面的倾斜结构是形成太平洋-北冰洋-大西洋贯穿流和印尼贯穿流的主要动力机制。分析指出,尽管在北大西洋存在1.4×106 m3/s的南向体积输运,但其热量输运却是北向的并达到1015 W量级,其原因是北向的上层海流温度远高于北大西洋深层水向南的回流。文章分析了经向体积和热量输运对北大西洋深层水补偿来源及大西洋经向翻转环流的贡献。模拟所得洋际交换的量值可以由经向补偿予以合理解释,并得到以往实测与数模结果的支持。洋际通道处的体积和热量交换突出体现了其在大洋传送带系统中的枢纽作用。     

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Using a mesoscale ensemble to predict forecast error and perform targeted observation

Using NCEP short range ensemble forecast（SREF） system,demonstrated two fundamental on-going evolutions in numerical weather prediction（NWP） are through ensemble methodology.One evolution is the shift from traditional single-value deterministic forecast to flow-dependent（not statistical） probabilistic forecast to address forecast uncertainty.Another is from a one-way observation-prediction system shifting to an interactive two-way observation-prediction system to increase predictability of a weather system.In the first part,how ensemble spread from NCEP SREF predicting ensemble-mean forecast error was evaluated over a period of about a month.The result shows that the current capability of predicting forecast error by the 21-member NCEP SREF has reached to a similar or even higher level than that of current state-of-the-art NWP models in predicting precipitation,e.g.,the spatial correlation between ensemble spread and absolute forecast error has reached 0.5 or higher at 87 h（3.5 d） lead time on average for some meteorological variables.This demonstrates that the current operational ensemble system has already had preliminary capability of predicting the forecast error with usable skill,which is a remarkable achievement as of today.Given the good spread-skill relation,the probability derived from the ensemble was also statistically reliable,which is the most important feature a useful probabilistic forecast should have.The second part of this research tested an ensemble-based interactive targeting（E-BIT） method.Unlike other mathematically-calculated objective approaches,this method is subjective or human interactive based on information from an ensemble of forecasts.A numerical simulation study was performed to eight real atmospheric cases with a 10-member,bred vector-based mesoscale ensemble using the NCEP regional spectral model（RSM,a sub-component of NCEP SREF） to prove the concept of this E-BIT method.The method seems to work most effective for basic atmospheric state variables,moderately effective for convective instabilities and least effective for precipitations.Precipitation is a complex result of many factors and,therefore,a more challenging field to be improved by targeted observation.     

An Improved Coupling of Numerical and Physical Models for Simulating Wave Propagation简

An improved coupling of numerical and physical models for simulating 2D wave propagation is developed in this paper. In the proposed model, an unstructured finite element model （FEM） based Boussinesq equations is applied for the numerical wave simulation, and a 2D piston-type wavemaker is used for the physical wave generation. An innovative scheme combining fourth-order Lagrange interpolation and Runge-Kutta scheme is described for solving the coupling equation. A Transfer function modulation method is presented to minimize the errors induced from the hydrodynamic invalidity of the coupling model and/or the mechanical capability of the wavemaker in area where nonlinearities or dispersion predominate. The overall performance and applicability of the coupling model has been experimentally validated by accounting for both regular and irregular waves and varying bathymetry. Experimental results show that the proposed numerical scheme and transfer function modulation method are efficient for the data transfer from the numerical model to the physical model up to a deterministic level.     

COVID-19疫情时空分析与建模研究进展

COVID-19疫情是进入21世纪以来最为严重的全球公共卫生事件,并成为不同学科共同关注的热点。根据文献计量学分析结果,从疫情开始直至近期,关于COVID-19疫情的文章已经超过13 000篇,相关研究除从医学及生物学角度探讨病毒致病机理、特效药物和疫苗研制之外,更多的是探索疫情的非药物防控方法。本文针对后者,从传播关系识别、疫情时空模式分析、疫情预测模型、疫情传播模拟、疫情风险评估和疫情影响评价6个方面梳理近期研究进展。传播关系识别的研究主要包括：聚集性疫情和传播关系的识别,其中,个体轨迹大数据已成为此类研究的关键。针对疫情的时空模式分析发现,疫情分布具有显著的时空异质性,而时空传播则呈现出典型的网络特征。针对疫情的预测仍主要依赖于动力学模型,而从宏观到微观的预测模型,人群流动的影响不容忽视,并成为模型预测精度的关键要素之一。针对疫情的情景模拟主要侧重于通过模拟手段评估交通限制、社区防控和医疗资源调配等措施的效果。在非药物的干预中,交通阻断和社区防控措施被证明是目前最有效的手段;医疗资源的保障和优化调配则是防控的基础;而复工复产的情景模拟显示,在防控措施到位的情况下,复工进程必须有序有节。针对疫情风险评估的研究,目前主要关注生物因素、自然因素和社会因素。具体地,疫情感染风险与个体是否具有基础性疾病关系密切,而感染病毒后的死亡率存在性别差异;在自然因素中,如温度、降水、气候等会影响疫情的传播,但影响有限;而社会因素中,除了人群流动和人口密度的影响外,社会不公平性所导致的就医条件差异也会对感染率产生显著影响。针对疫情对未来的影响,本文主要关注公众心理、自然环境和经济发展3个方面,即疫情对公众心理和经济的影响主要以负面为主,而对自然环境的影响则起正向作用。通过对现有研究的系统梳理,可以看出,大数据尤其是个体轨迹和群体大数据在非药物干预的各个方面均发挥了重要的作用;重大疫情的防控已经不是单一学科和手段所能解决的问题,需要多学科的交叉以及不同领域人员的协作;疫情期间各种防控措施的效果、影响因素等均已被明确的揭示,但疫情的空间溯源、精准预测以及对未来的影响仍然是未解的难题。