亚洲副热带高空西风急流活动的气候特征及其与我国部分地区夏季降水的关系

利用1948-2008年NCEP/NCAR再分析风速资料,分析了亚洲副热带200hPa西风带急流(下称西风急流)时空变化的气候特征及其与我国江淮流域梅雨期降水和新疆夏季降水的关系。结果表明:(1)由冬入夏时,西风急流轴由30°N左右北进到45°N左右,中间有两次明显的快速北进,分别发生在4月和6～7月;由夏入冬时,急流轴再由45°N左右南撤至30°N附近。急流轴在北进过程中以90°E处出现最早,也最明显。(2)一年之中,西风急流中心主要位于西太平洋上空140°E处,只有两个月左右的时间停留在亚洲大陆上空。急流中心在6月中旬开始迅速西移,6月下旬移至江淮流域上空,7月底到达新疆天山地区上空,8～9月东退至冬季平均位置140°E左右。(3)江淮流域梅雨期的降水量与西风急流的位置有一定相关关系。若某年1月急流中心异常偏西,4～5月急流轴又异常偏南,则该年可能为丰梅年,江淮地区易出现暴雨洪涝灾害;否则相反。(4)盛夏季节新疆上空急流的强度及纬度位置与新疆降水也有一定关系。若某年4月中旬～5月下旬新疆和中亚地区西风急流轴明显偏北,该年夏季急流轴又偏南,且急流偏强,则新疆多雨;否则相反。     

我国北方500hPa春、夏季平均长波年际异常的EOF分析

利用1958—2008年全球逐日2.5°×2.5°NCEP/NCAR再分析资料,采用经验正交函数分解(EOF)和谐波分析方法对我国北方地区春、夏季平均长波进行了分析。结果表明:(1)我国北方春季平均长波主要表现为亚洲北部从咸海到日本存在一个完整的长波:巴尔喀什湖到我国罗布泊地区以长波脊活动为主,我国东北地区以长波槽活动为主,长波槽、脊的强度均呈增强趋势;夏季平均长波主要表现为乌拉尔山、贝加尔湖及鄂霍次克海地区的长波脊、槽、脊分布,蒙古国到我国北部地区多为长波槽活动,近51年来长波槽存在减弱趋势。(2)春季平均长波的距平变化主要表现为我国西北、华北地区与其上游和下游邻近地区存在反相关关系;夏季平均长波距平变化和春季相比有所东移,即我国北方大部分地区距平变化与其上游和下游地区存在反相关关系。     

基于随机重排去趋势波动分析的极端高温事件研究及其综合指标的建立

基于中国气象局公布的1961-2006年中国165个国际交换站无缺测的逐日平均气温资料,利用随机重排去趋势波动分析(S-DFA)方法,计算并分析了中国极端高温事件阈值的空间分布特征,并对S-DFA方法在实际资料中的应用进行了检验。从可预报性的角度给出了极端高温事件强度综合指标的定义。该综合指标将极端高温事件的发生频次和强度综合起来,兼顾不同地区各自特有的区域气候背景,进一步说明综合指标定义的合理性。基于极端高温事件综合指标的空间分布规律,将1961-2006年间中国极端高温事件分为4个不同等级的地区。极端高温事件综合指标在20世纪90年代初期之前一直保持平稳的波动变化,之后则一直处于上升之中,尤其是在90年代中后期开始迅速上升。     

4—5月南亚高压在中南半岛上空建立的年际变化特征及其与亚洲南部夏季风的关系

利用1979--2008年NCEP／NCAR逐日再分析资料和向外长波辐射资料讨论了4-5月南亚高压在中南半岛上空建立的年际变化特征及其与亚洲南部夏季风的关系。发现南亚高压建立偏早年其建立过程时间长,中南半岛高空反气旋环流强,建立开始前位于菲律宾群岛以东洋面上空的反气旋环流中心位置较为偏西;偏晚年南亚高压建立过程时间短,中南半岛高空反气旋环流弱,建立开始前西太平洋上空无闭合的反气旋性环流中心。南亚高压建立的早晚与中南半岛地区对流建立发展关系密切,当中南半岛地区对流建立发展较早时,南亚高压建立较早;反之,对流建立发展偏晚时,南亚高压建立偏晚。南亚高压建立早晚年,亚洲南部夏季风的爆发存在明显差异。南亚高压建立偏早年,孟加拉湾东部一中南半岛夏季风和南海夏季风爆发早;建立偏晚年,孟加拉湾东部一中南半岛夏季风和南海夏季风爆发晚,因此南亚高压在中南半岛上空建立的早晚对后期亚洲南部夏季风的爆发具有较好的指示意义。     

近50a华东地区夏季极端降水事件的年代际变化

利用中国华东地区90站点1960--2009年夏季（6—8月）逐日降水资料,分析了近50a来华东地区各类极端降水事件的强度和发生频次的年代际变化。结果表明：华东地区极端降水事件年代际变化特征明显。近20a来,不论是极端降水事件的平均强度还是发生次数都要明显高于前30a;1990年代是极端事件多发且强度较强的年代;华东区域极端强降水过程事件的连续降水日数多在9d以下,而极端连续降水日数事件基本在9d以上;较之华东地区其他区域,福建地区存在更多的强度大、持续久的降水过程;华东地区最大极端降水量出现在江西北部与安徽南部的交界区域。极端降水事件频发带存在南北摆动的年代际变化,这一特征在极端日降水事件和极端强降水过程事件上表现得更为明显。同时,存在两个极端事件频发带,分别位于长江流域附近。在后3个年代,这两个频发带呈现出分一合一分的年代际变化特征。     

近30a来北半球对流层大气月均环流的涡动减弱现象

利用1980-2009年NCEP／NCAR月平均再分析资料,研究了在全球变暖背景下北半球对流层大气涡动减弱现象。结果表明：北半球涡度拟能30a来整体呈减弱趋势,在北太平洋地区和极地减弱尤为显著,12．5～50°N为影响北半球大气涡动变化的关键区域。由于对流层200hPa以下大气的增暖,特别是中高纬地区显著增暖,减弱了经向温度梯度,使得副热带西风急流的强度亦呈减弱趋势。这与涡度拟能的变化有显著的正相关关系。分析了北半球正压Rossby波动诊断量E和热量经向涡动通量的变化,表明中纬度波能传播在不同地区有不同趋势,而热量的经向涡动输送与涡度拟能的变化也呈现显著的正相关关系,减弱明显。研究结果对深刻认识大气环流变化规律和理解全球变暖的可能影响具有重要意义。     

20世纪90年代初东亚夏季风的年代际转型

利用1979—2009年JRA-25和NCEP/NCAR再分析资料,通过复矢量经验正交方法揭示了东亚地区夏季850 hPa风场变率的优势模态。结果表明:两套再分析资料所揭示的东亚夏季风在20世纪90年代初均发生了年代际转型,与我国夏季降水的年代际转型时间一致。伴随着东亚夏季风的年代际转型,我国北方大部分地区夏季降水减少,尤其是我国东北北部和长江、黄河之间105°E附近区域显著减少,而华南地区和淮河流域降水显著增加。从动力上解释我国夏季降水年代际转型特征,夏季500 hPa高度场两个时段 (1993—2009年和1979—1992年) 的差值分布显示为欧亚大陆北部准纬向遥相关波列,夏季850 hPa风场差值分布表现为贝加尔湖东南侧和日本以南地区存在两个异常反气旋式环流,而我国南方地区和鄂霍次克海附近均为异常气旋式环流。夏季西北太平洋、北印度洋以及部分中高纬度海洋的海温和春季欧亚大陆积雪在20世纪90年代初出现显著变化,春季北极海冰的年代际转型发生在20世纪90年代初,都可能成为东亚夏季风年代际转型的原因。     

登陆热带气旋与夏季风相互作用对暴雨的影响

利用《热带气旋年鉴》资料、NCEP/NCAR再分析资料采用动态合成分析方法,研究了登陆热带气旋降水与夏季风急流之间的关系,同时对登陆热带气旋与夏季风急流发生相互作用的典型个例强热带风暴Bilis (0604) 利用数值模拟方法研究了二者之间的相互作用对暴雨的影响。结果表明:登陆后造成大范围强降水的热带气旋往往与低层急流长时间相连,其水汽通量和潜热能显著大于弱降水热带气旋。数值试验结果表明:夏季风低空急流向热带气旋输送水汽对热带气旋结构维持有利,当水汽输送被截断后,热带气旋气旋性结构被破坏,强降水减弱、范围明显缩小;季风急流风速增强时可增加水汽通量输送,使得强降水范围增加、强度增强;在夏季风影响背景下,热带气旋在陆上的移动改变水汽和不稳定能量的分布,而热带气旋本身独特的动力结构使得强降水强度增加。     

灰霾天气变化特征及垂直交换系数的预报应用

利用1998—2008年广东省广州、东莞和增城的常规气象资料及2004年6月10日—2008年12月30日Micaps 3.0的K指数、沙氏指数和L指数资料,重点分析了这三个地方10—12月的灰霾天气变化特征。研究结果表明,增城的能见度比例主要集中在大于10 km的范围内,空气质量最好,东莞的空气质量最差。广州和东莞10—12月的能见度等级百分比分布形态类似,轻微灰霾天气所占频率较大,其中10月占的比例最高。并提出垂直交换系数试图对污染物的垂直输送能力进行评估,进而尝试对灰霾天气进行预报。结果表明当垂直交换系数小于15 000时,城市容易出现灰霾天气,反之则说明该地的空气质量较为良好。     

内蒙古地区干旱风险评估

分析了形成旱灾风险的有关因素,表明旱灾风险不仅与缺雨程度及持续时间有关,而且还有明显的季节性差异。用单位评价期内的降水距平百分率反映缺雨程度,用作物和生态系统不同季节的缺雨敏感度反映干旱影响的季节性差异,并以干旱持续期内单位时段旱灾风险的累加反映其累积效应,从而建立起旱灾风险的识别指数。应用旱灾风险指数对60年来内蒙古的旱灾风险进行了初步评估。给出了各级旱灾发生的概率,并统计出及各级旱灾对应的后果。对影响范围大、跨经两个以上作物生长年份、最大旱灾风险指数双倍于特旱的极端干旱在内蒙古的发生情况进行了分析。结果表明,20世纪80年代中期以来,内蒙古的极端干旱过程在逐渐东扩,内蒙古东部地区的旱灾出现了增多增强的趋势。