一类降水过程多尺度天气系统结构特征

对2010-2013年弱冷空气影响造成降雨过程,采用统计分析和典型个例分析相结合方法,分析了降水过程中大、中、小尺度天气系统的结构特征。结果发现：（1）不同尺度天气系统一般都具有明显的结构特征,天气系统结构的配置与降雨强度存在对应关系;（2）在A类天气形势下,斜云带更有利强降雨的产生,横云带的降雨强度相对较弱,逗点云系容易产生较强降雨;（3）弱冷空气影响过程中,在地面通常有中尺度负变压区形成,对流主要发生在中尺度负变压区内,以线状对流为常见;（4）约有半数以上的强、中降雨过程有低空急流出现,但也有低空急流出现并无强降雨现象,低空急流与降雨强度呈弱相关的统计关系。     

青藏高原冬季积雪与华南前汛期降水年际变率的联系

利用1979—2018年青藏高原(简称高原,下同)卫星积雪数据集、华南地区261站逐日降水及ERA5再分析资料,探讨了高原冬季积雪与华南前汛期降水的联系。结果表明：1)高原西部积雪与华南前汛期降水的正相关关系最为稳定,其主要影响前汛期的锋面降水,对夏季风降水的影响较小;2)华南前汛期在高原西部积雪偏多年比偏少年偏早20 d,使得前汛期降雨日数偏多,持续时间偏长,总降水量偏多,而降水强度受积雪的影响较小;3)高原积雪偏多年,积雪的冷却作用形成了低层异常反气旋环流,而东亚沿岸为“+-+”的位势高度异常,中纬度“西高东低”的环流配置有利于中高纬冷空气南侵,使得华南上空温度偏低,同时偏强偏南的西太平洋副热带高压加强了低纬地区偏南气流和水汽输送。3—4月锋面在华南北部南北摆动,4月初偏北干冷空气南侵和偏南暖湿气流的持续北推使得锋面加强,触发了前汛期的较早建立;积雪偏少年冷空气和偏南暖湿气流均较弱,华南北部锋面在4月初中断,4月中下旬华南北部锋面在偏北弱冷空气和偏南暖湿气流的共同作用下重新建立,从而华南前汛期开始偏晚。     

基于年际增量法的广西6月月降水量预测

利用广西87个气象站6月月平均降水量及NCEP/NCAR再分析资料,通过普查1960—2021年广西6月月降水量年际增量与前期500 hPa位势高度场的相关性,选取影响广西6月降水异常相关性较高的前期预测因子,研究其主要影响机制,并采用模糊神经网络与熵度量相结合的方法构建月降水年际增量的集合预报模型,对预测模型进行1960—2013年的拟合检验和2014—2021年的独立样本预报检验。结果发现,该模型的预测准确率较高,独立样本的回报年份同号率为87.5%,拟合平均绝对误差为26.64 mm,拟合平均相对误差为9.06%,预报效果优于利用逐步回归方法构建的预测模型,而且模型性能比较稳定,具有较好的业务应用前景。     

2009年冬春之交长江中下游异常连阴雨过程分析

利用NCEP再分析资料和观测资料,对2009年2月14日至3月9日长江中下游地区出现的历史罕见的持续连阴雨天气过程发生时的环流形势和影响系统进行了分析。结果表明,伴随此次过程的异常环流特征为:(1)乌拉尔山阻塞高压偏强和维持,欧亚地区中高纬度大气环流经向度加大,造成冬季风偏强和冷空气活动频繁;(2)西太平洋副热带高压异常偏北以及青藏高原南缘的南支低槽系统活跃,使得西南暖湿气流北上与冷空气在长江中下游一带交汇产生降水;(3)切变线在长江中下游一带摆动,降水得以维持。另外,副高与南槽的西进和东退、北跳和南撤与四次降水过程完全吻合。这为认识这次过程成因及预测同类过程提供了参考。     

中国冬季气温异常EOF分析的改进

采用站网均匀化订正方法处理了中国160站站网1951—2010年冬季（12月-次年2月）气温距平序列,订正后的序列较好地处理了由站网不均匀性引起的方差不均匀。对订正前、后序列分别作了EOF分析,结果表明：1）订正后序列的前2个典型场上的高绝对值区比订正前序列的前2个特征向量有更好的组织性,其高值区主要位于三北地区（西北、华北、东北）及青藏高原,与均方差场的高值区基本一致;2）订正前、后主要模态时间系数演变特征相似（rh≥0．886,h=^-1,2）,但订正后的前2个时间系数的线性分量和年代际变化分量对它们的方差贡献更加集中于第一模态;3）订正后资料EOF分析的第一个典型场和时间系数中的线性分量可以给出中国最近60a冬季主要强增暖区的分布;其年代际分量与分析期间中国强年代际变化分布区域的一致性也优于订正前资料的EOF分析结果。     

基于160站资料的我国表面气温异常特征

利用我国160站站域面积和近60年月平均表面气温资料,求得1951—2008年我国年、季节全国平均气温序列。在此基础上分析了我国表面气温异常的基本特征:四季表面气温异常中冬季异常方差最强,它对四季总异常的方差贡献为47.7%,远高于春、秋季 (23.4%,17.2%) 和夏季 (11.7%)。线性增温在年、季序列中均显著,年序列最强,夏季最弱;全国平均表面气温线性增温的年值为1.4℃/58 a,冬季 (2.3℃/58 a) 明显高于夏季 (0.6℃/58 a)。年代际变化在年和冬、夏季序列中的方差贡献显著,年值 (59.3%) 明显高于冬、夏季值;年和冬季全国平均表面气温年代际变化从20世纪80年代中期起维持为正,夏季从90年代中期起维持为正。该文提供的年、季节全国平均表面气温序列合理,具有一定代表性。     

改进的奇异值分解方法及其效果验证

改进的奇异值分解(advanced singular value decomposition,ASVD)方法,是对经过空间均匀化订正的格、站点网资料的奇异值分解(singular value decomposition,SVD)方法.根据奇异向量与经验正交函数(empirical orthogonal function,EOF)的关系,给出了格、站点网资料SVD方法中均匀化订正的方法,进而得到了改进的奇异值分解(ASVD)方法.将ASVD方法、SVD方法用于中国60a(1951-2010年)160站冬季气温、降水同期相关系数矩阵C的分析,结果表明:ASVD方法的前4个主要模态的模方拟合率和累积模方拟合率均明显高于SVD方法;ASVD方法前两个奇异向量典型场图上高绝对值区与C模方图上高值区的关系明显较SVD方法合理.由此论证了SVD方法中资料均匀化订正的必要性,验证了实际分析中ASVD方法的效果.     

改进的经验正交函数分析方法及其效果验证

基于中国站点网气候资料,简要介绍了经验正交函数(empirical orthogonal function,EOF)与改进的经验正交函数(adjusted EOF,AEOF)分析方法的关系,给出了验证其分析效果的方案;并将EOF、AEOF分析方法应用于中国160站60 a(1951—2010年)夏季气温距平场序列的分析。结果表明:AEOF分析方法前6个模态的模方拟合率和累积模方拟合率均高于EOF分析方法的相应量;AEOF分析方法前3个模态的典型场对夏季气温距平场序列的模方场的拟合效果明显优于EOF分析方法。由此论证了EOF分析方法中资料均匀化订正的必要性,验证了实际分析中AEOF分析方法的较优效果。     

COMPARISONS OF THE CHARACTERISTICS OF TROPICAL CYCLONES EXPERIENCING EXTRATROPICAL TRANSITION IN THE WESTERN NORTH PACIFIC BASED ON DIFFERENT DATASETS

The differences in the climatology of extratropical transition(ET) of western North Pacific tropical cyclones(TCs) were investigated in this study using the TCs best-track datasets of China Meteorological Administration(CMA),Japan Meteorological Agency(JMA) and the Joint Typhoon Warning Center(JTWC). The results show that the ET identification, ET completion time, and post-ET duration reported in the JTWC dataset are greatly different from those in CMA and JMA datasets during 2004-2010. However, the key differences between the CMA and JMA datasets from 1951 to 2010 are the ET identification and the post-ET duration, because of inconsistent objective ET criteria used in the centers. Further analysis indicates that annual ET percentage of CMA was lower than that of JMA, and exhibited an interannual decreasing trend, while that of JMA was an unchanged trend. The western North Pacific ET events occurred mainly during the period June to November. The latitude of ET occurrence shifted northward from February to August,followed by a southward shift. Most of ET events were observed between 35°N and 45°N. From a regional perspective,TCs tended to undergo ET in Japan and the ocean east to it. It is found that TCs which experienced the ET process at higher latitudes were generally more intense at the ET completion time. TCs completing the ET overland or offshore were weaker than those finishing the ET over the ocean. Most of the TCs weakened 24 h before the completion of ET.In contrast, 21%(27%) of the TCs showed an intensification process based on the CMA(JMA) dataset during the post-ET period. The results presented in this study indicate that consistent ET determination criteria are needed to reduce the uncertainty involved in ET identification among the centers.     

北部湾海域灾害性海浪特征及影响天气系统分析

利用北部湾海域浮标站20152018年的海浪观测资料,对北部湾海域的灾害性海浪特征及影响天气系统进行了分析,结果表明:北部湾海域灾害性海浪平均每年出现2.5次,最多年出现4次(2016年);10月出现的灾害性海浪最多,8月的次之;灾害性海浪的最大有效波高3.0~5.0m,波向以N和NW方位最多,分别占30%;灾害性海浪过程持续时间最长为1190min,最短为20min;台风和冷空气是引发灾害性海浪的主要天气系统,台风引发的占60%,冷空气引发的占40%。其中以台风引发的灾害性海浪过程最多、海浪最高、持续时间最长。引发灾害性海浪的台风移动路径绝大部分经过北部湾;东路和中路冷空气更有利于北部湾灾害性海浪形成,灾害性海浪形成时常有一个冷高压位于四川盆地到江汉平原一带,中心气压在1030hPa以上,北海与海口的最大海平面气压差在4.3hPa以上。