2008年初我国南方雨雪低温天气的中期过程分析II：西太平洋副热带高压的特征

针对2008年初 1月17～23日我国南方地区雨雪低温过程,分析了其中期演变特征及其可能机理。这次过程中：1）西太平洋副热带高压在其前期异常状态的基础上,在对流层低层演变为 “内凹外凸”结构,并在我国长江中下游附近形成切变线,从而造成了这次雨雪过程;2）在对流层上层,源自北非的Rossby波能量在副热带和中纬度地区向下游频散,同从乌拉尔山地区向南频散出的Rossby波能量在帕米尔高原及中亚地区汇合,共同引起该地区气压槽的加深。它使对流层低层西太平洋副高在其西部向内凹陷。另一方面,在对流层中层,Rossby波能量沿副热带急流传播,最终引起西太平洋副高向西南方向伸展。西太平洋副热带高压的“内凹外凸”演变特征的主要原因是来自上游地区的Rossby波活动,并非热带西太平洋对流异常活动;3）亚洲北部冷高压沿高原东侧伸入我国东部地区是我国南方地区低温过程的主要原因。     

2006年川渝地区高温干旱特征及其成因分析

2006年夏季,四川、重庆发生了50年一遇的高温大旱.利用中国730站中川渝地区58个测站2006年1月1日～9月8日的逐日降水、日最高气温和NCEP再分析资料,探讨了这次高温干旱的特征及成因机理,重点分析了西太平洋副热带高压和大陆副热带高压的异常活动以及西风带与热带环流的特征.研究指出,东亚西风带扰动偏弱、偏北,青藏高原低涡活动减弱,使得川渝地区上空长时间受强大的副热带高压控制;2006年夏季副热带高压的加强和维持与菲律宾以东洋面及南海地区的对流加强、孟加拉湾地区降水异常增多导致的加热场异常密切相关.     

EAWM流型域——一种与东亚冬季风异常相联的海-气耦合流型域

提出海-气耦合流型域的概念,并探讨了与东亚冬季风异常有关的耦合流型域——EAWM 流型域。本文得出如下结果: 利用ECMWF分析资料10年的冬半年500 hPa高度场和同期COADS资料SST场,在SVD分析和聚类分析的基础上确定了三个海-气耦合流型域。第一个和第二个耦合流型域以ENSO事件冷暖位相与北太平洋/北美区的正负位相PNA型之间的关系为主要特征。第三个耦合流型域,即EAWM流型域则以强东亚冬季风环流型以及类似于La Ni?a事件冷暖分布却有明显区别的SSTA型为主要特征。数值试验结果表明,EAWM流型域的SSTA型,作为强迫,有利于东亚冬季风活动的加强并导致对应的大气型。数值试验同样证实,与强东亚冬季风活动相联系的EAWM流型域的大气型,作为强迫,可以导致该耦合流型域海温异常型的形成和维持。EAWM流型域的SSTA型和大气型间的这种双向相互作用导致正反馈过程,从而展示了该耦合流型域形成的主要特征,即以强东亚冬季风活动衔接的热带海-气相互作用以及热带内外大气相互作用。     

东北冷涡低频活动特征及背景环流

研究了1965-2007年夏季(5-8月)东北冷涡活动的时空分布特征和同期背景环流型.东北冷涡活动区域5月主要是45°N以北,6月向南扩展到40°N以南,然后逐月向北收缩.夏季,随着东亚急流的逐渐减弱和北进,东北冷涡天数逐渐增加,6月6日前后达到峰值,但入梅后冷涡频数有所减少.随着梅雨期结束,冷涡频数进一步降低.强冷涡事件集中于入梅之前,中等和弱强度的事件主要发生在梅雨期和出梅之后.在入梅之前和出梅之后,东北冷涡频数呈现准2 a振荡特征.夏季东北冷涡频数在1965-2007年具有增加趋势,其中,梅雨期的增加趋势尤为明显.东北冷涡的形态根据其上游高压脊的位置可分为4种:叶尼塞河型、贝加尔湖型、乌拉尔-雅库斯克型和鄂霍次克海-北冰洋型.西太平洋遥相关(WP)型为东北冷涡活动的同期背景环流型,东北冷涡在其负位相易于生成.此外,5-6月东北冷涡活动与太平洋/北美(PNA)型、8月东北冷涡活动与北大西洋涛动(NAO)密切联系.     

内蒙古夏季降水变率的优势模态及其环流特征

本文基于1961～2013年的中国气象局降水资料以及NCEP/NCAR再分析资料,针对内蒙古地区夏季降水,利用经验正交函数分解法（EOF）和合成分析法,考察了年际尺度上内蒙古地区夏季降水分布的不同类型,并分析其前两个模态的典型环流形势以及相关的春夏季节转换特征。内蒙古夏季降水在年际尺度上主要分为整体一致型和东西反向型。整体一致型模态以贝加尔湖北侧和南侧对流层中上层环流的反位相变化、源于伊朗北部-中亚地区的中纬度遥相关型波列以及东亚地区“东高西低”或“西高东低”的环流形势为主要特征。而东西反向型模态以东欧平原-乌拉尔山东侧-内蒙古东部及东北地区为异常中心的波状环流以及东亚沿岸中高纬地区偶极子环流异常（“北高南低”或“北低南高”）为主要特征。这两种夏季降水模态的正负位相分别对应着亚洲中高纬环流春夏季节转换提前和滞后的情形。这些结论有助于进一步认识内蒙古地区夏季降水异常及其典型环流特征,从而为其预测提供参考依据。     

春季影响中国北方地区的蒙古气旋及其背景环流

基于1948~2013年NCEP/NCAR逐日再分析资料,采用850 hPa相对涡度场气旋追踪方法,统计了春季蒙古气旋的活动特征,包括其源地、盛期位置、消亡地以及路径的分布。在此基础上,根据蒙古气旋的不同移动路径,界定了蒙古气旋的两种路径,即向东路径和东南路径,并统计了这两类气旋的频数与强度的年际和年代际变化。同时还揭示了这两类蒙古气旋的低频背景环流特征。本文主要结论如下:(1)蒙古气旋主要生成于贝加尔湖南侧和东侧的山脉背风坡,并在蒙古东部地区以及我国东北地区达到盛期,多数气旋消亡于东北亚及其临海区域;(2)两类气旋的生成个数均有显著的年代际变化。向东路径气旋在1950年代的个数偏少,1970年代至1990年代的个数整体偏多,之后有所减少,但进入21世纪后气旋有个数呈现增多的趋势。东南路径气旋在1970年代以前一直处于偏少阶段,1970年代至1980年代中期处于偏多阶段,2005年以后东南路径气旋个数有减少的趋势;(3)向东路径蒙古气旋的背景低频环流由斯堪的纳维亚半岛正异常中心、贝加尔湖及西侧的负异常中心以及环日本海地区的正异常中心所组成的正位相斯堪的纳维亚环流型为主要特征。东南路径蒙古气旋则以俄罗斯西部的负异常中心、拉普捷夫海附近延伸到我国西北地区的正高度异常区以及东北低涡环流为主要特征。     

亚洲中高纬度地区春夏季节转换早晚与梅雨期中国东部降水异常的联系

6月初,亚洲中高纬地区的气温迅速增暖后趋于稳定,大气环流由冬季环流转变为夏季环流。根据1951~2017年间各年亚洲中高纬地区春夏季节转换（以下简称季节转换）的时间,基于NCEP再分析资料和中国地区的观测资料,研究了季节转换发生早晚对梅雨期中国地区降水及环流的影响。在季节转换偏早（晚）年的梅雨期,对流层中层（500 hPa）高度距平场从东北亚中高纬、中国东北和日本以南地区出现“+ ? +”（“? + ?”）的经向波状结构。在850 hPa距平风场上,也有相近的波状结构。当东北亚脊偏强（弱）时,东北地区为气旋式（反气旋式）环流距平,西太平洋副热带为反气旋式（气旋式）距平。环流异常导致东北地区降水异常偏多（少）,长江流域降水偏少（多）。本文还初步探讨了亚洲中高纬地区入夏时间的早晚如何影响梅雨期大气环流和中国东部降水异常的途径。在季节转换偏早（晚）年,东北亚高压脊建立较早（晚）,强度偏强（弱）,而且对应的东北亚脊异常往往可持续到梅雨期结束,从而有利于东亚沿岸 “+ ? +”（“? + ?”）经向波状环流及相应雨带的形成。     

The Cloud Processes of a Simulated Moderate Snowfall Event in North China

The understanding of the cloud processes of snowfall is essential to the artificial enhancement of snow and the numerical simulation of snowfall. The mesoscale model MM5 is used to simulate a moderate snowfall event in North China that occurred during 20–21 December 2002. Thirteen experiments are performed to test the sensitivity of the simulation to the cloud physics with different cumulus parameterization schemes and different options for the Goddard cloud microphysics parameterization schemes. It is shown that the cumulus parameterization scheme has little to do with the simulation result. The results also show that there are only four classes of water substances, namely the cloud water, cloud ice, snow, and vapor, in the simulation of the moderate snowfall event. The analysis of the cloud microphysics budgets in the explicit experiment shows that the condensation of supersaturated vapor, the depositional growth of cloud ice, the initiation of cloud ice, the accretion of cloud ice by snow, the accretion of cloud water by snow, the deposition growth of snow, and the Bergeron process of cloud ice are the dominant cloud microphysical processes in the simulation. The accretion of cloud water by snow and the deposition growth of the snow are equally important in the development of the snow.     

2001年8月初上海强暴雨中尺度对流系统的数值模拟研究

利用NCEP的ETA模式对 2 0 0 1年 8月 5～ 6日导致上海地区产生大暴雨的中尺度对流系统的发生发展过程进行了数值模拟。模拟结果基本再现了对流云团加强合并形成中尺度对流系统的过程 ,所模拟的降水分布、最大降水中心位置与实测结果基本一致。模拟结果还显示其中的一个中尺度对流系统是由于位于其西南部的一支低空急流的直接流入才发展起来的     

2008年初我国南方雨雪低温天气的中期过程分析Ⅱ:西太平洋副热带高压的特征

针对2008年初1月17～23日我国南方地区雨雪低温过程,分析了其中期演变特征及其可能机理。这次过程中：1）西太平洋副热带高压在其前期异常状态的基础上,在对流层低层演变为“内凹外凸”结构,并在我国长江中下游附近形成切变线,从而造成了这次雨雪过程;2）在对流层上层,源自北非的Rossby波能量在副热带和中纬度地区向下游频散,同从乌拉尔山地区向南频散出的Rossby波能量在帕米尔高原及中亚地区汇合,共同引起该地区气压槽的加深。它使对流层低层西太平洋副高在其西部向内凹陷。另一方面,在对流层中层,Rossby波能量沿副热带急流传播,最终引起西太平洋副高向西南方向伸展。西太平洋副热带高压的“内凹外凸”演变特征的主要原因是来自上游地区的Rossby波活动,并非热带西太平洋对流异常活动;3）亚洲北部冷高压沿高原东侧伸入我国东部地区是我国南方地区低温过程的主要原因。