2010年我国南方两次持续性强降水的环流特征

通过对2010年夏季我国南方两次持续性强降水期间对流层高、中、低多个大尺度关键影响系统的时空演变特征及其影响机制的分析和比较,讨论了我国南方持续性强降水的大气环流特征。结果表明:这两次持续性强降水均出现了东亚西风带沿海低槽不断快速重建或加深,且中纬度锋区位置稳定维持,低空西南急流反复加强,且其轴线左侧的南风经向强梯度带位置相对稳定,副热带高空西风急流和南亚高压脊线及西太平洋副热带高压的纬度带位置相对稳定;相应地,在强降水带上空反复出现强烈的低层水汽辐合抬升、高层辐散抽吸及垂直上升运动发展,进而形成持续性强降水。西西伯利亚低槽的不断快速重建与加深 (东移)、马斯克林高压西侧高压及马斯克林高压的不断加强东移、副热带高空西风急流的建立和维持对南方持续性强降水具有超前指示意义。强降水带位于东亚低空西南急流轴左侧南风经向强梯度辐合带、高空西风急流南侧至南亚高压脊线北侧之间的强辐散区及中层垂直上升速度大值带中。     

扰动变量在强对流天气分析和模式评估中的应用——以苏北里下河地区引发龙卷的扰动系统为例

2016年6月23日14:00—15:00时,江苏省盐城市阜宁县发生了EF-4级有记录以来的强龙卷风过程,造成了当地30 km长,1.7 km宽的严重气象灾害。受局地环境影响,邻近地区在近50年中发生了大于10人次死亡事件的龙卷风11次,其中6次发生于1979年以后。文章首先是:(1)把6次事件日的再分析变量场分解成瞬时气候和扰动两个部分,发现6次事件都与近地面层出现的负高度扰动轴线和扰动冷暖气团的对峙有关,龙卷发生在暖气团一侧;(2)用模式初始场分解的扰动变量和扰动物理量评估欧美模式对产生阜宁龙卷扰动系统的预报能力。后者的结果也发现,当日14时925 hPa高度扰动槽和850 hPa扰动风辐合线作为环境扰动系统,以及湿涡度扰动和湿散度扰动等环境扰动指标量能够突出地表达有利于龙卷风发生的环境条件。欧洲全球模式能够提前42 h稳定预报出后来扰动槽和环境扰动指标量的位置,美国全球模式也可以提前18 h预报出这样的扰动特征。这些扰动变量和扰动指标量能够快速地帮助预报员判断有可能发生强对流天气的大致时空区域和特征。     

一个表征江南春雨的环流指数及其天气学特征

利用东亚和西太平洋对流层低层850 hPa纬向风的经向差异,定义了一个可以表征江南春雨变化特征的环流指数,通过诊断分析探讨该指数与降水和大气环流的关系。结果表明:该指数可以较好地反映江南春雨的年际和逐日变化特征。在年际时间尺度上,高指数年江南春雨偏多,而低指数年江南春雨偏少。该指数的逐日变化与江南地区同期逐日降水变化呈显著正相关。在高指数日,我国江南地区的低压系统和西北太平洋地区的副热带高压偏强,江南地区对流层高层辐散增强,低层辐合和高层辐散的增强为春雨发生提供动力抬升条件,有利于春季江南地区降水的产生;低指数日,西北太平洋副热带高压位置偏南,江南至华南地区对流层低层存在弱辐散,这种形势配合下不利于江南春雨的产生。     

北极区近30年环流的变化及对中国强冷事件的影响

利用1971—2000年NCEP再分析资料和中央气象台提供的我国强冷空气过程统计资料,分析了近30年冬半年北极区及中高纬度地区大气环流形势的气候变化以及对中国强冷事件的影响。结果表明,20世纪70~90年代北极区大气温度发生了明显变化,极涡系统也随之改变。80年代中期前,极涡范围偏大;之后面积减小。从长期趋势来看,70年代中期至90年代中期,极涡强度与面积呈反位相变化;同期,亚洲中高纬地区大气环流也相应调整,总体趋势由低指数向高指数模态转变,环流经向度减小;东亚大槽东迁,槽线90年代比70年代东移了近1个经距,冬季则更为突出,平均东移2.2个经距;西伯利亚冷高压也发生了年代变迁,70年代高压强度弱、控制范围偏小,80年代增强,范围明显扩大,90年代高压中心强度变化不大,但高压主体向南扩展的纬度较80年代偏北1~2个纬距,主体面积减小了5%。研究表明,正是由于极区、近极区环流系统的改变,造成近30年我国强冷空气爆发的事件特性发生了年代际变化。70年代强冷事件最为频繁,以西路冷空气为主,80年代频次明显减少,以偏西北路冷空气为主,但多源自新地岛东部,极端强冷事件降温距平达到最大,单次冷空气势力最强;90年代强冷事件频次又有所增加,但冷空气强度明显减弱。究其原因,主要与气候增暖、积温偏高,易产生降温有关。而上述近30年冷事件频次和强度的变化特征符合极端天气事件与气候变化的关系,因此我国强冷空气爆发事件特性的改变可能也是气候增暖的结果和反映。     

一种综合相似中期预报模型

该文采用人机交互方式制作中期预报综合相似模型。该模型在客观相似分析的基础上，引入主导环流系统（关键区）和环流演变场，以此来渗入预报员丰富的预报经验、降低相似环流变化的随机性，经业务应用结果表明在中期天气要素预报上取得较好的效果；同时模型具有广泛的适用性。     

近10年中国现代天气预报的发展与应用

近10年来,随着数值预报技术的进步,探测手段的日臻完善和丰富,以及高性能计算机快速发展和应用,现代天气预报技术取得了显著的进步,其中快速更新同化分析和预报、集合预报、概率预报以及数字化预报等新技术的应用,促进了中国天气预报业务水平的提高,在中国防灾减灾、保障社会经济发展和人民安康福祉的气象服务中发挥了重要作用。回顾和介绍了近10年中国现代天气预报新技术,主要包括基于中尺度模式的多源资料快速更新同化预报技术,提供灾害性、极端性天气预报的不确定性信息的集合预报和概率预报技术及高时空分辨率气象要素的数字化预报技术,展望未来发展趋势,以期能够对未来天气预报技术发展提供借鉴和参考。     

夏季东亚副热带西风急流不同尺度波的特征分析

利用1960—2015年NCEP全球再分析日平均资料和中国国家气象站20时的日降水量资料,分析在超长波、长波和天气尺度波的不同尺度纬向风场中,夏季东亚副热带西风急流的空间分布和活动特征,初步研究了不同尺度波的东亚副热带西风急流与典型梅雨异常年降水的关系,通过分析东亚副热带急流的周期性变化,进一步探讨本研究工作的实际应用价值。研究表明,超长波是东亚副热带西风急流扰动的主要成分,与急流位置的演变具有较高的一致性,对于梅雨期间的雨带位置和强度变化均有较好的指示意义;长波、天气尺度波是叠加在超长波上的次低频和中间尺度扰动,后者与梅雨强度的变化有一定对应关系。东亚副热带西风急流与其超长波的位置变化具有明显的单、双周振荡特征,在实际预报业务中可以充分利用超长波的周期性和较高预报技巧,为中期天气分析和预报提供更有价值的参考信息。      

1951—2006年期间我国寒潮活动特征分析

利用中央气象台1951—2006年共56年冬半年(9月至次年5月)的冷空气天气过程资料、NCEP/NCAR逐日再分析海平面气压、500 hPa高度场和850 hPa气温等资料,统计分析了我国寒潮若干气候特征和寒潮中期过程的物理量场特征,并引入聚类方法划分寒潮典型物理过程。结果表明:(1)1951—2006年期间我国寒潮强冷空气逐年的活动频次呈明显下降趋势。功率谱周期分析表明,我国强冷空气活动有多年代际的变化周期。秋、冬、春季节是寒潮易发时节。(2)对我国寒潮天气过程特征物理量统计得到了一些表征寒潮天气特征量的阈值。寒潮冷高压强度有较明显的季节性变化特征,其源地大多可追溯到亚欧大陆北端极地,寒潮冷高压受山脉阻挡,在西伯利亚增强后最常以西北路径爆发南下,是我国寒潮最常见的路径。(3)乌拉尔山阻塞形势的崩溃与寒潮爆发密切相关;西风环流指数在寒潮爆发前6日前后至爆发后2日前后出现明显下降;在寒潮初始阶段,北半球高纬度以2波为主要特征,在寒潮爆发前,高纬度2波或3波为优势波的概率较大;北半球中纬度在寒潮中期过程主要为3波能量变化;北半球极涡面积迅速增大,与东亚"倒Ω流型"的建立紧密相关,是极地冷空气南下酝酿堆积的重要标志。     

2008年东亚夏季风异常及其对江淮梅雨的影响

利用国家气象中心站点日雨量资料、NCEP再分析资料和NOAA OLR资料对2008年梅雨前后及梅雨过程中亚洲季风活动、副高及ITCZ的变化、索马里急流和南亚季风活动特征、亚太地区对流和热源分布特征等进行诊断分析,以揭示梅雨期间季风活动特征的成因及其对江淮入梅、出梅及梅雨强度的影响.结果表明,梅雨期间,季风组成成员复杂多变,无一能占绝对优势,各成员的配置均处于一个动态变化过程中,此长彼消,导致了梅雨期间雨带不稳定,是2008年度梅雨偏少的重要原因.ITCZ影响副高的变化,且超前于副高的变化,对江淮梅雨预报有重要的指示意义.6月初ITCZ突然显著增强,是副高北跳、江淮入梅的重要原因;而中旬后期ITCZ再次北抬并伴随台风登陆,直接导致了江淮出梅.6月初,索马里急流爆发,比多年平均偏早,导致阿拉伯海西南气流北涌、印度季风提前爆发,对江淮偏早入梅有一定作用.索马里急流的维持和消长对江淮梅雨的位置和强度也有一定影响.印度季风爆发及其后的变化影响印缅季风槽的北抬和其后的位置变化,并通过改变青藏高原南部和孟加拉湾热源的强度和分布,影响西南季风的东传和梅雨雨带.     

2005年初夏亚洲季风异常及对华南强降雨影响

利用国家气象中心1957-2006年基本观测站点逐日降水量资料,NCEP/NCAR所提供的2005年5—7月逐日OLR资料、日平均再分析资料及其相应的多年平均资料,采用诊断分析方法讨论了2005年初夏华南持续强降雨雨情、亚洲季风异常特征及其对华南持续强降雨的影响。结果表明:2005年南海季风在5月第6候爆发,较正常偏晚2候左右,导致华南前汛期比常年同期明显推迟;之后,南亚西南季风倾向于向东传播,西北太平洋副热带高压偏东偏弱,越赤道气流偏弱,使西南季风偏北风分量偏小,而东亚槽偏深,诸多因素使得西南季风在华南一带长时间维持,造成华南持续强降雨。同时还分析了澳大利亚冷高压、青藏高原南部到孟加拉湾一带热源的异常特征及其对亚洲季风和华南降雨的影响。