基于多尺度SPI的中国南方大旱监测

用标准化降水指数(SPI)对2003年南方大旱发生、发展、持续、缓解进行全过程监测。2002年12月—2003年5月中国西南地区东部以及华南南部两广交界一带发生冬春连旱,其中西南地区东部冬旱最为严重,华南南部一带春旱最为严重。入夏以来南方大范围地区6—12月逐月均表现亏水,尤以7、8、10月亏水面积最广,强度最大。2003年6—12月长江以南大范围地区持续夏秋冬三季连旱,旱情极为严重,局部地区出现极端干旱,而长江以北则持续偏涝。2003年3月—2004年2月全年属于典型的"南旱北涝"型分布。基于多尺度SPI进一步统计南方地区1951—2007年历史上严重的夏秋冬季连旱事件。结果表明1980s以前发生过3次,分别是1956、1967、1978年,每11 a出现一次;1980s以后仅2003年发生1次。而这4次连旱的强度却是一次高于一次。     

一次人工消雨试验数值模拟及物理过程分析

利用中尺度非静力WRF模式对一次人工消雨过程进行了数值模拟试验。试验结果及实况资料分析表明,在大片的降水云系中对局部的降水云进行过量AgI播撒,由于潜热释放增温使得降水云内的对流加强,促使大量小冰晶在高空向四周流散,云体消散,地面降水量减弱。由此可见,选择合适的作业高度、作业部位是人工消雨取得最佳效果的必要条件。     

THORPEX国际科学研究新进展

2009年9月14—18日,第三届THORPEX国际科学研讨会在美国加州蒙特利市顺利召开。大会就五个专题进行学术交流,分别是全球交互式预报系统,区域活动和交叉研究主题,可预报性和动力过程,资料同化和观测策略,社会和经济效益研究及应用。本文简要总结了参与此次研讨会的各区域、各工作组及与会专家的最新研究成果。从会议的报告来看,THORPEX的进展主要表现在改善高影响天气外场观测活动以及对如何设计全球观测系统的认识、面向TIGGE的集合预报技术的研究等。     

AN ANALYSIS OF THE WINTER EXTREME PRECIPITATION EVENTS ON THE BACKGROUND OF CLIMATE WARMING IN SOUTHERN CHINA

Based on daily precipitation and monthly temperature data in southern China, the winter extreme precipitation changes in southern China have been investigated by using the Mann-Kendall test and the return values of Generalized Pareto Distribution. The results show that a winter climate catastrophe in southern China occurred around 1991, and the intensity of winter extreme precipitation was strengthened after climate warming. The anomalous circulation characteristics before and after the climate warming was further analyzed by using the U.S. National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research reanalysis data. It is found that the tropical winter monsoon over East Asia is negatively correlated with the precipitation in southeastern China. After climate warming the meridionality of the circulations in middle and high latitudes increases, which is favorable for the southward movement of the cold air from the north. In addition, the increase of the temperature over southern China may lead to the decrease of the differential heating between the continent and the ocean. Consequently, the tropical winter monsoon over East Asia is weakened, which is favorable for the transport of the warm and humid air to southeastern China and the formation of the anomalous convergence of the moisture flux, resulting in large precipitation over southeastern China. As a result, the interaction between the anomalous circulations in the middle and high latitudes and lower latitudes after the climate warming plays a major role in the increase of the winter precipitation intensity over southeastern China.     

2003年夏季我国南方大旱天气学背景分析

利用NCEP／NCAR再分析资料和我国南方25个测站逐日降水量资料,分析了2003年我国南方夏季降水异常与春季、夏季高空环流场和温度场异常的关系。结果表明,2003年夏季西太平洋副高异常偏西、偏北,控制了长江以南大部分地区,这是造成夏季少雨的主要原因。夏季南亚高压异常强大东伸,对西太平洋副高的西伸加强起着一个动力引导作用。西太平洋副高与南亚高压重叠区域对应主要干旱区域。此外,我国南方夏季降水与100hPa温度场存在1～2个月滞后相关美系．前期欧亚大陆中高纬地区100hPa温度场异常可以作为长江以南地区旱涝的预报因平．     

2009年夏季西太平洋台风路径和强度的多模式集成预报

基于TIGGE资料中的中国气象局、欧洲中期天气预报中心、日本气象厅和英国气象局等四个中心的2009年5月1日-8月31日台风预报资料,利用多模式集合平均、消除偏差集合平均和加权消除偏差集合平均等方法,对2009年8月1-31日预报期的西太平洋的台风路径和强度(中心气压)进行24～ 72 h预报时效的多模式集成预报,并对0907号台风“天鹅”和0908号台风“莫拉克”进行个例分析.结果表明:各中心对于不同时效的预报,预报技巧有明显差异.消除偏差集合平均与加权消除偏差集合平均显著地减小了预报误差,预报效果优于最好的单个中心预报和多模式集合平均.对于24 ～ 72 h预报,加权消除偏差集合平均方法始终表现出最好的预报性能.     

北半球冬季温带反气旋活动的统计特征

利用NCEP/NCAR再分析资料,通过客观判定和追踪反气旋的方法统计分析了1948~2013年北半球冬季温带反气旋的时空分布、周期和生命史等气候特征。结果表明,北半球冬季温带反气旋主要活动在东北太平洋、北大西洋、北美落基山脉东部和加拿大、美国东部、欧洲、亚洲中部和东亚地区。太平洋和大西洋上反气旋的生成区分布较分散,于大洋西部生成,在中、东部达到成熟期,最后主要在大洋东部和大陆西岸消亡。大西洋上反气旋消亡区域的大值区从大西洋中部到欧洲西海岸呈西南—东北带状分布,而太平洋上的反气旋消亡区域的两个大值区独立分布。大陆上反气旋多生成于较高纬度和极地地区,主要向东、向东南方移动。北半球各区域反气旋数均具有显著的2~3年周期变化特征,欧亚地区则具有显著的16~18年周期的年代际变化特征。除了欧亚大陆,其他三个区域的反气旋偏强时,其运动轨迹偏北。北美地区反气旋越强,其运动的纬度范围越大;而欧亚大陆反气旋越强,其运动的纬度范围越小。生命史越长的反气旋数比例越少,只有不到10%的反气旋生命史超过一周。     

基于TIGGE多模式降水量预报的统计降尺度研究

利用TIGGE资料中欧洲中期天气预报中心、美国国家环境预报中心、英国气象局以及日本气象厅4个中心,1~7 d预报时效的降水量预报资料,以TRMM/3B42RT降水量作为"观测值",对东亚地区降水量进行统计降尺度处理。首先利用逻辑回归方法将天气分为有雨和无雨,再对有雨的情况,利用线性回归方法对插值后的预报结果进行降尺度订正,最后将4个中心的预报值进行消除偏差集合平均,得到多模式集成的降水量预报场。结果表明:逻辑回归能够有效地改善预报中小雨的空报情况,统计降尺度订正后的预报结果比直接插值更加准确,多模式集成的预报效果优于单模式结果,其改进效果随预报时效的延长逐渐减小。     

全球变暖停滞的形成机制研究进展

工业革命以来人类活动带来的温室气体日益增加,导致全球气温持续升高。然而,1998年以来全球变暖出现了停滞(hiatus)现象。本文回顾了近年来有关全球变暖停滞的研究进展,着重讨论变暖停滞的物理机制。目前有关变暖停滞的机制有两种观点:一种观点认为全球变暖停滞是由于外强迫造成的,另一种则认为是自然变率产生的。外强迫的观点主要归结为太阳活动强迫、火山喷发气溶胶强迫、人类活动产生的气溶胶强迫以及平流层水汽强迫四种作用。自然变率的观点则认为人类活动产生的多余热量进入到深海,尤其是海表700 m以下,且认为主要是由于海洋的作用。持这种观点的又分两种意见,一种认为是太平洋年代际振荡的影响,尤其是赤道东太平洋海表温度变冷;另一种则认为是大西洋经向翻转流的影响。目前主流观点认为,自然变率是产生全球变暖停滞的主要机制,人类活动产生的多余热量进入到深海,不过多余热量进入哪些海域尚存争议。     

基于BGM与ETKF的台风"苏拉"(1209)集合预报的对比试验Ⅰ:路径预报

采用FNL再分析资料和美国联合台风警报中心(Joint Typhoon Warning Center,JTWC)资料,运用中尺度WRF(Weather Research and Forecasting)模式,分别使用增长模繁殖法(Breeding of Growing Mode,BGM)和集合卡尔曼变换方法(Ensemble Transform Kalman Filter,ETKF),对1209号台风"苏拉"进行了台风路径的集合预报试验,并对预报效果进行对比分析。结果表明:采用BGM或ETKF初始扰动的集合预报系统,集合平均预报对风场、温度场、位势高度场的预报效果均优于控制预报;ETKF方法的预报改进程度较BGM方法更大,且对风场和温度场预报技巧的优势尤为明显。BGM方法所得到的集合成员离散度小于ETKF方法,对大气真实状态的表征能力不及后者;两种扰动方法的集合平均都明显改善了台风"苏拉"的路径预报结果,尤其是控制预报在福建沿海第二次登陆后移速过快的问题,但对台风登陆位置预报的改进不明显;此外,采用ETKF方法的集合平均对台风"苏拉"路径预报的改进效果远优于采用BGM方法的集合平均预报。