CMIP5模式中El Ni?o-EAWM关系的模拟对东亚冬季风模拟的影响

本文利用统计学的方法,评估了17个参加第五次国际耦合模式比较计划(CMIP5)的海气耦合模式对东亚冬季风(EAWM)年际变化的模拟。结果表明:多数模式对东亚冬季风的年际变化有一定的模拟能力,其中对东亚大槽年际变化的模拟最好;模式对东亚冬季主要系统的年际变化在空间上的模拟好于强度,对强度的模拟以偏弱为主;通过综合评估得到模拟能力好的模式有:bcc-csm1-1,CCSM4,HadCM3,NorESM1-M。针对模式间对冬季风年际变化模拟能力差别较大的现象,选取了4个模拟能力最好的模式和5个最差的进行讨论;通过评估El Ni?o对东亚冬季环流的影响,发现模式对El Ni?o与EAWM之间相互关系(El Ni?o-EAWM)的模拟能力是模式间对冬季风年际变化模拟偏差较大的原因之一,即对El Ni?o-EAWM模拟好的模式对东亚冬季风年际变化的模拟也好。     

两类中太平洋El Nio特征的对比分析

利用1979—2012年逐月Hadley中心海表温度、欧洲中期天气预报中心次表层海温、NCEP/NCAR风场再分析资料,对两类中太平洋(CP)El Nio及耦合的大气环流特征进行分析。结果表明,第一类CP El Nio(CP-ⅠEl Nio)增暖中心位于Nio4区且关于赤道对称;第二类CP El Nio(CP-ⅡEl Nio)的Nio4区与热带东北太平洋区域(NEP,130~110°W、15~25°N)同位相变化,冬季成熟后形成关于赤道非对称的带状增暖结构。进一步的研究表明,两类CP El Nio次表层结构存在差异:CP-ⅠEl Nio冬季次表层海温异常(SOTA)在中东太平洋与西太平洋呈显著偶极分布;CP-ⅡEl Nio在中、西太平洋位相相反但东太平洋异常较弱,且经向异常主要在赤道及其以北。两类CP El Nio耦合的大气环流特征不同:CP-ⅠEl Nio冬季异常Walker环流上升中心位于赤道上空,经向风向赤道辐合,低纬地区Hadley环流加强;CP-ⅡEl Nio冬季低层向北越赤道气流加强,Walker环流上升中心移到赤道以北,低纬地区Hadley环流减弱。     

亚洲季风区海陆热力变化的观测分析及模拟评估

利用观测资料分析了亚洲季风区夏季海陆热力差异的变化特征。在此基础上,采用国际耦合模式比较计划第五阶段(Coupled Model Intercomparison Program 5,CMIP5)20个模式的输出结果,对其进行了模拟评估。结果表明,亚洲季风区夏季陆地上空温度呈下降趋势,海洋上空呈升高趋势,海陆热力差呈减弱趋势。虽然模式模拟的海陆热力差也呈减弱趋势,但陆地和海洋上空温度均呈上升趋势。模式对陆地上空温度趋势模拟较差的原因是对青藏高原上空的温度模拟偏低。进一步分析表明,对海陆热力差异模拟相对较好的模式对亚洲季风系统模拟较好,而较差的模式对亚洲季风系统模拟也较差。     

西太平洋副热带高压控制下湖南一次短时强降水成因分析

在天气预报业务中,发生在西太平洋副热带高压控制下的短时强降水容易出现漏报。为加深对西太平洋副热带高压控制下湖南短时强降水的认识,探究其成因和触发机制,本文利用地面自动站、多普勒天气雷达观测资料及FY-2F云顶亮温、NCEP再分析资料等,针对2018年9月6日一次西太平洋副热带高压控制下的湖南短时强降水成因开展研究。结果表明:在强盛的西太平洋副热带高压脊区内,丰沛的水汽、较强的不稳定能量及一定的抬升条件可触发短时强降水天气。正午前,受弱冷空气侵入影响,低层切变配合地面中尺度辐合线引起近地面动力抬升,从而触发对流性降水;午后,受太阳辐射影响,地面气温达到对流触发温度,从而触发热对流。正涡度区及低层辐合区在降水发生后都向上延伸,有利于垂直上升运动的维持,但较典型汛期强降水过程的动力条件明显偏弱。环境风及其垂直风切变小,且雷暴单体移动缓慢,有利于强降水在同一地区长时间维持。     

副热带高压控制下湖南两次短时暴雨发生及系统维持机制对比分析

利用地面自动站资料、多普勒天气雷达资料、卫星逐小时TBB资料及NCEP再分析资料，对2018年副高控制下湖南两次短时暴雨发生及维持机制进行分析。结果表明：①在水汽丰沛且有足够的不稳定能量和抬升条件下，强盛副高脊区反气旋环流内也可以触发短时暴雨天气，其大尺度环流形势特征和湖南典型暴雨过程有着较大差异；②对流性降水发生前，不稳定能量明显增强，中低层增湿明显，为暴雨提供能量与水汽条件；③两次过程分别受副高南侧热带气旋外围云系扰动和弱冷空气侵入影响，925 hPa形成弱扰动或者弱切变，配合地面中尺度辐合线，近地面动力抬升触发对流性降水，白天受太阳辐射影响，能够自由触发热对流。地形抬升也是重要触发机制，发生在迎风坡热对流占比84%；④两次短时暴雨的雷达回波为非常明显的低质心高效率的降水回波，环境风及其垂直风切变小，尽管不利于对流风暴有组织的发展，但雷暴单体移动缓慢，有利于同一地区长时间的强降水。     

洞庭湖地区的水汽输送来源特征分析

摘 要：利用NCEP／NCAR再分析资料、地面站点资料、引入拉格朗日方法的轨迹模式，定量分析了洞庭湖地区2014-2017夏半年水汽输送来源特征，对比了2017年“6.22”极端降水两个时段的水汽输送来源差异，得到以下结论：洞庭湖地区夏半年的主要输送源地为太平洋（32.3%，水汽输送贡献），孟湾-南海（28.3%），印度洋（26.6%），局部地区水汽输送相对较少，但不可忽视。各源地各月水汽输送具有较大差异，其中4、5月份以太平洋和孟湾-南海水汽输送为主，6、7月份以印度洋水汽输送为主，太平洋、孟湾-南海次之。“6.22”极端降水环流背景：中低纬西太平洋副热带高压稳定维持，洞庭湖地区处于副高西侧的强水汽输送带中，有利于水汽源源不断往暴雨区输送。“6.22”极端降水主要集中在两个时段，其水汽来源具有较大差异。第一个时段的水汽源地主要为印度洋，其次为孟湾-南海，其他源地水汽输送贡献较小，其中欧亚大陆为干冷空气输入。而第二时段局部地区和欧亚大陆无水汽来源，中低层无干冷空气侵入，印度洋，孟湾-南海水汽输送仍占主导地位，太平洋水汽输送明显增多。