基于SAL方法对一次区域性大暴雨过程多模式预报空间检验及误差分析

采用SAL定量降水预报检验方法,对2017年梅雨期一次区域性极端降水过程EC-THIN、RIOF、NCEP、CMA的高分辨率数值预报产品,从结构、强度和位置3个方面进行检验对比,同时对72 h内各模式降水预报稳定性开展检验分析。在此基础上,剖析了降水预报误差成因。分析发现：（1）在降水分布上,RIOF、EC-THIN和CMA预报的雨带走向与实况基本一致,NCEP预报主雨带范围偏大,暴雨区偏东;（2）雨区结构上RIOF和EC-THIN把握较好,NCEP和CMA在降水强度方面预报较好,位置预报上各家误差均较小,其中CMA误差最小;（3）EC-THIN和NCEP在结构、强度和位置预报上均有较好的稳定性。CMA在降水强度方面预报稳定较好,位置预报上调整较大。RIOF在降水结构预报上稳定性较好,落区预报上变化幅度较大;（4）降水预报误差根本原因是由系统预报误差而形成,系统强度、位置、移动直接影响着降水偏差。垂直物理量的预报偏差对降水时段、加强、强度也具有一定影响。     

副热带高压自身变化周期和形态结构对入梅的影响

针对2010年江淮入梅预报出现偏差情况,利用2008、2010、2011年降水实况资料和6-7月NCEP再分析资料,分析了预报出现偏差的原因,讨论了副热带高压水平移动和垂直结构对降水落区的影响,分析了局地入梅的预报方法和参考指标.研究发现:副热带高压(以下简称“副高”)和南亚高压的自身双周振荡规律在预报中不可忽略,在对大尺度系统和较长时间系统的变化判断时,高层系统的预报可信度可能更高.另外,在对梅雨预报时,副高垂直结构的变化对降水落区有一定影响,当500 hPa副高脊线越过20°N,副高脊线自上而下向南倾斜时,底层脊线在20°N以南,不利于江淮地区降水发生.副高上下结构垂直度较大时,利于降水落区北移.副高西脊点自高空到低空呈自西向东倾斜,500 hPa西脊点偏西也不利于江淮梅雨期的开始.     

2013年1月江苏雾霾天气持续和增强机制分析

利用江苏省能见度监测资料、自动站气象要素资料、探空资料、NCEP(1°×1°)和CFSV2(0.5°×0.5°)再分析资料,对2013年1月江苏雾霾持续性和13—14日大雾形成机制展开分析,结果表明:(1)中高纬平直的纬向环流,江苏位于地面高压底部偏东气流中,冷高压主体偏北,是1月发生持续雾霾天气的大背景。较弱的偏北经向风导致冷空气势力较弱,为1月江苏雾霾天气持续发生提供了近地层有利的稳定形势。(2)近地面相对湿度85%以上,风速小于3 m·s~(-1),风向以偏东风为主,凌晨与夜间温度露点差小于3℃。这些条件的稳定为持续雾霾发生提供了良好的气象因子。(3)地面辐射降温和弱冷平流共同作用引起的温度快速下降以及日出后潮湿地面蒸发增强对雾的加强起到一定的触发作用。近地面冷平流和混合层以上暖平流为本次雾增强提供了稳定的大气层结条件。近地面弱上升运动、中高层弱的下沉运动是14日凌晨雾快速加强的动力机制。     

大气季节内振荡对热带气旋活动影响的研究进展

近30年来,大气季节内振荡对热带气旋活动影响的研究已逐渐成为人们关注的焦点,并取得了显著的进展。就大气季节内振荡对热带气旋生成、路径及登陆的影响进行概述,并揭示了这种影响的主要机制。同时回顾了与季节内振荡密切相关的季风槽活动对热带气旋的影响。在此基础上简单讨论了该领域中存在的问题及未来研究前景,并提出当前该研究领域中一些亟需研究的科学问题。     

2020年江苏省梅雨异常及暴雨日气候特征分析

利用ERA5再分析资料和江苏省自动站降水数据等,结合江苏地区入、出梅标准,分析了2020年江苏省梅雨的时空分布异常特征,从梅雨特征量和大尺度环流因子等特征,揭示了梅雨异常的关键因子,并对暴雨日的大尺度环流特征进行合成分析,得到影响梅汛期暴雨的关键环流因子。结果表明:(1)2020年江苏省梅雨时空分布显著异常,入梅早、出梅晚,梅期达51 d,比常年平均多出一倍;沿江以南和沿淮东部地区梅雨总量为常年平均的2.5倍;梅汛期共15个暴雨日,强降水持续时间长,区域范围大,整体雨强大。(2)梅雨特征量较好的反映了江苏省梅雨的入出梅时间,当特征量显著增强北抬对梅雨期的开始有较好指示意义,当特征量再次北抬,则梅雨季结束,各特征量均呈现一致的时间变化特征。特征量在梅雨期间的异常波动均与暴雨过程相对应,2020年梅雨特征量的多个异常高值中心反映了梅雨期暴雨过程频繁、降水极端性强的特征。(3)梅雨期间大尺度环流形势异常,西太平洋副热带高压呈显著正异常,强度偏强,脊点偏西,引导其西北侧的西南暖湿气流向江淮地区输送,同时北方位势高度偏低,东北冷涡强度略偏强,浅槽活动频繁,携弱冷空气南下与暖湿气流交汇,形成稳定维持的梅雨锋,是超强梅雨形成的主要环流因子(4)印度洋和孟加拉湾、西北太平洋是江苏省梅汛期暴雨的重要水汽源地,通过强烈的西南风,将暖湿气流向长江下游地区输送,配合上空的强烈辐合抬升运动,导致该地区水汽积聚并稳定维持,有利于出现梅汛期暴雨天气。     

热带低压倒槽引发江苏东北部大暴雨过程分析

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、加密自动观测站资料、连云港风廓线雷达和多普勒天气雷达资料等,对2012年8月10日江苏东北部地区特大暴雨过程进行了分析。结果表明：台风“海葵”登陆后在安徽东南部减弱成热带低压,北伸的低压倒槽与高空低槽的结合,是产生这次特大暴雨的天气背景。特大暴雨发生在大气层结极不稳定区域,同时具有水汽强辐合,对流层低层强辐合、高层强辐散的环境场特征。散度场的垂直分布特征变化先于降水强度的变化;冷空气从低层开始入侵,并向中高层渗透,触发了不稳定能量的释放。地面中尺度辐合线的长时间维持,是这次特大暴雨产生的直接原因。平均径向速度产品揭示的风向风速辐合、气旋性环流、低空急流及暖平流等的环境场特征,为短临预报中判断强降水发生及维持提供了依据。     

南海-西北太平洋地区大气准双周振荡对TC生成的调节作用

通过对南海-西北太平洋地区大气10～20 d准双周振荡(QBWO)不同位相的划分(A～D),研究了QBWO对南海-西北太平洋海域热带气旋(TC)生成的调节作用。将TC分为强热带风暴及以下级别(TS)和台风及以上级别(TY),并将QBWO分为干湿位相,发现南海海域生成的TS(TY)在干湿位相的比与西北太平洋海域生成的TS(TY)在干湿位相的比相等,这表明QBWO对TS(TY)生成的调节作用在南海和西太平洋地区可能相同。从A位相到C位相,南海和西北太平洋地区TC的生成频数均逐渐增多,D位相时期,TC生成最少,多数TC发生在QBWO的对流活动湿位相,少数TC发生在干位相。南海-西北太平洋海域TC的生成受到QBWO的明显调制。从位相A到位相C,低频对流和低频风场逐渐向西北方向移动,低频对流强度持续加强,低频风场逐渐由异常西风-东风-西风转为异常东风-西风-东风配置,西北太平洋地区季风槽加强,使得TC生成频数逐渐增多。此外,在QBWO活跃位相,非绝热加热增强和纬向风垂直切变减弱也有利于TC的生成。     

江淮梅雨期不同类型暴雨过程锋生特征分析

利用ERA5再分析资料和江苏省自动站降水量资料,根据运动学锋生原理,分析了2020年江淮梅雨期锋生特征和两类不同性质暴雨锋生的差异,揭示了不同层次锋生与降水的对应关系。研究结果表明:1)2020年梅雨期锋生特征显著,强降水与中低层锋生有较好对应关系,其中形变项占主要贡献,散度项次之,倾斜项最弱。强降水时段总锋生、散度和形变锋生作用叠加。2)江苏地区自北向南锋生特征有差异,强度逐渐减弱,锋生发展高度逐渐降低。不同类型降水锋生特征不同,对流性降水锋生范围偏大、发展层次高、锋生中心偏强,总锋生和各分解项叠加作用显著,稳定性降水锋生特征反之。3)典型过程对流降水“6.28”和稳定性降水“7.11”对比表明:锋区位置相近,锋生作用均出现在江淮切变线附近,锋区、切变线和θ_se密集带三者对应较好。降水落区有差异,对流性降水过程中,由于干冷空气的显著南压,使得主要降水发生在锋面南侧暖区,与多个次锋生中心相对应;稳定性降水过程中冷暖空气势力相当,降水主要集中在主锋区附近,触发机制和降水性质不同导致降水分布差异。4)两次过程垂直锋区由低到高均有向北倾斜的特征,“6.28”过程锋区南侧有显著暖湿气流输送,锋区内为强烈上升运动,低层辐合高层辐散的环流场使得锋区维持。“7.11”过程垂直上升运动高度偏低,高空没有显著辐散场,对流性较弱。对两类降水垂直锋区的合成分析表明,对流性降水的低层锋生明显强于稳定性降水,由低层锋区造成的抬升触发作用对强降水形成更加有利,同时垂直风场的合成中上升运动也更加强烈。两类降水中,中低层散度和形变锋生由低到高均为先增大后减小,强降水主要由700 hPa以下锋生增强导致,中高层大气基本为锋消作用。     

南海—西北太平洋地区低频振荡特征及其对TC群发过程的影响

根据中国气象局上海台风研究所整编的热带气旋最佳路径数据集(CMA-STI),以及定义的热带气旋(Tropical Cyclone,TC)群发标准,分析了南海—西太平洋地区的低频振荡特征,及其对TC群发活动的影响,研究了TC群发与季风槽的关系。结果表明,孟加拉湾—西太平洋的近赤道地区有两支主要的对流区,分别位于南海—西太平洋地区和孟加拉湾东南部。10~20 d大气准双周振荡(Quasi-Biweekly Oscillation,QBWO)周期是南海—西太平洋地区对流活动的主要周期,大部分年份QBWO占原始序列的方差贡献达20%以上。QBWO的强度具有明显的年际变化,20世纪80年代以前强度变化较大,80年代之后变化较小。根据定义的TC群发标准,发现1990年6—9月西北太平洋地区共有4次TC群发过程,都发生在低频对流活动的湿位相。分析对流活动干位相—湿位相—干位相的演变,发现TC的群发期集中在湿位相,湿位相期间大气低层为低频气旋性环流,较强的正涡度有利于初始涡旋扰动的形成和发展,为TC群发提供了有利的环流背景场。根据定义的季风槽强度指数,发现季风槽强度与TC群发过程有很好的对应关系,由于季风槽的活跃使得对流活动处于湿位相期,同时季风槽区提供了有利的正涡度条件,促使TC群发活动产生。