中国春季沙尘天气频数的时空变化及其与地面风压场的关系

文中利用EOF和SVD方法分析了近半个世纪中国春季沙尘天气频数的时空分布特征及其与近地面风速和海平面气压的关系。中国北方大部分地区春季沙尘天气发生频数近半个世纪呈减少趋势 ,2 0世纪 70年代末以前沙尘天气发生频数较多 ,70年代末开始逐渐减少 ,1997年降到最低值 ,同期中国近地面风速也呈减小趋势 ,两者之间存在显著相关。春季海平面气压场与中国沙尘天气的发生频数有十分密切的联系 ,海平面气压在中高纬度地区降低 ,中低纬度地区升高 ,气压梯度发生改变 ,从而引起地面风速减小 ,进一步影响到沙尘天气发生频数减少     

A comprehensive classification of anomalous circulation patterns responsible for persistent precipitation extremes in South China

Based on observational precipitation at 63 stations in South China and NCEP NCAR reanalysis data during 1951 2010,a cluster analysis is performed to classify large-scale circulation patterns responsible for persistent precipitation extremes(PPEs) that are independent of the influence of tropical cyclones(TCs).Conceptual schematics depicting configurations among planetary-scale systems at different levels are established for each type.The PPEs free from TCs account for 38.6%of total events,and they tend to occur during April August and October,with the highest frequency observed in June.Corresponding circulation patterns during June August can be mainly categorized into two types,i.e.,summer-Ⅰ type and summer-Ⅱtype.In summer-Ⅰ type,the South Asian high takes the form of a zonal-belt type.The axis of upstream westerly jets is northwest-oriented.At the middle level,the westerly jets at midlatitudes extend zonally.Along the southern edge of the westerly jet,synoptic eddies steer cold air to penetrate southward;the Bay of Bengal(BOB) trough is located to the north;a shallow trough resides over coastal areas of western South China;and an intensified western Pacific subtropical high(WPSH) extends westward.The anomalous moisture is mainly contributed by horizontal advection via southwesterlies around 20°N and southeasterlies from the southern flange of the WPSH.Moisture convergence maximizes in coastal regions of eastern South China,which is the very place recording extreme precipitation.In summer-Ⅱ type,the South Asian high behaves as a western-center type.The BOB trough is much deeper,accompanied by a cyclone to its north;and a lower-level trough appears in northwestern parts of South China.Different to summer-Ⅰ type,moisture transport via southwesterlies is mostly responsible for the anomalous moisture in this type.The moisture convergence zones cover Guangdong,Guangxi,and Hainan,matching well with the areas of flooding.It is these set combinations among different systems at different levels that trigger PPEs in South China.     

关于复合型极端事件的新认识和启示

近年来,极端天气气候事件频繁发生,且常常表现为多种事件交织形成的复合型极端事件。为了更好地认识复合型极端事件,IPCC AR6基于现有的新证据评估了复合型极端事件的最新研究成果,并取得一些新认识：扩展了有关复合型极端事件的定义,重点围绕高温干旱复合型极端事件、复合洪水和野火,评估了复合型极端事件的变化特征,探讨了复合型极端事件多因子之间的依赖性,对人类活动的影响进行了归因分析并给出了未来可能的变化。这些评估结果丰富了对复合型极端事件的基本认识。但根据现有的评估可以发现,目前在复合型极端事件发生发展机理认识方面还存在不足;同时,未来仍需进一步完善跨学科跨部门跨区域研究,加强对复合型极端事件形成机理、预估及其对生态系统,经济社会影响风险的评估,提高对区域气候变化的适应能力。     

青藏高原气候变化若干前沿科学问题

在全球变化的背景下,青藏高原冰冻圈和大气圈正在发生快速变化,对“亚洲水塔”和“第三极”的生态环境带来深刻影响。研究并梳理了近年来青藏高原气候变化的若干前沿科学问题的研究进展,如高原极端气候事件变化及其与大气环流的关系;高原变暖放大效应及海拔依赖型变暖的物理机制;再分析资料在高原气候变化应用的适用性;气候模式在高原资料稀缺地区的模拟偏差特征及不确定性;以及不同升温阈值下高原气候变化的预估及其风险等。同时展望了高原气候变化研究的前沿问题和科学难点。认清高原气候变化研究的前沿科学问题,可为“一带一路”倡议顺利实施提供科学依据。     

长江流域旱涝典型年大气水汽输送

利用我国125个探空站一日两次自地面至100hpa共11个层次上的观测资料,对长江流域典型夏涝年(1980年)和夏旱年(1985年)我国大气中水汽总输送场、涡动输送场及散度场进行了计算分析。结果表明:当水汽总输送场从西北、西南和东南三支气流携带的水汽交汇于长江流域,且整个水汽输送场稳定持久,则在水汽辐合带附近导致大量降水,形成洪涝;反之,当三支气流微弱不稳定,不能形成水汽辐合带条件,则形成干旱。涡动输送亦反映出类似的特征。稳定且强盛的西南气流水汽输送是形成降水的主要条件和原因。     

近40年南方高温变化特征与2003年的高温事件

利用从全国743个站点数据集中挑选出的江南、华南地区的121个站点1961-2004年逐日日最高气温和日平均气温资料，分析了近40多年来我国南方地区最高气温的变化特征。结果表明：2003年夏季江南、华南地区出现大范围异常高温天气。虽然在1961-2004年间，江南、华南地区年平均最高气温和年平均气温均有增加趋势，但夏季极端高温事件（≥35℃日数）并没有显著增加的趋势。分析最高气温的概率分布特征，得出2003年夏季江南、华南地区出现的极端酷热天气，只是年际变化的表现，而不是长期变化趋势的反映。     

森林火险气象指数及其构建方法回顾

森林火灾是威胁地球生态的主要灾害之一。为实现对林区起火可能性大小、火灾强度、火灾蔓延速度以及火灾扑救难易程度进行评估和预测，国内外专家学者利用森林火灾与气象条件之间的关系研制了诸多森林火险气象指数的构建方法。作者对近几十年来国内外森林火险气象指数的研究工作进行回顾和总结，得出广泛应用的火险指数可以归纳为指数查对法、综合指标法和统计回归法等3种类型，究其原理和使用效果，各有优缺点。在实际使用过程中，需要结合我国的气候和环境特点进行适用性修正和完善。     

An assessment of the predictability of the East Asian Subtropical Westerly Jet based on TIGGE data

The predictability of the position, spatial coverage and intensity of the East Asian subtropical westerly jet(EASWJ) in the summers of 2010 to 2012 was examined for ensemble prediction systems(EPSs) from four representative TIGGE centers,including the ECMWF, the NCEP, the CMA, and the JMA. Results showed that each EPS predicted all EASWJ properties well, while the levels of skill of all EPSs declined as the lead time extended. Overall, improvements from the control to the ensemble mean forecasts for predicting the EASWJ were apparent. For the deterministic forecasts of all EPSs, the prediction of the average axis was better than the prediction of the spatial coverage and intensity of the EASWJ. ECMWF performed best, with a lead of approximately 0.5–1 day in predictability over the second-best EPS for all EASWJ properties throughout the forecast range. For probabilistic forecasts, differences in skills among the different EPSs were more evident in the earlier part of the forecast for the EASWJ axis and spatial coverage, while they departed obviously throughout the forecast range for the intensity. ECMWF led JMA by about 0.5–1 day for the EASWJ axis, and by about 1–2 days for the spatial coverage and intensity at almost all lead times. The largest lead of ECMWF over the relatively worse EPSs, such as NCEP and CMA, was approximately 3–4 days for all EASWJ properties. In summary, ECMWF showed the highest level of skill for predicting the EASWJ, followed by JMA.     

低温雨雪过程的粒子群-神经网络预报模型

利用逐日气温和降水量数据、NCEP/NCAR再分析资料以及预报场资料,通过分析提取我国南方区域持续性低温雨雪过程及其预报因子,使用粒子群-神经网络方法建立非线性的统计集合预报模型 (PSONN-EPM),对我国南方区域持续性低温雨雪过程进行预报试验。结果表明:以过程的冷湿程度及影响范围为标准,将低温雨雪过程分为一般过程和严重过程,并建立不同的预报模型效果较好。通过10 d独立样本预报试验看,基于粒子群-神经网络方法建立的集合预报模型比基于逐步回归方法建立的预报模型的预报平均相对误差小,对严重过程预报能力高于对一般过程预报,且这种非线性统计集合建模方法在建模过程中不需要调整神经网络参数,在实际预报业务中值得尝试。     

“75·8”持续性强降水事件及其大尺度水汽输送特征

首先研究了河南"75·8"强降水事件的极端异常特征,然后从水汽通量的角度定性分析这次事件的水汽输送特征,最后采用了Hysplit模型定量分析了不同源地的水汽来源对河南"75·8"强降水的贡献率。研究表明,1975年8月5-8日在河南省发生的是一次大范围持续性极端降水过程,事件发生期间区域平均降水程度超过其气候平均值3倍标准差。强降水事件是在中高纬度环流异常和台风共同作用下发生的,贝加尔湖以东阻塞高压和副热带高压合并阻挡了7503号台风北上。定量计算结果进一步表明,河南"75·8"强降水的水汽来源与7503号台风具有十分密切的联系。