春季北方气旋活动的气候特征及与气温和降水的关系

利用1948-2002年NCEP／NCAR再分析逐日海平面气压资料以及中国160站的降水和气温资料，分析了春季北方气旋活动频数和强度的时空变化特征，以及两者与中国降水和气温的相关关系。结果表明：春季北方气旋活动频繁，存在明显的两个高值中心，分别位于蒙古国的中部和我国东北北部地区。春季北方气旋活动频数和强度均存在明显的年际和年代际变化。伴随着一次全球性的年代际气候跃变，20世纪70年代中后期无论是频数还是强度均出现了显著的突变。春季北方气旋活动频数主要对我国北方地区的降水和气温有一定影响，活动频数多(少)年，我国华北大部、新疆北部降水偏少(多)；北疆地区气温回升(下降)，甘、宁、陕、内部分地区偏冷(暖)。80-90年代春季北方气旋活动频数的偏少，强度的减弱，导致我国北方地区沙尘暴次数比70年代减少.     

近50 a春季东亚温带气旋活动频数的气候特征及其变化

根据1948-2000年共53 a的NCEP/NCAR逐日海平面气压再分析资料,分析了春季(3、4、5月)东亚内陆和沿海地区气旋活动频数、气旋移动路径等气候特征及其年际、年代际变化,结果表明在春季的3、4、5月份中,内陆存在三个明显的气旋活动频数较大的地区,分别位于101°E、45°N附近的蒙古高压南缘、贝加尔湖以东的115°E、53°N附近地区和126°E、53°N我国东北北部附近地区.蒙古地区春季气旋活动频数存在明显的年代际变化,50年代气旋活动频数较少,60年代开始到70年代后期气旋活动频数较多,从70年代末至今又进入一个气旋活动频数较少的时期.贝加尔湖东部地区在50年代初气旋活动频数较多,50年代中期到60年代中期气旋活动频数较少,而60年代后期到70年代后期气旋活动频数又较多,此后气旋活动频数逐渐减少.我国东北地区春季各月气旋活动频数没有明显的年代际变化,只有80年代以来气旋活动频数的振幅较大.东亚沿海春季气旋活动频数较高的地区主要位于我国东北到俄罗斯远东和我国长江中下游到日本一带.从气旋活动路径来看,我国长江中下游到日本一带气旋活动路径在各个年代基本相同,没有明显的年代际变化,而我国东北到俄罗斯远东地区气旋活动路径在不同年代略有差异.进一步分析发现,气旋活动频数与北方地区春季降水量及沙尘暴发生次数具有一定关系.     

登陆我国热带气旋频数和强度变化的气候特征

本文利用数理统计方法,对登陆我国的热带气旋频数进行分析。发现热带气旋登陆前24、12、6小时近中心最大风速V_1、V_2、V_3分别与登陆后24小时平均最大风速和它们的差值成线性关系。求得了登陆我国台湾、海南、广东、福建四省的V_1、V_2、V_3与/V_1、/V_2、/V_3的回归方程。另外,对登陆我国热带气旋的频数及强度变化进行了气候分析,指出了一些气候特征。     

近58年西北太平洋热带气旋频数的气候变化特征

基于中国气象局整编的1949-2006年共58年的《台风年鉴》和《热带气旋年鉴》资料,分析了西北太平洋各种强度类型TC频数的气候变化和TC达到最强时的频数空间分布特征。结果表明：（1）近58a TC频数减少的趋势非常显著,频数上存在多种时间尺度的变化特征。（2）长周期振荡特征看,目前低频数的阶段即将结束,未来10年TC个数很可能是增加的趋势。（3）不同类别的TC分析表明,TD频数是明显减少的,而TS频数则是明显增加的;STS频数的减少并不显著,TY频数的减少则较为显著。（4）长周期振荡分析表明,短时间内仍处于TD频数较少时段,而TS频数则是处于增多的阶段;STS和TY频数未来若干年很可能转增多的趋势。（5）热带气旋在生命史中强度达到最强时的位置有向北漂移的趋势,这在频数空间分布的年代际变化上表现明显。     

近58年西北太平洋热带气旋频数的气候变化特征

基于中国气象局整编的1949~2006年共58年的《台风年鉴》和《热带气旋年鉴》资料,分析了西北太平洋各种强度类型TC频数的气候变化和TC达到最强时的频数空间分布特征。结果表明:(1)近58a TC频数减少的趋势非常显著,频数上存在多种时间尺度的变化特征。(2)长周期振荡特征看,目前低频数的阶段即将结束,未来10年TC个数很可能是增加的趋势。(3)不同类别的TC分析表明,TD频数是明显减少的,而TS频数则是明显增加的;STS频数的减少并不显著,TY频数的减少则较为显著。(4)长周期振荡分析表明,短时间内仍处于TD频数较少时段,而TS频数则是处于增多的阶段;STS和TY频数未来若干年很可能转增多的趋势。(5)热带气旋在生命史中强度达到最强时的位置有向北漂移的趋势,这在频数空间分布的年代际变化上表现明显。     

华东地区热带气旋年频数异常的分析

利用 NCEP 1960 ～ 1997 年月平均 500 hPa 高度、1000 hPa 的风场和温度、JM A 海表温度资料及 NCA R O LR 资料进行合成分析, 给出了影响华东地区热带气旋(T C)偏多年与偏少年的前秋冬季不同的大气环流、O LR 和海表温度场特征, 从中可看到冬季风活动对 T C 年频数异常有影响。 在此基础上建立了华东地区热带气旋年频数异常的概念模型, 并且进行了试用, 其结果表明该概念模型对华东地区热带气旋年频数的短期气候预测有参考价值。     

影响我国的热带气旋年频数预测

利用中国气象局《热带气旋年鉴》的热带气旋大风和降水资料集,确定了明显影响我国及华东和华南地区的热带气旋个例,并研制热带气旋年频数的预测方案,使得频数预测对防灾减灾更为实用。预测因子采用相关普查的方法,从1961—2000年前期的海表温度、海平面气压及200,500 hPa和850 hPa位势高度和风场中选出,所用的资料为NOAA ER SST和NCEP/NCAR再分析资料。在相关分析的基础上,构建因子时兼顾了因子的系统性的空间结构和时间的变化,并用主成分分析方法去除因子的多重共线性;在最优子集回归建模的基础上进一步对模型进行检验和优化。模型检验和2001—2008年回报试验说明各模型均对各自热带气旋频数 (TCF) 具有较好的预测能力。     

影响华东地区热带气旋年频数与热带对流场的关系

利用由美国NOAA系列卫星观测的OLR资料研究了影响华东地区热带气旋年频数（记为ATC）与热带对流场的关系，结果表明两者存在密切的联系：（1）当华东地区热带气旋年频数ATC为异常偏多（少）时，ITCZ位置累积距平为正（负）值，即ITCZ位置异常偏北（南）；（2）利用OLR设计了Walker综合指数WI，该指数的强弱可以反映ATC的异常情况，即当ATC为异常偏多（少）时，walker环流圈异常强（弱）；（3）OLR距平累积量场能较好的表征ATC异常年份所对应的低纬度及中高纬地区大气环流的配置，其可以作为预测影响华东地区热带气旋年频数的强信号。     

热带气旋频数的短期气候预测水平评估

热带气旋频数的实况是一确定的整数, 而预测仍具一定的不确定性, 其实质是一区间, 即待评估的问题是预测区间与一确定整数的接近程度。针对待评估对象的这种特征, 定义了d指数、绝对误差 (E) 和技巧水平 (S) 3个评估参数, 分别从趋势预测、定量预测、相对于气候概率预测的技巧等方面客观地标度待评估方法的预测性能, 并对“九五”攻关前10年 (1988~1997年) 的业务预测性能进行了再评估:对7月TCF预测的d指数和E分别为0.9和0.8个、相对于气候概率 (即无技巧) 预测的技巧水平为-0.06; 8月的d、E、S分别为0.7、0.75个和0.13; 9月的d、E、S分别为0.65、0.9个和0.01;台汛期的d、E、S分别为0.3、1.7个和0.06; 全年的d、E、S分别为0.3、2.2个和0.07。     

Variations in extratropical cyclone activity in northern East Asia

Based on an improved objective cyclone detection and tracking algorithm, decadal variations in extratropical cyclones in northern East Asia are studied by using the ECMWF 40 Year Reanalysis (ERA-40) sea-level pressure data during 1958-2001. The results reveal that extratropical cyclone activity has displayed clear seasonal, interannual, and decadal variability in northern East Asia. Spring is the season when cyclones occur most frequently. The spatial distribution of extratropical cyclones shows that cyclon...     

东亚强寒潮--冷涌越过赤道并引发南半球热带气旋和强降水的个例研究

作者对2005年1月初北半球一次强冷空气爆发、越过赤道并影响南半球天气作了较深入的分析.此次冷空气活动引发了东亚的寒潮和大风降温;跨越赤道,在那里形成强烈扰动和强对流天气;并进入南半球,在澳大利亚夏季风槽中激发了强的对流活动,使季风低压发展增强,达到了热带气旋的强度;该热带低压又正好处于南半球中高纬西风槽前,沿槽前西北气流向南深入内陆,在澳大利亚的西澳、北澳和昆士兰等州引发了强降水,进一步确认了我国学者李宪之早在上世纪30年代提出的冬半球强冷空气爆发可以越过赤道并激发夏半球对流活动与热带气旋这一精辟的观点.此外,还揭示出冷空气活动使Hadley环流增强,利于冬季风维持.最后提出了伴有强烈扰动的冬季风环流系统的模型.     

夏季亚洲-太平洋涛动与中国近海热带气旋活动的关系

采用联合台风警报中心的台风最伟路径资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了夏季亚洲-太平洋涛动(Asian-Pacif-ic Oscillation,简称APO)与东亚近海-西北太平洋大气环流的关系,并进一步探讨了APO与中国近海热带气旋(tropical cy-clone,简称TC)活动的关系.研究表明:(1)夏季APO强弱与同期西北太平洋及中国东部近海TC活动存在密切关系,即在APO强(弱)年,西北太平洋TC活动偏西(东)和偏北(南),中国东部近海TC明显增多(减少);(2)当APO偏强(弱)时,中国东部近海大气环流有(不)利于TC的维持和发展,表现为低层存在异常气旋性(反气旋性)环流,对流层高低层纬向风垂直切变减小(增大),且对流加强(减弱);(3)APO强弱也影响着TC引导气流的方向:在APO强(弱)年,西北太平洋副热带高压(以下简称副高)偏北和偏东(偏南和偏西),副高南侧偏东气流减弱(加强),有利于TC的向西北行或在偏北(南)纬度西行,进入中国东部近海的TC增多(减少);(4)APO强弱也影响着南海-热带西太平洋TC源地上空的大气环流,在APO强(弱)年,南海-热带西太平洋季风槽偏北、偏西(偏南、偏东),热带西太平洋TC活动偏北和偏西(偏南和偏东),有利于进入中国东部近海TC的增多(减少).     

1979-2013年东亚中纬度春、夏温带气旋活动特征及其与东北地区同期降水的联系

利用江苏近10 a（2005-2014年）暖季（5-9月）69站逐时降水资料,详细分析了短时强降水的空间分布、年际变化、季节内演变以及日变化特征。分析结果表明：短时强降水空间分布不均,整体上北部比南部活跃,最活跃区均位于沿淮西部,高强度短时强降水多发生在淮北东部,且空间分布集中。近10 a来江苏短时强降水整体呈减少趋势,主要表现为北部地区减少最为显著。短时强降水季节内分布不均匀,以7月最为活跃,高强度短时强降水在8月最为频繁;其逐候分布显示,梅期短时强降水骤增,于7月第2候达到峰值,盛夏期间高强度短时强降水增多,8月第3候达到峰值。江苏短时强降水的日变化整体呈双峰结构,主峰和次峰分别出现在傍晚17时（北京时间,下同）和清晨07时,高强度短时强降水多发于午后;短时强降水日变化存在季节内演变的阶段性特征和地域性差异,其中梅期和盛夏两个高发阶段均呈单峰结构,但梅期峰值出现在清晨,盛夏阶段峰值则出现在傍晚;由南向北,日变化特征由单峰向双峰、多峰演变,在淮河以南地区日峰值大多出现在午后至傍晚,而淮河以北地区多出现在夜间至清晨。     

东亚冬季风寒温度的气候特征分析

基于ERA-Interim 1979—2019年的再分析资料,本文研究了东亚地区月平均、极端和强冷风寒温度空间分布。研究表明,在冬季3个月里,东亚地区风寒温度表现为自南向北递减,同时还具有较强的局地特征;最低极端风寒温度主要出现在内蒙古东北部、蒙古国东部和黑龙江地区;冬季3个月比较而言,平均风寒温度和极端风寒温度最低的月份为1月。强冷风寒温度发生频率最高的月份为2月。在成因方面,东亚大部分地区的风寒温度是由温度决定的,而中蒙交界区(蒙古和内蒙古东部地区)以及青藏高原北部地区,风速对风寒温度的影响最显著。此外,在所研究的几个区域中,京津冀城市群极端风寒温度与风速的负相关性最强。     

春夏季赤道中东太平洋海温异常变化与东亚夏季风关系的研究

利用1951—2003年的Niño1+2, 3, 4和3.4区的海温异常指数, 分析了各个海区3—8月海温异常随时间的变化与我国夏季降水的关系。研究发现4个海区海温异常变化与我国长江流域、江南地区、华北地区以及西北东部地区的夏季降水都有较高的相关性。合成分析表明:在海温异常随时间变化为正的年份, 上述地区的夏季降水偏少; 在海温异常随时间变化为负的年份, 情况正好相反。在此基础上, 分析了Niño3.4区的海温异常变化和高低空纬向风垂直切变之间的关系, 发现海温异常变化与东亚夏季风的环流场之间也有很好的关系。由合成分析结果发现, 在海温异常变化分别为正和负的年份, 500 hPa高度距平场、850 hPa纬向风距平场、850 hPa流场距平场, 200 hPa纬向风距平场及高低空纬向风距平切变均具有显著的差异, 尤其是在长江流域以南、南海及我国的东北地区都呈相反的分布形势。因此, Niño3.4区的海温异常随时间的变化可以为东亚夏季风和我国夏季降水的预报提供一定的依据。     

Future Projections of Precipitation Characteristics in East Asia Simulated by the MRI CGCM2

Projected changes in precipitation characteristics around the mid-21st century and end-of-the-century are analyzed using the daily precipitation output of the 3-member ensemble Meteorological Research Institute global ocean-atmosphere coupled general circulation model (MRI-CGCM2) simulations under the Special Report on Emissions Scenarios (SRES) A2 and B2 scenarios. It is found that both the frequency and intensity increase in about 40% of the globe, while both the frequency and intensity decrease in about 20% of the globe. These numbers differ only a few percent from decade to decade of the 21st century and between the A2 and B2 scenarios. Over the rest of the globe (about one third), the precipitation frequency decreases but its intensity increases, suggesting a shift of precipitation distribution toward more intense events by global warming. South China is such a region where the summertime wet-day frequency decreases but the precipitation intensity increases. This is related to increased atmospheric moisture content due to global warming and an intensified and more westwardly extended North Pacific subtropical anticyclone, which may be related with an E1 Nin^-o-like mean sea surface temperature change. On the other hand, a decrease in summer precipitation is noted in North China, thus augmenting a south-to-north precipitation contrast more in the future.     

未来东亚地区硫化物沉降及输送的预测

采用东亚未来二氧化硫排放量的预测资料,利用东亚硫化物输送模式拟了未来１５年东亚各地区的硫化物沉降量、相互输送量的变化趋势力其对土壤的影响。结果表明,未来１５年东亚各地区的硫化物沉降量将日益增多,一些地区硫化物沉降量大大超出了土壤对酸沉降的承受能力,对周边地区硫化物的输送量也将进一步加大,形势相当严峻。     

热带气旋与文昌降水

通过研究热带气旋的活动规律以及对文昌天气的影响,揭示了各类路径的热带气旋在不同的位置与文昌降水的关系。     

东亚沙源地与下游影响区沙尘天气频数变化对比分析

基于1999—2019年地面气象观测资料,对东亚主要沙尘源地(蒙古国、中国新疆和内蒙古)及中国沙源地下游地区的沙尘天气频数演变特征进行了分析,结果表明：蒙古国是沙尘天气发生最严重的地区,且有明显增加的趋势,扬沙、沙尘暴和强沙尘暴均远高于其他区域。中国整体沙尘天气数量显著减少,新疆快速增多,内蒙古和下游地区明显减少。新疆浮尘发生频次最高,近21 a线性倾向呈明显上升趋势;内蒙古扬沙频次最高,强沙尘暴最少,4类天气均呈逐年减少趋势;我国下游地区多发浮尘和扬沙,沙尘暴和强沙尘暴发生次数很少,全部沙尘天气呈减少趋势。1999—2004年为我国沙尘天气高发期,2005—2019年明显减少,其中2010—2014年减少速度最快。沙尘源地对我国沙尘天气总数的贡献持续增大,从2000年初的39%增长到2015年之后的71%。作为沙尘源地,蒙古国对沙尘天气产生的作用有所增强,而内蒙古则在减弱;国内沙尘源地导致的能够影响并扩展至中国下游地区和下游国家的强沙尘天气显著减少。