Close relationship between the East Asian westerly jet and Russian far East surface air temperature in summer

本文研究了夏季东亚副热带高空西风急流的年际变化与俄罗斯远东地面温度的关系并揭示了二者的相互作用机制。结果表明:副热带西风急流北侧环流与俄罗斯远东地区地面温度关系密切,二者存在着正反馈机制。一方面,急流北侧西风减弱(增强)可以通过关联的反气旋(气旋)式环流引起下沉(上升)运动,使得俄罗斯远东地区地面增温(降温)。另一方面,俄罗斯远东地区地面温度也能作为热源(热汇)在高层激发出反气旋式(气旋式)环流,导致急流北侧西风减弱(增强),进而影响急流的南北移动。这些结果揭示了俄罗斯远东地区地表状况的重要性,有助于进一步认识和提高东亚夏季气候的季度预测水平。     

2022年我国夏季极端高温阶段性特征及成因北大核心CSCD

利用常规观测和自动气象站加密观测资料以及ERA5再分析资料分析2022年夏季我国大范围极端高温阶段性特征及其热动力成因,结果表明:此次极端高温存在两个不同阶段:6月高温区集中在华北黄淮地区,7—8月高温区位于四川盆地—长江中下游地区;两个阶段极端高温均发生在异常环流背景条件下,对流层上层为显著偏强的南亚高压控制区,其主导系统分别为500 hPa强烈发展的华北高压脊和异常强盛的副热带高压坝;Rossby波能量自上游向华北地区持续频散和瞬变天气扰动偏弱是华北高压脊增强和维持的主要成因,西北太平洋副热带高压南侧的大气热源增强、赤道附近热带辐合区异常偏强的上升气流在30°N副热带高压脊线附近下沉,有利于西北太平洋副热带高压的西伸加强且稳定维持。对流层低层强烈暖平流和边界层非绝热加热是华北黄淮地区高温形成的主要影响因子,高温的维持主要依靠异常强烈的非绝热加热;四川盆地—长江中下游地区高温的形成受深厚对流层内异常下沉增温和边界层内非绝热加热共同影响,高温长时间维持的影响因子除非绝热加热外,极端强盛的南亚高压控制区内异常绝热加热项(下沉增温)的贡献亦不可忽视。     

郑州极端高温天气成因分析

采用NCEP／NCAR1°×1°格点资料对2005年6月22—23日郑州出现的40℃以上的极端高温天气成因进行了分析。指出,河套高压是初夏导致郑州乃至黄淮地区西部出现极端高温的重要天气系统。河套高压的形成与高低层暖平流存在着联系。同时高温的产生也与副热带急流有关,河套高压东南侧的强下沉气流是热力和动力共同作用结果,即当河套高压东南部处于高层副热带急流入口区左侧时,动力辐合机制使得此区域的下沉气流极为强盛,由此所产生的晴空辐射增温和下沉绝热增温使得极端高温天气的出现成为可能。另外,地形所产生的焚风效应对高温的形成具有增幅作用。     

2016年8月甘肃省持续性高温过程及其异常大气环流特征

利用1960-2016年甘肃省81个测站的逐日气温资料、NCEP/NCAR再分析资料,对2016年8月发生在甘肃省的高温天气基本特征及高温期间异常环流特征进行了分析研究。结果表明:(1) 2016年夏季高温日数甘肃东部地区大部分站点比气候平均值多5天左右;尤其是7月底至8月下旬的高温天气过程,不论是高温天气强度,还是高温天气范围,均为历史罕见。(2)高温发生期间,南亚高压中心较同期偏北5～10个纬距,且中心略向东偏移,造成冷空气不易南下;副热带西风急流中心覆盖面积明显扩大,急流核的位置偏北3～5个纬距,急流中心区向东明显移动,且分布形态由纬向型转为经向型,对高温天气的发展维持有重要作用。(3)受南亚高压、副热带西风急流的影响,大陆暖高压异常强大稳定,同时,乌拉尔山阻塞高压出现天数达10天以上,抑制西风带槽脊系统的东移,甘肃境内难以形成有效的降温降水天气。(4)甘肃境内水汽含量虽较往年偏多约20%,尤其是甘肃西部地区,但水汽辐散偏强,不易形成降水;此外,下沉气流异常偏强,高层空气下沉增温,有利于高温天气的发展与维持。     

东亚夏季环流多齿轮耦合特征及其对中国夏季降水异常的影响分析

东亚夏季风成员的相互作用,构成了东亚夏季风高、低层环流的“多齿轮耦合”形态。本文利用多变量主成分分析（MV-EOF）等方法诊断分析了东亚夏季风多齿轮耦合的变化特征、耦合机制、时间稳定性、空间稳定特征及其对中国夏季降水的影响机制,并在此基础上构建了典型多齿轮耦合形态影响夏季降水的概念模型。结果表明,多齿轮耦合受到垂直温、压场的强迫和青藏高原大地形的影响,主要表现在年际变化上（周期为2～6年）。其前两个模态稳定地反映了东亚夏季风成员典型联动作用。在第一模态中,北方气旋、南亚高压和西太平洋副热带高压为主要耦合系统。其中北方气旋为正压结构,在高层通过南侧偏西气流与南亚高压耦合,南亚高压则通过中纬东部地区下沉辐散气流与西太平洋副热带高压联动。当该耦合模态增强时,有利于中国夏季降水呈自北向南“＋－＋－”分布。第二模态主要反映中高纬气旋、东亚副热带西风气流、南亚高压、西北太平洋反气旋系统和西太平洋副热带高压耦合特征。其中,中高纬气旋和西北太平洋反气旋为正压系统,两者通过其间的东南气流联动。气旋系统在高层通过南侧西风与东亚副热带西风急流和南亚高压联动。反气旋在中低层通过南侧的偏东气流影响副热带高压强度和面积。当该耦合模态增强时,中国黄河以北及河套地区降水偏多,黄河以南降水偏少。     

2018年夏季东北极端高温事件物理机制分析

基于观测资料和再分析资料,研究分析了2018年夏季中国东北地区持续多日出现高温异常事件的形成机理。首先分析了整个夏季该地区观测台站逐日的温度资料,计算了观测台站的超热因子（Excess Heat Factor,EHF）指数,发现东北地区出现高温异常的时段主要是7月和8月,异常高温的发生区域集中在东北南部。在此期间,东亚大气环流形势的异常主要表现为南亚高压和西太平洋副热带高压强度异常增强,作用相互重叠和位置持续偏北。进一步的分析可以注意到,二者的重叠造成研究区域内有负涡度异常增强,使得南亚高压和西太平洋副热带高压在北推的过程中不断带动东北南部上空负涡度异常增强,并伴随有异常下沉气流,下沉绝热增温与晴空辐射增温,这可能是东北南部地表增温的一个重要原因。相关分析证实,在整个夏季东北南部地表气温与其上空300 hPa至500 hPa涡度异常都有显著的负相关关系。因此,南亚高压和西太平洋副热带高压之间的相互叠加组合是导致东北南部在2018年夏季7、8月份出现高温异常的主要原因。进一步的研究发现,夏季副热带西风急流中准定常Rossby波能量的传播与南亚高压和西太平洋副热带高压异常增强有密切联系,同时夏季西太平洋暖池的显著增暖导致了菲律宾地区异常旺盛的对流活动,进而在500 hPa高度场上激发出PJ（太平洋—日本涛动）波列,从另一个路径上促进了西太平洋副热带高压偏强偏北。     

湖南夏秋干旱及环流异常特征

利用湖南83站降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用数理统计方法,分析了湖南夏秋干旱的分布特征,对湖南夏秋干旱类型进行了划分,对比了3类干旱型在同期大气环流和前期海温上的差异。结果表明:(1)1961—2016年湖南夏秋干湿变化经历了"干、湿、干、湿、干、湿"6个时段,可分为全省、北部和南部干旱型;(2)全省干旱型年份西太平洋副热带高压(副高)偏弱、偏北,南亚高压偏强、偏北,东亚地区从北至南呈东亚/太平洋型遥相关(EAP)的负位相分布,东亚副热带西风急流偏东、偏北,低层风场在我国江南地区有一反气旋距平环流,湖南大部为辐散异常区,造成湖南大部降水偏少,形成干旱;(3)北部干旱型年份副高偏弱、偏北、偏东,南亚高压和东亚副热带西风急流明显偏北,低层风场在长江中下游地区有一较大的东风距平区,湖南北部为辐散异常区,南部为辐合异常区,形成湖南北旱南涝的空间格局;(4)南部干旱型年份副高偏强、偏西、偏南,南亚高压偏强、略偏南,东亚地区从北至南呈EAP的正位相分布,东亚副热带西风急流偏南,低层风场在我国华南地区有一反气旋距平环流,华南地区为辐散异常区,江淮地区为辐合异常区,形成湖南南旱北涝的空间格局。     

PDO对西太平洋副热带高压年代际东退的可能贡献

以往的研究已证实,西太平洋副热带高压(副高)在1970s后期减弱东退.基于大气模式(CAM4)的理想型海温强迫试验,结果表明:副高的东退可能是大气对于正位相太平洋年代际振荡(PDO)的相应.伴随着PDO转变为正位相,西太平洋至印度半岛以及热带东太平洋的对流加热增强,大气表现为Gill型响应,在亚洲大陆至西太平洋上空低层产生气旋性异常,有利于副高东退.同时,高层产生反气旋异常,使得东亚西风急流加强和向南扩展,进而调节西太平洋上空的次级环流,进一步有利于副高东退.     

PDO对西太平洋副热带高压年代际东退的可能贡献（英文）

以往的研究已证实,西太平洋副热带高压(副高)在1970s后期减弱东退.基于大气模式(CAM4)的理想型海温强迫试验,结果表明:副高的东退可能是大气对于正位相太平洋年代际振荡(PDO)的相应.伴随着PDO转变为正位相,西太平洋至印度半岛以及热带东太平洋的对流加热增强,大气表现为Gill型响应,在亚洲大陆至西太平洋上空低层产生气旋性异常,有利于副高东退.同时,高层产生反气旋异常,使得东亚西风急流加强和向南扩展,进而调节西太平洋上空的次级环流,进一步有利于副高东退.     

2021年秋季江西异常高温天气及环流背景分析

2021年秋季江西出现范围广、强度强、持续时间长的高温天气过程,多项气温指标创历史同期新高,10月1—5日全省仍出现20站次危险性高温天气。利用江西省93个国家气象观测站、MICAPS观测资料以及NCEP/NCAR再分析资料,对此次罕见秋季异常高温天气的过程的特征及环流背景场进行了分析讨论。结果表明：1)西太平洋副热带高压是江西秋季高温天气的主导系统,强大的副热带高压控制区内盛行的下沉运动产生大气绝热加热是此次秋季异常高温的主要形成原因。同时,西风急流偏强以及南亚高压撤退时间偏晚,使得西风带短波槽脊活动不易影响到副热带地区,有利于副热带高压强度和位置的稳定维持,冷空气难以南下到达长江中下游地区,高温天气得以发展。2)中低层暖平流输送有利于局地温度升高从而形成高温天气,江西上空对流层异常增温一定程度上加剧了该地区秋季高温的持续。3)江西境内水汽通量散度呈现负距平,表明水汽辐散程度弱于常年同期,未出现水汽输送的大幅减弱。同时,对流层中下层存在一定的上升气流,部分水汽凝结形成降水。因此,异常高温期间未出现严重干旱。     

2008年冬季准静止锋与1998年夏季梅雨锋的异同

通过对比2008年1月出现在华南的冬季准静止锋和1998年6-7月出现在江淮流域的夏季梅雨锋得出如下结论:(1)2008年冬季静止锋和1998年夏季梅雨锋的阻塞形势和暖湿气流来源基本一致.(2)锋生作用均在低层较为明显,但锋生结构不同.2008年冬季静止锋锋生较强,坡度较小,高度到达对流层中上层;1998年夏季梅雨锋锋生较弱,锋区主要集中在800 hPa以下.2008年降水主要发生在静止锋北侧,1998年夏季降水则主要发生在锋区附近.(3)影响锋生的要素不同.2008年静止锋锋生为温度、湿度、风场的共同作用;而1998年静止锋锋生主要为湿度和风场的影响,温度场几乎没有对其产生影响.(4)降水机制不同,2008年1月的冰雪天气为静止锋锋面抬升和高低空急流的耦合抬升共同作用所致,而1998年夏季的梅雨是由低层不稳定的触发、高低空急流的耦合抬升共同作用造成的.     

新疆冬春季‘水’旱长期过程与北半球中高纬度超长波演变的关系

木文分析新疆‘水’旱年度前冬11月至当年6月间北半球中高纬度500毫巴月平均环流波型及逐日超长波的演变特征。在新疆冬春干旱少雨(雪)月份,500毫巴中高纬度环流波型与北疆气候上降水量最少的元月份的平均波型相似,即半球内盛行大西洋东部,西西伯利亚和东北太平洋三个波脊。而多雨(雪)月份,往往相似于北疆气候上相对多雨的11月和5月份的平均波型,半球内盛行欧洲(偏西或偏东)和美洲西岸两个波脊。这种平均槽脊主要是各超长波的稳定及其演变的综合结果。造成新疆季节性‘水’旱异常的长期天气过程,分别表现在欧洲(对应多雨)和乌拉尔—西西伯利亚(对应少雨)两地区,有数次(通常为2～4次)准静止的超长波脊接连替换的过程,造成亚欧环流长时期的相对稳定。 在研究上述准静止超长波脊替换过程的演变时,我们又注意到500毫巴极地高压的活动情况,发现上述欧亚准静止超长波建立和替换的过程,大致可归纳为“北太平洋高压分裂单体西退并入型”、“大西洋高压分裂单体东移并入型”和“上游效应型”三种基本类型。并且提出,前两类基本过程,可能是欧亚准静止超长波脊建立或替换,亦即异常环流长期稳定的一种天气学判据。     

辽宁省新旧气候平均值变化及影响分析

根据辽宁省61个气象站1961—2020年逐日气温和降水量数据，对比分析1991—2020年和1981—2010年新旧气候平均值变化及对辽宁省气候业务的影响。结果表明：1—11月平均气温、平均最高气温、平均最低气温均升高；10—12月降水量增幅最大。年及四季平均气温、平均最高和最低气温均升高，增幅自东部和西部山区向中部平原地区增大，中部区域增幅最为显著；平均气温和平均最高气温均以春季增幅最大，平均最低气温夏季增幅最大。年、夏季和秋季降水量减少，春季和冬季增加；7—8月降水量总体减少，东部山区和大连沿海地区降水量增加；7月下旬—8月上旬降水量增加，辽宁西部和南部地区增幅最大，为5%～6%，北部地区增幅最小。气候平均值改变后，四季平均气温及降水量评价等级均发生了变化。     

On the maintenance and initiation of the intraseasonal oscillation in the NCEP/NCAR reanalysis and in the GLA and UKMO AMIP simulations

 In this study, satellite-derived outgoing longwave radiation (OLR) and the reanalysis from the National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research are used as verification data in a study of intraseasonal variability in the Goddard Laboratory for Atmospheres (GLA) and the United Kingdom Meteorological Office (UKMO) atmospheric general circulation models. These models simulated the most realistic intraseasonal oscillations (IO) of the 15 Atmospheric Model Intercomparison Project models previously analyzed. During the active phase of the intraseasonal oscillation, convection is observed to migrate from the Indian Ocean to the western/central Pacific Ocean, and into the South Pacific Convergence Zone (SPCZ). The simulated convection, particularly in the GLA model, is most realistic over the western/central Pacific Ocean and the SPCZ. In the reanalysis, the baroclinic structure of the IO is evident in the eddy-stream function, and eastward migration of the anticyclone/cyclone pairs occurs in conjunction with the eastward development of convection. Both the GLA and UKMO models exhibit a baroclinic structure on intraseasonal time scales. The GLA model is more realistic than the UKMO model at simulating the eastward migration of the anticyclone/cyclone pairs when the convection is active over the western/central Pacific. In the UKMO model, the main heating is located off the equator, which contributes to the irregular structures seen in this model on intraseasonal time scales. The maintenance and initiation of the intraseasonal oscillation has also been investigated. Analysis of the latent heat flux indicates that evaporative wind feedback is not the dominant mechanism for promoting the eastward propagation of the intraseasonal oscillation since evaporation to the west of the convection dominants. The data suggest a wave-CISK (conditional instability of the secondkind) type mechanism, although the contribution by frictional convergence is not apparent. In the GLA model, enhanced evaporation tends to develop in-place over the west Pacific warm pool, while in the UKMO simulation westward propagation of enhanced evaporation is evident. It is suggested that lack of an interactive ocean may be associated with the models systematic failure to simulate the eastward transition of convection from the Indian Ocean into the western Pacific Ocean. This hypothesis is based upon the examination of observed sea surface temperature (SST) and its relationship to the active phase of the intraseasonal oscillation, which indicates that the IO may evolve as a coupled ocean-atmosphere mode. The eastward propagation of convection appears to be related to the gradient of SST, with above normal SST to the east of the convection maintaining the eastward evolution, and decreasing SST near the western portion of the convective envelope being associated with the cessation of convection. Received: 13 September 1996/Accepted: 14 April 1997     

气象水文灾害的防灾减灾教育培训新进展

简要综述了第十届世界气象组织教育与培训大会的主题报告内容.本次大会主要讨论防灾减灾的气象水文教育与培训等问题,集中讨论了"备灾-预防和早期预警"、"减灾-应急、救援和重建"和"跨学科培训"等3个主题,强调集合数值预报系统对于估计出现极端天气事件的风险非常重要,同时必须培训气象、水文工作者使用集合预报中的概率预报信息.中国气象灾害监测、预测和预警已经从单纯提供一般意义上的气象灾害信息提升到有利于社会经济发展的气象灾害服务,既考虑自然因子也考虑经济发展的影响.在跨学科培训方面,将管理知识和气象知识结合起来,可以取得非常好的效果.大会建议提高世界气象组织区域培训中心以及各国气象水文部门培训单位的培训能力,主要通过提供防灾减灾的专门培训单元,对自然灾害风险管理短期课程进行指导,重视各国气象水文部门对于管理和传播领域培训的需求.     

三峡库区夏季旱涝变化特征及成因

利用1951-2008年三峡库区范围内10个国家基本站的夏季降水资料,通过Z指数分析了三峡库区夏季旱涝的变化特征,确定出6个严重涝年(1954,1956,1980,1982,1983年和1998年)和6个严重旱年(1959,1966,1972,1976,2001年和2006年)。结合NCEP/NCAR的再分析资料以及NOAA的OLR资料,对严重旱涝年份的大气环流形势进行合成分析。结果表明:三峡库区夏季旱涝变化具有较好的一致性,1979年经历了由旱到涝的年代际转变;2001年后,三峡库区进入偏旱阶段。三峡库区夏季严重涝年和旱年环流形势存在显著差异,当100hPa南亚高压异常强大,500hPa高度距平场欧亚高纬度地区从自西向东呈"-+-"距平波列分布,乌拉尔山和鄂霍次克海地区有持续性阻塞高压发展,西太平洋暖池对流偏弱,西太平洋副热带高压位置易偏南,三峡库区以南的西南水汽输送增强,使得三峡库区的水汽辐合增强,这种环流形势配合有利于三峡库区洪涝的发生,严重旱年则相反。     

北非地区海-陆热力差异与夏季江淮流域旱涝的关系

基于NCEP/NCAR月均再分析资料和中国743站降水资料,根据夏季江淮流域51 a(1954-2004年)区域旱涝指数的年代际变化特征,确定北非地区作为研究的关键区.分析发现,关键区的地表温度异常在冬季具有较好的持续性,冬季北大西洋涛动是导致这种异常持续性的重要原因之一.通过对前冬北非地区地表温度和夏季江淮流域降水的SVD分析发现:当北非大陆地区偏冷,其西北侧的海区偏暖时,江淮流域夏季的降水将整体偏多;反之,江淮流域夏季的降水整体偏少.进一步研究发现,北非地区海陆地表温度异常的对比,要比其中单一海洋或陆地区域的异常对夏季江淮流域的旱涝有更好的指示能力.文中定义了一个海陆热力差异指数来表征这种地表温度异常的对比程度,该指数和夏季江淮流域旱涝指数呈较好的正相关关系,并且对夏季江淮流域极端旱涝年份也有较好的指示,认为该指数可以作为一个指示江淮流域整体旱涝事件的预报因子.     

Shifts in the distributions of pressure, temperature and moisture and changes in the typical weather patterns in the Alpine region in response to the behavior of the North Atlantic Oscillation

Summary An investigation has been undertaken to assess the manner in which the North Atlantic Oscillation (NAO) influences average, climatic conditions, and also extremes of dynamic and thermodynamic variables. By choosing representative sites in the Swiss Alps, the present study shows that there is a high sensitivity of the extremes of the probability density functions of temperature, moisture and pressure to periods when the NAO index is either strongly positive or strongly negative. When the NAO index is strongly positive, temperature and pressure shift towards positive anomalies and there is a general reduction in atmospheric moisture at high elevation. Furthermore, a change in typical alpine winter weather patterns can be detected during strongly positive NAO anomaly phases. The winters of the last decade of the 20th Century (1989–99) are characterized by a substantial decrease in cold advective high pressure situations and simultaneously an important increase in warm convective high pressure systems. These patterns differ significantly from the weather types which have been recorded for earlier periods of the 20th Century. As a result of the highly-positive nature of the NAO index in the latter part of the 20th Century it is speculated here that a significant part of the observed warming in the Alps results from the shifts in temperature extremes induced by the behavior of the NAO. These changes are capable of having profound impacts on snow, hydrology, and mountain vegetation. Received January 11, 2001 Accepted Revised May 24, 2001     

Advances in tornado and storm research in the United Kingdom and Europe: the role of the Tornado and Storm Research Organisation

The Tornado and Storm Research Organisation (TORRO) was formed in the UK in 1974 in order to determine realistic spatial, temporal and intensity distributions of tornadoes in the UK and, eventually, throughout Europe. Currently, TORRO's databases contain nearly 2000 tornadoes and over 550 waterspouts for the UK alone. In 1972, TORRO's founder, Terence Meaden, devised the Tornado Intensity Scale. This scale enables the wind speeds of tornadoes to be rated on a scale from T0 to T10, or more (since it is an open-ended scale). Using this scale, estimates have been made of the statistical return periods of differing intensities of UK tornadoes. TORRO's research into understanding the conditions of tornado development is ultimately intended to lead to issuing forecasts of tornadoes. In 1991, TORRO issued the first tornado watch in the UK for 12 November and this proved to be accurate—not only did three property-damaging tornadoes strike East Anglia but the forecast maximum intensity of T5 was attained. In 1975, TORRO expanded its activities to include conventional thunderstorm reporting and investigations. In 1982, TORRO incorporated the British and Irish thunderstorm data-collection organisation, the Thunderstorm Census Organisation (TCO), which was established in 1924. By the early 1980s, TORRO's network of voluntary thunderstorm observers, located throughout the UK and Ireland and increasingly in other European countries, numbered around 350 and the network continues to grow. In addition to TORRO's early focus on tornadoes and thunderstorms, its data collection and research has expanded to consider other whirlwinds (such as waterspouts and land devils), hailstorms, lightning (including ball lightning) and blizzards/heavy snowfalls. In 1996, TORRO began providing easy access to its databases (e.g. post-1995 UK and European severe weather events, especially tornadoes and hailstorms) and other information via its internet site at http://www.torro.org.uk/. Building on over 25 years of experience—and of the half a century of the TCO before it—TORRO continues to expand its European role in severe weather data collection and research, helped by the on-going appointment of European representatives and its increasing European membership.     

氢气球充灌和施放过程中的风险及规避

氢气作为同等外界条件下密度最小的气体被广泛运用于社会经济活动的某些领域,如大气探测,空中拍摄,节日庆典升空彩球等。但是,由于氢气又是易燃易爆气体,违规操作又会造成极大的危险。本文在总结日常灌充、施放氢气球工作中的经验教训的基础上,结合规范要求,从7个方面讨论了氢气球充灌和施放过程中的安全风险及规避措施,希望能对同行的相关工作有所帮助。