《强风地区大风局地短时预测预报系统研究》项目

正一、项目背景由于新疆"三山夹两盆"特殊的地形特点,在一些山口地区容易形成大风风区,破坏力很强,特别是对于铁路沿线地区,在乌鲁木齐至哈密的"三十里"和"百里"风区,自兰新线和南疆铁路通车以来,大风引起的列车脱轨和颠覆事故30余次,而且每年大风季节的时常中断已成为新疆陆地交通大动脉的痼疾,由此带来了巨大的经济损失。因此,气象保障服     

T213降水预报产品在新疆区域的检验分析——晴雨检验

利用2006年新疆地面气象观测站的实况降水资料和T213模式的降水预报值,根据中短期天气预报质量检验办法中客观降水检验方法,对T213降水预报产品的24h晴雨预报能力进行了检验分析.结果表明:新疆地区T213降水的晴雨TS评分和空、漏报率均存在明显的时空分布差异;伊犁河谷、阿勒泰地区东部和西部沿天山地区TS值较高,而地形条件复杂的区域和降水少的沙漠腹地TS值较低;晴雨TS评分空间分布情况在少雨的春季与多雨的夏季大体一致,这与新疆三山夹两盆的特殊地形有关;晴雨TS评分存在明显的季节变化,与季节雨量多寡存在一定的对应关系.     

“新疆融雪期0℃层高度的预报方法研究”项目

一、立项背景新疆地形主要是三山加两盆,即阿勒泰山与天山之间准噶尔盆地、天山与昆仑山之间塔里木盆地,盆地四周基本为山区环抱,新疆山区降水量很大,中高山积雪缓慢融化是当地河流水量的主要来源,对农牧业生产及民用水都是非常重要的水资源。新疆     

新疆气候

新疆,祖国的西陲,幅员辽阔,地形复杂,这里有名山大川,也有世界著名的洼地—吐鲁番盆地,海拔-154米。北有耸峙的阿尔太山,南部和西部则是“横空出世莽昆仑”,巍巍天山横亘中部,将新疆分为南、北两大盆地。额尔齐斯河、伊犁河、我国最大的内陆河—塔里木河,这些河流都源于雪山冰川,曲折蜿蜒,顺山而下,成为“绿洲”的脉管。新疆由于地形影响,反映出不同的气候型和气候特色。这里仅介绍一些新疆气候的特色。     

区域气候模式对地形影响东亚大气环流季节变化的数值模拟研究

利用ICTP新推出的高分辨率第三代区域气候模式RegCM3,进行了有、无地形高度两个数值试验.通过分析两个试验模拟的环流场和降水场等的差异特征来研究东亚地区地形影响大气环流的季节变化特征.结果表明,东亚地形对大气环流的影响存在较明显的季节变化.冬季/夏季高层流场差异场的特点是以高原为中心成反气旋/气旋性环流形势,这种结构特征对西风急流的季节性北进南退起主导作用.位势高度差异场呈北高南低的分布形势,大致以30 °N为分界线,冬季/夏季呈"北弱南强","陆地低海洋高"/"北强南弱"、"陆地高海洋低"的分布特征,这种配置对西风急流越过高原后强度的增强减弱关系密切.此外,地形对大气的辐射加热作用的季节性变化以及海陆热力差异的季节性振荡也说明地形不仅能通过动力和热力作用来直接影响高低层的环流系统,也可能通过调节海陆热力差异来间接影响季风环流.     

青藏高原等大地形和下垫面的动力和热力强迫在东亚和全球气候变化中…

本文总结了本专题自１９９１年正式开展工作以来，围绕着专题的中心内容所做的研究工作结果。着重点放在有地形数值模式的改进和完善以及数值模拟试验这两个方面在模式的改进和完善方面，又着重介绍模式区域的拓宽，土壤下垫面的引入，海洋混合层模式和海洋表层流模式的建立和应用。在数值模拟试验方面，则主要介绍气压梯度力的新算法－“误差扣除法”及其模拟检验，包络地形试验，地形与大气湿过程对夏季风气候特征影响的试验，沙漠     

四川盆地大气边界层风温场特征

应用四川及部分周边地区边界层气象资料,分析研究了四川盆地大气边界层的风温场特征,结果表明,盆西各季以偏东北风为主,盆东则多以偏东南风为主,使其边界层风场由盆东向盆西南北呈倒槽式的气旋流场,盆地边界层内风速小,地面小风和静风频率较高,大气层结以中性为主,多辐射逆温,逆温强度一般不大（山谷地带除外）,混合层高度较低。这些特征的季节性变化不明显,主要与特殊的地形条件相联系。     

四川盆地大气边界层风温场特征

应用四川及部分周边地区边界层气象资料,分析研究了四川盆地大气边界层的风温场特征,结果表明,盆西各季以偏东北风为主,盆东则多以偏东南风为主,使其边界层风场由盆东向盆西南北呈倒槽式的气旋流场,盆地边界层内风速小,地面小风和静风频率较高,大气层结以中性为主,多辐射逆温,逆温强度一般不大(山谷地带除外),混合层高度较低.这些特征的季节性变化不明显,主要与特殊的地形条件相联系.     

夏季新疆偏东地区大降水的合成分析

本文用合成分析方法,分析了夏季新疆偏东地区大降水发生时的环流特征、水汽条件、三维流场结构等,并在此基础上讨论了大降水落区问题.结果表明:偏东地区大降水发生的形势是“两高夹一低”,即新疆为低槽,其上下游为脊区.该形势的出现与西太平洋副高的西伸北进以及伊朗副高的北进相联系.在高空急流左侧的西南风带中,对流层中下层准饱和、水汽辐合并有上升运动,同时是处于低层偏西风与东南风的切变线附近地区常是大降水落区.     

天山中、西部南坡降水分布及无资料地区年降水量的推算

本文所分析的范围主要指新疆境内天山与塔里木河和喀什噶尔河所夹地域,即天山中、西部南坡.该区既是天山山脉的一部分,又是塔里木盆地的组成部分,由于地形特殊,对气候要素的影响复杂,尤其对降水的影响较大,同时该区又受不同天气系统的控制,所以同在天山南坡,其降水的分布特征以及区域间的差异却较明显.     

欧亚地形对不同季节大气环流影响的数值模拟研究

利用气候模式F-GOALS的大气谱分量SAMIL,设计了有、无欧亚地形的对比试验。通过分析其高度差异、流场差异、降水差异和温度差异得到欧亚地形对不同季节大气环流影响的特征。结果表明,欧亚地形对大气环流和气候的影响随季节变化而变化,基本可分为冬季型(11月~次年4月),夏季型(6~9月)及转化型(5月,10月),在中高纬高低层呈相当正压结构。冬季型高度差异以35°N和100°E为界,在北面呈西高东低,南面呈西低东高。夏季型在西太平洋地区为北高南低,在大陆上空为上正下负。850 hPa流场差异场的冬季型在西太平洋北/南部为气旋式/反气旋式环流,在大陆上以“青藏高原(TP)偶极流型”为主要特征;夏季的副热带以环绕青藏高原的气旋性环流和西太平洋的反气旋环流为主要特征。地形强迫的冬半年“TP偶极型”加强了冬季西伯利亚冷空气活动,形成了江南的春雨和华南的早汛期降水。地形强迫的夏季流型形成了孟加拉湾-青藏高原中东部的强降水差异,使东亚降水向北伸展,并引起亚洲降水分布的调整。     

北太平洋海温变化的年代际模及其演变特征

用近百年的海温(SST)资料,分析研究了北太平洋海温的年代际变化特征及其基本形势(模态).结果表明,它主要存在准7～10年周期和准25～35年周期两类年代际变化;这两类年代际变化又都有类似的形势(模态),但却与所谓"类ENSO模"明显不同.同时,两个年代际模都有呈西北一东南向振荡和沿海盆作顺时针旋转的共存活动(演变)特征.     

利用气候资源，加快北海市海洋开发

利用气候资源，加快北海市海洋开发孔宁谦（北海市气象局５３６６００）在自然资源中，气象资源是一种取之不尽，用之不竭的永久性资源。但气候资源的时空分布极不均匀，持续量不稳定，能量密度小，范围广，它既有地理位置上的明显差异，又有日变化、月变化和年变化等。北...     

青藏高原等大地形和下垫面的动力和热力强迫在东亚和全球气候变化中作用的新探索

本文总结了本专题自1991年正式开展工作以来，围绕着专题的中心内容所做的研究工作结果。着重点放在有地形数值模式的改进和完善以及数值模拟试验这两个方面在模式的改进和完善方面，又着重介绍模式区域的拓宽、土壤下垫面的引入、海洋混合层模式和海洋表层流模式的建立和应用。在数值模拟试验方面，则主要介绍气压梯度力的新算法──“误差扣除法”及其模拟检验、包络地形试验、地形与大气湿过程对夏季风气候特征影响的试验、沙漠初始湿度对气候变化的影响试验、下垫面在气候变化中的作用试验以及海温异常的影响试验。没有在本文中介绍的数值试验结果，可参看本文集中作者等的其它论文。     

北太平洋700毫巴月平均环流形势与海温的相互关系

北太平洋700 mb环流形势具有相当鲜明的季节性与地域性特征.北太平洋的海、气相互作用是这些特征以及东亚季风形成的一个原因.从海、气相互作用的角度出发,对比分析北太平洋700 mb环流形势和海表温度距平的分布,可以看出:有些情况下,大气对海洋的影响比较明显;在另一些情况下,海洋对700 mb环流形势的影响较为明显.它们之间的矛盾与矛盾的主要方面是不断地、经常地在转化以及相互影响着.它们的转化、演变对我国副热带高压及旱涝天气的变化有一定的关系。     

亚洲副热带高空西风急流活动的气候特征及其与我国部分地区夏季降水的关系

利用1948-2008年NCEP/NCAR再分析风速资料,分析了亚洲副热带200hPa西风带急流(下称西风急流)时空变化的气候特征及其与我国江淮流域梅雨期降水和新疆夏季降水的关系。结果表明:(1)由冬入夏时,西风急流轴由30°N左右北进到45°N左右,中间有两次明显的快速北进,分别发生在4月和6～7月;由夏入冬时,急流轴再由45°N左右南撤至30°N附近。急流轴在北进过程中以90°E处出现最早,也最明显。(2)一年之中,西风急流中心主要位于西太平洋上空140°E处,只有两个月左右的时间停留在亚洲大陆上空。急流中心在6月中旬开始迅速西移,6月下旬移至江淮流域上空,7月底到达新疆天山地区上空,8～9月东退至冬季平均位置140°E左右。(3)江淮流域梅雨期的降水量与西风急流的位置有一定相关关系。若某年1月急流中心异常偏西,4～5月急流轴又异常偏南,则该年可能为丰梅年,江淮地区易出现暴雨洪涝灾害;否则相反。(4)盛夏季节新疆上空急流的强度及纬度位置与新疆降水也有一定关系。若某年4月中旬～5月下旬新疆和中亚地区西风急流轴明显偏北,该年夏季急流轴又偏南,且急流偏强,则新疆多雨;否则相反。     

台风“海燕”（2013）暴雨非对称结构及中尺度特征分析

利用NCEP再分析资料、地面雨量加密自动站资料及多普勒雷达产品资料,对2013年第30号超强台风“海燕”暴雨的非对称结构及中尺度降雨的形成机制、落区特征进行分析。研究结果显示:（1）“海燕”停编前有4个MCS呈东西向带状分布在广西南部,维持时间约9~12 h;台风减弱停编后在广西东南部有1~2个呈南北向的MCS,维持时间为2~4 h,造成此次台风过程的最强降水;（2）在“海燕”影响过程中,能量锋在贵州和广西维持并明显北倾、能量低值中心南下控制桂西北,使该地暴雨骤停、而桂东南在南风急流及地形作用下暴雨维持,是台风暴雨呈现东南强西北弱的非对称结构的主要成因;（3）台风登陆广西至停编时段的中尺度降雨是在高层的位涡异常与低层的位温异常叠加所形成的大气结构下,锋面触发不稳定能量形成的,中尺度降雨集中在边界层能量锋区最大梯度中心、MPV1梯度区零值附近与MPV2正值中心叠加处;（4）台风减弱在停编后的中尺度降雨是由冷空气侵入六万大山东侧抬升暖湿气流形成初始中-γ对流回波,在南风急流及两山脉间的盆地地形作用下,逐步加强发展成中-β对流回波并以“列车效应”传播而形成的。      

九华山区地形逆温对天气变化的前兆作用

九华山受山区下垫面影响,升温期间温度的垂直分布有时出现山上温度大于山下的异常现象,即地形逆温。通过山区不同高度上温度的垂直对比以及其日变化特征分析,表明：山区地形逆温现象总是在升温期间出现的,并以日最低气温要素垂直分布的异常特征最为明显（与日平均气温、最高气温比较）;最低气温出现的逆温具有明显季节性特征;山区日最低气温垂直分布出现的地形逆温对天气变化有很好的前兆作用：升温期间有地形逆温出现,消失后必会降温,降温期间必有降水和复杂天气出现;而且形成“地形逆温”的时间和幅度与后来的降温持续时间、降温幅度及天气都有一定的对应关系。因此,在山区复杂地形中分析气温的时空变化特征,对于气温变化的分区预报和天气转变的预测都有很好的前兆作用。     

青藏高原热力强迫对中国东部降水和水汽输送的调制作用

从4个方面综述了有关青藏高原大地形热力“驱动”对中国东部雨带和水汽输送特征及其年代际变化的影响作用的研究进展:(1)中国三阶梯大地形热力过程变化与季风雨带季节演进;(2) 青藏高原地-气过程热力“驱动”及其季风水汽输送结构;(3) 青藏高原积雪冷源对中国东部水汽输送结构及其雨带分布的影响;(4) 青藏高原视热源变化与雨带年代际变化相关特征及其可能调制。其主要研究结论是:(1)中国西部高原特殊三阶梯大地形结构强化了海-陆热力差异,尤其是高原大地形使地-气热力差异季节变化有由青藏高原向东北方向大地形区域延伸变化趋势,且其与季风雨带由东南沿海移向西北朝青藏高原与黄土高原边缘同步演进,两者似乎存在类似季节内演进的一种“动态的吸引”。(2)中国东部雨带时空变化特征和季风强弱变化趋势均与青藏高原热源强弱异常变化相对应。青藏高原热源异常影响低纬度海洋向陆地的水汽传输路径和强度,进而调制中国东部降水时空演变。在青藏高原热源强和弱年,中国降水变率空间分布特征分别为“北涝南旱”和“南涝北旱”。青藏高原视热源强(弱)异常变化“强信号”将对东亚与南亚区域的季风水汽输送结构,以及夏季风降水时空分布的变异具有“前兆性”的指示意义。(3)长江中下游地区作为独特南北两支水汽流的汇合带,该地区夏季青藏高原热源与水汽通量相关矢特征呈类似于青藏高原多雪与少雪年水汽通量偏差场中水汽汇合区显著特征差异,揭示了冬季青藏高原积雪冷源影响中国东部夏季长江流域梅雨水汽输送结构特征。(4)中国降水的年代际变化基本型态为中国东部呈“南涝北旱趋势”,西北区域呈现出“西部转湿趋势”。但基于近10年青藏高原春季视热源出现“降后回升”趋势,中国东部“南涝北旱”的降水格局已出现转折趋势。     

地形对大气环流影响的数值试验

本文利用北半球正压原始方程模式和理想初始场，加入北半球实际的平滑地形的作用，对北半球超长波2波型、3波型、长波4波型、5波型，分别进行了240小时的积分计算。从考虑地形和不考虑地形的四组结果对比中，发现地形对上述四种波型的演变有很大的影响，证实了地形作用确系影响大气环流、形成某些天气气候特征的重要因素之一；同时发现，在地形的动力作用下，北半球大气形成了一些重要的环流系统。例如，极涡向北欧偏移，东亚、北美大槽和阿拉斯加脊的维持，都与地形有密切关系。在地形作用下:（1）北太平洋西槽东脊，而北大西洋西脊东槽。（2）阻塞和切断形势的出现更为频繁、典型。（3）在欧亚大陆上，m=4时出现倒Ω流型，而m=5时，出现两槽一脊型。