THE IMPACT OF CLIMATE CHANGE ON THE SNOW COVER PATTERN IN ESTONIA

The paper deals with problems of temporal and spatial variability of snow cover duration, of correlation between snow cover and winter mean air temperature patterns and of the impact of climate change on the snow cover pattern in Estonia. Snow cover fields are presented in form of IDRISI raster images. Snow cover duration measured at ca 100 stations and observation points have been interpolated into raster cells. On the base of time series of raster images, a map of mean territorial distribution of snow cover duration is calculated. Estonia is characterized by a great spatial variability of snow cover mostly caused by the influence of the Baltic Sea. General regularities of snow cover pattern are determined. A 104-year time series of spatial mean values of snow cover duration is composed and analyzed. A decreasing trend and periodical fluctuations have detected. Standardized principal component analysis is used for the time series of IDRISI raster images. It enables to study the influence of different factors on the formation of snow cover fields and territorial extent of coherent fluctuations. Correlation between snow cover duration and winter mean air temperature fields is analyzed. A spatial regression model is created for estimation of the influence of climate change on snow cover pattern in Estonia. Using incremental climate change scenarios (2 °C, 4 °C and 6 °C of warming in winter) mean decrease of snow cover duration in different regions in Estonia is calculated. According to results of model calculation, the highest decrease of snow cover duration will be take place on islands and in the coastal region of West Estonia. A permanent snow cover may not form at all. In the areas with maximum snow cover duration in North-East and South-East Estonia, that decrease should be much lower.     

近海北上热带气旋特征及对华东沿海地区影响分析

使用常规观测、FY2C卫星云图、CIMSS气象卫星云图分析、2000—2012年台风路径、NCEP再分析等资料,统计了2000年以来近海北上的热带气旋(下面统称为NTC)对华东沿海地区的风雨影响,分析了NTC的路径、强度、结构等特征,以及与华东沿海地区的风雨的关系。结果表明NTC对华东沿海地区是否有较严重风雨影响,取决于其北上路径与沿海地区距离的远近、NTC的强度和范围大小。当NTC中心距离陆地300 km,在124.5°E以西北上对华东沿海地区有较严重风雨影响,如果NTC强度在台风等级以上时会对上海产生较严重风雨影响。在125°E以东北上的NTC,强度在台风等级以下时对华东沿海地区影响较小。NTC在东海近海北上时,强台风、超强台风的强度是逐渐减弱的;较弱的台风或强热带风暴及热带风暴强度将维持或略有加强。NTC在东海近海北上时,当离沿海地区距离300 km时,结构易变得非对称。强度强和范围大的NTC结构也易变得非对称。NTC结构变得非对称后其强度将进一步减弱。随着NTC北上海温逐渐降低,在NTC西部靠近陆地其水汽条件比东部差,NTC结构会变得不对称,NTC北上到较高纬度风的垂直切变一般会变大,NTC脱离赤道辐合带后其水汽输送条件变差等等都会使较强的NTC北上后减弱。另外,NTC与所处的高低空环境相互作用也会影响其强度变化。     

沿海城市建成区热力作用对局地环流影响的CFD模拟研究

基于计算流体力学(CFD)模拟开展了一系列理想数值试验, 分析了城市建成区的热力作用对局地环流的影响, 模拟结果表明: 在没有背景风的情况下, 城市热岛效应可破坏海陆环流的固有转换模式, 使近地面风场总是在城市建成区上空辐合; 在有微弱背景风的情况下, 热岛效应也会导致近地层风场出现线型辐合。而城市上空总是容易出现辐合风场, 可部分解释城市局地高污染带形成的物理机制。      

海岸边界层的非静力模式

建立了一个３级非静力边界层模式,并采用一种新的非局地反梯度闭合方案在杭州附近复杂地形区进行了数值模拟。通过与实测资料和静力条件下的模拟结果的比较,进一步分析了非局地闭合下非静力３级边界层模式的效能。结果表明,该模式比静力模式更能合理地模拟海岩边界层的风温场和湍流场,且模拟结果与实测更接近。     

地面摩擦和青藏高原对东亚海岸气旋发展的影响

Bergeron定义在42.5°纬度气旋加深率达到19hPa 24h-1者为\     

环渤海地区下垫面对北上热带气旋强度变化的影响分析

利用统计分析结合数值模拟试验的方法,研究1949—2019年6—9月登陆北上后影响环渤海地区的热带气旋（后统称TC）所经下垫面和强度变化的不同特征,及环渤海地区下垫面对TC强度加强的可能影响。结果表明：71年间共有25例TC影响环渤海地区,按照首次登陆点的不同将其分为山东及山东以北登陆（第一类,11个）,以及山东以南登陆（第二类,14个）两类,第一类TC北上时路径所经下垫面为先海洋后陆地,发生变性的几率较小且北上后无加强,第二类路径所经下垫面为先陆地后海洋,移入环渤海区域后发生变性的几率增大且存在强度加强现象,其中加强的TC共5例;对第二类TC中强度加强的个例“温比亚（2018）”TC进行数值模拟试验表明,增加或降低黄渤海的海温时,TC均表现出加强趋势,将黄渤海修改为草地时,TC不再加强,而海陆分布指数的分析表明无论海温如何变化,TC由陆地移入海洋与强度加强趋势之间关系密切。以上表明TC由陆地移入黄渤海是产生强度增强趋势的主要原因。     

广西防城港沿海6·16特大暴雨成因及机制探讨

利用NCEP FNL 1°×1°再分析、地面观测、FY-2G卫星和多普勒天气雷达等资料,对广西防城港沿海地区2020年6月16日出现的特大暴雨过程进行成因分析以及触发维持机制探讨。(1)此次极端降雨过程是一次暖区暴雨过程,降雨过程主要分为两个阶段,具有局地性强,雨势猛,强度大,降水难预报和突发性等特点。(2)暴雨在弱环流背景条件下发生,暴雨区有深厚的水汽和较强的不稳定能量,但天气尺度系统上升运动不深厚强度也不强,因而预报难度大。(3)初始对流在防城港南部近海海面触发,靠近海岸线时迅速发展加强,在防城港沿海地区演变成一个较大尺度的M_βCS,其西侧和南侧出现一连串强度45～55 dBZ γ中尺度对流系统,不断经过暴雨区上空,形成列车效应最终导致极端降雨的发生。(4)天气尺度背景为北部湾近海海面出现对流提供了有利条件,低空急流的显著加强触发防城港市近海海面初始对流生成;不同性质下垫面的热力差异和M_βCS冷池出流造成防城港沿海地区出现中尺度低压及中尺度辐合线,致使对流在防城港沿海地区增强和长时间维持。(5)高温高湿环境中尺度扰动可能处于暖湿不稳定层结...     

海岸边界层模式中闭合方案的模拟分析

本文建立一个三维非静力边界层模式对杭州湾附近复杂地形域区进行了数值模拟。要用常用的能量闭合和一 新的非局地反梯度闭合方案结合实测资料,以验证不同闭合方案模拟实际大气的能力,进一步分析三维边界层模式的效能结果表明,两种闭合方案都能较好的模拟澳陆环流及温度场,而反梯度闭合比能量闭合更能细致、敏感的模拟湍流场随地形的变化,且模拟结果与实测接近。     

资料同化对2017年登陆广东沿海台风的短期降水与路径预报影响

利用华南精细数值天气预报模式,设计了无同化资料(CTRL)、同化雷达反演水汽(EXP1)以及同化雷达反演水汽、地面和探空资料(EXP2)三个试验,对2017年登陆广东沿海的四个台风降水预报与路径预报进行模拟,以评估资料同化对登陆台风短期降水预报、路径预报的影响。分析结果如下:雷达反演水汽同化后对未来24小时降水预报技巧均有正的改善,对台风路径预报影响不大;在此基础上同化地面、探空资料后对台风路径预报有改进,对降水预报改进不明显(与EXP1比)。通过诊断分析台风“玛娃”,发现模式初值场水汽的增量配合对流上升区有利于短时间内成云致雨,从而提高短时降水预报;地面及探空资料同化有利于登陆台风的短时路径预报。      

环境湍流对烟云抬升的作用

本文研究了中性层结环境中湍流对烟云抬升的连续作用。取外部湍流卷挟率正比于湍流特征速度并叠加于自身卷挟率,分析表明,即使在抬升的早期,环境湍流对弯曲烟云的路径有不可忽视的影响,并使烟云路径加速变平。电厂烟云的实测资料表明,平均抬升路径实际上不完全符合无湍流环境的三分之二规律,而与本文理论结果更为接近。本研究也发现,最大抬升高度及其出现的下风距离都是大气湍流度的灵敏函数。据此,我们分析了几个常用抬升公式的局限性,并推荐了一种反映大气湍流度的改型公式。     

论环境湍流对烟气抬升的作用

考虑环境湍流对烟气抬升具有增强烟气夹卷和促进烟气与环境空气间动、热量交换的双重作用，导出了中性层结条件下热烟气浮升的轨迹方程，并且无需对抬升的截止作任何假设，导得了理论的终极抬升公式。经与国内外烟气抬升实测资料对比，发现这些结果与实况基本一致。     

海岸地区TIBL廓线与局地海风环流的数值试验

对三次ＥｌＮｉｎｏ发生前后的ＥＣＭＷＦ资料用滤波方法（带通,低通）进行分析,得到的结果清楚地表明,在ＥｌＮｉｎｏ发生前热带季节内振荡较强,而伴随ＥｌＮｉｎｏ发生,季节内振荡明显减弱,这种能量变化最明显的地区是赤道东太平洋地区;对于周期在９０天以上的热带准定常波,伴随ＥｌＮｉｎｏ的发生其能量明显增加,这种增加反映最显著的区域是从大西洋往西一直到西太平洋。对中纬度（２５－３５°Ｎ）及中高纬度（４０－５０°Ｎ）地区的准定常波能量分析表明,中纬度地区的准定常波能量比低纬大,准定常波能量变化在中纬度（２５－３５°Ｎ）表现出与低纬能量变化一致的情形,即伴随着ＥｌＮｉｎｏ的发生,准定常波能量增加;中高纬度（４０－５０°Ｎ）只在亚洲大陆（１００－１７０°Ｅ）表现出与热带一致的能量变化。结果还显示,热带季节内振荡在低层的东传对赤道西风异常及对ＥｌＮｉｎｏ的发生、发展起着很重要的作用。     

ON THE EFFECT OF AMBIENT TURBULENCE ON THE BUOYANT PLUME RISE

Considering the effects of both entrainment and intensification of the exchanges of momentum and heat between plume and ambient air,we have derived the trajectory equation of buoyant plume under neutral conditions,and the final rise prediction formula theoretically without any hypotheses on the rise termination.Compared with the field experiments,the final rise formula simulates the observed final rise heights well.     

NUMERICAL EXPERIMENTS ON THE TIBL PROFILES AND THE LOCAL SEA BREEZE CIRCULATION IN COASTAL AREAS

A two-dimensional nonlinear PBL numerical model using an energy closure (E-ε)method has been employed to study the sea breeze circulation and TIBL in coastal areas. The main characteristics of sea breeze obtained from numerical experiments agree with those from general observation facts. The depth of sea breeze ranges from 300 to 900 meters, maximum velocity from 1.5 m/s to 4 m/s, and its height from 100 m to 300 m. The agreement between comparisons reveals that the performance of the model is good, and the selected experiment conditions are reasonable. This paper refits the function of TIBL profiles using the Weisman's formula and the exponent value is considered to change with the different states of sea breeze. Numerical experiment results indicate that the exponent of the TIBL profile, ranging from 0.4 to 1.1, is related to the strength and depth of the sea breeze. The exponent of 0.5 is suitable only when sea breeze is fully developed. This paper also gives various exponents under different sea breezes.     

一次华南海岸带暖区暴雨过程的观测分析

2007年5月20日粤西茂名与阳江海岸带地区发生一场小时降水量达到115 mm的短时大暴雨。采用NCEP/NCAR FNL 1 °×1 °再分析资料,结合多普勒天气雷达、高空探空、自动站资料和风廓线雷达观测资料,分析此次暴雨过程的天气尺度系统与中尺度系统特征,探讨不同尺度系统对这次暴雨天气过程的作用。分析结果表明:（1）此次暴雨过程是由准线状中尺度对流系统导致的,对流系统的移动速度缓慢是导致出现暴雨的主要原因;（2）在暴雨发生前,整层大气水汽充沛,处于近饱和稳定状态;暴雨发生期间局地大气处于条件不稳定状态;中层弱冷槽过境及“上干下湿”的温湿结构增加了环境大气的不稳定性;（3）北部湾低压（槽）发展导致的强盛低层西南气流为暴雨发生提供了充沛的水汽;高空槽后干冷空气南下形成的深厚干层,有助于对流凝结潜热的释放;高层辐散、低层辐合环流为低层暖湿空气提供了垂直上升动力;（4）中尺度对流系统在地势相对平缓的沿海地区发展和加强,地形的动力抬升和辐合作用不大。对流活动诱发的低层密度流在对流带前缘不断激发出新的对流单体,对对流系统的维持和发展起关键作用;（5）对流单体的风暴传播效应使对流系统具有逆风传播的特征,移速缓慢;层云降水的蒸发冷却有可能改变其低层的温度梯度,使环境大气的不稳定性加强。      

AN OBSERVATIONAL ANALYSIS OF A TORRENTIAL RAINSTORM IN THE WARM SECTOR OF SOUTH CHINA COASTAL AREAS

On May 20 th 2007, a brief but severe downpour rainstorm occurred in the coastal areas of Maoming and Yangjiang with rainfall of 115 mm per hour. Data from NCEP/NCAR reanalysis with 1°×1° resolution, Doppler weather radar, conventional surface observations, high-altitude radiosonde and wind profiler radar were used to analyze characteristics and contributions of synoptic scale and mesoscale systems during this torrential rainstorm. The results showed that:(1) the storm was caused by a quasi-linear mesoscale convective system(MCS) and the slow-movement of this system was the primary trigger of the torrential downpour;(2) water vapor was abundant, nearly saturated and in steady state throughout the atmosphere before the storm; intrusion of the weak dry and cold air in the middle level and a striking "dry above and wet below " structure had increased the atmospheric instability;(3) low-level southwesterly airflow from a low pressure(trough) at the Beibu Gulf provided abundant water vapor at the onset of the rainstorm; a deep dry layer was formed by dry and cold air behind the high-level trough, which facilitated latent heat release;upper-level divergence and low-level convergence circulations also provided vertical uplift for warm and moist air at the lower level;(4) Topography only played a minor role as the MCS developed and strengthened over relatively flat coastal terrain. Low level density flow induced by convection triggered new convective cell generation at the leading edge of the convective system, thereby playing a key role in the change of temperature gradient at lower layers, and resulting in strengthening atmospheric instability.     

环境湍流影响烟云抬升的比较研究

对几种烟云抬升模式进行了比较,分析了中性层结下环境湍流的对烟云抬升的作用,认为环境流连续作用于烟云抬升的各个阶段,且随烟云抬升而变化。抬升高度与环境湍流有关,湍流强度越大,抬升越低。     

水平网格对Rossby波的影响

文中从描述准地转、β平面近似下的Rossby波方程组出发,在Arakawa A-E网格和Z网格上,分可分辨和不可分辨两种情况,从频率和群速方面讨论了这6种网格的计算频散性。结果表明:在可分辨的惰况下,Z,D,C网格比其它网格对Rossby波产生的歪曲都要小;而在不可分辨的情况下,这6种网格的描述能力都比较差。     

ENSO对MJO传播特征演变的影响

利用TRMM降水和ERA-Interim温度、比湿、环流场等再分析资料, 探讨了在1998-2018年冬季年际尺度海温变化对MJO的强度、结构和传播特征的影响。主要结论如下: 通过一种追踪MJO的方法在研究时间范围内共可挑选出50个MJO事件, 其中有14个MJO事件发生在El Ni?o期间, 25个发生在La Ni?a期间, 11个发生在ENSO正常年。El Ni?o年MJO会传播至更远的中东太平洋附近, 而La Ni?a年MJO事件趋于在西太平洋地区消亡, 这主要与东太平洋地区持续的季节内尺度的经向水汽输送有关。此外, 在印度洋和太平洋地区, El Ni?o年的MJO活动更强, 而在海洋性大陆附近, La Ni?a年的MJO活动略强一些。ENSO对MJO强度的影响主要通过影响MJO对流中心东侧水汽的输送, 水汽在异常东风气流的输送下穿过对流中心东边界进入对流中心, 进而造成MJO活动强度的差异。