冬季蒙古反气旋和伊朗反气旋的年代际变化特征

根据NCEP/NCAR再分析资料,采用客观判定和追踪方法,研究了1948~2013年欧亚地区冬季温带反气旋的年代际气候变化的活动特征。结果发现,反气旋的高频分布区也是反气旋气候变化最大的区域,其中蒙古高原和伊朗高原的反气旋最活跃。反气旋的频数和强度既有长期趋势也有年代际变化。蒙古高原和伊朗高原的反气旋频数具有明显的年代际变化特征。反气旋频数具有2~6年和16~30年周期,且具有变频特征。EOF分解发现蒙古高原和伊朗高原的反气旋频数分布均在较高纬度和较低纬度地区呈现显著相反的偶子极态分布形式。蒙古高原的反气旋强度的变化基本可以体现欧亚大陆反气旋强度的变化。反气旋分布和强度的年代际变化可以用对流层低层经向温度梯度表示的斜压锋的位置和强度的年代际变化来解释,但斜压锋对欧亚反气旋的影响具有区域性。蒙古高原的反气旋在1960~1975年50°N以北较多,1990~2005年50°N以南较多的偶极子态变化与80°~120°E区域的斜压锋纬度位置自55°N南移到45°N有密切关系,30°~80°E区域的斜压锋纬度位置变化不能单独解释伊朗高原反气旋偶极子态年代际变化。自21世纪00年代中期斜压锋偏强对反气旋强度偏强有重要影响。     

热带太平洋、印度洋海温异常在菲律宾海异常反气旋建立过程中的作用

利用NCEP/NCAR的1948—2000年逐月再分析资料、NOAA气候诊断中心的1948年1月—2000年1月的海表温度扩展重建资料、美国NOAA2-CIRES气候诊断中心提供的1974年6月—2008年1月向外长波辐射资料,采用诊断分析方法主要探讨了热带太平洋、印度洋海温异常事件在热带低层异常反气旋东移发展最后到达菲律宾海成为菲律宾反气旋过程中的作用。结果表明:(1)初秋南亚印度洋上发展起来的低层异常反气旋在东部干冷西部湿热的水平不对称分布和热带西太平洋海洋性大陆上存在的大尺度辐散异常条件下都会向东移动发展,而上述条件与热带海表温度异常及其演变特征有着密切联系。(2)单纯厄尔尼诺事件,单纯印度洋正偶极子事件下的海温异常分布特征有利于形成东部干冷西部湿热的水平不对称分布和热带海洋大陆上的大尺度辐散异常。相对于厄尔尼诺事件,印度洋正偶极子事件是一个较弱且短暂的海洋事件,因此单纯印度洋正偶极子事件下到达菲律宾海地区的低层异常反气旋(即菲律宾异常反气旋)相对较弱,持续时间短。(3)在有印度洋正偶极子发生的厄尔尼诺事件中,两大洋的海温异常分布和显著的大尺度辐散异常更加有利于低层异常反气旋东移发展,在两大洋共同作用下使到达菲律宾海的低层异常反气旋(即菲律宾异常反气旋)相对于在单纯的某种海温异常事件作用的菲律宾异常反气旋强度更大,持续时间更长。     

从一次反气旋的生消演变分析陕西初夏连阴雨

连阴雨是一种重大天气,特别在"三夏"中出现时.初夏(6月)连阴雨在陕西历史上并不多见,大约3～4年发生一次,且多在关中、陕南出现,陕北黄土高原出现的概率极小.2007年6月,陕西出现了一次长达7天的连阴雨天气.应用NCEP/NCAR再分析资料,对这次连阴雨天气过程进行了研究,得出:这是一次反气旋环流的生成-维持-消亡过程,陕西位于此反气旋的底部,偏东(南)气流为连阴雨持续提供了良好的水汽;整个过程都有垂直上升运动;稳定持久的蒙古低槽和高原低槽是造成陕西连阴雨的主要天气系统;高原低槽前部的偏南风气流和蒙古冷空气前部的偏北气流在35°N以北河套附近辐合,是形成陕北干旱区连阴雨的主要原因.过程前期,东亚"双阻型"的建立是陕西多雨时段的强信号.     

兰州地温、 降水资料对“正多负少规则”的检验

利用1954-2006年的兰州地温、降水资料对"正多负少规则"进行了季、月检验,探讨了地震和表面地温对季、月降水预测的干扰程度.春夏两季预测夏秋两季降水的同号率达62.5%,可初步用于预测实践,但月预报则效果不明显.并且采用地表温度订正后效果也不好;排除强震干扰后,在"强震平静年月"3.2 m月际变温对应下个月少雨的几率是72%,这可用于做少雨的气候预测;Ms≥6级强震是兰州出现多雨期的一个强激发因素;兰州月降水资料的空间代表性不高,信度为0.99的相关半径平均仅约170 km.     

东亚地区北方气旋和南方气旋活动频数的时空特征

利用1953-2007年NCEP／NCAR再分析逐日海平面气压场资料,统计分析东亚地区北方气旋和南方气旋的时间和地域分布特征。结果表明：南、北气旋活动频数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80年代初期北方气旋活动频数出现了显著的突变。从月际分布可知,5月北方气旋频数最多,8月南方气旋频数最多;春季北方气旋活动频繁,存在着明显的两个高值中心,分另Ij位于蒙古国中部和中国东北地区北部;夏季南方气旋活动频繁,主要集中在中国东部沿海及日本南部海面。南北气旋活动频数的季节变化与大气环流的变化密切相关。相关统计结果可增加对东亚温带气旋活动规律的认识和了解,并为预测和预报提供参考。     

950227渤海气旋过程的诊断分析

本文利用对流层中下层资料，对１９９５年２月发生在渤海地区的一次气旋过程进行了诊断分析。结果表明：８５０－５００ｈＰａ上的暖平流是地面低压迅速发展的决定性因子；从低层西北部进入低压中心的冷平流是地面低压生成气旋的启动条件；５００ｈｐａ的正涡度平流对气旋的维持和发展起主要作用。同时，揭示了气旋向暖平流和正涡度平流区移动的特点。     

登陆中国初、终热带气旋的变化

 摘 要：对1951-2005年登陆中国的初、终热带气旋①的季节变化、地理分布及年代际变化等作了初步分析。结果表明,初旋发生在4-8月,以6月份频次最多;终旋在8-12月出现,以9月份频次最多。初、终旋在广东、海南和台湾等地登陆最为频繁,尤其以海南岛东南部最为突出。初旋日期表现出明显的年代际变化和偏晚的长期趋势,终旋日期也表现出明显的年代际变化,但无显著的变化趋势。     

1957-2004年影响我国的强热带气旋频数和强度变化

以中国气象局西北太平洋热带气旋资料为基础,分析1957-2004年影响我国并达到台风强度以上的三类热带气旋,即生成热带气旋、影响热带气旋和登陆热带气旋的频数和强度的变化。结果表明：强热带气旋频数在1957-2004年间呈显著减少趋势,强度越强,其减少趋势越明显。近50 a台风以上强度的强热带气旋频次占总频次的比例没有明显的增加或减少趋势,强台风和超强台风比例呈减少趋势。1957-2004年热带气旋的最大强度呈线性减弱趋势,生成热带气旋和影响热带气旋的平均强度亦呈减弱趋势,登陆台风的平均强度也呈减弱趋势。     

云辐射强迫效应对热带气旋发展和结构的影响

利用高分辨率中尺度WRF-ARW模式,进行云辐射强迫效应对热带气旋(Tropical Cyclone,TC)发展和结构影响的敏感性试验研究。结果表明,云辐射强迫效应主要通过改变TC云区的辐射分布影响对流活动,进而影响TC的发展和结构。在TC发展阶段,TC内区对流云区云顶的强烈辐射冷却作用和云层内部的辐射增温过程降低了TC中上层的静力稳定度,中下层的变化相对不明显。总体上考虑云辐射效应的试验更易激发出更多更强的对流活动,有利于TC的发展及TC尺度的增大。鉴于云辐射强迫对TC的影响,在TC数值预报中需要更加重视云辐射强迫效应。     

影响辽东半岛热带气旋运动、强度和影响的特征

利用1971～2000年常规资料和热带气旋年鉴资料,对30年来影响辽东半岛及黄渤海域热带气旋运动、强度和影响的一般特征进行分析。结果表明：热带气旋活动有着明显的年际变化;热带气旋源地不同,对研究区域的影响程度不同;热带气旋在自南向北的移动过程中,强度和移动速度变化显著;热带气旋移动路径和灾害天气分布也存在较大差异。     

春季影响中国北方地区的蒙古气旋及其背景环流

基于1948~2013年NCEP/NCAR逐日再分析资料,采用850 hPa相对涡度场气旋追踪方法,统计了春季蒙古气旋的活动特征,包括其源地、盛期位置、消亡地以及路径的分布。在此基础上,根据蒙古气旋的不同移动路径,界定了蒙古气旋的两种路径,即向东路径和东南路径,并统计了这两类气旋的频数与强度的年际和年代际变化。同时还揭示了这两类蒙古气旋的低频背景环流特征。本文主要结论如下:(1)蒙古气旋主要生成于贝加尔湖南侧和东侧的山脉背风坡,并在蒙古东部地区以及我国东北地区达到盛期,多数气旋消亡于东北亚及其临海区域;(2)两类气旋的生成个数均有显著的年代际变化。向东路径气旋在1950年代的个数偏少,1970年代至1990年代的个数整体偏多,之后有所减少,但进入21世纪后气旋有个数呈现增多的趋势。东南路径气旋在1970年代以前一直处于偏少阶段,1970年代至1980年代中期处于偏多阶段,2005年以后东南路径气旋个数有减少的趋势;(3)向东路径蒙古气旋的背景低频环流由斯堪的纳维亚半岛正异常中心、贝加尔湖及西侧的负异常中心以及环日本海地区的正异常中心所组成的正位相斯堪的纳维亚环流型为主要特征。东南路径蒙古气旋则以俄罗斯西部的负异常中心、拉普捷夫海附近延伸到我国西北地区的正高度异常区以及东北低涡环流为主要特征。     

北京及其周边地区夏季地闪活动时空特征分析

利用M-LDARS闪电定位系统对北京及其周边地区1995～1997年6～9月的闪电观测数据, 分析闪电活动的时空分布特征。结果表明:闪电活动在时间分布上存在两个峰值时段, 13 :00～21:00和23:00～次日05 :00。通过对总地闪、分时段及峰值时段的地闪密度分析, 发现北京及周边地区闪电活动有几个明显的集中区域, 地闪高密度区主要出现在下垫面为山脉和水体的地方, 闪电活动与下垫面的水汽条件关系密切, 且正、负地闪的空间分布也呈现较大差异, 表明雷暴云的电荷结构存在一定差异。     

Rainfall on the Sea: Surface Renewals and Wave Damping

Rainfall on the sea surface causes a variety of effects on the molecular boundary layers. Two such effects are the reduction of the surface renewal time period and the damping of short gravity waves being responsible for wave breaking at higher wave frequencies. The effects described recently by Schlüssel et al. are revaluated in order to fully include the varying raindrop velocity. New parameterizations are derived, which differ from the previous ones, and a substantially higher kinetic energy flux due to rain is found. The general conclusions about the impact on the thermal molecular boundary do not change, although we point to several minor errors in the calculations of Schlüssel et al. (1997).     

Characteristics of cloud-to-ground lightning in warm-season thunderstorms in the Central Great Plains

In July 2005, a field campaign was conducted in the Central Great Plains to obtain 60-field/s video imagery of lightning in correlation with reports from the U.S. National Lightning Detection Network (NLDN) and broadband electric field waveforms from the Los Alamos Sferic Array (LASA). A total of 342 GPS time-stamped cloud-to-ground (CG) flashes were recorded in 17 different sessions, and 311 (91%) of these were correlated with reports from the NLDN. Only 6 of the 17 recording sessions were dominated by flashes that lowered negative charge to ground, and 11 were dominated by positive CG flashes. A total of 103 flashes recorded on video were correlated with at least one NLDN report of negative CG strokes, 204 video flashes were correlated with one or two positive stroke reports, and 4 had bipolar reports. In this paper, we will give distributions of the estimated peak current, I_p, as reported by the NLDN, of negative and positive first strokes that were recorded on video, the multiplicity of strokes that were recorded on video, and the number of ground contacts per flash that were resolved on video. 41 (40%) of the negative flashes produced just a single-stroke on video, and 62 (60%) showed two or more strokes. The observed multiplicity of negative flashes averaged 2.83, which becomes about 3.14 after correcting for the finite time-resolution of the video camera. 195 (96%) of the positive flashes produced just a single-stroke on video, and 9 (4%) showed two strokes; therefore, the observed multiplicity of positive flashes averaged 1.04. Five out of 9 (56%) of the positive subsequent strokes re-illuminated a previous channel, and 4 out of 9 (44%) created a new ground contact. Simultaneous video, LASA, and NLDN measurements also allowed us to examine the classification of NLDN reports during 3 single-cell storms (one negative and two positive). Based on the LASA waveforms, a total of 204 out of 376 (54%) NLDN reports of CG strokes were determined to be for cloud pulses. The misclassified negative reports had |I_p| values ranging from 3.8 kA to 29.7 kA, but only 58 (24%) of these had |I_p| > 10 kA, and only one misclassified positive report had I_p > 20 kA. Radar analyses showed that most of the negative and positive CG strokes that were recorded on video were produced within or near the convective cores of storms. The radar imagery also showed that single-cell storms tended to produce one polarity of CG flashes at a time, and that such storms could switch rapidly from negative to positive CG flashes when the reflectivity was near maximum. Multiple-cell storms produced both negative and positive flashes over a broad region, but each polarity tended to cluster near regions of high-reflectivity.     

甘肃平凉地区正地闪特征分析

利用雷电定位和雷达观测资料对甘肃平凉地区正地闪特性进行了分析。结果表明：正、负地闪回击的上升时间分布范围基本一致，大约在3—20μs之间，其平均值负地闪为8．33μs，正地闪为10．7μs。负地闪回击后的过军时间分布范围较广，在10-130μs之间，其平均值为51μs；正地闪回击后的过军时间分布范围比负地闪要小得多，在10一50μs之间，其平均值为19．67μs。负地闪的反冲深度dp为32％，正地闪为55％。在正负地闪的日变化中，负地闪有两个峰值分别出现在01：00和13：00(北京时，下同)，而正地闪在下午18：00出现一个极大值，正负地闪数的分布呈反相关。降雹时间的峰值与正地闪峰值时间有比较好的一致性，正地闪的发生与云中固态水成物粒子的沉降有关。     

玉溪空气负氧离子预测模型的建立

利用玉溪市九县区14台空气负氧离子自动测报系统实时观测数据和同步气象要素观测资料,使用相关分析、回归分析等方法,分析了影响空气中负氧离子浓度的主要气象因子,以及影响因子与空气负氧离子浓度的关系,并建立预测模型。结果表明,玉溪市空气负氧离子浓度年变化、季节变化与各气象因子之间无显著的相关关系。影响玉溪空气负氧离子浓度日变化的主要气象因子为空气相对湿度和空气温度。当空气温度20.4℃时,空气负氧离子浓度日变化与空气温度呈负相关关系。当空气湿度45.6%时,空气负氧离子浓度与空气湿度呈正相关关系。通过建立负氧离子浓度预测模型,实现了负氧离子预报的定量化。经检验,预报方程效果显著,在预报业务中具有参考价值。     

云下部正电荷区与负地闪预击穿过程

三维雷电观测系统LMA(Lightning Mapping Array)是最近发展起来的基于GPS时钟同步的闪电VHF辐射源到达时间差(TOA)定位技术,能以很高的时间分辨率(50 ns)和空间定位精度(50—100 m)展现闪电放电发展过程的三维时空分布,揭示雷暴中电荷结构及其与放电过程的关系。文中利用三维雷电VHF辐射源观测资料分析了负地闪预击穿过程的时空分布特征,讨论了云下部正电荷区对负地闪发生的影响,其结果表明在首次回击之前存在长时间预击穿过程的负地闪中,预击穿过程是云中部负电荷区与下部正电荷区之间的一种云内放电过程,闪电起始于云中部负电荷区,然后向下发展传输,进入正电荷区后闪电通道在云下部正电荷区水平发展,其放电特征与反极性云闪放电一致,云内放电过程最后阶段的K型击穿激发了地闪的梯级先导,梯级先导穿过云下部正电荷区向下发展传输。云下部正电荷的存在是导致负地闪首次回击之前存在长时间云内预击穿过程的主要原因。     

脉冲电晕与地闪负先导梯级性机制模式探讨

根据新的观测事实，提出了地闪负先导明亮脉冲可能不是被－慢而弱的流光（引路流光）所此导，而是被一快而短暂的电晕（脉冲电晕）所引导的梯级性流光机制的不同观点。由此出发，对流光间歇时间、梯级长度等重要特征参数进行了新的分析；结合对梯级先导辐射特征脉冲产生机制的进一步分析，提出并论证了明亮脉冲的双向传输，通过一个简单的数值模式对梯级过程进行了计算模式，得到了一些与观测特征基本符合的结果。     

正地闪和负地闪预击穿脉冲序列的统计分析与对比

2009～2010年夏季,在大兴安岭林区利用闪电快、慢电场变化测量仪组成的网络对自然闪电进行了多站同步观测。本文选取2010年夏季3次过境雷暴过程中具有4站以上同步的资料,同时对表现出明显预击穿过程的37次正地闪和56次负地闪的预击穿脉冲序列进行了统计分析。统计的主要参数包括：脉冲序列的总持续时间（Total Duration）,脉冲序列和首次回击之间的时间间隔（PB-RS Separation）,预击穿过程到首次回击的时间间隔（Pre-RS Interval）,单个脉冲持续时间（Individual Pulse Duration）,相邻脉冲时间间隔（Interpulse Interval）等。对于负地闪,相应参数的算术平均值为4.1 ms、55.4 ms、56.0 ms、8.8 μs和111.0 μs,几何平均值为3.7 ms、35.6 ms、36.5 ms、7.4 μs和98.2 μs;对于正地闪,相应参数的算术平均值为4.5 ms、75.6 ms、77.3 ms、11.5 μs和297.3 μs,几何平均值为3.0 ms、57.8 ms、60.0 ms、10.0 μs和217.9 μs。对比发现,正地闪预击穿脉冲序列相对负地闪预击穿脉冲序列持续时间更长,和首次回击的时间间隔更大,其单个脉冲更宽,在整个序列中排列更稀疏。计算了正、负地闪最大预击穿脉冲幅值和首次回击幅值的比值（PB/RS,PB代表最大预击穿脉冲幅值,RS代表首次回击幅值）,通过和其他研究结果的对比,发现负地闪有PB/RS随纬度增大而增大的趋势,而正地闪没有。另外,检验了首次回击前地闪电场波形与BIL模型（Breakdown Intermediate Leader, BIL）的符合情况,发现只有很小比例的电场波形符合BIL模型。     

空中人工引发雷电的正负先导特征研究

通过对 1998年 8月 2 2日空中引发雷电先导过程的光、电观测资料的综合分析发现 ,在空中引发雷电的先导系统中存在三个先导过程。①向下发展的负先导在起始阶段呈小阶梯特征 ,阶梯之间的时间间隔约为 2 0 μs ,阶梯的上升时间小于 1μs,随着负先导的下行发展 ,梯级增长。②金属导线上端向上发展的正先导在负先导接地之后 ,表现出明显的阶梯特性 ,阶梯之间的时间间隔平均为 15 μs。③从地面向上发展的连接正先导由多个振荡脉冲组成 ,脉冲之间的时间间隔约为 13μs,连接先导的发展也是梯级的。电场快变化中的高频分量随着距离的增加衰减很快。最强的发光是由向下的负先导接地时形成的小回击产生的 ,强光只集中在空气离化而形成的放电通道部分 ,光强则随着高度的增加很快衰减 ,其传播速度约为 2 .1× 10 8m·s-1。在小回击发生之前 ,向下发展的负先导在接地之前有较强的发光 ,而金属导线上端向上发展的正先导没有明显的发光。在小回击发生之后 ,金属导线上端向上正先导的发光强度被增强 ,其向上的传播速度约为 2 .4× 10 6m·s-1。金属导线部分在小回击发生之后约 2 2 0μs逐渐开始熔化发出强光 ,并向上发展而与前面向上发展的正先导的发光相并合 ,其传播速度约为 1× 10 6m·s-1