Wave dynamics of super cloud clusters over the tropical region

A wave dynamics for the super cloud clusters associated with the tropical intraseasonal oscillation is constructed. Under the present framework, the basic state of super cloud clusters is considered to be a large-scale convergence of the zonal wind. This convergence is created by a nonlinear diabatic Kelvin wave front, which moves eastward slowly without change of shape. When interacting with free equatorial waves with n=−1, 0, 1 and 2, this basic flow will suppress those waves which move eastward except for free Kelvin waves, and permit westward propagating modes such as the mixed Rossby-gravity wave, the inertio-gravity waves with n=1 and 2 to appear in the large-scale convergent region. Among these waves, only fast modes, that is, inertio-gravity waves with n=1 and 2 are regarded to be responsible for the presence of cloud clusters which move westward within a super cloud cluster, while the multiplicity of the occurrences of super cloud clusters, which move eastward within the large-scale convergent region, is due to the superposition of free Kelvin wave upon these inertio-gravity waves.     

Changes in urban-related precipitation in the summer over three city clusters in China

The impacts of urban surface expansion on the summer precipitations over three city clusters [Beijing-Tianjin-Hebei (BTH), the Yangtze River Delta (YRD), and the Pearl River Delta (PRD)] in eastern China under different monsoonal circulation backgrounds were explored using the nested fifth-generation Penn State/NCAR Mesoscale Model version 3.7 (MM5 V3.7), including the urban-related thermal and dynamical parameters. Ten-year integrations were performed using satellite image data from 2000 and 2010 to represent the urban surface distributions and expansions in China. Changes in the precipitation revealed obvious subregional characteristics, which could be explained by the influences of the vertical wind velocity and moisture flux. With urban-related warming, vertical wind motion generally intensified over urban surface-expanded areas. Meanwhile, the increase in impervious surface areas induced rapid rainwater runoff into drains, and the Bowen ratio increased over urban areas, which further contributed to changes in the local moisture fluxes in these regions. The intensities of the changes in precipitation were inconsistent over the three city clusters, although the changes in vertical motion and local evaporation were similar, which indicates that the changes in precipitation cannot be solely explained by the changes in the local evaporation-related moisture flux. The changes in precipitation were also influenced by the changes in the East Asian summer monsoon (EASM) circulation and the corresponding moisture flux, which are expressed in marked subregional characteristics. Therefore, the influence of urban-related precipitation over the three city clusters in China, for which changes in moisture flux from both the impacted local evaporation and EASM circulation should be considered, varied based on the precipitation changes of only a single city.     

夏季江淮地区中尺度对流系统的统计特征分析

利用2007—2013年6—8月FY-2D逐小时相当黑体温度(TBB)资料,普查了夏季我国江淮地区的中尺度对流系统(MCS)个例。根据MCS的组织形式将其分为中尺度对流复合体(MCC)、持续拉伸状对流系统(PECS)、β尺度中尺度对流复合体(MβCCS)和β尺度持续拉伸状对流系统(MβECS),并对各组织形式MCS的统计特征做了对比分析。结果表明:夏季江淮地区带状MCS发生的频次明显高于圆状MCS,占62.2%;7月份MCS个例数最多,而6月份MCS成熟时平均面积最大;整个夏季,MCS成熟时平均最低云顶温度约为-76℃;MCS多形成于午后14—17时,成熟于17—19时,18—23时均为MCS易消散时段,具体到各类型,其日变化特征又有所差异;影响江淮地区的MCS多生成在陆地上,海上个例很少,有向东、东北和东南3个主要移向,共占73.1%,移动1~5个经纬距的MCS所占比例最大,为64.6%,MCS的移动距离与其生命史长度密切相关。     

论江淮气旋生成的一种机制

本文从理论上探讨了夏季江淮气旋生成的一种机制。理论分析和理论计算说明,江淮气旋的生成是积云对流与天气尺度的气旋性扰动间正反馈的结果,其机理类似于热带海洋上台风的形成。较深厚的积云对流所造成的凝结加热和涡度混合是气旋生成的主要原因。没有积云活动,仅仅是大尺度凝结加热不大可能促成这种气旋的生成。     

基于Himawari-8气象卫星的东亚夏季冰云云顶特征分布

利用Advanced Himawari Imager(AHI)/Himawari-8(HW8)云产品分析2017 年夏季东亚地区不同下垫面条件对冰云云顶特征的影响,针对不同下垫面条件选择了9 个研究区域.结果表明,冰云最常出现在青藏高原和南亚季风区.冰云的发生频率存在南北递减的趋势,并在日本附近有高值中心.冰云云顶的垂...     

Monsoon circulation over the Amur River basin during catastrophic flood and extreme drought in summer

Two opposite Far East monsoon summer seasons over the Amur River basin are investigated which caused the extreme drought and fires in 2008 and catastrophic flood in 2013. It is shown that in the low-water summer of 2008 due to blocking processes, polar-front cyclones were almost absent over the Amur, were short, had fuzzy frontal systems, and did not bring precipitation. The summer monsoon circulation was suppressed, and in the Amur region continental air masses dominated over marine tropical air. On the contrary, the summer of 2013 was characterized by unprecedented cyclonic activity and the sharp strengthening ofthe moisture-laden monsoon flow from the ocean. As a result, the intensification of summer monsoon precipitation and the Amur flood were observed. It was established that the Far East summer monsoon anomalies are associated with the large-scale transformation of atmospheric circulation over the Asia-Pacific region.     

The impact of atmospheric heat sources over the eastern Tibetan Plateau and the tropical western Pacific on the summer rainfall over the Yangtze-River basin

The variability of the summer rainfall over China is analyzed using the EOF procedure with a new parameter （namely, mode station variance percentage） based on 1951-2000 summer rainfall data from 160 stations in China. Compared with mode variance friction, the mode station variance percentage not only reveals more localized characteristics of the variability of the summer rainfall, but also helps to distinguish the regions with a high degree of dominant EOF modes representing the analyzed observational variable. The atmospheric circulation diagnostic studies with the NCEP/NCAR reanalysis daily data from 1966 to 2000 show that in summer, abundant （scarce） rainfall in the belt-area from the upper-middle reaches of the Yangtze River northeastward to the Huaihe River basin is linked to strong （weak） heat sources over the eastern Tibetan Plateau, while the abundant （scarce） rainfall in the area to the south of the middle-lower reaches of the Yangtze River is closely linked to the weak （strong） heat sources over the tropical western Pacific.     

海洋性大陆区域加热异常与长江流域1998年夏季降水重大异常事件的联系

1998年夏季长江流域降水异常增多,发生了严重的洪涝灾害。本文利用1979-2011年的NCEP再分析月平均资料、Hadley中心的月平均海表温度资料和中国160站降水资料,分析了1998年夏季长江流域强降水的成因。结果表明：1998年夏季,印度尼西亚地区为非绝热加热正异常区,而其东北侧海域的非绝热加热为负异常或较小的正异常,由此形成了西南-东北向的异常加热梯度,使得印度尼西亚地区大气受到异常加热,低层辐合,高层辐散,而在热带西太平洋地区则为低层辐散,高层辐合,形成了西南-东北向垂直环流圈。热带西太平洋地区的低层异常辐散气流可作为异常涡度源,强迫出位于南海中国地区的反气旋性环流。同时,来自印度尼西亚北侧的扰动能量在南海地区辐合,有利于南海地区这一异常反气旋环流的维持。南海地区异常反气旋环流西北侧的西南气流,携带大量热带西太平洋及南海地区的水汽,输送到我国南方地区,并与控制中国东北地区的气旋性环流西南侧的西北气流交汇辐合于长江流域,有利于降水异常事件的产生。     

一个孟加拉湾低压水汽场的初步分析

根据1979年夏季季风试验时期较稠密的高空资料,本文对7月3—9日发生在孟加拉湾地区的一个季风低压进行了水汽场的分析,计算了可降水量、垂直加权的相对湿度、水汽通量散度和海面蒸发的分布,发现随着低压环流的发展,低压由一个干涡迅速地转变成一个湿涡.在成熟期,各种湿度参数都达到低压生命期的最大值.总的来说,这个低压湿度场的演变似乎是低压环流场发展的一种结果.可降水量与低压环流很相似;平均相对湿度与ω分布有更密切的关系;水汽辐合场很不对称(主要在低压以西和以南),它与实际云区和降水区一致.研究还发现;低压的发展和     

Effect of spring soil moisture over the Indo-China Peninsula on the following summer extreme precipitation events over the Yangtze River basin

Climate Dynamics - Extreme precipitation events (EPEs) over the Yangtze River basin (YRB) exert widespread impacts on regional ecological environment and people’s life. Using observed...     

RegCM3对中国淮河流域降水模拟能力的检验及分析

检验了区域气候模式RegCM3(Regional Climate Model version3)对中国淮河流域(30°55′—36°36′N,111°55′—121°25′E)1982—2001年夏季降水及大尺度环流场的模拟能力,并选取降水明显偏多的2003年夏季为个例,评估了RegCM3模式对该年淮河流域夏季降水的集合模拟能力。模拟的20a降水的空间分布与实测资料对比表明,RegCM3成功地模拟出了淮河流域夏季降水的空间分布和年际变化;通过分析对比RegCM3模拟出的低层850hPa流场结构和水汽输送状况与实测情况,可知RegCM3能模拟出低层流场结构的大致分布和水汽输送特点,但模拟所得风速和湿度均比实况偏大。对2003年淮河流域夏季降水的集合模拟结果表明,RegCM3对中小尺度极端强降水的降水量和降水中心的模拟能力尚有待进一步提高。     

新安江流域上空云内外巨盐核的分布

1979—1980年6—7月份在新安江流域上空进行了云内外巨盐核的观测,得到:(1)大气中云内外的巨盐核浓度分布都与天气背景有关;(2)云内巨盐核浓度大于同高度上的云外巨盐核浓度,不同云内巨盐核浓度和谱型不一样;(3)云内巨盐核浓度要比小云滴少两个量级,因此巨盐核作为凝结核,对形成小云滴的贡献是很小的。     

夏季云顶高于对流层顶事件对东亚天气型及上对流层-下平流层大气结构的影响

采用A-Train系列卫星的AURA/MLS水汽、温度资料,CALIPSO/CALIOP云物理资料,结合ECMWF气象再分析资料,分析了东亚地区云顶高于对流层顶事件(Cloud Top Above the Tropopause,CTAT)的区域分布,及其对上对流层-下平流层(Upper Troposphere and Lower Stratosphere,UTLS)水汽和温度结构的影响。结果表明:亚洲季风区的夏季CTAT发生率是30%~55%,为全球最强区域;东北亚的夏季CTAT发生率是15%~20%,为中纬度最强分布区。以CTAT为指标的合成结果表明:15~30°N的东亚-西太平洋UTLS,水汽呈"上干下湿"的异常分布,温度呈"上冷下暖"的异常分布,该结构与该区域热带气旋合成的结果一致,说明热带气旋是该区域CTAT形成的主要天气系统;35~50°N的东北亚UTLS,水汽呈"上干下湿"的异常分布,温度呈"上暖下冷"的异常分布,该结构与该区域温带气旋合成的结果一致,说明温带气旋是该区域CTAT形成的主要天气系统。     

2014年青藏高原云和降水多种雷达综合观测试验及云特征初步分析结果

加密外场试验可提供云降水物理过程新的数据。2014年7月1日—8月31日,第3次青藏高原大气科学试验项目组在那曲开展了水汽、云和降水的综合观测,使用了中国最先进的Ka波段毫米波云雷达、Ku波段微降水雷达、C波段连续波雷达和激光雷达,并配以微波辐射计、雨滴谱仪等设备,获取了高时空分辨率的云和降水宏微观垂直结构特征数据;利用C波段双线偏振雷达与新一代天气雷达配对,进行双多普勒雷达观测,获取青藏高原对流云三维风场和降水粒子相态的结构和演变数据。文中简单介绍了本次试验的情况,并利用这次观测的云雷达数据对那曲地区夏季云的云顶和云底高度、云厚、云量、云层数等特征的日变化进行了初步统计分析,对不同类型云的宏观特征进行了讨论。结果表明:本次外场试验首次成功获取到了多种雷达的云观测数据。那曲地区夏季云主要集中在6 km(距地面高度,下同)以上和4 km以下;总云量、高云的云顶、云量和云厚等云的统计参数有明显的日变化,10时(北京时)为云发展最弱的时段,20时云发展最为旺盛;初生的积云和层云常常出现在3 km高度上,这一高度上常常存在明显的上升气流;深对流系统高度可达16.5 km,同时存在上升气流和下沉气流,对流中可能存在过冷水。这些数据和初步结果为进一步开展高原云和降水机理、云和降水物理过程参数化方案研究及卫星反演结果的订正提供了基础。     

夏季江淮气旋的结构

本文用1980年6月23—25日和8月23—25日的常规观测资料,分析两次江淮气旋的运动场和热力场的平均结构.分析中使用了活动坐标网格,对风、温度、湿度和降水等气象要素进行合成.研究指出,这类气旋的波长为2000—2500公里,水平闭合环流的尺度为100—1500公里,垂直伸展高度达7—8公里左右,气旋轴线随高度显著地向北倾斜.气旋性环流和气旋性涡度在对流层中层的700毫巴附近最强.锋区在对流层上部明显,在对流层低层反而较弱;在气旋中心附近及其北侧,在700毫巴附近及以下仅有一狭窄的冷带.强降雨区出现在低     

中国典型地区夏季气溶胶时空分布及其对云和降水的影响

利用2006—2016年夏季中分辨率成像光谱仪（Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer,MODIS）气溶胶和云资料以及热带降水测量计划（Tropical Rainfall Measuring Mission,TRMM）降水数据,分析了中国8个典型地区气溶胶、云和降水的时空分布特征,探讨了气溶胶与云和降水的相互关系。结果表明：中国8个典型地区夏季平均气溶胶光学厚度（Aerosol Optical Depth,AOD）、云光学厚度（Cloud Optical Depth,COD）、云水路径（Cloud Water Path,CWP）、水云云滴有效粒子半径（Cloud Effective Radius Water,CERW）、冰云云滴有效粒子半径（Cloud Effective Radius Ice,CERI）和降水强度变化范围分别为0.21—1.05、15.01—24.02、151.98—219.20 g·m^-2、12.93—15.37 μm、28.85—39.14 μm和0.44—8.54 mm·d^-1;黄土高原和四川盆地AOD有显著降低趋势,年倾向分别为-2.30%和-3.20%,长江三角洲COD年增幅为29.11%,华北平原、长江三角洲和珠江三角洲CERI及塔克拉玛干沙漠CERW变化趋势分别为-21.60%、-15.77%、-18.94%和-10.31%;AOD与COD和CWP呈正相关,与云滴有效粒子半径（Cloud Effective Radius,CER）关系较为复杂,受水汽影响较大,在云层含水量较低的情况下,CERI（CERW）与AOD呈负（正）相关,而在云层含水量较高的情况下,二者呈正（负）相关;气溶胶和降水关系复杂,整体来看,气溶胶促进了中国地区的夏季降水。     

长江流域夏季不同强度降水日数的时空变化特征

利用长江流域56个站点1957—2009年夏季逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析资料以及Hadley海表温度资料,分析了长江流域夏季不同强度降水日数的时空变化及其相关的海气异常型。结果表明:(1)近53 a来,长江流域夏季大到暴雨日数占总降水日数的比率呈明显增加趋势,而中小雨日数占总降水日数的比率呈明显减少趋势。(2)长江流域夏季不同强度降水日数的变化及其相应的海气异常型表现为明显不同的特征。当前期春季海温距平场表现为典型的东部型El Nino分布形态,500 h Pa位势高度场呈现出"+-+"的经向PJ波列,西北太平洋副热带高压偏强,位置偏南偏西,中高纬地区乌拉尔山和鄂霍次克海地区出现双阻塞形势,南半球澳大利亚高压异常偏强,越赤道气流偏强,在30°N附近200 h Pa纬向西风急流异常偏强,850 h Pa风场在东亚上空经向方向上呈现出明显的反气旋—气旋—反气旋系统相间分布的特征时,有利于长江流域夏季大到暴雨降水日数偏多。     

华北夏季暖切变暴雨个例的初步分析

暴雨预报主要是解决三方面的问题。第一,要抓住天气尺度的雨区,即抓住暴雨可能发生的范围。第二,要抓住构成天气尺度暴雨区内中尺度雨团的触发条件,从而决定大尺度雨区内暴雨开始的时间和出现的地点。第三,要抓暴雨的强度。因此,认识和掌握暴雨发生、发展的规律成为作好暴雨预报的关键。但是,就目前的认识水平和资料所限,要解决这些问题还是十分困难的。从个例分析入手,加深认识累积经验也是达到上述目的的     

基于MODIS的春、夏季中国近海气溶胶对于云参数的影响差异研究

通过分析中国近海MODIS数据中气溶胶参数与云参数的相互关系,讨论了该区域气溶胶的间接效应及其对于云的可能影响.结果表明,在中国近海,气溶胶具有明显的间接效应,而且由于气溶胶种类和水汽的季节变化,使得气溶胶的间接作用具有很强的时间变化特征.在夏季,由于人为气溶胶占主导,它作为有效的云凝结核,使得气溶胶光学厚度（AOT）分别与云凝结核数（CCN）有正相关、与云滴有效半径（CER）有负相关性、与云光学厚度（COT）也存在着正相关,气溶胶的间接效应明显;在春季,由于沙尘气溶胶盛行,同时沙尘并不是很好的云凝结核,使得气溶胶光学厚度（AOT）分别与云凝结核数（CCN）的正相关减弱、与云滴有效半径（CER）则由夏季的负相关变为正相关、与云光学厚度（COT）存在弱的负相关,气溶胶的间接效应不明显.