500hPa高度场和温度场客观分析的初步研究

根据逐步订正法的原理，对欧亚500hPa高度场和温度场的客观分析进行了一些初步的研究。     

冬季北半球500hPa高度场变异的关键区

运用方差分析、相关分析、回归分析对1951～2001年500 hPa高度场资料进行分析,结果表明:冬季有三个区域(180°E～150°W,45～60°N;70～100°W,45～75°N;60～100°E,65～80°N)方差最大,是大气环流发生变异的关键区.各个关键区平均高度的变化和不同的大气环流遥相关型的相关关系不同,与同期500 hPa高度场之间的线性相关较密切,能代表同期500 hPa高度场约88%的变化,且在一定程度上能说明后期3～4月的500hPa大气环流的变化情况,对后期大气环流的演变具有一定的预报意义,但时间间隔越大,可预报性越差.     

华南冬季特大冷害500hPa高度场和海温场特征分析

本文从华南冬季月平均气温入手,挑选出各月的特大冷害个例３个,分析它们与５００ｈＰａ高度场和海温场的关系,从而寻找预测用的强信号。寒潮是小概率事件,特大低温冷害更是罕见的小概率事件。它的样本序列太短,统计特征不明显,是本研究工作的困难所在。１　资　料　　１９５８～１９９５年５００ｈＰａ高度场资料（２－５°×２－５°）和海温资料（１°×１°）取自美国国家大气研究中心的再分析资料（ＮＣＡＲ／ＮＣＥＰ）。华南冬季各月平均气温用１５个站（厦门、梅县、汕头、曲江、河源、广州、阳江、湛江、海口、桂林、柳州、梧…     

冬季500hPa候平均高度场的遥相关

早在本世纪初,人们就已发现大气环流存在遥相关现象。Wallace等从北半球冬季500hPa月平均高度场总结出5种遥相关型。理论研究和数值模拟表明遥相关型是正压不稳定及Rossby波在球面上频散的反映。由于Rossby波频散是定性估计大型环流中期变化趋势的基本思路及500hPa候平均图是中期预报的基本工具,因此,分析500kPa候平均高度场的遥相关是有意义的。     

江西地区冬季气温异常与北半球500hPa高度场的关系

利用1960—2011年江西省81个台站月平均气温观测资料和NCEP/NCAR北半球逐月500 hPa高度场再分析资料,分析了江西地区冬季(当年12月至次年2月)气温异常的时空特征、冷暖典型年500 hPa高度距平场特征以及气温异常与北半球500 hPa高度场的相关性,并运用奇异值分解(SVD)方法探讨了北半球500 hPa高度场异常与江西地区冬季气温异常之间的耦合关系。结果表明:(1)江西地区省冬季气温以全区一致的变化为主;(2)影响江西地区冬季气温异常的500 hPa高度场关键区为北大西洋(20.0°—42.5°N,10°—70°W)和欧亚地区(25.0°—72.5°N,40°—150°E),影响时段分别为当年7月(前期)和当年冬季(同期);(3)前期7月北大西洋关键区500 hPa高度场与江西地区冬季气温呈显著的正相关关系,其中最显著的区域为赣北地区;冬季欧亚大陆关键区500 hPa高度场与江西地区冬季气温也呈显著的相关关系,其中最显著的区域为赣北、赣中地区。     

汛期500hPa高度场谐波分析及其应用研究

中长期天气过程与半球范围内的长波和超长波活动密切相关。关于长波和超长波的活动规律,已有许多研究成果。本文根据500百帕候平均高度资料,采用谐波分析方法,探讨了长波和超长波的变化与山东省候降水量之间的关系;并试从分析某些谐波参数的演变规律入手,为我省汛期内候降水预报提供一些信息和依据。所建立的预报指标,在1989～1992年试报和预报中取得了令人满意的应用效果。     

华南冬季异常冷月预测概念模型I--500hPa高度场和海温场特征

确定了近45年华南冬季异常冷月出现的时间,分析了其同期至前期6个月500hPa位势高度场和海沮场的特征。各异常冷月当月500hPa高度场有相似的特征,亚洲-太平洋地区高度场的特征是北高南低,经向环流发展。给出了前期500hPa高度场差异显著月的距平特征。华南冬季各异常冷月至其前期6个月海温距平分布有持续性的特征,1月及其前期1～6个月赤道东太平洋ssT星El Nino特征,2月和12月呈La Nina特征。     

华南冬季异常冷月预测概念模型Ⅰ──500 hPa高度场和海温场特征

确定了近 45年华南冬季异常冷月出现的时间,分析了其同期至前期 6个月 500 hPa位势高度场和海温场的特征。各异常冷月当月500 hPa高度场有相似的特征,亚洲一太平洋地区高度场的特征是北高南低,经向环流发展。给出了前期500 hPa高度场差异显着月的距平特征。华南冬季各异常冷月至其前期6个月海温距平分布有持续性的特征,1月及其前期1～6个月赤道东太平洋SST呈E1 Nino特征, 2月和12月呈La Nina特征。      

冬季中高纬500hPa高度和海表温度异常特征及其相关分析

用旋转主分量（ＲＰＣ）方法，分析１９４８年到１９８８年４０个冬季的中高纬５００ｈＰａ高度场以及全球海表温度异常（ＳＳＴＡ）场的最主要的时空分布特征。然后通过交叉相关来讨论海气的同期相关特征。结果显示，冬季中高纬５００ｈＰａ高度场最明显的异常型分别是太平洋北美型（ＰＮＡ），西太平洋型（ＷＰ），西大西洋型（ＷＡ）以及东大西洋欧亚型（ＥＡＥＵ）。冬季ＳＳＴＡ最明显的区域是赤道东太平洋（ＥＥＰ）和赤道大西洋（ＥＡＬ）。其次是中纬度东北太平洋（ＮＥＰ）及两大洋西部（ＮＷＰ和ＮＷＡ）。中高纬度海气之间有很好的相关。与中高纬度５００ｈＰａ高度场ＰＮＡ型明显相关的是中高纬度东北太平洋（ＮＥＰ）和赤道东太平洋（ＥＥＰ）的ＳＳＴＡ。前者的强相关中心在中高纬；后者的强相关中心在中低纬。而与ＷＡ型明显相关的是中高纬度北大西洋的ＳＳＴＡ。中高纬度海气之间最强的相关在海气异常对应的空间位置上。而且这种区域性或邻域性的海气相关呈正相关，暖ＳＳＴＡ对应于正高度异常，冷ＳＳＴＡ对应于负高度异常     

冬季扬溧高速路桥面的低温差异性特征研究

利用江苏扬溧高速公路润扬大桥段2012—2015年交通气象监测站逐分钟监测资料和同期邻近气象观测站逐时气象观测资料,开展了冬季路桥面温度的差异性特征及成因分析研究,结果表明:(1)冬季相同天气条件下,不同类型下垫面的夜间温度分布表现为“桥面温度＜路面温度＜地面温度”;同一路段上,桥面与相邻路面的温度差值最大可达-5.7 ℃,出现最大差值的时间比达到最低温度的时间早近1 h。(2)冬季不同天气条件下夜间路桥面温度变化规律相似,晴天变幅最大、阴天和雨天居中、雪天最小;桥面温度一般比路面温度提前2 h降至0 ℃以下,桥面维持低温时间比路面长3 h,低温维持阶段桥面温度低于路面温度约2 ℃。(3)冬季夜间雪天桥面平均降温速率最小,较其他三类天气条件下小一个量级;同一天气条件下桥面的平均降温速率明显高于路面。(4)冬季夜间晴天条件下,桥面热通量最大(-55.6 W/m2),阴天和雨天次之,雪天最小(约为晴天的1/2);四种天气条件下夜间桥面与路面的热通量差值都近似为-10 W/m2,桥面热通量的变幅更大;与桥面相比,夜间路面还受到路基的热补偿作用,这种作用强于空气对路面的潜热输送和流体运动热交换,所以桥面温度低于路面温度。这也是冬季夜间桥面更容易、更早出现结冰现象的根本原因。      

青藏高原冬春季积雪异常与我国夏季低温的关系

利用改进后的大气环流谱模式,进行长时间积分,模拟青藏高原积雪的年际变化。分别对模拟结果的多雪年和少雪年夏季温度场进行分析,结果表明：青藏高原冬春多雪年,我国北方大部分地区夏季气温比常年低,而南方地区夏季气温比常年偏高,少雪年则结论相反。同时结合历史实况资料的分析,可以看出东北夏季低温易发生在青藏高原多雪年,而长江中下游及南方地区夏季低温与青藏高原积雪异常的关系不明显。     

冬季对流层下半部温度场的遥相关及与下垫面加热异常的关系

本文利用1000—500hPa厚度资料分析研究了北半球中高纬地区对流层下半部冬季气温异常的水平结构及与下垫面加热异常的关系。研究表明,欧亚大陆腹地气温异常的强度和水平范围最大,该区域异常暖时,欧洲西北部和亚洲东部沿海异常冷,低纬太平洋中部、北美西岸和大西洋中部异常暖,反之亦然。20-110°W北极区海冰范围是影响这种分布形势的可能因素之一。     

广东2月“冷干”和“暖干”年代际特征对比及其与海温异常的联系

根据1961—2019年广东86个站点的降水和气温以及大气环流和海温资料,采用统计分析方法,研究广东2月降水和气温的时空分布特征及其相应的大气环流与海温特征。结果表明:近59年广东2月有两个年代际降水偏少时段,但对应的气温特征显著不同,分别是1961—1981年“冷干”和1999—2019年“暖干”,其对应的大气环流特征表明,第一时段1961—1981年（第二时段1999—2019年）500 hPa高度场以经向（纬向）环流为主,东亚大槽偏强（弱）,东亚冬季风偏强（弱）,低层受异常北（南）风控制,地面冷高压偏强（弱）,偏强的冷空气阻碍了来自海上的水汽输送（偏弱的冷空气不能南下至广东）,使得广东处于水汽辐散区（青藏高原表现为反气旋式环流,南支系统不活跃,对广东地区水汽输送不足）,最终导致广东2月低温少雨（高温少雨）。进一步的分析表明,热带东太平洋和北太平洋中部海温异常是影响广东2月降水的重要外强迫因子,其中第一时段1961—1981年（第二时段1999—2019年）是热带东太平洋（北太平洋中部）海温异常偏冷（暖）通过850 hPa经向风切变偏弱（北太平洋中部异常反气旋环流）来影响广东降水。热带印度洋全区一致型、西太平洋暖池区和北太平洋中部海温异常是影响广东2月气温的外强迫因子,其中前两者主要通过东亚大槽这一环流影响广东气温,而北太平洋中部海温仅影响“暖干”期下广东2月的气温。      

局域Hadley环流及其与太平洋SST异常的联系

使用1979—2001年ERA-40月平均经向风计算了季风区(60～140°E)及Nio区(160°E～120°W)的质量流函数,并分析了两区Hadley环流的气候特征和强度变化,研究了Hadley环流强度与太平洋海表温度的联系。结果表明:(1)季风区气候态Hadley环流强于Nio区,环流位置偏北,夏半年尤为明显,造成差异的主要原因是海陆分布不均和赤道东太平洋冷水区的存在;(2)局域Hadley环流强度有明显的年际变化,23年来两区强度大致呈反相变化;(3)局域Hadley环流强度与太平洋海表温度关系密切,1月季风区(Nio区)环流强度与赤道中、东太平洋的Nio综合区海表温度负(正)相关,而与围绕着Nio综合区的c型区域海表温度正(负)相关,7月与1月的相关型基本一致,负相关比1月弱,特别是季风区;(4)ENSO事件对两区Hadley环流强度有不同影响,El Nio事件时季风区Hadley环流减弱、Nio区Hadley环流增强;La Nia时刚好相反,且Nio区的异常更明显。     

冬季西太平洋遥相关型的环流结构特征及其与我国冬季气温和降水的关系

用近55 a资料研究了冬季西太平洋遥相关型(WP)异常环流特征及其与我国冬季天气气候的关系。结果表明:冬季西太平洋遥相关型与我国冬季天气气候关系密切。高指数年500 hPa高度场亚洲大陆上空中高纬为负高度异常,中纬度西风偏强,环流呈纬向型,对应海平面气压场上西伯利亚高压偏弱,东亚冬季风偏弱;低指数年情况相反。冬季西太平洋遥相关指数与我国冬季气温和降水存在显著的大范围正相关,与气温的高相关区为我国东部、南部沿海及西南地区所形成的U型区域,而与降水的高相关区则主要分布在我国东部地区。     

THE RELATIONSHIP BETWEEN TROPICAL PACIFIC SEA SURFACE TEMPERATURE AND SUMMER RAINFALL OVER NORTHWEST CHINA

In this paper,the data of summer precipitation in Northwest China were expanded by means of EOF.According tomajor eigenvectors in expansion the area of Northwest China was divided into four natural rainfall regions.Amongthem the region of greatest precipitation variability is found over the East Qinghai-North Shaanxi region,includingEast Qinghai,Central and East Gansu,Ningxia and North Shaanxi.There is apparent teleconnection between the firstand second time-dependent coefficients in EOF expansion and the tropical Pacific SST in the corresponding period andearlier months.The variation of the east tropical Pacific SST in winter and spring is able to predict precipitation trend ofNorthwest China next summer.Moreover,in the El Nino years precipitation trend is opposite to the following year,andthe region from East Qinghai to North Shaanxi is most sensitive.