山东近海温带气旋强南向大风的特征分析

利用站点观测、历史天气图和NCEP/NCAR的再分析资料,对近40年(1971-2010年)山东近海强南向大风的气候特征和温带气旋造成强南向大风的因素进行了分析。通过统计山东沿海6个代表站点40年的7级以上南向大风,表明:近40年山东近海强南向大风年日数基本呈逐渐减少的趋势,1991年以后年大风日数明显减少,强南向大风主要出现在春季和夏初;统计2000-2010年山东近海强南向大风的个例,发现,温带气旋造成山东近海强南向大风可分为北方气旋(蒙古气旋、黄河气旋)和南方气旋(江淮气旋、黄淮气旋)。分析两类气旋造成强南向大风的因素表明:气压梯度、850 hPa及以下急流和850 hPa暖平流是造成强南向大风的重要因子,3小时变压、500 hPa高空急流和暖平流是次要因子,但气旋在地面气压场配置、3小时变压分布、低空暖平流强弱等方面存在差异。     

由于涡旋耦合迅速生成的气旋

一、引 言 在日本群岛附近经常有很多通过两个涡旋的耦合而发展起来的气旋。这两个气旋,一个来自北面,另一个来自南面。图1就是这样的一个气旋个例。北面涡旋的发生地是位于蓄积着高势能涡度(平流层下部)的高纬地区。这个涡旋在较高的对流层表现为冷气团的特征。它向东移动时伸展到低层。另一方面,南面涡旋产生于青藏高原东部的切变带,它是一个低层的浅薄涡旋。当这两个涡旋在日本群岛附近相遇时,南面的涡旋向北移动并且其涡度值迅速增大。因此,弄清楚这个耦合作用的原理对于了解东亚地区温带气旋的特点是很重要的。     

高空西风急流对两次北方暴雪的影响机制分析

利用NECP 6h再分析资料,对2009年初秋山西暴雪和2010年隆冬北京暴雪进行了诊断分析。研究发现:两次暴雪都与高空西风急流的影响密切相关。高空西风急流出口区左侧的上升运动是山西出现暴雪的重要因素,而高空西风急流出口区左侧的上升气流通过影响地面气旋发展,气旋中心以东外围气流沿锋面上升运动加强,导致北京暴雪发生。垂直方向上,与山西暴雪相关的上升运动主要出现在大气中、高层,呈深厚系统特征,而与北京暴雪相关上升运动区主要在大气低层。高空西风急流引起的两次上升运动与水汽输送条件的配合可作为北方暴雪预报中有价值的参考因素。     

一次黄海入海气旋爆发性发展的诊断分析

对2013年11月一次黄海入海气旋的爆发性发展过程进行了诊断分析,结果显示:此次气旋入海发展过程中始终位于500 h Pa高空槽前,槽前正涡度平流和强烈暖平流是气旋爆发性发展的主要原因。对流层高层有明显正位涡下传至低层,引起地面气旋性涡度发展,对气旋爆发性发展有重要作用;气旋发展过程中始终位于高空急流出口区左侧,高空辐散、低空辐合以及强上升运动提供了气旋发展的动力条件;除了低空急流输送,海洋和大气之间耦合作用为气旋爆发性发展提供了必要的热量输送。     

春季西北太平洋热带气旋与海温场和大气环流的关系

本文利用1951～1987年286个网格点太平洋月平均海温场及500hPa月平均位势高度场,分析了春季西北太平洋（不含南海）热带气旋与海温场和大气环流的关系。结果表明:前期太平洋海温场与春季热带气旋生成数有显著的相关,并以前一年夏季和前期冬季更为明显。影响春季热带气旋生成的太平洋海温场主要有两个关键区,一个位于赤道东太平洋,为负相关:一个位于北太平洋中部,为正相关。文中还从海温对大气环流影响的角度出发,分析了春季热带气旋活动特多年与特少年前期及同期500hPa大气环流的特征及两者之间的差异。最后利用逐步回归方法作了春季西北太平洋热带气旋长期趋势预报。     

大气斜压性与入海江淮气旋发展的个例研究

在详细分析 1 990年、1 993年 6月两个东海气旋入海发展的大尺度环境条件的基础上 ,利用倾斜涡度发展理论 (SVD)建立了风垂直切变与垂直涡度的联系 ,并进行了分析和验证 .结果表明 :在气旋入东海发展初期 ,其所在区域风垂直切变的增强有利于气旋发展 .另外 ,对高空急流与气旋发展的关系进行了探讨 ,伴随气旋发展高空西风急流强度有所增强 ,在气旋整个生命期中气旋位置有从高空急流入口区的南侧向出口区的北侧移动的趋势 .这些研究加深了对大气斜压重要性的认识     

北太平洋上一个爆发性气旋族的结构分析

利用NCEP(National Centers for Environmental Prediction)再分析格点资料和HYSPLIT(Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model)模式对2012年1月1—10日发生在北太平洋的一个爆发性气旋族进行了研究,并对气旋族的两个主要成员Parent Low(气旋A)和Child Low(气旋B)的演变过程和时空结构进行了详细分析,发现在气旋A和气旋B的爆发性发展阶段,200hPa高空的辐散区向气旋输送正涡度平流,气旋处于500hPa大槽前部,系统轴线西倾,低层有强冷平流向气旋中心输送并与锋面结合,温度梯度较大。气旋西侧较强北风携带的冷空气与冷锋前来的暖湿空气相遇,为气旋的发展提供有利条件。从形势场上看,气旋B爆发性发展主要是依靠气旋A所提供的环流背景场。气旋A在高空为气旋B提供正涡度平流,在低空通过环流将冷平流输送到气旋B内部,使气旋B低层斜压性增加。在气旋A和气旋B的向东移动和"互旋"过程中,两者之间水汽输送通道逐步建立。东移过程中,气旋A不断向气旋B进行水汽输运,使得气旋B系统内部水汽含量增加,为气旋的发展提供能量。利用后向追踪法对气旋B中心附近的空气进行追踪发现,在1 000m以下,来自气旋A的空气占到总数的一半以上,可以认为气旋A是气旋B低层水汽来源的主要途径之一。     

山东两次台风远距离暴雨对比分析

基于气象要素高空探测、地面观测以及NCEP再分析资料,针对2003年8月下旬(0312)和2004年8月下旬(0418)山东省两场发生在不同环流形势下的远距离暴雨过程进行了对比分析。结果显示,台风在两次暴雨过程中均起了重要作用,但机理不同。除台风东侧低空急流为大暴雨的发生提供充沛的水汽,有利于构建不稳定的大气层结以及加强暴雨区的辐合上升运动等共同点之外,还存在着显著的不同:(1)0312台风远距离暴雨是台风与切变线相互作用的产物,0418台风远距离暴雨则是由台风与冷锋相互作用造成的;(2)在这两次暴雨过程中,直接影响系统和台风所起的作用不同:0312台风远距离暴雨过程中,切变线为暴雨的发生发展提供了原始的正涡度场,而台风东侧的低空急流加强北推进一步加强了切变线附近正涡度和辐合强度,加强了上升运动;0418台风远距离暴雨过程中,台风倒槽顶端生成并分裂发展的气旋式涡旋为暴雨系统的原始涡源,台风东侧低空急流北上在一定程度上加强了暴雨区的辐合和上升运动;(3)两次台风远距离暴雨中,与台风相连的偏南风急流对暴雨区的水汽净流入贡献最大,但最大水汽输送层不同,0312台风远距离暴雨的最大水汽输送层在925hPa附近,而0418台风远距离暴雨的最大水汽输送出现在800hPa上下。     

一次秋季大暴雨过程动力机制的数值分析

利用中尺度大气非静力模式MM5对2003年10月9～12日发生在冀东南和鲁西北的大暴雨过程进行了数值模拟。基于合理的模拟效果,着重分析了产生此次暴雨的动力、热力机制及中尺度天气系统之间的相互作用。结果表明：蒙古高压前部与西南低压外围在华北平原西部形成东北一西南走向的锋面,冷暖空气相遇,在锋前形成大范围静力不稳定区;生成于河南西南部的中-α涡旋向东北方向移动过程中引起地转平衡局地破坏,质量场向风场的调整过程中激发出惯性重力波,而惯性重力波的频散加强了西南风低空急流中急流核的移动,将水汽和能量向锋前输送;位于锋前的冀东南和鲁西北地区的大气层结不稳定度最大,重力波传播到此迅速发展,触发了该地不稳定能量释放,造成了此次局地大暴雨。     

2003年3月北大西洋上两个爆发性气旋的“吞并”过程及发展机制分析

本文利用欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)提供的0.125(°)×0.125(°)的ERA-Interim再分析资料、美国国家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration,NASA)提供的MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)可见光云图、气象卫星合作研究所(Cooperative Institute for Meteorological Satellite Studies,CIMSS)提供的GOES-EAST红外卫星云图等资料以及WRF(Weather Research and Forecasting)数值模式的模拟结果,对2003年3月北大西洋上一个爆发性气旋B“吞并”另一个气旋A后快速发展机制进行了分析。气旋A和B均生成于美国东部,气旋A于2003年3月5日06 UTC生成,气旋B于6日00 UTC生成,且比气旋A向东北方向移动得更快,7日18 UTC达到最大加深率3.27 hPa·h^-1。在北大西洋中部地区,从8日00 UTC开始,气旋B吞并气旋A后形成气旋C,8日12 UTC气旋C中心气压达到最低值938.3 hPa。高空急流、低空水汽输送和潜热释放为气旋A和气旋B的快速发展提供了有利的环流背景场。气旋B吞并气旋A的过程经历三个阶段:前期阶段、吞并阶段、完成阶段。利用WRF模式模拟结果的分析表明,气旋A和B之间建立水汽输运通道,水汽从气旋A向气旋B输送。气旋B吞并气旋A后形成气旋C快速发展的主要原因是暖平流的作用。     

南海台风登陆粤东—闽南引发漳州大暴雨的特征和概念模型

根据南海台风登陆粤东至闽南漳州大暴雨个例,归纳总结出3种概念模型:东高北槽型、东西两高型和东高西低型;分析3种概念模型环流特征表明,共同点是在台湾海峡中南部均存在低空偏南风急流,漳州暴雨区上空850 hPa以下是一个水汽通量强辐合区;200 hPa为强辐散区.不同点是东高西低型南风急流的强度和厚度最弱;东高北槽型有冷空气的相互作用.最大日雨量,东高北槽型最大,东高西低型最小.同时,计算了此类台风漳州地区水汽、动力、热力和不稳定条件等22个物理量指标及台风季气候平均态指标,为此类台风漳州大暴雨预报提供参考.     

长城站极地气旋与暴风雪天气

西南极极地气旋是造成长城站暴风雪的主要天气系统。夏季每月侵入长城站气旋有6～8个,平均3～4d就有气旋侵入南极半岛乔治王岛地区．冬季每月5～7个,且强度比夏季大。极地气旋移动路径在夏季稍有南移,冬季气旋路径向北扩展。西南极极地气旋东移靠近南极半岛,气旋有阻滞现象,气旋受阻气流上升使高空扰动,低压和低压槽强烈斜压发展,在锋区后伴有向北移动极地冷空气入侵,是形成长城站强暴风雪天气重要原因。极地气旋给长城站带来大风降雨降雪天气,长城站95％以上的暴风雪天气是由极地气旋引起的。而长城站暴风雪天气有二种类型：一种由极地气旋前部与锋面影响,吹北风或西北风暴风雪;另一种是由极地气旋南部或高压脊前影响,吹南风或东南风暴风雪天气。而后一种则是风速猛、气温低、危害最大。     

2012年7月鲁东南地区连续大暴雨过程成因分析

通过常规观测资料、NCEP1°×1°再分析资料和加密自动站资料,对2012年7月7—10日连续发生在鲁东南地区的两次大暴雨过程进行了成因分析。分析表明:副热带高压的西伸北抬和稳定维持使西南低空急流长时间维持为大暴雨连续发生提供了充足的水汽和能量。第一次过程鲁东南位于切变线南侧和西南急流左侧;第二次过程鲁东南位于低涡东南象限和地面气旋东北象限。强降水中心位于850hPa高能舌顶端和925hPa高能中心重合处。第一次过程无明显冷空气,是边界层的强辐合和上升运动造成了强降水;第二次过程近地面有冷空气侵入,辐合和上升运动中心到达700hPa把水汽输送到较高的高度,有利于高效率降水的产生。     

亚洲夏季风环流及雨季进退的非同步性

亚洲季风区雨季及高低空夏季风环流在建立、维持及撤退上存在着显著的时间差异,这种差异被称为"非同步性"。通过对1979～2006年CMAP降水资料及NCEP/NCAR再分析风场资料的分析,本文发现:(1)对于夏季风的建立,孟加拉湾中部至菲律宾海,低空850 hPa夏季西南风的建立日期明显要晚于雨季的开始,而阿拉伯海和印度地区雨季的开始则晚于夏季风的建立;对于200 hPa的高空环流,这种风雨非同步的关系与低空季风环流与降水建立的关系基本一致,但西北太平洋热带地区正好相反。(2)对于夏季风的撤退,低空850 hPa上,从75°E～125°E,夏季风的结束在雨季结束之前,其中孟加拉湾中部及南海中西部较为显著,而阿拉伯海中部以及菲律宾东南海域,雨季的结束远远早于(4～5个月)夏季风的撤退;对于200 hPa的高空环流,整个亚洲季风区夏到冬季型风场的转变要晚于雨季的撤退,但在15°N附近的印度半岛和中南半岛东部沿岸地区典型的春秋雨季转换区域,高空环流场的转换略早于雨季的终止。(3)南海北部地区,高空200 hPa环流表现出较为显著的冬夏季节翻转,与南海雨季的爆发联系紧密;印度地区雨季的开始与该处高低空异常Hadley环流的建立以及阿拉伯海上空夏季风的建立有密切联系,而与当地低空环流的季节性反转联系不大。     

两次暴雪过程对比分析

利用常规气象资料以及NCEP1°×1°资料,对2013年1月20—21日和2月3日两次暴雪过程进行对比分析,结果表明:两次暴雪过程的关键系统不同,"3日过程"的关键系统是低空急流,"20日过程"的关键系统是低层切变线和气旋性涡旋;"3日过程"强风速梯度区位于鲁中地区,"20日过程"较强的风速梯度区出现在鲁东南沿海,分别对应两次过程的强降水中心;两次过程比湿条件基本相同;"3日过程"上升速度和水汽辐合强度均比"20日过程"明显。     

西北太平洋低空环流与海温异常关系的季节性差异

通过资料分析与数值模拟研究了西北太平洋低空环流特征及其与海面温度(SST)异常关系的季节性差异,得到如下结论:1)西北太平洋低空环流的空间尺度和位置在春季和夏季存在明显差异,从春季到夏季,异常环流范围缩小且中心位置向西北偏移; 2)西北太平洋低空环流与西北太平洋局地海温的相互作用存在季节差异,春季西北太平洋冷海温与上空反气旋异常之间存在相互作用,而夏季则以大气影响海洋为主,异常的反气旋/气旋可以加热/冷却其下垫面的海温,大气超前3～4 d影响海洋; 3)夏季异常反气旋环流(WNPAC)的维持主要来自非局地海温异常(北印度洋暖海温与中太平洋冷海温异常)的强迫,这两个海区对WNPAC的影响也存在季节性差异,北印度洋的影响主要体现在晚春至盛夏,而中太平洋则主要在晚夏发挥作用。     

强热带风暴"碧利斯"造成异常强降水的气候背景

利用大气环流特征量和NCEP/NCAR再分析资料,分析了强热带风暴"碧利斯"造成异常强降水的气候背景。结果表明,冬春季节西太平洋暖池海温偏高时,夏季副热带高压脊线活动偏北,影响中国的热带气旋个数偏多,2006年冬春季海温分布及夏季副高活动形势有利热带气旋影响中国。强热带风暴"碧利斯"登陆和西行时,大气环流高层辐散、低层辐合和热带辐合带的位置偏北、西南暖湿气流在华南有强的辐合等均有利中国南部地区气流辐合上升,使"碧利斯"登陆后低压环流仍能长时间维持,从而造成异常强降水。     

2021年夏季海洋天气评述

2021年夏季（6—8月）大气环流特征为：北半球极涡呈单极型分布,主体位于北冰洋上空偏向西半球,强度较常年偏强;东亚地区以纬向环流为主,副热带高压较常年平均略偏西偏南。6月,北部海域温度较低,黄渤海海雾天气多发。7月,西南季风推进,热带气旋活跃。8月,副热带高压增强西伸,热带气旋活动频次偏少。夏季共有7次海雾过程,其中6月有4次,7月有3次。我国近海出现了9次8级以上大风过程,其中热带气旋大风过程6次,温带气旋入海影响的大风过程3次。浪高在2 m以上的海浪过程有10次,2 m以上大浪的天数共计38 d。我国北部及东部海域升温明显,从北到南的海面温度梯度减小。西北太平洋和南海有9个台风活动,其中台风“烟花”造成近海一次范围广、时间长、风力大的大风过程。     

副热带高压边缘连续两次强降水形成机制分析

利用常规观测资料、自动气象站加密观测资料、GPS/MET水汽监测资料、FY-2E卫星云图和NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料,对副热带高压边缘山东南部连续两次强降水的形成机制进行分析。结果表明,两次强降水都是由副热带高压边缘500 h Pa弱西风槽过境影响产生的,副热带高压主体加强西移,850~700 h Pa有较强的西南急流。强降水产生在西南低空急流的前方、暖式切变线附近;西南低空急流加强北上强降水开始,急流减弱强降水结束。强降水区与CAPE的高值区、低层水汽通量高值舌、水汽辐合中心、暖平流中心有较好的对应关系。西南低空急流、GPS/MET水汽监测对强降水的短时预报有一定的指示性。对流云团TBB最低为-78~-62℃,各观测站对应最大小时雨量为40~90 mm。强降水期间,850 h Pa及以下有中尺度涡旋发展,涡旋尺度小,气压场上表现很弱,流场上表现明显,有明显的气旋性环流中心,在925 h Pa涡旋中心东南部的暖平流中心降水强度最大。第一次强降水的中尺度涡旋源地发展,稳定少动,在其东南部上升运动强且降水强度大;第二次强降水中,冷空气在低层从西北部侵入,形成气旋,向东北移动,强降水产生在冷锋前部的暖区中,对流不稳定能量高,降水强度大、范围大。     

山东半岛两次秋季台风远距离大暴雨的特征分析

利用常规观测资料和NCEP/NCAR FNL资料对"狮子山"(1006)和"天兔"(1319)两个台风造成山东半岛秋季远距离大暴雨的特征进行了诊断分析。结果表明:1)造成两次大暴雨的天气形势和物理量特征有相似,也有差异。2)两个台风的生成源地、移动路径以及强度差别均很大,大暴雨发生在台风登陆后从广东移到广西的过程中,高空北支冷槽、台风倒槽和850 hPa切变线是造成山东半岛大暴雨的主要天气系统。3)台风东侧和副热带高压之间850 h Pa偏强东南气流将东海、黄海的水汽源源不断输送到山东半岛并在此辐合;低层辐合、高层辐散和垂直上升运动均利于大暴雨的发生;大暴雨发生前大气处于不稳定大气层结;台风和中纬度系统相互作用形成两层或三层锋区的斜压性特殊结构及高空急流的增强是山东半岛秋季台风远距离大暴雨的重要特征。4)两次大暴雨过程中低空急流特征、锋区斜压性结构特征、不稳定大气层结特征存在较大差异。