近十年华南及南海区域中层气旋活动的基本特征

国内外气象学者的研究指出,中层气旋是低纬地区的一种重要扰动,是发生在对流层中层的重要天气系统之一,其本质属于热带或副热带扰动.在对生成于阿拉伯海和南海的中层气旋的研究中,发现它们常常给影响区带来剧烈天气、产生大量降水.本文根据中央气象台绘制的1976—1986年4—9月的历史天气图,分析了生成于10—30°N,100—130°E区域内的中层气旋的气候特征,以便进一步研究它们对地处低纬、位于华南西部的广西天气的影响。     

中亚区域干湿及极端降水研究综述

中亚区域是全球最大的非地带性干旱区,是我国天气上游关键区,对中国西北及东部地区的灾害性天气发生和区域气候变化具有重要影响。中亚干湿气候环境表现出明显的"西风模态"特征。在亚轨道时间尺度上,太阳辐射等外部驱动对中亚区域水热变化起主导作用,而在百年-年代际尺度上,内部变率对中亚降水变化更为重要。高、中、低纬系统和中亚低值系统的活跃,共同造就了中亚东部(新疆)降水年代际和年际异常增多。西亚西风急流是联系高、中、低纬环流系统相互作用的纽带。中亚区域干湿变化总体不显著,但进入21世纪后有明显的下降趋势。在现有气象业务观测网和移动观测设备的基础上,在伊犁河谷开展了针对中尺度系统和云微物理特征的强化观测试验,建立规范易用的观测数据共享平台,为进一步研究干旱区极端降水的精细化结构和触发机制提供数据支持。     

低纬高原地区多元信息综合变分分析试验

利用高分辨率雷达、卫星降水反演数据和地面降水观测资料,建立联合降水估算场并对其进行变分订正,得到0.1°×0.1°细网格降水同化场。同化资料包括2008年6～8月逐日4次FY-2卫星和CINRAD/CC雷达降水估算资料、地面自动站降水观测资料,试验结果表明,采用变分方法对卫星及雷达联合降水估算场进行同化后,所得结果既较真实地反映了地面观测网天气尺度信息,也对低纬高原地区降水离散性分布特征的描述有较大的改善。     

ＷＲＦ-ＥｎＳＲＦ同化系统的效果检验及其应用

利用自主构建的针对风暴尺度资料同化的WRF-EnSRF同化系统同化多普勒天气雷达资料,检验其在2003年一次梅雨锋暴雨以及2009年一次强对流天气过程的同化性能.结果显示,在两个例中该同化系统均表现出有效的同化能力,经过60 min同化的分析场和以该分析场集合做初值的30 min的集合预报结果都比较接近实际观测.在同化过程中,径向速度和反射率因子的观测增量均方差分别达到3～4 m/s和9-11 dBz.本文考察了初始扰动时全场扰动与对流区域局部扰动,以及扰动环境风场与否对同化效果的影响.试验结果表明,对流区局部扰动相对于全场扰动并没有提高同化效果;对于尺度较大的梅雨锋暴雨来说,扰动环境风场时同化效果较好.为了考察分析场在降水预报中的表现,在暴雨个例中,以分析场为初值做6 h降水预报,经过同化的集合预报和确定性预报结果都比没有经过同化的控制试验预报结果准确.     

梅雨锋上中间尺度扰动的模拟试验

使用10层90km格距的中尺度模式,对1982年6月20日长江中游的大暴雨过程作了数值模拟试验.将模式输出场进行尺度分离,重点分析影响暴雨的中间尺度扰动及其结构特征的变化;并以重力惯性波不稳定初步解释了在一定的天气尺度环境下,扰动及其伴随降水的强烈发展.     

2007年秋季宁夏异常长连阴雨天气诊断分析

利用NECP再分析资料、常规观测资料及数值预报产品,对2007年9月下旬到10月上旬宁夏的连阴雨天气过程诊断分析,并在此基础上对数值预报产品检验。结果表明：亚欧中高纬环流稳定维持“两脊一槽”型,而乌山附近稳定维持一长波脊,在西北地区形成了有利于降水的“东高西低”形势,配合天气尺度低值系统活动,使得冷暖空气不断在西北地区交绥,造成长连阴雨天气。通过对T213等数值预报产品检验发现,此次过程中,形势预报较为准确,但是降水预报却在量级或落区上存在一定误差。     

2016年1月低温事件的季节内振荡特征

利用NECP/DOE逐日再分析资料,分析了2016年1月发生在我国南方的持续低温事件。结果表明,此次过程存在明显的季节内振荡特征,其中准双周振荡为气温变化的主要模态。此次低温事件之所以达到寒潮级别,是由于天气尺度变化与10~20 d气温准双周振荡处于相同的降温变化过程中。准双周尺度的冷中心与天气尺度冷中心均从中高纬度向低纬地区传播,并在我国南方汇合,从而引起持续性的低温。通过诊断温度局地变化方程发现,此次天气过程中,温度平流项和绝热变化项是近地层局地温度降低的主要原因。天气尺度气温变化与10~20 d低频振荡对持续降温都有较大贡献,天气尺度降温略大于低频降温。     

四川地形扰动对降水分布影响

引入一维加权平均的谱分析方法定量研究四川地形强迫对该区域降水分布的影响。结果表明:纬向地形和冬季降水谱峰锁相于同一波长（475.8 km）,呈共振关系,地形与其他季节降水呈漂移关系,这与经向和纬向上环流变动有关,即冬季纬向环流占主导,纬向地形触发的大气波动对冬季降水策动作用大;夏季降水是各种不同尺度系统相互作用的结果,地形是重要因素之一。经向和纬向地形特征尺度分别为296.8 km和475.8 km,反映了地形强迫的中尺度特征,且纬向地形谱峰比经向大1个数量级,纬向强迫更明显。夏季降水谱峰比冬季大2个数量级,降水系统纬向特征尺度比冬季小约150 km,说明夏季在纬向地形强迫下,降水系统尺度减小的同时其强度大大增加,这在一定程度上可以解释中尺度对流性降水在夏季偏多。四川夏季最大降水位于雅安地区,其地形扰动比四川整体扰动更明显,故产生的降水也更大。夏季降水和经向地形锁相于同一波长（37.1 km）,经向地形对雅安夏季强降水起关键作用。     

梅雨锋中尺度扰动的结构特征及稳定性研究

利用华东中尺度天气试验(1981—1983年)获得的1981年梅雨锋资料,分析表明梅雨锋降水带内大、暴雨雨团与中间尺度(medium scale)和中尺度(meso scale)扰动相联系,这些扰动是在baroclinic-CISK联合不稳定条件下发展的,最优波长的选择与二维波动的经、纬向波长变化、层结稳定、涡动粘滞性有关,中尺度扰动具有重力惯性波特征。     

新疆准噶尔盆地冬季系统性降水研究——Ⅰ.降水模型

根据1984年11月21日北疆降水过程的飞机、雷达、地面微物理及其它设施的综合观测,提出了天气尺度、中小尺度及微尺度的结构模型和各尺度间相互作用形成降水的机制。分析发现,冷空气进入盆地受地形影响,锋面结构复杂。降水由小尺度扰动作用于大片的低层层状云(LSc)而形成。LSc是系统到来前盆地内的低云阴雾受冷空气和天山作用而成,具有持续供给过冷水的能力。小尺度扰动可分为动力作用型和微物理作用型两类,它们均能起到提供冰晶作用。各个扰动区微结构差异较大,产生降水和消耗LSc中云水的能力也不相同。     

据1991年特大洪涝过程的物理分析试论江淮梅雨预测

本文以１９９１年江淮梅雨为个例,通过对特大洪涝形成过程的物理分析,就梅雨预测问题提出了一些认识。分析表明,１９９１年江淮流域较长梅雨期内所发生的３场大暴雨是很有代表性的,它们是大气环流季节转变不同进程中的产物,因而具有不同的环流背景和降水性质,且在洪涝的形成中起着不同的作用。据此,我们提出了江淮梅雨的３个模型,指出应在由春夏之交到盛夏这个较长时期内分阶段地考虑梅雨预测。另外还指出,确定雨带的落区,不但应强调副高和东南季风活动对雨带南北进退的作用,而且也要注意西南季风的活动会导致雨带东西向的摆动。最后,就旱涝形成物理过程的诊断研究在旱涝模式预测方法中的意义作了讨论     

近10年我国降水的QBO分析

近10年来我国东部地区降水分布趋势的年际变化具有QBO特征，双年的降水为中部地区少南北多，单年的降水为中部多南北少，其中江淮流域的降水变化最明显。分析表明，降水QBO的特征与西太平洋副高和冷空气活动有关，一般双年副高偏北、亚洲纬向环流发展，雨带偏北；单年相反，副高偏南、亚洲经向环流发展，雨带偏南，江淮流域降水较多。     

1998年二度梅雨期西太平洋副热带高压活动的诊断分析

文章对1998年长江流域二度梅雨期西太平洋副热带高压的活动与大气经圈环流的关系进行了分析。结果指出，副高的进退与经圈环流的调整有着密切的关系。副高的北跳并不是由与其相联系的反环流下沉支直接北移所引起的。低纬度深厚上升运动的发展不利于副高维持在较低的纬度，而中纬度反环流的突然向南调整则有利于副高在更北的纬度建立，于是副高出现突然北跳的现象。它是江淮地区出梅的一种经圈环流调整形式。副高在稳定期间，随着与它相联系的反环流的南北运动而作相应的南北运动。副高在南退之前，对流层顶附近有反环流生成，然后迅速向南运动，副高也随之迅速南退。     

梅雨期长江中下游地区湿位涡的特征及其与青藏高原的联系

本文基于欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts, 简称ECMWF）提供的ERA-Interim再分析数据集和FGOALS-f3-L海气耦合模式,分析了1980～2017年梅雨期长江中下游地区对流层大气湿位涡（MPV）的分布特征及其与青藏高原的联系。研究发现,梅雨期湿等熵面在长江中下游地区呈自下而上向北倾斜的分布特征,湿位涡正压项（MPV₁）和斜压项（MPV₂）的大值带均沿倾斜的湿等熵面分布在梅雨区上空,且随雨带的北移而北移。对流层中层MPV₁和MPV₂大值带均分布在梅雨雨带的北侧,而对流层低层MPV₂负值带与梅雨雨带近乎重合。这主要是由于入梅前后MPV₂的分布结构满足倾斜涡度发展的必要条件,有利于暖湿空气沿湿等熵面上滑,从而导致暖湿空气的垂直涡度显著增强,造成梅雨降水。进一步分析发现MPV₂负值带西起青藏高原向东经过江淮地区一直延伸到西北太平洋地区。数值试验结果表明青藏高原大地形条件对MPV₂负值带的形成有重要影响,当去掉高原地形时,长江中下游地区的MPV₂负值带显著减弱甚至消失。     

一次梅汛期强降雨过程的中期时效预报误差分析

2016年6月30日至7月4日,中国长江流域发生了入汛以来最强的一次极端降雨过程,但对雨带位置的预报却出现了显著误差。为此,本文基于欧洲中期天气预报中心的预报资料,利用天气学诊断方法,分析了确定性和集合预报的基本情况,讨论了预报误差产生原因及其演变特征。结果表明：梅雨锋上次天气尺度波动在中国黄淮—辽东半岛到朝鲜半岛—日本东部一带呈“负—正—负”的分布,它的强弱对雨带位置的变化起着重要影响。当该波动偏强时,有利于低层季风向北伸展,加之冷空气强度偏弱,进而造成雨带位置偏北,反之亦然。此外,通过对比集合预报成员中的准确和偏北成员组,发现该次天气尺度波动来源于青藏高原东北部的初始误差场。伴随着中纬度西风波动的向东传播,该误差在中低层沿着梅雨锋向东移动、并不断增强,最终造成中国长江中下游地区雨带位置明显偏北。     

THE RELATIONSHIP BETWEEN THE MOVEMENT OF THE MEIYU/BAIU RAIN BELT AND THE PERIODIC NORTHWESTWARD PROPAGATION OF THE CONVECTIVE ACTIVITY FROM TROPICAL WEST PACIFIC*

In order to investigate the effect of the factors in tower latitudes on Meiyu/Baiu front,a diagnostic analysis for the two cases during June to July of 1985 and 1986 was examined.We found that (1) when the tropical convective activity moves westward to 10.5-15.5'N/140°E from east side of 10.5-15.5°N/160°E,the northward shifts of the Meiyu/Baiu rain belt occurs;(2)the main factor which results in the northward and southward shifts of Meiyu/Baiu rain belt is thought as the 8,18 and 30 day oscillations of the tropical convective activity around West Pacific.Meanwhile,the wave train propagating from Lake Baikal via Okhotsk Sea to the tropics could sometimes shift Baiu rain belt southward;(3) the onsets of Meiyu in China of both cases tend to take place just when the convective activity around lower latitudes moves westward through about 140°E with the 8,18 and 30 day oscillation periods firstly coming to June.     

2020年与1998年梅汛期洪涝的异常大气环流及相关海表温度强迫的差异性分析北大核心

2020年梅汛期长江流域强降雨范围超越1998年,且雨量中心偏北,这与两年的异常大气环流和海表温度强迫差异有密切联系。与1998年相比,2020年西北太平洋异常反气旋(WNPAC)偏北偏强,中心偏东,东亚双阻形势偏弱,使得副高北抬加强,北侧的西南气流亦偏北偏强,中高纬反气旋和气旋对的存在使得30°N以北为异常东北风控制,冷空气偏强,长江流域上空的水汽含量亦偏多,这些环流差异直接导致2020年降水较1998年偏多且中心偏北。这两年在对流层中层都存在大西洋—西太平洋的波列,但2020年波列偏南,有利于东亚反气旋和气旋对的维持以及WNPAC和副高的北抬加强,而1998年波列偏北且偏强,有利于双阻形势的稳定。2019/2020年(1997/1998年)冬季发生中部型(东部型)El Ni?o事件,前者强迫的6—7月WNPAC北界位置较后者偏北;同时2019/2020年印度洋—太平洋中部一致增暖,使得WNPAC加强,中心东移。2020年(1998年)同期处在北大西洋强(弱)负三极子模态,可能是两年中高纬度环流形势差异的主要原因之一。2020年(1998年)南太平洋中部暖海温异常(冷异常)能加强(减弱)越赤道气流,有利于WNPAC偏东偏北(偏西偏南)和水汽输送加强(减弱)。综上,2020年与1998年梅汛期降水差异可能由多洋盆海温强迫协同作用所致。     

梅雨锋暴雨数值模拟中地形的作用

通过WRF模式对2003年7月9日至10日梅雨锋暴雨天气过程在有、无地形情况下数值模拟的结果的分析,探讨了地形对梅雨锋暴雨的影响。研究表明:在有地形的模拟中,模拟的结果较好地再现了梅雨锋降水过程、主要影响系统和梅雨锋的结构;而无地形的模拟中,模拟的雨带偏南,强降水范围偏大,降水系统偏南。地形对梅雨锋暴雨的作用是由于地形减弱了北方冷空气的强度。     

变网格模式LMDZ对1998年夏季东亚季节内振荡的模拟

本文利用法国国家科研中心(CNRS)动力气象实验室(LMD)发展的变网格大气环流模式LMDZ4,对1998年夏季东亚季节内振荡(IS())现象进行了模拟研究.分析表明,该模式能准确模拟出1998年夏季东亚地区ISO的准周期信号,并能较好地再现30～60天振荡经向上北传、纬向上西传的传播特征,对ISO动能强度的模拟在低纬...     

2011年长江中下游梅雨特征及成因分析

利用NCEP2.5°×2.5°再分析资料、NOAA的OLR资料、常规观测降水资料以及历史梅雨特征指数等资料,系统地分析了2011年梅汛期南亚高压、副热带高压、季风和对流系统等的演变特征,以揭示2011年梅雨期降水异常的成因。分析表明： 2011年入梅和出梅均偏早,旱涝急转迅速,降水集中,梅雨总量异常偏多;南亚高压和西太平洋副热带高压北跳、500 hPa西风带环流的调整、西南季风北涌至长江流域的时间均早于常年是2011年入梅偏早的原因。ITCZ的北抬伴随强热带风暴“米雷”北上引起副热带高压的北抬东退是出梅偏早的主要原因;南亚高压和副热带高压位置和强度迅速调整,同时中高纬度环流也快速调整,西南季风和水汽输送也由弱转强,使得长江中下游地区由受冬季风控制迅速转为冷暖气流的汇合地,且此期间大气层结不稳定,降水强度大。以上原因导致该区域出现迅速的旱涝急转;梅雨期间,西太平洋副热带高压和高空西风急流稳定偏强,强盛的季风涌、中高纬度冷空气和青藏高原对流扰动东传的有利配置导致了2011年梅雨总量异常偏多。