1998年长江流域洪涝灾害的气候背景和大尺度环流条件

分析１９９８年夏季长江中游严重洪涝灾害前期以及洪水出现期的和大尺度环流的作用。厄尔尼诺事件为这次长江流域夏季洪涝提供了气候背景。在梅雨前期江南出现７个月的多雨期,这使得梅雨开始时暴雨区的土壤水分接近饱和,江河湖的水位很高。梅雨期出现强降水后,大量雨水只能涌向河流,使得江河泛滥;土壤水分饱和也使得暴雨区的水分内循环增强。研究表明：１９９８年梅雨期降水强度较大,这期间有来自南海南部的两次大气低频振荡,输送大量不稳定的湿空气到暴雨区。７月下旬出现二度梅以及８月长江上游出现５次洪峰都与当时西风带南部静止波列的调整有关。     

2008年深圳洪涝灾害的气候背景和环流条件

用NCC/CMA资料分析了2008年6月深圳降水异常事件的成因,结果认为:2007年7月—2008年2月赤道西太平洋海表温度异常偏低、2008年前冬今春青藏高原积雪面积偏大是深圳异常降水事件的前期气候背景;2008年6月东亚阻塞高压的异常强大及乌拉尔山长波槽的异常加深发展,促进了经向环流异常增强;偏强的冷空气以阶梯槽的形式频繁入侵华南,为深圳异常降水事件提供了动力条件。副高西段较常年偏南,西伸脊点偏东;强劲的季风潮为深圳地区输送了巨大的水汽和热量;冷暖空气在华南地区的频繁交汇与维持是深圳异常降水事件的主要成因。上述多种因素的异常共同导致了深圳异常降水事件的发生。     

2017/2018年冬季北半球大气环流特征及对我国天气气候的影响

2017/2018年冬季,东亚冬季风强度较常年同期偏强,西伯利亚高压偏强,季内冬季风强弱转换阶段性特征显著。欧亚中高纬以经向环流为主,乌拉尔山高压脊持续发展,东亚槽位置偏西。冬季冷空气过程频繁,受其影响,冬季东北地区气温显著偏低,而高原和西南地区西部异常偏暖。对2017/2018年冬季东亚冬季风偏强的可能原因分析表明,受北太平洋年代际涛动暖位相的调制作用,2017年秋季开始的La Ni〖AKn~D〗a事件对东亚冬季风的影响相对较弱。而冬季北半球极涡持续偏弱,北大西洋海温持续偏暖,中高纬环流系统异常和海温外强迫的共同作用,是东亚冬季风偏强的重要原因。     

江苏冬季霾日数的年代际变化与环流异常和区域增暖的可能联系

近50年江苏冬季霾日数随时间线性增多,其距平变化在1970年代由负位相转变为正位相。这种变化可能与东亚气候突变有关。利用江苏气象站点资料和NCEP/NCAR再分析资料,结合江苏冬季霾日数的年代际变化特征,探讨其与年代际气候变化的联系。结果表明,在江苏冬季霾少发期(1961—1979年),500 hPa高度场在欧亚中高纬地区表现为“正-负-正”的距平分布,即在乌拉尔山附近和阿留申群岛附近表现为正距平,而在贝加尔湖以东地区表现为负距平。这种“两脊一槽型”的分布有利于北方冷空气南下,冬季风较强,使江苏境内地面风速增大,有利于大气污染物扩散,同时大气净化次数有所增多,不利于霾天气发生。而在霾的多发期(1980—2010年),异常的大气环流型则相反。此外,江苏冬季霾日数对气温增暖存在可能的显著正响应。     

强厄尔尼诺背景下2015/2016年冬季气候预测的不确定性分析

2015/2016年冬季的主要气候特征为：（1）全国大部地区气温接近常年,季内,气温阶段性起伏波动大,极端天气气候事件频发;（2）全国平均降水量较常年明显偏多,为1951年以来历史同期最多,多雨带主要位于长江以南及北方大部地区;（3）东亚冬季风阶段性变化明显,前弱后强。综合考虑年代际背景、超强厄尔尼诺事件、秋季北极海冰偏少等因素的影响以及数值模式的预测结果,预测2015/2016年冬季全国气温总体以偏暖为主与实况较为一致;冬季我国东北、华北北部、新疆东北部、长江以南大部降水偏多和长江黄河之间降水偏少的预测正确;主要气象灾害与衍生灾害的预测与实况基本一致,预测取得了较好的服务效果。但对冬季我国低温区域的预测较实况偏小,尤其对内蒙古中西部、西北地区东北部、西南东南部和华南南部气温偏低及2016年1月偏冷的情况估计不足。虽然均是在强厄尔尼诺背景下,1982/1983年及1997/1998年和2015/2016年冬季气候仍存在较大差异。通过对强厄尔尼诺影响的不确定性分析,2015/2016年冬季没有准确把握冬季风后期偏强的程度,对北极涛动季节内变化特征的预测分析能力有限,对海冰影响冬季环流的研究还需进一步加强。     

MM5对末次盛冰期中国气候的模拟研究Ⅱ:海陆分布、植被和大尺度环流背景变化的影响

利用全球模式CCM3嵌套区域模式MM5的方法研究了末次盛冰期海陆分布、植被和大尺度环流背景场变化对末次盛冰期气候变化的作用.模式结果表明与现代相比,末次盛冰期东亚地区海陆分布发生的变化造成这一地区冬季减温,夏季增温,这个变化对中国东部近海地区的温度和降水产生明显的影响,尤其是对降水的影响.它使得中国东部地区降水减少,由此造成的降水减少占末次盛冰期降水减少的25%-50%.海陆分布的变化对内陆和中国西部地区影响很小.末次盛冰期中国东部地区植被发生了明显的变化,温带和寒带植物南移,热带植物的覆盖范围减少.中国东部地区植被的巨大变化对温度产生了影响,使该地区冬季增温,夏季减温,年平均温度变化不大.末次盛冰期全球气候发生巨大的变化,即大尺度环流背景场变化.它使得中国地区的温度和降水产生显著变化,这个变化造成中国地区温度降低,并且决定了温度变化的主要分布和变化特征,东北地区是中国末次盛冰期降温最大的地区,青藏高原的降温超过同纬度的东部地区等.同时,大尺度背景场的变化还控制着降水的变化,末次盛冰期中国西部地区和东北地区降水的变化几乎完全是背景场变化引起的,其对华北和华东地区降水的影响大约为50%-75%.综合我们研究的影响末次盛冰期中国地区气候变化的因子,按影响程度由大到小排序为大尺度环流背景场、海陆分布变化、植被变化、CO2浓度变化和地球轨道参数变化.     

1951—2017年冬季中国南方持续性冰冻雨雪事件的气候特征及其与环流异常的联系

采用1950—2018年中国753站逐日气温和降水资料及NCEP/NCAR逐日再分析资料,确定了1951—2017年冬季中国南方强持续性冰冻雨雪事件,并对其时空特征、区划及事件爆发日的环流特征进行分析。结果表明：1)中国南方持续性冰冻雨雪事件存在显著的2～3 a周期变化,且1985年前后发生了突变,虽然近年来其强度呈显著减弱趋势,但仍然发生了多次强持续性冰冻雨雪事件;2)持续性冰冻雨雪事件在中国南方中西部发生频次高、持续日数长,在中国南方中东部则强度更大;3)中国南方37次强持续性冰冻雨雪事件可划分为华中型、华南型和西南型3类;4)3类持续性冰冻雨雪事件爆发日,欧亚大陆500 hPa位势高度异常呈现北高南低,蒙古高压显著偏强、中心南进,该配置有利于北方冷空气向南输送,且南支槽显著加深,水汽向北输送活跃。三者的不同之处在于蒙古高压强度及影响范围存在差异,其中西南型最强、范围最大、南伸显著,华南型次之;华中型、华南型的水汽输送受南支槽和副热带高压共同影响,而西南型的水汽输送仅受南支槽调控。     

“神舟七号”飞船主着陆场区强对流天气的气候背景和环流条件

利用NCEP再分析资料,对2008年8～9月内蒙主着陆场区强对流天气频发和降水异常偏多现象,研究其形成的气候背景和大尺度环流特征.结果表明:前期赤道西太平洋海表温度异常偏低、欧亚和青藏高原积雪异常偏深是其前期气候背景.极涡中心8月位于东半球和9月位于西半球,是场区前期降水偏多和后期气温偏高的原因之一.欧亚经向环流的偏强,有利于南北方冷暖空气的交汇.副热带高压偏强偏西及活跃的印缅槽为场区提供了充沛的水汽和强对流天气必要的扰动能量.中低层偏南风和偏北风在淮河以北地区汇合与维持,是场区降水异常和强对流偏多的主要原因.     

青藏高原1985年冬季异常少雪和1986年异常多雪的环流及气候特征对比研究

利用青藏高原冬季异常积雪资料对比分析了 1 985年冬季异常少雪和 1 986年冬季异常多雪时期大气环流及热带海洋特征。分析结果表明 ,高原冬季多雪与少雪时中高纬度大气环流显著不同。与此同时 ,低纬热带环流及海洋特征也有明显的差异。探讨了造成这种差异的可能原因。     

引发川东暴雨的“鞍”型大尺度环流背景及西南涡发展的诊断验证

本文在已有研究基础之上,利用2004年9月1～6日川东地区暴雨过程的观测资料,从大尺度环流、水汽输送和温度平流,并利用湿位涡的垂直和水平分量（Pm1和Pm2）以及相当位温诊断分析并验证川东暴雨发生的＂鞍＂型大尺度环流背景特征以及西南涡发展的物理过程,其结果表明如下：（1）在此次暴雨发生期间,仍存在显著＂鞍＂型大尺度环流配置;（2）在＂鞍＂型场大尺度环流背景下,强西南气流绕流高原东侧直接进入四川盆地,而弱西南气流则绕流云贵高原输送进入四川盆地东部,受地形的阻挡和西伸的西太平洋副高的作用在四川盆地东部形成向北的急流辐合带,同时,由于两支气流输送着大量的水汽,暖湿空气在川东地区形成高温高湿的辐合区;（3）在＂鞍＂型场作用下,盆地上空的低层不断聚集季风气流输送的大量暖湿空气,而在高层有两股冷干空气侵入,从而导致了盆地内低涡系统强烈发展,由湿位涡的诊断表明了在暴雨发生期间,在四川盆地北部上空的高层不断有干空气入侵,引起了垂直对流不稳定,即Pm1〈0,并向盆地东北部发展,从而使此区域气旋性涡度不断加强,即低涡强烈发展;并且,在盆地上空低层暖湿空气相当位温的水平梯度对于西南低涡的发展和暴雨的发生同样起了重要作用,正的Pm2中心与暴雨发生区域有很好的一致性,这表明暴雨往往发生在高温高湿的强垂直不稳定区域;（4）＂鞍＂型场大尺度环流背景、孟加拉湾及南海水汽输送辐合、川北冷空气侵入,西南低涡发展是川东暴雨发生的共同特征。     

几年来我国气候年际变异和短期气候预测研究的一些新成果

为了热烈庆祝中国科学院大气物理研究所成立80周年(1928～2008年),作者谨就五年来中国科学院大气物理研究所的科学家们完成的关于我国气候变异和气候预测方面的研究工作若干新成果作一些非常概要性的介绍,个中也包含一点所外科学家的工作。不周和不当之处只有请读者海涵和批评指正了。本文介绍的主要进展有三个方面:关于我国气候年际变异的研究、ENSO预测研究和数值气候预测研究。     

近50年中国大陆冬季气温和区域环流的年代际变化研究

利用中国大陆468 个站点1960～2013 年逐日气温资料,本文首先对中国冬季气温的年代际变化特征进行分析。通过气候跃变检验分析发现,中国冬季气温在整体变暖的趋势上叠加有年代际波动,可划分为冷期、暖期和停滞期三个时期。本文对比三个时期的冬季大气环流发现,冷/停滞期（暖）期西风环流减弱（增强）而东亚大槽增强（浅薄）,槽后的辐合下沉增强（削弱）,西伯利亚高压增强（减弱）,这加强（削弱）了东亚冬季风,冷空气更多（少）侵入中国大陆地区,冬季气温偏低（高）。北半球环状模/北极涛动（Northern Hemisphere Annular Mode,NAM/Arctic Oscillation,AO）正是通过东亚冬季风系统对中国冬季气温,尤其是冬季最低气温有很强的年代际影响。太平洋年代际振荡（Pacific Decadal Oscillation,PDO）与中国冬季气温在年代际上也有很好的正相关关系。进一步将PDO 的年代际变化分量作为背景,分析NAM/AO 和厄尔尼诺—南方涛动（El Nino Southern Oscillation,ENSO）不同配置下的东亚冬季风环流场可以发现,两者的配置作用不仅影响着中国冬季气温一致变化型的年代际波动,而且也可以影响到冬季气温南北反相振荡型的变化,这从一个方面解释了1980 年代和1990年代北方变暖较强及最近十年北方降温趋势较为明显的原因。     

长江中游地区霾日的年际和年代际变化及其城乡差异成因研究

利用长江中游地区的湖北和安徽境内的156个气象站1961-2013年的逐日能见度、相对湿度、降水、天气现象等常规观测要素,对长江中游地区霾日进行了重建,并分析了霾日长期变化特征及其主要影响因素。结果表明:城市站较乡村站霾日数普遍偏多,且不同区域的霾日年际、年代际有着较为明显的差异。东亚冬季风的阶段性减弱(东亚大槽强度减弱)、北极海冰的减少等气候变率对大气环境容量变小、大气自净能力减弱和霾日的增加有较大的贡献。乡村地区的霾日年际变化和气候变率的相关性更高,表明乡村地区的霾日变化以受气候变率影响为主;而城市地区霾日数和气候变率的相关性较低,表明城市地区霾日变化主要受源排放影响,气候变率对霾日增加的贡献相对较小,城市区域大气环境容量的减弱是气候变化和城市化共同影响的结果。     

中国气候研究委员会和国家基础性研究重大关键项目“气候动力学和气候预测理论的研究”专家委员会联席会议在黄山市召开

中国气候研究委员会和国家基础性研究重大关键项目“气候动力学和气候预测理论的研究”专家委员会联席会议于1993年5月19日在安微黄山市召开,会议由中国气候研究委员会主任和项目首席科学家曾庆存教授主持。中国气候研究委员会名誉主任和项目顾问叶笃正教授,中国气候研究委员会副主任和项目专家委员会委员王绍武教授,中国气候研究委员会秘书长黄荣辉教授及有关专家共22人参加了这次会议。     

“我国重大气候和天气灾害形成机理及预测理论研究” 2001年野外科学试验顺利结束

2001年6～7月,项目野外科学试验在长江中下游6省1市全面展,由中国气象局局长秦大河研究员任领导小组组长,项目首席科学家倪允琪教授牵头组织实施。这次野外科学试验借助于中国气象局的业务系统和多普勒数字化雷达观测系统,涉及长江中下游6省1市（湖北省、湖南省、江西省、安徽省、江苏省、浙江省、上海市）气象局的14个高空加密观测站、100多个地面加密观测站,8部多普勒雷达、6部数字化天气雷达,2个风廓线仪,6个GPS站,2个边界     

基于春季气候信号的“台风是否经过江苏”预测研究

利用中国气象局提供的1951—2018年台风最佳路径数据集,筛选经过江苏的热带气旋个例,发现历史上所有经过江苏的热带气旋都发生在夏秋季节。基于春季130种气候信号指数,利用C4.5决策树算法建立“台风是否经过江苏”的预测模型。结果表明:基于C4.5算法的决策树能够较为直观且准确地对每年“台风是否经过江苏”进行预测。利用1951—2000年(51 a)的数据样本进行训练,学习准确率达到82%,利用2001—2018年(18 a)的数据样本对模型进行泛化能力测试,测试准确率达到83.3%,最后利用2019年第9号热带气旋“利奇马”经过江苏的事实进行个例检验,符合决策树规则C。可以证明C4.5算法对“台风是否经过江苏”的预测具有较高的准确率和通用性。     

气象界如何看待当前科学界关于“确定论和随机论”的讨论——兼论非线性和浑沌的研究

一、引言 1963年著名气象学家E.N.Lorenz发表了题为“确定的非周期流”的文章,内容是从确定的大气运动方程组中算出了非周期的结果。这篇文章当时并没有引起人们的重视,直到1971年Ruelle将这种非周期流与实践中的湍流现象的发生联系起来,提出了奇怪吸引子(strange attractor)和浑沌(chaos)的概念,Lorenz的文章才受到重视。     

上海“0185”特大暴雨的中尺度强对流系统活动特征及其环流背景的分析研究

通过对常规观测资料、自动站资料、GMS-5卫星云图和多普勒雷达等气象资料分析发现, 2001年8月热带低压在福建北部登陆, 途经江苏无锡、常熟时, 其南侧西南气流与沪浙沿海的东南风形成切变线。受源源不断地水汽输送和切变线动力抬升作用, 热带低压南侧不断产生β-中尺度强对流回波带, 它们形成后随热带低压气旋性环流向东移动, 在上海城区附近辐合形成β-中尺度强对流回波群, 在卫星云图上呈现出以此为核心的中尺度对流辐合体 (MCC)。分析表明, 受水汽凝结、潜热释放这种正反馈机制作用, 在热带低压东南侧大尺度切变线中段北侧派生出一个独立、完整的近地面β-中尺度的气旋性环流, 它就是MCC的内核, 直接造成了上海“ 0185”特大暴雨的发生。