The cloud processes of a simulated moderate snowfall event in North China

The understanding of the cloud processes of snowfall is essential to the artificial enhancement of snow and the numerical simulation of snowfall. The mesoscale model MM5 is used to simulate a moderate snowfall event in North China that occurred during 20–21 December 2002. Thirteen experiments are performed to test the sensitivity of the simulation to the cloud physics with different cumulus parameterization schemes and different options for the Goddard cloud microphysics parameterization schemes. It is shown that the cumulus parameterization scheme has little to do with the simulation result. The results also show that there are only four classes of water substances, namely the cloud water, cloud ice, snow, and vapor, in the simulation of the moderate snowfall event. The analysis of the cloud microphysics budgets in the explicit experiment shows that the condensation of supersaturated vapor, the depositional growth of cloud ice, the initiation of cloud ice, the accretion of cloud ice by snow, the accretion of cloud water by snow, the deposition growth of snow, and the Bergeron process of cloud ice are the dominant cloud microphysical processes in the simulation. The accretion of cloud water by snow and the deposition growth of the snow are equally important in the development of the snow.     

2008年初我国南方雨雪低温天气的中期过程分析Ⅱ:西太平洋副热带高压的特征

针对2008年初1月17～23日我国南方地区雨雪低温过程,分析了其中期演变特征及其可能机理。这次过程中：1）西太平洋副热带高压在其前期异常状态的基础上,在对流层低层演变为“内凹外凸”结构,并在我国长江中下游附近形成切变线,从而造成了这次雨雪过程;2）在对流层上层,源自北非的Rossby波能量在副热带和中纬度地区向下游频散,同从乌拉尔山地区向南频散出的Rossby波能量在帕米尔高原及中亚地区汇合,共同引起该地区气压槽的加深。它使对流层低层西太平洋副高在其西部向内凹陷。另一方面,在对流层中层,Rossby波能量沿副热带急流传播,最终引起西太平洋副高向西南方向伸展。西太平洋副热带高压的“内凹外凸”演变特征的主要原因是来自上游地区的Rossby波活动,并非热带西太平洋对流异常活动;3）亚洲北部冷高压沿高原东侧伸入我国东部地区是我国南方地区低温过程的主要原因。     

Interannual variability of summer rainfall over the northern part of China and the related circulation features

In this study, interannual variability of summer rainfall over the northern part of China (NPC) and associated circulation patterns were investigated by using long-term (1961–2013) observational and reanalysis data. Two important NPC rainfall modes were identified by empirical orthogonal function analysis: the first is characterized by an almost uniformly distributed rainfall anomaly over most parts of the NPC, while the second shows rainfall variability in Northeast China (NEC) and its out-of-phase relationship with that in North China (NC) and the northern part of Northwest China. The results also suggest that the NPC summer rainfall anomalies are also closely associated with those in some other parts of China.It is revealed that the circumglobal teleconnection pattern associated with the anomalous Indian summer monsoon (ISM) and the Polar/Eurasia (PEA) pattern work in concert to constitute the typical circulation pattern of the first rainfall mode. The cooperative engagement of the anomalous ISM circulation and the PEA pattern is fundamental in transporting water vapor to the NPC. The study emphasizes that the PEA pattern is essential for the water vapor transport to the NPC through the anomalous midlatitude westerly.In the second NPC rainfall mode, the typical circulation pattern is characterized by the anomalous surface Okhotsk high and the attendant lower tropospheric circulation anomaly over NEC. The circulation anomaly over NEC leads to a redistribution of water vapor fluxes over the NPC and constitutes an out-of-phase relationship between the rainfall anomalies over NEC and NC.     

春末环贝加尔湖地区环流的年际和年代际变化及与中国温度和降水的关系

本文利用1951~2011年的再分析资料及观测资料,探讨了春末环贝加尔湖地区环流的年际和年代际变化特征及其与中国温度、降水的关系,主要结论如下:(1)春末贝加尔湖脊(简称贝脊)在1951~1979年间较弱,但在1980~1999年期间显著增强。进入21世纪后,春末贝脊呈显著减弱的趋势;(2)强(弱)贝脊使我国北方地区的温度显著升高(降低),使西南地区的温度降低(升高)。贝脊的强弱变化,对北方地区温度的影响在1951~1979年期间最为显著,对西南地区温度的影响在1980~2011年期间显著。在1951~1999年期间,贝脊的强弱变化与长江下游的降水量存在明显的反位相变化关系。进入21世纪后,贝脊的强弱变化与西南地区降水量之间存在较为显著的正相关关系(99%置信度);(3)强贝脊与由北大西洋/欧洲上空向东传播的定常行星波密切相关,而弱贝脊主要与欧亚大陆次极区纬向伸展的行星尺度脊相联系。在不同的年代际时段,与贝脊强弱变化相联系的北半球异常环流特征也存在一定的差异;(4)5月份的强贝脊环流以前期的北大西洋涛动、东大西洋型以及弱东亚大槽环流为前兆信号。同年3月乌拉尔山气旋式异常环流为5月份贝脊弱的前兆信号。     

“21.7”河南暴雨暖湿季风输送带加强及关键天气流型的准地转位涡反演

本文使用站点降水资料和欧洲中期天气预报中心第五代再分析数据,利用准地转位涡分部反演,重点分析了2021年7月18～21日（简称“21.7”）河南极端暴雨中暖湿季风输送带加强的机理及其关键环流特征。结果表明:副热带高压持续西伸至中国东部地区,其西南部宽广的东南风将暖湿气流和河南地区高位涡输送至西北地区;同时,西北地区阿拉善高原热低压受感热加热而加强,在近地面层及其东侧的河套地区对流层中低层（750～650 hPa）产生正位涡异常,与河南地区低压环流形成大范围高位涡异常,从而与副热带高压形成较大范围的对峙。准地转位涡反演结果表明,对流层中低层这一天气流型导致河南南部南风的加强,有效地将暖湿输送带中高温高湿的气块输送至河南地区,成为7月20日极端暴雨发生的关键因子之一。对于7月20日河南地区的南风,主要来自于副热带高压的贡献,其次是河套地区对流层中低层高位涡异常,而河南局地低压环流的贡献略小。     

2021年“7.20”河南暴雨水汽输送特征及其关键天气尺度系统

本文重点分析了2021年“7.20”河南暴雨水汽输送特征、水汽来源以及关键天气尺度系统。双台风“烟花”和“查帕卡”以及西太平洋副热带高压共同为“7.20”河南暴雨提供了充足的水汽条件。然而,就暴雨的水汽供应而言,仅以台风和西太平洋副热带高压的作用难以解释2021年7月20日发生的日降水量663.9 mm和1小时最大降水量201.9 mm的极端暴雨事实。水汽通量分析和LAGRANTO模式轨迹分析结果表明,20日在河南南侧形成了一个很强的经向水汽通量带（850 hPa以上）,它与台风和西太平洋副热带高压引起的低层水汽通量带在河南附近汇合,为暴雨提供了最为充沛的水汽条件。我们强调,20日在河南以西地区上空发生了对流层顶反气旋式波破碎事件,它与台风协同作用,引发了河南南侧的强经向水汽通量,从而导致此次极端暴雨事件。     

夏季中国华北与印度降水之间的关联及其成因分析

本文基于1951~2012年的再分析资料以及站点观测资料,针对中国华北夏季降水和印度夏季风降水的协同变化(正相关)关系,利用集合经验模态分解法(EEMD)对两个降水序列进行时间尺度分解,并在年际尺度上分别考察了对两者正相关关系形成的有利和不利环流形势.结果表明,印度夏季风降水和华北夏季降水序列的较好正相关关系主要来自周期为2~3年的年际尺度分量,两者在该时间尺度上的相关系数为0.34,达到99%的信度水平.在年际尺度上,与印度夏季风降水异常有关的对流层中高层环半球遥相关型(CGT)波列能够衔接伊朗高原和环渤海地区上空的同位相环流异常(反气旋式或气旋式),从而有利于华北夏季降水和印度夏季风降水之间的协同变化.然而,这一协同变化关系并不总是成立.当伊朗高原上空异常中心的位置偏西时,CGT波列无法形成.这时,即使印度夏季风降水出现显著异常,华北地区却易受东亚—太平洋型或西太平洋型遥相关型的影响而其降水形势可能与印度夏季风降水形势相反.这些结论有助于进一步理解印度夏季风降水与华北夏季降水的正相关关系,从而对华北夏季降水的预测具有参考意义.     

亚洲中高纬环流春夏季节转换过程的关键特征

亚洲中高纬环流春夏季节转换是亚洲大陆上发生的不同区域春夏季节转换中的一个重要组成部分,它为江淮流域梅雨形势的建立提供必要的中高纬环流条件.但是关于其独特性和关键特征,迄今为止尚没有系统性的总结.本文利用NCEP/NCAR再分析资料Ⅰ的逐日数据,分析和总结了这一春夏季节转换过程的关键特征.亚洲中高纬环流春夏季节转换以50...     

夏季欧亚中高纬持续流型的季节内气候特征

利用合成、EOF分析、数值模拟等方法, 研究了夏季欧亚中高纬两类典型持续流型: E型 (主要特点是乌拉尔山、贝加尔湖、鄂霍次克海地区分别为长波脊、槽、脊) 和C型 (槽脊位置与E型相反) 的季节内气候特征, 得到以下主要结论: (1) 流型指数实际分布频数与正态分布理论概率的差值呈现双峰特征, E、C型异常环流实际发生频数较理论值偏多; (2) 气候平均的夏季欧亚环流型呈现明显的季内阶段性演变特征, 经历着与西太平洋副高北跳、我国夏季雨带北移类似的阶段性变化, 数值模拟再现了这种特征; (3) E、C型过程期间不仅欧亚中高纬区环流有明显差异, 在北半球的其他地区也有明显差异。E、C型持续流型的出现和变化,与东亚太平洋 (EAP) 型的正负位相、南亚高压的两种模态以及西太平洋副高都有明显的相关性, 是了解欧亚不同纬度带系统相互作用及其成因的一个新的着眼点。     

大尺度凝结加热与中尺度位温扰动对冷锋锋生的作用

文中导得简化的包括大尺度凝结潜热的半地转锋生模式，利用该模式讨论了大尺度凝结加热和中尺度位温扰动对冷锋锋生的影响，给出了锋生过程中各物理量的演变图。计算结果表明，大尺度凝结加热对冷锋锋生具有加强作用，增大锋生率，增大上升运动速度，缩小上升运动区的范围，使之更具有中尺度系统特征，使非地转越锋环流增强并发生倾斜，凝结加热和中尺度位温扰动的结合是锋前暖区多重雨带形成的可能机制之一。