辽宁长历时暴雨中尺度对流系统特征分析

选取发生在辽宁的3次典型长历时暴雨过程,利用NCEP/NCAR 1°×1°再分析、FY-2E黑体亮温TBB、多普勒天气雷达和自动气象站等资料,分析了降水实况、天气形势背景、卫星红外云图、雷达回波的结构和强度变化的代表性特征。结果表明:辽宁长历时暴雨是在有利于产生暴雨的大尺度环流背景下,异常稳定的形势场导致冷暖空气在某一地区长时间相互对峙而形成的。该型暴雨的降水实况具有雨强变化小、强降水无明显阶段性特征和雨强变化大、强降水具有明显阶段性两种特征。一般性对流云团、暖云和深对流云团均可造成该型暴雨,其中一般性对流云团的云顶亮温变化幅度小,在-47～-36℃,暖云的云顶亮温在-8～3℃,深对流云团的云顶亮温-68～-50℃且强降水发生在云顶亮温低值中心偏向温度梯度大值区一侧。该型暴雨的雷达反射率因子强回波质心较低,表现为上游回波同一方向连续移入形成的"列车效应"、本地生成回波并不断加强以及不同方向的强回波先后移入影响三种类型,小时平均回波强度及其变化对降水强度和趋势有较好的指示意义。需要特别关注副热带高压西侧低层高能高湿、凝结高度低、整层近乎饱和且又具有局地地形抬升触发条件地区的暖云强降水的分析和监测。     

北半球夏季亚洲—北太平洋间大气质量迁移规律及其与气候异常的联系

通过构建海陆间大气质量迁移(MAMLO,Migration of Atmospheric Mass over regions between Lands and Oceans)指数,对北半球夏季亚洲—北太平洋上空大气质量的迁移规律及其与气候异常的联系进行了研究。结果表明:在北半球中高纬亚洲大陆和中低纬北太平洋上空异常大气质量呈现反相变化。夏季MAMLO指数总体呈缓慢下降的趋势,同时还具有准3 a振荡周期以及显著的年代际变化特征。亚洲大陆中高纬地表气压变化与北太平洋低纬气压变化的反相关关系主要归因于:异常大气质量环流;海陆异常加热对比;Rossby波能传播。MAMLO与欧亚、太平洋地区夏季气候异常关系密切,尤其在中国地区。MAMLO为正(负)时,中国大体呈现出北方降水偏多(偏少)南方降水偏少(偏多)、北方偏冷(偏暖)南方偏暖(偏冷)的空间分布。     

江淮地区夏季极端日降水事件变化特征及其与Rossby波活动的联系

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料和中国国家级地面气象站基本气象要素日值数据集,研究了1979～2016年(38年)夏季江淮地区区域性极端日降水事件的统计特征及其与Rossby波活动的联系.结果 表明:在38年夏季(6～7月)中,江淮地区区域性极端日降水量的95百分位阈值为33.95 mm d-1,且共有63次极端日...     

冬季东亚大槽强度年际变化及其与中国气候联系的再分析

利用NCEP/NCAR再分析资料以及国家气象局整编的中国160站逐月降水和气温资料,定义了一个北半球冬季500hPa东亚大槽强度指数(I_EAT),并分析了该指数所反映的冬季东亚大槽强度的年际变化规律及其与同期中国冬季降水、气温的关系.结果表明:I_EAT指数反映了对流层中层冬季亚洲大陆高压脊与西北太平洋上空的低压槽系统之间的平均经向风强度,且能够较好地反映冬季东亚大槽的强度.东亚大槽的强度在20世纪80年代之前相对较弱,并存在2-3年和准4年的年际变化周期.冬季东亚大槽强弱变化可能与源自地中海地区的罗斯贝波动能量沿亚洲急流东传有关,且这种西风带中的扰动具有准正压结构.I_EAT指数与青藏高原东部地区的冬季降水和气温相关显着.当I_EAT指数为正(负),东亚大槽偏强(弱),对应着中国华中地区以及华东大部分地区冬季总降水量偏少(多),且华中地区冬季平均气温偏高(低).进一步研究发现,在东亚大槽偏强年,华中地区冬季平均气温异常升高主要是由于异常非绝热加热和下沉运动导致的异常动力增温所致.这些研究结果有助于更好地理解由于东亚大槽强度的变化而导致的中国冬季气候变化特征及其原因.     

1960—2015年中国冬半年极端降温过程事件的时空演变特征

利用1960-2015年中国2 474个站点的逐日最低气温资料,采用REOF方法将中国分为7个区域,通过对每个区域内所有站点降温阈值进行平均,得到了7个降温阈值。当某区域内测站单日降温幅度超过区域平均阈值时,认为该测站发生一次极端降温事件。7个区域降温平均阈值各异,总体呈北大南小特征,最大降温-10.6℃,最小-7.6℃。根据上述定义,研究了中国冬半年极端降温过程事件的时空演变特征。结果表明：极端降温事件发生频数呈北多南少的空间分布。北部地区存在多个频发中心,在42°N和35°N附近存在两个高频发生带。南部地区频数呈一定的带状分布,在25°N附近发生该事件的频率亦高于南部其他地区。近56 a来,极端降温事件频数变化总体呈减少趋势,前期较明显,中后期趋于稳定。各年代频数的空间分布基本一致,但前期总体表现为北部增多。而在1990s则转变为南负北正的空间分布,后期中部及沿海地区发生了趋势符号的年代际改变。进一步分析表明,各区域极端降温频数突变的年份均不一致且突变前后的频数存在较大差异。这些结果可为深刻认识极端低温事件的变化规律和气候预测提供线索。     

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。      

江淮流域夏季降水异常与西北太平洋副热带30～60天振荡强度年际变化的联系

利用1978～2007年NCEP/NCAR再分析资料和地面观测站降水资料, 研究了夏季江淮流域降水多寡与30～60天振荡 (ISO) 强度年际变化的联系。结果表明: 江淮流域夏季降水异常与台湾海峡地区及西北太平洋低频能量变化相关显著。定义了ISO强度指数, 对ISO强度指数高低年夏季低频降水以及低频环流的位相合成表明: 高指数年主要通过存在于南海—西北太平洋地区的低频气旋、 反气旋系统的交替活动来影响副热带高压的进退, 从而引起江淮流域夏季降水异常; 低指数年江淮流域夏季降水主要受西太平洋副热带高压位置及强度变化的影响, 降水异常区主要位于江南地区。进一步研究表明, 非30～60天低频降水扰动与低频振荡强度也有很好的相关。低频环流对双周以及天气时间尺度环流变化可能存在调制作用, 这种作用对江淮流域夏季降水的年际异常起到非常重要的作用。     

“05. 6”华南强降水期间副热带高压活动与加热场的关系

采用NCEP/NCAR再分析逐日资料,根据全型垂直涡度倾向方程,研究2005年6月华南强降水期间西太平洋副热带高压(副高)位置变动特征及其与加热场的关系.结果表明,西太平洋副高位置变化和副热带地区的非绝热加热有密切关系.与气候平均状况相比,2005年6月副高北侧的加热区很强,而南侧赤道辐合带(ITCZ)没有相当强度的对流;伴随着副高北抬,其南侧均有明显的对流潜热加热向北伸展.副高西侧的加热基本上都大于副高纬带内的加热,副高的每一次西伸都伴随着西侧加热的显著增强,并且加热增强先于副高西伸.对流层中层,副高北侧非绝热加热率的垂直变化基本上都大于气候平均值,不利于副高北进;而南侧加热率的垂直变化均小于多年平均,有利于副高南侧反气旋性涡度异常增长,从而有利于副高南退.2005年6月下旬副高西伸之前,副高西侧非绝热加热率的垂直变化基本上都高于气候平均状况,有利于副高两侧反气旋涡度增加,从而诱使副高随后西伸;而东侧加热率的垂直变化大多数时间都低于气候平均状况,使得副高东侧气旋性涡度增加,有利于副高西伸,对流层低层也具有类似特点.因此在南北两侧加热和东西两侧加热的共同作用下,2005年6月副高位置较常年偏南偏西,从而有利于雨带在华南地区维持.     

近57a夏季西太平洋副高面积的年代际振荡及其与中国降水的联系

利用1951—2007年NCEP/NCAR再分析资料及中国国家气候中心160站降水和环流特征指数,研究了近57 a来夏季平均的西太平洋副热带高压面积指数的气候变化特征及其对同期中国降水的影响。结果表明,在全球变暖的气候背景下,夏季副热带高压面积也表现出增大趋势,其中20世纪60年代中期和20世纪末显著增强,并呈现出准20 a的年代际周期变化特征。各周期中,中国同期降水及流场均出现较大调整：随着西太平洋副热带高压面积长期趋于增大,东亚夏季风异常偏弱,降水分布由＂北多南少＂转为＂北少南多＂,而降水线性增长的区域则呈现出较上一周期明显北移的特征。     

SVD分析揭示的澳大利亚高压年际变化对中国夏季气温的可能影响

利用澳大利亚海平面气压和中国夏季气温站点资料,使用SVD和线性回归方法揭示了澳大利亚高压（以下简称澳高）的年际变化与中国夏季气温异常的联系。结果表明,SVD的第一模态（简称SVD1）时间系数与通常使用澳高指数相关可达到0．97。SVD1表示出澳大利亚高压的年际变化与中国江南地区夏季气温存在密切联系。澳高增强（减弱）时,江南地区夏季气温偏低（偏高）。整层垂直积分大气加热场、海平面气压场、500hPa的高度场变化以及降水和总云量的变化都对夏季气温的形成有一定作用。澳高对中国夏季气温的可能影响途径为：澳高强（弱）年时,澳大利亚地区低层的异常辐散风场在菲律宾东侧的暖池附近产生辐合（辐散）,引起正（负）涡度源,激发P-J型波列,伴随着在南海-西太平洋地区产生副高正异常（负异常）,导致副高偏西（偏东）,进而增强（减弱）来自孟加拉湾的水汽输送,同时江南地区水汽和异常风场辐合（辐散）,有利于（不利于）该地区降水异常的发生和维持,有益于气温降低（升高）。