对2021年华南夏季降水预测成败的分析

基于国内外动力模式和诊断分析,分析了2021年华南夏季降水预测的成功和不足。结果表明：(1)2021年夏季西太平洋副热带高压偏大偏强,水汽输送较弱;西太平洋和南海生成的台风较少,登陆及影响华南的台风偏弱。综合影响导致2021年夏季华南降水偏少25%以上。(2)2021年华南夏季降水实况与2021年3和4月两次预测存在较大差异,主要表现为动力模式对副高脊线和西伸脊点位置以及东亚大槽的预报与实况存在较大差异;物理因子诊断分析预测中大部分信号指示2021年华南夏季降水偏多的可能性较大,与实况相差较大。     

近50年广东春运期间气温和降水协同变化的气候特征

根据近50年(1971—2020年)广东省86个气象站的观测数据、NCEP/NCAR再分析数据和NOAA海温数据,采用线性趋势分析、合成分析等统计方法,研究了广东春运期间气温和降水的时空分布特征,从气温降水协同变化的角度切入划分了气候异常类型,并对比分析了其异常成因。结果表明：近50年来,广东省春运期间平均气温呈现显著上升趋势,珠江三角洲和粤东地区最明显。而降水日数则表现出显著减少趋势,粤西北、粤东和粤西沿海最明显。气温和降水协同变化的异常年(冷湿(4年)、冷干(6年)和暖干(11年))共有21年,占全部年份的42%。冷湿年和冷干年,欧亚大陆中高纬度都表现出经向环流特征,西伯利亚高压偏强,有利于冷空气活跃南下。不同的是冷湿年东亚西部地区“北高南低”,低纬度地区“东高西低”,对应的冷空气路径为中、西路,有利于水汽输送;而冷干年东亚东部地区“北高南低”,低纬度地区一致偏低,对应的冷空气路径偏东,不利于水汽输送。另外,冷湿年前期赤道中东太平洋偏暖,呈现El Ni?o状态,受其影响西太平洋副热带高压偏大偏强,西太暖池偏冷,在菲律宾海区域激发出一个反气旋性环流,有利于西南水汽输送到广东地区,降水偏多;而冷干年则相反。暖干年,东亚中高纬表现出“北低南高”的纬向环流分布,东亚大槽和西伯利亚高压偏弱,不利于冷空气的生成和南下,广东上空受反气旋式环流控制,辐散下沉,温高雨少。     

广东省风能资源分布的数值模拟

以风能资源数值模拟评估系统（WERAS）为基础,对其中的MM5模式模拟方案进行改进（即利用格点分析张弛逼近的方法完成3 h间隔的地面观测资料的四维同化处理,以减小原WERAS系统的模拟误差）,对广东省2009-06-01―2010-05-31的逐时风能资源进行高时空分辨率的数值模拟评估。模拟结果表明：广东省风能资源较丰富的地方主要分布在沿海地区和粤北、粤西海拔较高的山区,70 m高度上年平均风速达到6.0 m/s以上,年平均风功率密度达到300 W/m2以上;冬半年的风能资源优于夏半年;风能主要由出现频率相对较低的大风速过程产生。模拟结果所揭示的广东省风能资源时空分布特征与本地的气候特征和地形地表特征相符合,70 m高度风速模拟误差在10%左右,风功率密度模拟误差在30%左右。     

热带气旋强度极值变化特征及其分布模型研究

利用1949—2009年西北太平洋生成热带气旋以及登陆广东热带气旋的强度资料,讨论了其极值变化特征,并对比了极值Ⅰ型和广义极值两种概率分布函数的3种拟合方案对西北太平洋生成和登陆广东热带气旋的5个强度极值序列的拟合效果。结果表明:CMA-STI和JTWC的2套资料的西北太平洋生成热带气旋强度极值在1949—2009年都有显著减弱趋势,CMA-STI的极值序列在1988年前后出现突变,而这种突变可能是由于定强手段变化引起的。CMA-STI登陆广东热带气旋强度极值在1988年前后也出现明显变化,但未能通过突变检验。热带气旋登陆广东时的极端最低气压以年际振荡为主,1988年前后没有明显变化。对西北太平洋生成和登陆广东的热带气旋的5个强度极值序列,选用的3种拟合方案都是适用的,并且所得拟合分布结果较为接近,其中以广义极值方案的拟合误差最小,拟合效果最好。      

区域冷锋降水微物理机制研究

20世纪利用一维层状云模式对2002年4月4~5日河南省冷锋降水过程进行了模拟。数值模拟结果显示,此次冷锋降水属于冷云降水过程,冷锋前后云中主要以冰相粒子为主,云中水质粒自上而下的空间分布依次为冰晶、雪、云水、霰、雨水。冷锋前后,各种水质粒有着不同的含量及数密度,但形成水质粒的主要微物理过程都表现为:冰晶数密度的增加主要依靠核化、繁生,大部分雪主要靠凝华、撞冻过冷云水和冰晶增长,霰的质量增加主要靠撞冻雪、过冷云水和雪自动转化而来,大部分的雨水是由霰融化而来,因而此次冷锋降水机制表现为“水汽—雪—霰—雨水”。     

一次河南省春季层状云降水的地面雨滴谱特征

2002年4月4-5日河南省出现了层状云降水天气，临颖、孟津两站进行了地面雨滴谱观测。通过对降水过程中两站的雨滴微物理参量和雨滴谱的对比分析，指出河南层状云降水的雨滴平均直径为10～mm，雨滴数密度为10^2个／m ^3，占雨滴总数较小的大雨滴对雨强的贡献较大。锋前暖区雨滴的平均直径比锋后冷区雨滴平均直径小，雨滴数密度比锋后冷区大，但冷区降水强度大于暖区。在层状云降水过程中，暖区雨滴谱型由宽谱双峰型演变为窄谱单峰型，冷区雨滴谱型由宽谱单峰型演变为窄谱单峰型。雨滴平均直径的起伏暖区要大于冷区，这与暖区中云系结构不均匀及云中对流有关。     

近52年江淮梅雨的降水分型

根据1954-2005年江淮地区梅雨期间的逐日降水资料,采用旋转经验正交函数分解法(REOF)分析得到,江淮梅雨具有江淮型、江南型、淮河型和两湖型4种优势降水型,都存在着6～7年和准20年的周期振荡.20世纪90年代后表现为江南梅雨型减少、而淮河梅雨型增加的趋势.进一步采用系统聚类法对汀淮梅雨期逐年降水场进行客观分型得到,江淮梅雨分为全流域丰梅型、全流域枯梅型、南丰北枯型、北丰南枯型和南北丰中间枯型共5种雨型.全流域丰梅型具有入梅早、出梅晚、梅雨期长、梅雨量大和梅雨强的特点,而全流域枯梅型正好与之相反.雨带型中,以南北(北)丰中间(南)枯型入梅早(晚),南(北)丰北(南)枯型出梅早(晚),这些特征与雨带的地理位置相对应.江淮各梅雨型均具有明显的年代际变化,20世纪90年代主要对应全流域丰梅型和南丰北枯型,而2000年以后以全流域枯梅型、北丰南枯型和南北丰中间枯型为主.近52年中20世纪60年代(90年代)梅雨期最短(长)、梅雨量最少(多)、梅雨强度最弱(强).最后,从南亚高压位置、高空东、西风急流、西太平洋副热带高压和阻塞高压的位置及维持、垂直速度、季风气流的水汽输送6个方面对比了不同梅雨降水型所对应的大气环流特征及主要差异.     

INVESTIGATIONS ON MOISTURE TRANSPORTS, BUDGETS AND SOURCES RESPONSIBLE FOR THE DECADAL VARIABILITY OF PRECIPITATION IN SOUTHERN CHINA

In the context of global warming, apparent decdal-interdecdal variabilities can be detected in summer precipitation in southern China. Especially around the 1990s, precipitation in South China experienced a phase transition from a deficiency regime to an abundance regime in the early 1990s, while the Yangtze River Valley witnessed a phase shift of summer precipitation from abundance to deficiency in the late 1990s. Pertinent analyses reveal a close relationship between such decadal precipitation shifts and moisture budgets, which is mainly modulated by the meridional component. This relationship can be attributed to large-scale moisture transport anomalies. Further, the HYSPLIT model is utilized to quantitatively evaluate relative moisture contributions from diverse sources during different regimes. It can be found that during the period with abundant precipitation in South China, the moisture contribution from the source of Indochina Peninsula-South China Sea increased significantly, while during the deficient precipitation regime in the Yangtze River Valley, moisture from local source, western Pacific and Indochina Peninsula-South China Sea contributed less to precipitation. It means some new features of relative moisture contributions from diverse sources to precipitation anomaly in southern China took shape after 1990s.     

湛江极端低温事件特征及个例对比分析

利用广东湛江1951—2018年逐日气温资料、NCEP再分析资料和NOAA重建海温资料,分析近67年湛江冬季极端低温事件的特征,对比分析1967年1月、1975年12月和2016年1月三次极端低温事件过程的天气要素和环流特征,从ENSO和北极涛动(AO)方面探讨形成极端低温的原因。研究表明:1951—2017年平均最低气温和极端最低气温均呈增暖趋势,且极端最低气温比平均最低气温增暖更快。湛江冬季极端最低气温受东亚冬季风南北一致型模态影响,东亚冬季风一致偏强时湛江极端最低气温偏低,其关键环流系统为乌拉尔山及其以东地区的高压脊、贝加尔湖以南地区的低压槽和西伯利亚高压。进一步分析表明,三次冷空气过程受ENSO和AO的影响不同,其中1967年冷空气受东部型拉尼娜和AO负位相共同影响,1975年冷空气主要受中部型拉尼娜影响,2016年冷空气则主要受AO负位相影响。三次过程均以偏西路冷空气活动为主,都表现出对流层中层东亚地区位势高度偏低、对流层低层异常北风和西伯利亚高压偏强的特征。但高空环流形势不同,1967年冷空气过程为高压脊发展型,预报关键是槽后脊的发展时间;1975和2016年冷空气过程环流...     

2022年2月广东降水异常偏多特征及成因分析

为了分析广东省2022年2月降水异常的成因,基于1951—2022年广东省86个国家气象站逐日降水资料、1991—2022年NCEP/NCAR再分析资料和中国气候系统监测指数集数据,采用相关分析、合成分析等方法研究了2022年2月广东降水异常偏多的原因。结果表明：2月广东降水异常偏多2.7倍,为20世纪90年代以来最多;18—22日出现罕见冬季暴雨过程,20日全省平均日雨量打破2月历史极值。厄尔尼诺和拉尼娜事件对次年广东2月降水的影响基本反相,厄尔尼诺(拉尼娜)次年,菲律宾上空为反气旋性(气旋性)环流异常,其西北侧的西南风(东北风)将海洋(陆地)湿(干)空气输送至广东上空,使广东大部降水偏多(少)。在拉尼娜次年时,若2月青藏高原高度场异常偏低,有利于高原南侧的印缅槽偏强,则广东省2月降水偏多;若2月青藏高原高度场略偏低,则广东省2月降水以偏少为主。2022年2月广东降水异常偏多,与典型拉尼娜次年的影响不同,但同期青藏高原高度场异常偏低,说明拉尼娜背景并不是导致该次广东降水异常偏多的原因,青藏高原高度场异常偏低则是导致广东2022年2月降水异常偏多的主要原因。