体感温度的研究及业务化应用

体感温度是人们对环境温度的综合反应，与人的生活需求密切相关。本文就其概念、研究意义和方法进行了阐述，并结合乌鲁木齐地区的气候特点，提出了符合本地区的体感温度的经验公式并实现业务化应用。     

江淮流域夏季严重旱涝与大气季节内振荡

利用NCEP/NCAR的再分析资料和中国气象局国家气象中心提供的中国台站降水资料,分析研究了江淮流域大范围严重旱涝的20-70天大气季节内振荡(ISO)特征。结果表明,对应江淮流域严重涝年,200hPa青藏高原北部存在ISO气旋性环流,青藏高原南部存在ISO反气旋性环流;大气ISO流型在对流层中低层850hPa主要是我国长江以南、南海和西太平洋地区为大气ISO反气旋性环流,我国长江以北到日本地区的大气ISO气旋性环流,我国江淮流域位于这两个ISO涡旋西侧偏南气流和偏北气流的交汇处;旱年反之。利用向量经验正交展开方法得到,上述大气ISO环流型分别是旱涝年大气ISO流型的第一模态,并且涝年大气ISO流型的振幅强,旱年振幅弱。进一步分析揭示,严重洪涝(干旱)年分别对应对流层中上层江淮流域及其以北的中高纬度地区有强(弱)的大气ISO活动。中高纬度地区的大气ISO在严重洪涝年向南传播,与低纬度向北传播的大气ISO在江淮流域汇合;而在严重干旱年,虽然大气ISO可向北传播,但向南的传播却很不明显。     

青藏高原大气甲烷浓度时空分布变化特征

利用瓦里关大气本底站甲烷观测数据对美国Aqua卫星的AIRS观测结果进行对比分析,并分析研究了2003~2012年青藏高原对流层大气甲烷的时空分布特征,结果表明:1)AIRS观测结果与近地面观测资料变化趋势一致,存在显著的正相关关系,突变时间比较一致,可以用于青藏高原区域的甲烷浓度特征分析。2)青藏高原对流层甲烷浓度在空间分布上存在显著的西北—东南走向的低值带及其南北侧存在4个固定的高值中心,分别位于阿里、那曲、山南和玉树。3)青藏高原甲烷浓度呈现显著随高度而降低的趋势,年平均甲烷浓度分别为1.810ppm(1 ppm=10-6)、1.797 ppm和1.781 ppm。在对流层中层和中上层,甲烷浓度基本呈现低值带最低、南北侧均高的山谷型分布特征。在对流层层顶,以低值带为分界线,呈现明显的南高北低特征。4)青藏高原甲烷浓度随时间呈缓慢上升趋势,平均速度为0.0018 ppm/a,夏季上升最快,秋季上升最慢。5)青藏高原甲烷存在明显的单峰型季节变化特征,夏秋季高,冬春季低,与东部地区冬、夏双峰型特征不同,随着高度上升季节变化更为明显。     

Grid-cell Aerosol Direct Shortwave Radiative Forcing Calculated Using the SBDART Model with MODIS and AERONET Observations:An Application in Winter and Summer in Eastern China

Taking winter and summer in eastern China as an example application, a grid-cell method of aerosol direct radiative forcing(ADRF) calculation is examined using the Santa Barbara DISORT Atmospheric Radiative Transfer(SBDART) model with inputs from MODIS and AERONET observations and reanalysis data. Results show that there are significant seasonal and regional differences in climatological mean aerosol optical parameters and ADRF. Higher aerosol optical depth(AOD)occurs in summer and two prominent high aerosol loading centers are observed. Higher single scattering albedo(SSA) in summer is likely associated with the weak absorbing secondary aerosols. SSA is higher in North China during summer but higher in South China during winter. Aerosols induce negative forcing at the top of the atmosphere(TOA) and surface during both winter and summer, which may be responsible for the decrease in temperature and the increase in relative humidity.Values of ADRF at the surface are four times stronger than those at the TOA. Both AOD and ADRF present strong interannual variations; however, their amplitudes are larger in summer. Moreover, patterns and trends of ADRF do not always correspond well to those of AOD. Differences in the spatial distributions of ADRF between strong and weak monsoon years are captured effectively. Generally, the present results justify that to calculate grid-cell ADRF at a large scale using the SBDART model with observational aerosol optical properties and reanalysis data is an effective approach.     

海水养殖水温对冷空气的响应及水温预报

开展冷空气对海水养殖水温的影响及水温预测预报,可为水产养殖灾害监测预警提供科学依据。该文以东沙海水养殖场为试验基地,对2010～2011年整个冬季冷空气活动期间水温气温变化进行了对比分析,并对不同强度、伴随不同天气现象的冷空气影响下水温的变化情况进行讨论。结果表明:该冬季共有9次冷空气影响,水温变化趋势与气温相似,但变幅小于气温,而且有明显的滞后性;冷空气对水温有显著的影响,影响程度与冷空气强度、伴随的天气现象及水的深度有关,冷空气越强,水温下降幅度就越大;不同天气条件对水温的影响不一样,晴天时水温下降较小,阴天水温降幅增大,寒潮影响时水温大幅度下降,冷空气影响结束后1～2 d,水温降到最低值;采用逐步回归分析方法,建立了冬季养殖塘水下0.5 m和1 m的水温预报模式,经独立样本检验,准确率高,可以应用于业务服务。     

青藏和伊朗高原热力异常与北疆夏季降水的关系

青藏高原和伊朗高原热力异常对其周边地区天气气候有重要影响,已有研究多关注东部季风区,而对干旱区关注较少.针对这一不足,利用美国国家环境预测中心/美国国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析月平均资料和北疆43站降水资料,分析了1961-2007年5月青藏高原和伊朗高原地表感热异常与北疆夏季降水的关系.奇异值分解(SVD)分析发现,5月青藏高原地表感热与北疆夏季降水呈负相关,伊朗高原为正相关.青藏高原和伊朗高原感热异常的大尺度对比,要比仅考虑单一高原的感热异常与北疆夏季降水有更密切的联系.定义了一个热力差异指数来表征这种地表感热异常的对比程度,相关分析发现,当5月伊朗高原地表感热偏强,青藏高原地表感热偏弱时,500hPa中亚上空和贝加尔湖上空分别为异常气旋和反气旋环流,在二者共同作用下,新疆上空盛行异常的偏南气流,有利于低纬度的暖湿气流北上,形成有利于降水的环流形势,同时越赤道索马里急流偏强,低纬度水汽被接力输送至中亚和新疆地区,为降水的发生提供了有利的水汽条件.进一步分析发现,青藏高原热力异常主要影响中高层大气环流,伊朗高原则主要影响水汽通量输送.     

“尤特”特大暴雨过程的热力条件分析

1311号强台风尤特登陆后给广东带来持续性大范围强降水,对流降水特征十分显著。文章分析了"尤特"影响期间大尺度环流背景,重点讨论了此次持续性强降水过程中大气层结问题。发现低空急流向广东输送强的暖平流,是广东大气层结不稳定得以持续维持的根本原因。进一步分析发现,低空急流本身并不是"暖"的,当"尤特"趋向陆地时,陆地上的暖气团在"尤特"环流强迫下向南传播扩散,低空急流穿越这一暖区时温度升高才具备"暖"的特性。温度诊断方程结果进一步证实这一点。通过个例反查,在许多登陆后造成连续强降水的台风过程中均发现了这一特征。因此,台风登陆引起环境温度场的演变以及与低空急流的配置需引起业务预报上的重视。     

ENSO事件中纬向异常流反向与东西侧边界反射的联系

建立一个中等复杂程度的海-气耦合模式研究东、西边界反射,纬向平流项-u′(δ)(T+T′)/(δ)x在ENSO循环位相转换中的作用及东、西边界反射与纬向异常流(u′) 符号改变的关系.结果得到:u′超前Nio3区SSTA位相转变的原因是东、西边界反射造成的.Sverdrup 平衡时所产生的地转流(ur)与东、西边界反射所产生的地转流(ur)的方向在大部分时间里是相反的,同时ur与风应力强迫之间大约有9个月的滞后时间(Kelvin波从180°E出发经东边界反射产生的Rossby波到达180°E时间).在模式ENSO事件消亡过程中的某一时刻以后,边界反射产生的调整过程变为主要过程,u′主要由ur来决定,这样就造成了u′的反向先于Nio区SSTA的反向.它实际上是海洋的调整过程与风应力强迫之间滞后关系的一种反映.敏感性数值试验表明,取消东边界反射,耦合模式能够模拟ENSO循环,但其周期比控制试验的周期短一年(3年).取消-u′(δ)(T+T′)/(δ)x,耦合模式能够模拟ENSO循环,但其周期比控制试验的周期长2年(6年).     

1993—2004年华东部分地区酸雨的时空分布特征及其与气象条件的关系

分析华东地区15个酸雨观测站的1993—2004年数据资料,结果显示华东地区的酸雨灾害在全国范围内较为严重,其中以长江以南的浙江、福建地区尤为突出.1993—2004年华东地区降水的酸度呈现出先减轻后加重的趋势.降水量是影响华东酸雨的电导率和pH值的重要因素.pH值季节变化由高到低为夏、秋、冬、春,酸雨频率随季节的变化不显著.对同期15个观测站的电导率变化的分析显示,12年间华东地区降水的电导率呈现先稳定后变幅增大的趋势,降水酸度和电导率的年际变化存在显著的正相关关系.应当对影响降水酸度和电导率的相关大气成分加强监测与研究.     

广东汛期降水的时空分布特征

利用国家气候中心提供的1963～2002年广东地区23个台站的逐日降水量和NCEP／NCAR的再分析资料,分析了广东汛期降水主要时段（4～9月）的时空变化特征。结果表明：广东汛期降水量在近40年的时间里存在着微弱上升趋势,广东地区汛期降水存在较明显的年际变化特征;汛期降水量自南向北、由东到西北逐渐减少,并存在5个分区,即北部区、西南部区、中部区、西部区和东部区;广东地区全汛期和前、后汛期在EOF主要的模态变化上基本一致,而在其他模态的变化上与后汛期的变化更为接近。这是由于广东地区跨度大,地形对广东汛期降水空间分布的影响表现突出。