旱涝指数的研究

提出了一种新的区域旱涝指数及其旱涝标准的划分方法，并运用该指数对近50a（1951－2000年）来华北地区夏季旱涝进行了分析，通过与其他旱涝指数的比较分析，发现该指数能较合适地反映区域旱涝的程度和范围，且划分旱涝的标准较客观，具有一定的普适性。     

南海海温和西南地区土壤湿度异常与中国东部夏季降水的可能联系

利用1958—2001年NOAA海温资料、欧洲中心(ECMWF)ERA40土壤湿度再分析资料和中国100 °E以东444站的降水资料,探讨了南海海温和土壤湿度异常与我国东部夏季降水之间的可能联系,并初步讨论其可能的物理过程。结果表明,春季南海海温与西南地区东部土壤湿度的异常变化之间存在显著的负相关关系,而土壤湿度的异常与我国东部夏季降水之间也存在密切的联系。当春季南海海温异常偏高(低)时,我国西南地区东部的土壤通常出现异常偏干(湿),而夏季长江流域降水偏多(少)、东南沿海地区降水偏少(多)。进一步分析表明,春季南海海温异常偏高(低),有利于我国南部区域低层西南风减弱(偏强),西南地区东部水汽输送减少(增加),导致该地区春季的降水异常减少(增加)、土壤偏干(湿);通过蒸发反馈机制使得夏季西南地区东部地表温度偏高(低),引起副高西伸(东退)发展,最终导致我国东部地区夏季降水的异常。      

CWRF边界层参数化对东亚近海热带气旋模拟的影响评估

基于CWRF模式结果,探讨了6种边界层参数化方案对30 a东亚近海热带气旋的强度、频数及路径模拟的可能影响。结果发现:CWRF模式中各边界层参数化方案模拟的热带气旋频数普遍较观测偏少,模拟强度相比观测也均偏弱。热带气旋的强度、频数及出现频次的空间分布对模式边界层方案的选取较为敏感。CAM3方案模拟强热带气旋的能力较其他方案偏好,ACM方案在多数年份模拟的热带气旋个数偏多,且在不同月份模拟的热带气旋生成频率与观测最接近,CAM3方案模拟的热带气旋出现频次与观测的偏差在大部分地区偏小。综合来看,CWRF模式中边界层参数化选用CAM3方案模拟热带气旋活动的性能较好。     

陆面过程与天气研究

陆面作为大气运动的下边界,通过动量、热量及物质交换与大气发生复杂的相互作用。陆面过程被认为是影响天气气候的关键过程之一。关于陆面过程对气候的影响已经开展了大量较为深入的研究,相比之下,针对陆面过程对天气的影响研究并没有受到足够的重视。近年来,陆面过程与天气研究也开始受到了越来越多的关注。本文从陆面基本要素、下垫面构成、陆面诱发的局地环流3个方面,回顾了土壤湿度、地形、土地利用、山谷-平原环流等要素和过程对强对流、暴雨、台风、高温热浪等天气事件影响研究的相关进展,以期为今后的研究提供参考。需要指出,尽管此方面的研究已取得了一定进展,但关于陆面过程对天气,尤其是极端(高影响)天气的影响及机制还有待深入研究,进而从陆面过程的角度来理解重要天气形成、发生和发展的机理,从而为数值模式发展和天气预报业务提供更有力的科学支撑。     

中国冬季暖夜频率变化特征及其与海温的关系

采用排除台站迁移对逐日资料均一性影响的中国201个台站1960—2009年冬季逐日最低气温资料,NCEP/NCAR再分析的月平均500 h Pa位势高度场资料,及由NOAA重构的海温场资料,对中国冬季暖夜频率(frequence of warm winter night,FWWN)的时空变化特征及暖夜频率与全球海温的关系进行了分析。结果表明:近50 a中国冬季暖夜频率显著增加,并于1988年前后发生突变;冬季暖夜频率的变化幅度及趋势均是在西北地区东部最大,西南地区最小;中国冬季暖夜频率可以分为5个各自变化特征比较一致的区域;赤道印度洋到赤道西太平洋海区、黑潮区、北大西洋海区及南太平洋海区的海温指数均与中国冬季暖夜频率在全国大部分地区呈显著正相关;4个海区海温指数的异常年对应的大气环流场背景均能反映出它们分别与中国冬季暖夜频率呈正相关的事实。     

中国北方暴雪的年代际变化及其与大气环流和北极海冰的联系

采用相关、回归等统计方法,对中国北方暴雪的年代际变化特征及其与大气环流和北极海冰的联系进行探讨。结果表明:中国北方冬季暴雪发生频次较高区域主要位于东北,在空间分布上呈现由西北向东南增加的态势,且存在明显的年代际变化特征:1965—1980年为东北暴雪少发期; 2002—2011年为东北暴雪多发期。分析表明:暴雪少发期,输送至东北的水汽较少;暴雪多发期,更多的水汽输送来自于西北太平洋,同时偏北气流引导的极地冷空气与偏南风引导的太平洋暖湿空气在东北地区汇合,提供暴雪频发的动力条件,造成东北暴雪出现年代际增多。此外,研究发现:前期秋季北极海冰的年代际减少与东北暴雪的年代际增加存在很好的相关性;秋季北极海冰异常偏少导致的大气环流异常主要表现为纬向西风减弱和NAO负位相,由此导致大气经向活动增强,利于极地冷空气向南入侵,且冷空气与暖湿空气在东北地区汇合,这是东北暴雪年代际增加的重要原因之一。     

云微物理参数化对东亚近海热带气旋活动模拟的影响

基于CWRF模式(Climate Extension of Weather Research and Forecast Model)结果,探讨了8种云微物理参数化方案对1986—2015年间东亚近海热带气旋的空间分布、频数及强度模拟的影响。结果发现:CWRF模式中各云微物理参数化方案模拟的热带气旋频数普遍较观测偏少,其模拟的强度相比观测也偏弱;热带气旋的空间分布和频数对云微物理参数化方案的选择较为敏感,而云微物理方案的选择对热带气旋强度的模拟影响不大; Morrison方案和Morrison-a方案模拟的热带气旋空间分布更接近于观测,但对热带气旋频数及强度的年际变化趋势模拟得较差,而GSFCGCE方案的TS评分及强度、频数的相关系数均较其他方案偏高。综合来看,采用GSFCGCE方案模拟热带气旋活动总体最优。进一步分析发现,相较于Morrison方案和Thompson方案,考虑气溶胶影响的Thompson-a和Morrison-a方案不仅可以有效提高对热带气旋频数及空间分布的模拟能力,还对热带气旋频数及强度年际变化趋势的模拟能力也有所提升。     

Nino C区秋季海温异常对东亚冬季大气环流的影响

研究了秋季赤道中东太平洋（Nino C区:0～10°S,180～90°W）的SST异常对东亚冬季大气环流的可能影响。在揭示二者联系的基础上,通过分析海温异常所引起的500hPa高度、经向风及纬向风的异常特征,探讨了秋季海温异常影响东亚冬季大气环流的可能途径。研究发现,Nino C区秋季SST异常,能够对东亚及西太平洋地区的大气环流及风场产生显著影响,进而影响东亚冬季风活动:秋季SST正（负）异常,引起西太平洋地区出现类似负（正）WP遥相关型的环流异常,中纬度纬向西风加强（减弱）,东亚及沿海地区出现异常南（北）风分量,经向风减弱（加强）,最终导致偏弱（强）的东亚冬季风活动。这是海温异常影响东亚冬季大气环流的一种可能途径。     

冬季黑潮区域SSTA的时空演变及其与大气环流的联系

采用海温资料和NCEP／NCAR 40a再分析的海平面气压场(SLP)、高度场、风场资料，利用REOF、相关分析和合成分析方法，研究了冬季黑潮区域海温异常(SSTA)的时空演变，结果显示：冬季黑潮SSTA具有整体一致的空间变化特征，并具有明显的年际、年代际变化趋势。划分了冬季黑潮海温的正、负异常年，分析了相应年份若干气象要素场的分布特征，结果表明：负异常年时，黑潮海域SLP和700hPa高度场为负距平，冬季风加强，正异常年则反之；冬季黑潮区域SSTA与850 hPa风场距平的分布形态关系密切。     

RESPONSE OF THE ATMOSPHERIC GENERAL CIRCULATION TO WINTER SNOW COVER ANOMALY

In this paper,the response of the atmospheric general circulation to winter anomalous snowcover was investigated through observations studies and model simulation.Results from the observations show that:(1)the anomalous winter snow cover in theextratropics of Eurasian Continent bears an intimate relation to the contemporary atmosphericgeneral circulation.The positive anomaly of winter snow cover is usually accompanied by positiveatmospheric EUP teleconnection pattern and stronger East Asian winter monsoon:or vice versa.(2)The linkage between them suggests that the abnormal winter snow cover has an importantimpact on winter atmospheric general circulation.The anomalous snow cover pattern can lead tothe anomaly of winter atmospheric EUP teleconnection pattern and thus influence East AsianWinter monsoon.With NCAR CCM2 including BATS land surface scheme,three groups of experiments wereperformed to examine the atmospheric response to the anomalous snow cover pattern and explorethe relevant mechanism.Simulated results agree well with the observations,which testify thesignificant response of the atmosphere to snow cover anomaly.It is found that the radiative coolinginduced by anomalous snow cover plays an important role in above processes,and the feedback oflong-wave radiation can not be neglected.