梅雨锋暴雨中β尺度系统的结构

本文利用中尺度数值模式ＭＭ５，选取１９８１年６月２７日梅雨锋暴雨个例进行数值模拟，分析了梅雨锋的中β尺度雨团和中β尺度系统的空间结构特征。结果指出，在中β尺度雨团相对应的地面气压场上是中尺度低压槽或闭合的中低压系统；在雨团发生初期，其垂直结构为暖心涡柱对流斜压扰动；而在雨团发展期，发展为暖心涡柱强对流混合型低涡；在雨团衰弱期， 暖心涡柱非对流前倾填塞涡。同时还揭示了在北雨团发展南雨团减弱期，在低空     

一次低空水平风切变的小尺度特征分析

低空风切变对日益繁忙的机场越来越构成威胁,为了解其发展过程和规律,就青岛机场2002年3月20日06时37分左右（UTC）发生的一次强低空风切变进行了小尺度特征的分析,揭示了这种风切变产生的小尺度风压场调整过程的特征。分析的资料是从机场的自动观测系统中提取的风切变前后10分钟的数据。分析发现,在此过程中,最强风切变阶段主要表现为风向的强气旋式切变,而在开始和结束阶段则以跑道南北两侧水平风速切变为主。在风向切变急剧加强阶段,风场向气压场的调整过程占优,导致气压的快速升高,而当气压场向风场的调整过程占优时,跑道南北两侧的风向差又迅速减小。这种局地小尺度水平风切变的产生和发展,是由风场和气压场之阃的相互调整以达到平衡的过程决定的,而这种小尺度的风压场相互适应过程所需要的特征时间则决定了风切变的持续时间。同时还分析了产生这种低空风切变的大尺度天气形势的特点,旨在探索产生强风切变的诱因,有助于预测低空风切变的产生,对飞行人员和航管人员都具有十分重要的意义。     

广东雾霾天气能见度时空特征分析——年际年代际变化

利用1980-2003年广东省22个地面气象观测站24 a的气象观测资料,采用经验正交函数分解(EOF)和连续功率谱分析方法,分析广东省雾霾天气下能见度的时空分布特征.结果发现,广东地区雾霾天气能见度的年际年代际变化主要表现在EOF的前2个主模态,方差贡献分别占17.4%和11.8%.其中第1主模态的空间场与广东省自然地理区划基本对应,其时间序列反映的主要是雾霾天气下能见度的年代际变化.在1992年前后由正向负的逐渐减小可能与上世纪90年代以后广东地区经济活动的明显增强有关;第2主模态的空间场反映出广东地区能见度时空变化一致性的特点,其时间序列具有显著的准2 a、4 a和8 a振荡周期,所反映的主要是雾霾天气能见度的年际变化,可能与大尺度季风区对ENSO年际变化信号的响应有关.     

Dominant modes of geopotential height in the northern hemisphere in summer on interdecadal timescales

Empirical orthogonal function(EOF) analysis is performed on the field of the northern hemisphere geopotential height at 200-hPa using a 54-year(1958-2011) record of summer data on an interdecadal time scale.The first dominant mode,which shows smooth semi-hemispheric variation with maximum action centers in the western hemisphere in the mid-latitudes over the eastern Pacific,North America,and the North Atlantic,is related to global warming.The second mode,which has a pronounced tropical-extratropical alternating pattern with active centers located over the eastern hemisphere from Western Europe across East Asia to the western Pacific,has a close relationship with the Arctic Oscillation.Further analysis results indicate that the two dominant modes show good correlation with the Arctic sea ice concentration(SIC),with correlation coefficients between these two modes and the first two EOF modes of the Arctic SIC reaching 0.88 and 0.86,respectively.     

全球春-秋季风降水的年际变化主模态时空特征

本文用季风区降水的年较差来表征季风的强度,对全球季风的春-秋季风降水强度年际变化的主模态进行了分析。研究表明,春-秋季风降水强度的年际变化主要体现在前两个模态的时空变化中,累积方差贡献为19.4%。第一模态为热带太平洋模态,体现了热带太平洋上的季风降水特征,这一模态主要受到ENSO事件的影响,特别是超强厄尔尼诺事件的衰减年对应着春季衰减的厄尔尼诺型海表温度异常和秋季发展的拉尼娜型海表温度异常,进而导致热带太平洋上出现较强的春-秋季风降水的反差。第二模态为热带大西洋模态,主要体现了热带大西洋上的季风降水特征,这一模态主要受到大西洋Nino的影响。     

基于长短时记忆神经网络的辽东湾海冰延伸期预报方法研究

通过合成分析和回归分析,研究了影响辽东湾海冰变化的局地和大尺度环流因子,并基于一种深度学习方法——长短时记忆神经网络(LSTM),建立了辽东湾海冰延伸期预报模型。结果表明,LSTM模型能较好地预报出未来15 d辽东湾海冰的总体发展趋势、浮冰外缘线离岸距离的振荡变化及峰值发生时间等关键特征,1～15 d预报的平均绝对误差为4.1～5.7 n mile~①,均方根误差为5.4～7.5 n mile。LSTM模型的预报时效可达到15 d,较目前海冰数值预报(5～7 d)的时效延长一倍,且运算速度极快,能够节省大量的计算资源和时间成本。该模型的建立为利用深度学习方法开展海洋和气象预报提供了一种新思路。     

深海温度变化对太阳活动的响应

通过太平洋、大西洋深海温度场谱分析发现,地球海洋温度变化广泛盛行着22年尺度的年代际周期性变化,这种22年变化周期在深层海洋中更为清楚。分析认为,这是地球海洋温度场对太阳磁场周期性变化的响应。世界海洋不同海域深海温度对于太阳磁场磁性22年周期响应的相位存在显著不同,南北大西洋海温变化相位相差115度,即变化趋势接近相反;南北太平洋海温变化相位相差19度,南太平洋变化超前。另外,太阳活动所激发的海温变化的振荡幅度在不同海域也有显著差异,北大西洋海温22年周期振幅为0.07℃,而南大西洋则高达018℃,是北大西洋的2.5倍之多!在太平洋中,北太平洋深海温度22年周期振幅最大,南太平洋次之,赤道中太平洋最小     

东海黑潮暖舌对热带气旋“派比安”(1807)强度的影响

通过使用天气研究与预报(Weather Research and Forecasting,WRF)模式对热带气旋(Tropical Cyclone,TC)个例“派比安”(1807)进行了一组数值试验,分析了东海黑潮暖舌对“派比安”强度的影响。研究结果表明,东海黑潮暖舌高海面温度(以下简称“海温”)导致TC区域内海气界面热通量显著增加,并造成TC边界层不稳定特征发展,形成了有利于垂直对流发展的边界层环境。因此TC内特别是TC眼墙处对流更为活跃,TC强度显著提高,同时黑潮暖舌对TC的局部加热还会引起TC内部对流活动的非对称分布。根据数值试验的结果,黑潮暖舌为“派比安”整体动能增加做出约24.7%的贡献,中心气压变化对东海黑潮暖舌高海温特征的响应时间约为10 h。此外,在黑潮暖舌作用下,“派比安”7级风圈半径扩张16.3%,最大风速半径收缩10.7%。     

北极冬季季节性海冰双模态特征分析

近年来北极海冰快速变化,北极中央区边缘正由以多年冰为主转为季节性海冰为主。通过对北极冬季季节性海冰的EOF分解发现,2002-2012年期间北极季节性海冰变化的前两模态主要体现为2005年和2007年的季节性海冰距平。其中第二模态主要体现了北极海冰在2005年的一种极端变化,而第一模态不仅体现了北极海冰在2007年的变化,还体现了北极季节性海冰的从负位相到正位相的转变。通过比较发现,在研究时段北极季节性海冰最主要的变化发生在北极太平洋扇区,在2007年,冬季季节性海冰距平发生位相转变,2007-2010年一直维持正位相,北极太平洋扇区冬季季节性海冰保持显著正距平。太平洋扇区表面温度最大异常也发生在2007年,从大气环流来看,2007年之后波弗特海区异常高压有利于夏季太平洋扇区海冰的减少,而西风急流的减弱有利于夏季波弗特海区异常高压的维持,结合夏季海冰速度,顺时针的冰速分布有利于海冰离开太平洋扇区,因而会导致冬季太平洋扇区季节性海冰转为正距平并且从2007年一直维持到2010年。     

大气环流优势模态对北极海冰变化的响应Ⅰ.北极涛动

利用美国冰雪中心海冰密集度数据,分析了1979-2012年北极海冰面积的时间变化特征,发现北极海冰具有显著的年代际变化特征,分别在1997和2007年前后存在两次年代际转型突变点,相应的大气环流优势模态——北极涛动(AO)也存在显著的时空变化。1979-1996年阶段海冰下降趋势较弱并以较强的年际振荡为主,AO模态较强且显示出低频振荡特征;1997-2006年阶段北极海冰快速减退趋势占优,同时伴随着较弱的年际振荡,AO模态减弱且振荡周期缩短;2007-2012年阶段海冰范围较快下降同时具有极强的年际振荡,方差变化是前两个阶段的2~3倍,AO不仅强度加强,空间结构也发生了变化,极涡中心分别向格陵兰岛和白令海峡一侧延伸,这种结构有利于极地冷空气入侵欧洲和北美。利用ECHAM5大气模式进行的数值试验结果也证实了较强振荡的海冰强迫对AO模态的改变具有决定作用。