Vertical structure variability and equatorial waves during central Pacific and eastern Pacific El Ni?os in a coupled general circulation model

Recent studies report that two types of El Ni?o events have been observed. One is the cold tongue El Ni?o or Eastern Pacific El Ni?o (EP El Ni?o), which is characterized by relatively large sea surface temperature (SST) anomalies in the eastern Pacific, and the other is the warm pool El Ni?o (a.k.a. ‘Central Pacific El Ni?o’ (CP El Ni?o) or ‘El Ni?o Modoki’), in which SST anomalies are confined to the central Pacific. Here the vertical structure variability of the periods during EP and CP is investigated based on the GFDL_CM2.1 model in order to explain the difference in equatorial wave dynamics and associated negative feedback mechanisms. It is shown that the mean stratification in the vicinity of the thermocline of the central Pacific is reduced during CP El Ni?o, which favours the contribution of the gravest baroclinic mode relatively to the higher-order slower baroclinic mode. Energetic Kelvin and first-meridional Rossby wave are evidenced during the CP El Ni?o with distinctive amplitude and propagating characteristics according to their vertical structure (mostly first and second baroclinic modes). In particular, the first baroclinic mode during CP El Ni?o is associated to the ocean basin mode and participates to the recharge process during the whole El Ni?o cycle, whereas the second baroclinic mode is mostly driving the discharge process through the delayed oscillator mechanism. This may explain that the phase transition from warm to neutral/cold conditions during the CP El Ni?o is delayed and/or disrupted compared to the EP El Ni?o. Our results have implications for the interpretation of the variability during periods of high CP El Ni?o occurrence like the last decade.     

Recent and future sea surface temperature trends in tropical pacific warm pool and cold tongue regions

Using coral data, sea surface temperature (SST) reanalysis data, and Climate Model Intercomparison Project III (CMIP3) data, we analyze 20th-century and future warm pool and cold tongue SST trends. For the last 100?years, a broad La Nina-like SST trend, in which the warming trend of the warm pool SST is greater than that of the cold tongue SST, has appeared in reanalysis SST data sets, 20C scenario experiments of the CMIP3 data and less significantly in coral records. However, most Coupled General Circulation Models subjected to scenarios of future high greenhouse gas concentrations produce larger SST warming trends in cold tongues than in warm pools, resembling El Nino-like SST patterns. In other words, warmer tropical climate conditions correspond to stronger El Nino-like response. Heat budget analyses further verify that warmer tropical climates diminish the role of the ocean’s dynamic thermostat, which currently regulates cold tongue temperatures. Therefore, the thermodynamic thermostat, whose efficiency depends on the mean temperature, becomes the main regulator (particularly via evaporative cooling) of both warm pool and cold tongue temperatures in future warm climate conditions. Thus, the warming tendency of the cold tongue SST may lead that of the warm pool SST in near future.     

盛夏渤海湾大气边界层辐合线触发对流风暴对比分析

本文对渤海湾2008—2009年,由大气边界层辐合线引起的对流风暴进行了分析。结果表明,在高温、高湿不稳定大气层结环境条件下：（1）单一的海风锋在其端点可产生对流性降水。（2）海风锋与弱冷锋相遇,或者两条海风锋相交,或者雷暴单体的出流边界与海风锋相遇均会产生强对流风暴。（3）渤海湾边界层辐合线触发对流风暴大多发生在每年7 8月,且在副热带高压控制渤海湾后东退的过程中,此时大气层结处在高温、高湿不稳定状态。辐合线触发的对流风暴是沿辐合线移动,移动方向取决于辐合线两侧的主导风向。（4）边界层辐合线触发对流风暴,具有突发性强,持续时间短等特点,分析渤海湾边界层辐合线的移动与演变能提高强对流风暴的临近预报、预警,减少突发性天气引起的灾害。     

基于图像熵的卫星云图分类方法

介绍一种基于图像熵和自动分割技术的卫星云图阂值分类方法,重点解决普通阈值法中阈值不确定性的问题。采用自动分割方法进行云图的划分,结合图像纹理特征信息,通过统计分析来确定具体的阈值。将该方法应用于2007年7月上旬淮河流域的暴雨过程,并与美国GOES卫星分层阈值进行类比,分析了两种阈值与地面实况降水间的关系。结果表明,该方法能够在卫星估算降水过程中增强对不同类型降水的识别能力,是一种有效的卫星云图分类方法。     

区域集合预报系统2 m温度预报的校准技术

采用非齐次高斯回归 (NGR) 技术对国家气象中心区域集合预报系统的2 m温度预报结果开展了一阶偏差和二阶离散度的校准研究。对预报结果比较详尽的检验分析表明:校准后的2 m温度预报可靠性和预报技巧均显著提高,表现为校准后集合预报成员的均方根误差与离散度更为接近;原Talagrand直方图中的“L”形分布现象得到有效改善;Brier评分、最小连续分级概率评分 (CRPS) 明显减小,相对作用特征 (ROC) 面积增大,说明校准后的2 m温度预报表现出更好的预报技能。此外,NGR技术与自适应误差订正技术的对比试验表明,NGR在消除集合平均偏差和提高集合离散度两个方面均有优势。     

天津武清地区云凝结核变化特征

利用2009年11—12月在天津武清气象局测量的云凝结核(CCN:Cloud Condensation Nuclei)浓度资料以及气溶胶数谱分布的观测资料,分析了武清地区在不同过饱和度(0.1%～1.0%)下云凝结核浓度及活化率的变化特征。结果表明:武清地区冬季CCN数浓度变化范围很大,过饱和度1%时,浓度变化范围为4000～32000cm-3,且浓度受风速影响明显,风速2级以下CCN数浓度很高,过饱和度1%时,其平均浓度可达16000cm-3,但对于4级风速以上CCN平均浓度为4000cm-3左右;在过饱和度0.1%～0.4%间CCN浓度变化较大,过饱和度每增加0.1%,CCN浓度增加值平均约为过饱和度0.4%～1.0%间浓度增量的5倍。低过饱和度(0.1%、0.2%)下,活化率受风速影响明显,1级风速下的CCN活化率约为4级风速下的3倍,但在过饱和度1%时活化率则相差不大。CCN浓度的日变化呈双峰型,峰值时刻为北京时间08:00和18:00左右,活化率的日变化则呈双谷型,这主要是受局地排放影响的结果。利用指数函数拟合各风速下CCN浓度过饱和度谱,表明该地谱型为典型的大陆型。     

地基GPS水汽总量在人工增雨中的应用

利用成都市地基GPS综合应用网的观测数据,反演出大气水汽总量,并结合多普勒天气雷达探测的垂直积分液态水含量(VIL),分析了这两种新型大气水汽探测资料在人工影响天气作业中的变化特征,初步得出了GPS大气水汽总量(GPS PWV)与人影作业前后降雨量的关系。研究表明:GPS PWV与人工增雨过程有较好的对应关系,人影作业后1～3h伴随小时雨量的增大GPS PWV有下降,体现了催化剂将空中部分冰面过饱和水汽凝华核化转化为降水过程。GPS反演的水汽资料结合新一代多普勒天气雷达探测的液态水资料在指导人工影响天气作业和短临天气预报方面具有良好的应用前景。     

一次缓慢东移的黄河气旋暴雨的诊断分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和常规气象资料,对2001年6月28-29日发生在河南的一次黄河气旋暴雨过程进行了诊断分析。结果表明：黄河气旋的稳定少动是造成这次暴雨的直接原因,高层辐散与中层正涡度平流对黄河气旋形成和发展起了重要作用。这次过程的水汽主要来自副高东南侧的海上,孟加拉湾的水汽也有一定的贡献。暴雨区的中低层对称不稳定的存在,导致上升运动和水汽输送的加强,造成降水的增幅。     

开源GIS支持下的气象灾害风险区划分析

近年来气象灾害频繁发生,给我国人民生活、经济发展带来严重威胁。灾害风险区划分析作为防灾减灾的基础工作,在我国逐渐展开。为探索一种基于开源GIS的县级区域气象灾害风险区划分析技术方案,首先分析开源GIS的发展状况,探讨了开源GIS的质量、性能及应用中需注意的法律因素等,而后以东营市河口区为例,选择QGIS、ILWIS等开源软件,基于区域灾害系统论构建不同气象灾害的分析模型及综合气象灾害分析模型,进行县级区域气象灾害风险区划分析,最终编制实验区气象灾害风险区划分级图。     

1951—2010年长沙市极端气温事件的变化特征

利用1951-2010年长沙最高和最低气温资料,运用国际上通用的百分位阈值法确定暖日、暖夜和冷日、冷夜数,采用线性倾向估计法和M-K突变检测等方法,研究长沙市60 a来极端气温事件的时空变化特征。结果表明,暖日和暖夜数分别以3.48个.（10a）-1和3.06个.（10a）-1的速率显著增加,冷日和冷夜数分别以-2.13个.（10a）-1和-1.78个.（10a）-1的速率显著减少,白天增暖幅度大于夜间增暖幅度。研究还表明,阶段性特征明显,近60 a来暖日和冷日、冷夜数发生了明显的突变。暖日数增加秋季最显著,春季次之;暖夜数增加夏季最显著,冬季次之。冷日（夜）数减少的季节主要是春季和冬季;四季都在变暖,但以春季、冬季变暖最明显。7月暖日（暖夜）数增加最显著,4月和2月冷日（冷夜）数减少最显著。