中国不同干湿区蒸发皿蒸发和实际蒸发之间关系的研究

利用降水量将中国划分为干旱、半干旱、湿润和半湿润4个区域,开展不同区域中蒸发皿蒸发和多个模式模拟的实际蒸发的集成结果对比研究,探讨和分析在不同干湿背景下蒸发皿蒸发和利用观测的气象数据驱动的陆面过程模型模拟的实际蒸发之间的关系,并对导致这种关系的原因进行了分析,表明结果:(1)实际蒸发在中国整体上表现为下降趋势,这与湿润和半湿润区的变化趋势一致,而在干旱和半干旱区,实际蒸发表现为上升的变化趋势;(2)对比不同干湿区域的结果发现,在干旱和半干旱区,蒸发皿蒸发和实际蒸发表现为相反的变化趋势,在半湿润和湿润区,蒸发皿蒸发和实际蒸发表现为相同的变化趋势,在中国整体上蒸发皿蒸发和实际蒸发在总体上也具有一致的变化趋势;(3)单站分析的结果表明,中国东南大部分站点蒸发皿蒸发和实际蒸发表现为相同的变化趋势,而在西北地区大部分站点两者之间是相反的关系,这与区域平均的结果是一致的;(4)蒸发皿蒸发和实际蒸发之间在各个地区存在不同的关系主要是由于不同的干湿背景下实际蒸发变化的主要制约因子不同造成的。     

2008年初中国南方低温雨雪冰冻事件的等熵位涡分析

利用等熵位涡理论对2008年初发生在我国南方的低温雨雪冰冻事件进行了诊断分析,结果表明,这次低温雨雪冰冻天气事件第一阶段的强冷空气主要来自新地岛以东洋面的平流层下部和对流层上部,从第二到第四阶段除了新地岛以东洋面外,还有来自北欧和拉普帖夫海、地中海的高位涡强冷空气补充。伴随着高层高位涡向南传播,高位涡气块在垂直方向强烈向下伸展、对流层顶动力异常,引起高位涡区气块旋转加强、正涡度增加及其前方低层正涡度的产生,而其后方,因绕高位涡中心气流沿等熵面下沉,地面高压迅速发展,低位涡气块则相反。过程期间,由于巴尔喀什湖高位涡中心和地中海高位涡主体(低涡)的存在和维持,孟加拉湾上空正相对涡度输送频繁,使得南支槽不断生消;而乌拉尔山低位涡带(高脊)和贝加尔湖高位涡中心(低涡)由于低、高位涡空气的不断注入,发生一次次的替换和发展,在引导冷空气持续南下与孟加拉湾北上的暖湿气流长时间在我国华南上空汇合的同时,还导致地面西伯利亚高压反复增强并分裂小高压数次南下,地面强冷空气不断补充,最终造成华南低温雨雪冰冻天气的长时间持续。     

“2.28”云南罕见春季强对流雷达回波特征分析与数值模拟

利用常规观测、红外云图、水汽图像、CINRAD-CC多普勒天气雷达观测、NCEP 1°×1°再分析资料和WRF模式,对2008年漏报的"2.28"云南罕见春季强对流中冰雹、雷打雪雷达回波特征进行分析和数值模拟研究。结果表明,此次过程是由强西南低空急流和地面冷空气引起,过程中昆明雷打雪上空为向高层扩展增强的逆风区,近地层零速度线呈"S"型暖平流形式,有钩状、块絮混合条状或片状回波对应,45 dBz的钩状回波强中心带在5~7 km处并向高层偏东方向伸展;玉溪强冰雹由"弓"型回波前部中-γ尺度中气旋活动所致,回波强度、零速度线自南向北呈汇合型和发散型的典型超级单体回波特征,60 dBz最强中心在5 km高度,雹云中50 dBz回波经历柱状、倒"V"和钩状,并与有界弱回波BWER相伴。WRF较好地模拟了整个强对流过程中的回波强度、形态和移动方向,验证了实况中冰雹、雷打雪云中存在强倾斜上升气流和冰雹云中倾斜上升气流,以及垂直上升运动大于雷打雪云中的事实。     

近36年湖南省干湿的空间分布特征及变化趋势

利用湖南省80个测站1970—2005年降水和蒸发资料,采用REOF、小波分析和M-K突变分析等方法,对湖南省干湿的空间分布特征和变化趋势进行分析。研究表明:湖南省干湿存在4个干旱区域和3个湿润区域,除湘南、湘西和湘东部分地区外,其余地区有变湿趋势。根据EOF和REOF分析,湖南省干湿空间分布既有全区一致性,也存在南部和北部及湘中与周围地区相反变化的差异,大致可以分为湘南湘西南、湘北、湘中、湘东北4个异常区,且各异常区于1980年代末—1990年代初有一个由干向湿的转变过程。除湘中区外其他各区域1970年代中期以前和1990年代之后处于湿润时期,1980年代处于干旱时期。湘北区和湘中区存在2.6、5.3和11.6年的周期干湿变化;湘南、湘西南区和湘东北区存在2.6、7和16年的干湿变化。     

A Case Study on a Quasi-Stationary Meiyu Front Bringing About Continuous Rainstorms with Piecewise Potential Vorticity Inversion

A 4-day persistent rainstorm resulting in serious flooding disasters occurred in the north of Fujian Province under the influences of a quasi-stationary Meiyu front during 5-8 June 2006. With 1°× 1° latitude and longitude NCEP reanalysis data and the ground surface rainfall, using the potential vorticity （PV） analysis and PV inversion method, the evolution of main synoptic systems, and the corresponding PV and PV perturbation （or PV anomalies） and their relationship with heavy rainfall along the Meiyu front are analyzed in order to investigate the physical mechanism of the formation, development, and maintenance of the Meiyu front. Furthermore, the PV perturbations related to different physics are separated to investigate their different roles in the formation and development of the Meiyu front. The results show： the formation and persistence of the Meiyu front in a quasi-WE orientation are mainly due to the maintenance of the high-pressure systems in its south/north sides （the West Pacific subtropical high/ the high pressure band extending from the Korean Peninsula to east of North China）. The Meiyu front is closely associated with the PV in the lower troposphere. The location of the positive PV perturbation on the Meiyu front matches well with the main heavy rainfall area along the Meiyu front. The PV inversion reveals that the balanced winds satisfying the nonlinear balanced assumption represent to a large extent the real atmospheric flow and its evolution basically reflects the variation of stream flow associated with the Meiyu front. The unbalanced flow forms the convergence band of the Meiyu front and it mainly comes from the high-pressure system in the north side of the Meiyu front. The positive PV perturbation related to latent heat release in the middle-lower troposphere is one of the main factors influencing the formation and development of the Meiyu front. The positive vorticity band from the total balanced winds is in accordance with the Meiyu front band and the magnitude of the posit     

A Diagnostic and Numerical Study on a Rainstorm in South China Induced by a Northward-Propagating Tropical System

A strong cyclonic wind perturbation generated in the northern South China Sea （SCS） moved northward quickly and developed into a mesoscale vortex in southwest Guangdong Province, and then merged with a southward-moving shear line from mid latitudes in the period of 21-22 May 2006, during which three strong mesoscale convective systems （MCSs） formed and brought about torrential rain or even cloudburst in South China. With the 1° ×1° NCEP （National Centers for Environment Prediction） reanalysis data and the Weather and Research Forecast （WRF） mesoscale model, a numerical simulation, a potential vorticity inversion analysis, and some sensitivity experiments are carried out to reveal the formation mechanism of this rainfall event. In the meantime, conventional observations, satellite images, and the WRF model outputs are also utilized to perform a preliminary dynamic and thermodynamic diagnostic analysis of the rainstorm systems. It is found that the torrential rain occurred in favorable synoptic conditions such as warm and moist environment, low lifting condensation level, and high convective instability. The moisture transport by strong southerly winds associated with the rapid northward advance of the cyclonic wind perturbation over the northern SCS provided the warm and moist condition for the formation of the excessive rain. Under the dynamic steering of a southwesterly flow ahead of a north trough and that on the southwest side of the West Pacific subtropical high, the mesoscale vortex （or the cyclonic wind perturbation）, after its genesis, moved northward and brought about enormous rain in most parts of Guangdong Province through providing certain lifting forcing for the triggering of mesoscale convection. During the development of the mesoscale vortex, heavy rainfall was to a certain extent enhanced by the mesoscale topography of the Yunwu Mountain in Guangdong. The effect of the Yunwu Mountain is found to vary under different prevailing wind directions and intensities. The location o     

印度洋偶极子与热带太平洋海洋表面温度异常多时间尺度相互作用初析

本文利用交叉谱方法, 将印度洋偶极子 (简称IOD) 与ENSO的相关关系分解到不同的时间尺度上来分析, 进而通过对海气耦合过程的初步分析, 讨论了不同时间尺度上IOD与ENSO的相互作用。结果表明, IOD与ENSO在准1～2年、 准3年、 准4年等三个时间尺度上存在显著相关, 同时, IOD还存在一个独立于ENSO的模态, 主要表现在准8个月时间尺度上。从海气相互作用的角度看, 在与ENSO相关的三个特征时间尺度上, IOD年际变率主要通过引发热带印度洋纬向风异常并且东传到太平洋, 从而引起热带中东太平洋海温的年际变率。与ENSO相对独立的IOD模态则没有类似的纬向风异常东传过程。此外, 在上述四个不同时间尺度上, 产生IOD变率的印度洋海气耦合过程不尽相同, 各具特点。     

夏季西北太平洋和南中国海台风生成与前期冬春主要环境条件的关系

利用NCEP/NCAR月平均再分析资料、OLR资料和中国气象局编辑的<台风年鉴>及<热带气旋年鉴>资料,对西北太平洋和南中国海夏季中心附近的平均风力达8级(17 m/s)或以上的热带气旋(含热带风暴、强热带风暴和台风,以下统称台风)牛成频数与气候背景的关系进行了研究分析.对台风牛成多寡的气候背景差异和特征进行比较表明,前期冬春季海温和赤道辆合带的异常与夏季台风生成有密切的关系.前期冬春季在类似于La Nina型海温距平分布背景下,从冬至夏在赤道中太平洋160°E附近的ITCZ有一个向西北方向加强北抬的过程,太平洋ITCZ的活动偏北偏强,赤道太平洋有异常活跃的ITCZ向西太平洋台风主要源地推进,有利于后期夏季台风的生成;相反,前期冬春季在类似于E1 Nino型海温距平分布背景下,赤道西太平洋ITCZ偏弱偏南,不利于后期夏季的台风生成.在夏季多台风年,前期冬季西太平洋暖海温异常为后期台风的发展提供了重要的有利背景,在暖海温的持续作用下,对流层的风场辐合异常增强,增加了暖海温区的水汽供应.到了前期春季,热带辐合带的扰动扮演了更为重要的角色.随着赤道辐合带的北移,附加的异常辐合位于暖海温区时,会激发出低空大尺度水汽辐合与自由大气中潜热释放之间的正反馈,有利于后期台风的生成.当前期冬季至春季西北太平洋海温持续异常偏冷时,对流层的风场为辐散异常,减少了冷海温区的水汽供应,导致赤道辐合带不活跃,缺乏必要扰动,夏季台风生成偏少.     

东海黑潮暖舌的演变及其对我国气温的影响

利用高分辨率的海温分析资料模式资料,分析了黑潮暖舌与我国气温的关系,初步探讨了太平洋年代际振荡(PDO)等造成黑潮暖舌变化的可能原因。结果表明,冬季和春季东海黑潮暖舌存在明显的年际和年代际变化。暖舌在1996/1997年发生了一次突变,此前暖舌处在偏冷的状态,之后转为偏暖的状态。我国冬季和春季气温存在一定的年代际变化,1997年之后,冬季除东北和新疆外,气温有所偏高,而春季气温全国表现为一致的显著偏高。冬季和春季气温对黑潮暖舌存在邻(域)响应。冬季东海黑潮暖舌指数与冬季我国东部气温存在正相关,并且这一相关性能够延续到次年春季。冬季黑潮暖舌指数与我国4月海陆热力差异指数也存在显著的正相关。当冬季暖舌偏强(弱)时,4月海陆热力差异指数偏高(低),即东亚地区海陆热力差异偏大(小)。春季黑潮暖舌指数与春季我国中部及南方地区气温也存在正相关,当春季黑潮暖舌偏强(弱)时,上述地区气温将偏高(低)。PDO和黑潮暖舌之间的相互作用存在一个反馈机制。西风的增强,可通过使海洋向大气释放热量增加和向南的埃克曼(Ekman)输送,降低北太平洋中部的SST,而这一地区SST的降低对应着PDO的暖位相。增强的负风应力旋度在北太平洋副热带流涡中强迫出的向南斯维尔德鲁普(Sverdrup)流也偏强,而向北流动的东海黑潮的增强正是补偿了这一向南的海流。黑潮增强后经过两个月将大量热量输送至北太平洋中部,增强了这一地区的SST,而这对应着PDO的冷位相。     

华南秋季蒸发量的时空演变特征

利用华南区域66个气象站点1960～2004年的观测数据分析了华南秋季蒸发皿蒸发量和实际蒸发量的时空变化.分析结果表明:华南中部和西北部是华南秋季蒸发皿蒸发量的两个主要气候变异中心区,华南中部秋季蒸发皿蒸发量具有以年代际变化为主的特征,并且在45年内总体上呈下降趋势.在影响蒸发皿蒸发量的因子中,太阳辐射与蒸发皿蒸发量的相关性最好,呈显著的正相关.对实际蒸发量而言,华南中部和西部偏西地区则是两个主要的变异中心,两区域的秋季实际蒸发量具有以年际变化为主的特征,降水对华南秋季实际蒸发量的影响最为显著,华南秋季实际蒸发量一般都在蒸发皿蒸发量的40%左右,并且比值总体上呈现微弱的由南向北递增趋势.