梅雨锋暴雨数值模拟中地形的作用

通过WRF模式对2003年7月9日至10日梅雨锋暴雨天气过程在有、无地形情况下数值模拟的结果的分析,探讨了地形对梅雨锋暴雨的影响。研究表明:在有地形的模拟中,模拟的结果较好地再现了梅雨锋降水过程、主要影响系统和梅雨锋的结构;而无地形的模拟中,模拟的雨带偏南,强降水范围偏大,降水系统偏南。地形对梅雨锋暴雨的作用是由于地形减弱了北方冷空气的强度。     

非均匀地表陆面过程参数化研究

地表固有的非均匀性影响近地层大气的垂直结构,甚至改变局地天气条件,亦使得大气数值模式大尺度网格面积水热通量的计算对其具有较强的敏感性。为了提高气候模式性能,非均匀陆面过程参数化已是当前大气边界层和陆面过程模式研究的热点和难点问题之一。本文在调研国内外大量文献的基础上,综述了近年来非均匀地表陆面过程参数化的研究现状,分析和比较了不同的参数化方法的优缺点以及数值模式模拟结果对它们的响应,提出了目前尚待继续探讨和解决的几个关键性问题。     

Simulation of the westerly jet axis in boreal winter by the climate system model FGOALS-g2

The major features of the westerly jets in boreal winter, consisting of the Middle East jet stream (MEJS), East Asian jet stream (EAJS) and North Atlantic jet stream (NAJS), simulated by a newly developed climate system model, were evaluated with an emphasis on the meridional location of the westerly jet axis (WJA). The model was found to exhibit fairly good performance in simulating the EAJS and NAJS, whereas the MEJS was much weaker and indistinguishable in the model. Compared with the intensity bias, the southward shift of the WJA seems to be a more remarkable deficiency. From the perspective of Ertel potential vorticity, the profiles along different westerly jet cores in the model were similar with those in the reanalysis but all shifted southward, indicating an equatorward displacement of the dynamic tropopause and associated climatology. Diagnosis of the thermodynamic equation revealed that the model produced an overall stronger heating source and the streamfunction quantifying the convection and overturning Hadley circulation shifted southward significantly in the middle and upper troposphere. The two maximum centers of eddy kinetic energy, corresponding to the EAJS and NAJS, were reproduced, whereas they all shifted southwards with a much reduced intensity. A lack of transient eddy activity will reduce the efficiency of poleward heat transport, which may partially contribute to the meridionally non-uniform cooling in the middle and upper troposphere. As the WJA is closely related to the location of the Hadley cell, tropopause and transient eddy activity, the accurate simulation of westerly jets will greatly improve the atmospheric general circulation and associated climatology in the model.     

中国东部西南低空急流日变化特征及其机制

本文利用Final Global Data Assimilation System (FNL) 6小时再分析数据集分析了西南低空急流的日变化特征及其影响因子,结果表明:西南低空急流具有明显的日变化特征,在夜间和早晨(02LST,08LST)中国东南大部分地区急流发生频率较高,而在白天和傍晚(14LST,20LST)低空急流发生频率较低.经向地转风分量在一天内基本保持稳定,经向非地转分量在02LST最强,占实际风场强度50%以上,而在14LST和20LST,经向风场近似满足地转平衡.对风场非定常性、风速在流动方向上的非均匀性、流线弯曲和大气斜压性产生的地转偏差的分析结果表明,经向非地转风的日变化主要是由局地变压、水平风场涡度、垂直运动和温度梯度的日变化产生,副热带高压强度和位置的变化、青藏高原大地形加热效应和昼夜间海陆热力性质差异是造成经向非地转风夜间加强的重要原因.在中国东部地区,风速在流动方向的非均匀性虽然有利于非地转风的产生,但其没有明显的日变化,不是经向非地转风在夜间加强的主要原因.     

南海季风区地面温度变化特征及其与季风爆发的联系

分析1979年1月至1995年12月17a南海季风区修平均地面温度资料的时空变化特征发现，中南半岛西北部和印度半岛分别为地面修平均温度标准差的大值区，其位置和强度在南海季风爆发前后月份具有显著差异。从候平均温度纬圈偏差的时间演变来看，中南半岛地区纬圈温度偏差由正转负的时间早于印度半岛地区，并分别与南海夏季风和印度夏季风爆发的时间其本对应。在夏季风爆发之前，印度半岛和中南半岛地区的地面温度是逐候增加的，季风爆发以后地面温度迅速降低，而海洋上的表面温度增温幅度明显小于与其相邻地陆地，此外，从南海季风爆发早晚年中南半岛与南海地区表面温度距平差和各自温度距平的时间演变看，中南半岛地区地面温度的变化在触发南海季风爆发及其年际变化过程中可能起主导作用。     

一种新的气候分型区划方法

从理论上证明统计聚类检验(CAST)与旋转经验正交函数或旋转主分量分析(REOF/RPCA)用于气候聚类分型区划的关联性。研究表明，CAST在一定的意义上可认为是REOF/RPCA用于气象要素场(气候)分型区划的理论基础。由此，作者提出CAST与REOF/RPCA相结合的一种新的分型区划方法，并用仿真随机模拟资料和实例计算验证了理论与实际结果的一致性，从而证实了这种分型区划方法的有效性及其优点。     

我国东部地区几个代表测站逐日降水序列统计分布特征

本文根据Markov链理论分析了逐日降水序列的干湿统计特征及其概率模型,对我国东部地区沈阳、北京、荆州、上海、广州等5个代表性测站分别建立逐日降水序列的干湿日游程、干湿周期(天气循环)的概率分布模式。文中计算了各站干湿日游程的平均长度和方差、干湿周期的平均长度和方差、干湿日演变的极限分布概率等统计参数,所得结果较好地反映了我国季风气候所特有的干湿特征。上述理论计算结果不但可为农业生产和水资源开发、利用部门提供气候依据,也为逐日天气预报提供必要的气候背景。     

区域海气耦合模式模拟的2003年东亚夏季风季节内振荡

评估了一个区域海气耦合模式(由区域环境系统集成模式RIEMS和普林斯顿海洋模式POM组成)对2003年东亚夏季风季节内振荡(ISO)的模拟性能。通过与观测海温驱动单独大气模式结果的比较,分析了海气耦合过程对东亚夏季大气ISO模拟性能的影响。结果表明:耦合模式能够模拟出2003年中国东部地区夏季降水的气候态分布,模拟的中国东部尤其是江淮地区大气ISO活动较单独大气模式更为显著。同时,耦合模式能够较好地再现大气ISO经向上北传的传播特征,模拟的江淮流域降水处于活跃和中断期时西北太平洋地区低频降水和环流异常在强度和空间分布上较单独大气模式都更为合理。相比于单独大气模式,耦合模式对大气ISO模拟的改善,一方面与其对气候态西北太平洋副热带高压和相关对流层底层风场模拟的改善有关,另一方面与其包含海气相互作用,因而对低频降水与海温和水汽辐合位相关系模拟的改善有关。     

中国东部西南低空急流日变化特征及其机制

本文利用Final Global Data Assimilation System (FNL) 6小时再分析数据集分析了西南低空急流的日变化特征及其影响因子,结果表明:西南低空急流具有明显的日变化特征,在夜间和早晨(02LST,08LST)中国东南大部分地区急流发生频率较高,而在白天和傍晚(14LST,20LST)低空急流发生频率较低.经向地转风分量在一天内基本保持稳定,经向非地转分量在02LST最强,占实际风场强度50%以上,而在14LST和20LST,经向风场近似满足地转平衡.对风场非定常性、风速在流动方向上的非均匀性、流线弯曲和大气斜压性产生的地转偏差的分析结果表明,经向非地转风的日变化主要是由局地变压、水平风场涡度、垂直运动和温度梯度的日变化产生,副热带高压强度和位置的变化、青藏高原大地形加热效应和昼夜间海陆热力性质差异是造成经向非地转风夜间加强的重要原因.在中国东部地区,风速在流动方向的非均匀性虽然有利于非地转风的产生,但其没有明显的日变化,不是经向非地转风在夜间加强的主要原因.     

西南季风爆发前后南海SST变化特征及影响因子分析

利用1982-2001年NCEP／NCAR再分析的周平均SST场、逐日表面热通量场及近地层10米高度风场资料,分析了南海地区季风爆发前后几周南海多年平均SST随时间的变化和空间分布特征及其影响因子。结果表明,南海季风爆发前,SST急剧升高,季风爆发后,SST的变化呈现比较明显的空间差异,南海北部SST继续上升,而南部SST持续下降。南海季风爆发前,海面净得热,这是季风爆发前南海SST上升的主要原因。季风爆发后几周,海面净得热减少,此时的海表净热通量收支与SST无显著相关。而季风爆发期和爆发后几周,南海SST变化的不均匀性与西南气流具有很好的相关性,南海的降温区呈东北-西南走向,与低层西南气流的方向一致。因而,在季风爆发后的一段时间内,近地层风场导致的海洋表面及内部动力过程是影响南海SST变化的另一重要因子。