西太平洋副热带高压对华北地区降水蒸发差的影响

采用小波相关和交叉小波变换等方法, 分析了西太平洋副热带高压脊线和北界位置变化对华北地区降水蒸发差的影响。结果表明, 2000年以来华北区南部的水资源短缺问题有所缓解, 但以北京为中心的华北区东北部仍处于持续缺水期; 华北地区降水蒸发差与副热带高压脊线及北界位置变化相关密切, 存在年际和年代际尺度的显著相关振荡, 与副热带高压脊线的年代际尺度相关凝聚性最强; 时域中年际尺度相关存在局部化特征, 年代际尺度相关具有阶段性。分析认为, 2000年以来副热带高压脊线和北界位置偏北并维持反气旋型环流, 有利于水汽向华北输送, 使得华北降水增多, 是近年来华北中南部降水蒸发差增大的主要原因; 而东亚季风减弱不利于西南气流的水汽输送, 以及蒙古高原显著增暖导致蒸发增大等因素, 使得华北东北部仍处于持续缺水期。     

登陆台风降水的大尺度环流诊断分析

强度相似的登陆台风造成的强降水可能差异很大.为研究大尺度环流对登陆台风降水的影响,利用热带气旋年鉴和NCEP/NCAR再分析资料,运用动态合成分析方法,对比分析了登陆后48小时内降水特征迥异而强度、路径相似的两组登陆台风的大尺度环流特征.合成分析结果表明,西南气流的水汽输送对台风降水至关重要,造成大范围强降水的台风往往在登陆后仍与深厚西南急流相连并持续很长时间.高空强辐散场是登陆台风造成大范围强降水的一个基本动力特征.造成强降水的登陆台风其环境场的上升气流不仅强,其气旋性环流的伸展高度高且能长时间维持.登陆台风造成降水的范围和强度与登陆前台风下游大陆环境大气的稳定度有关.下游高温高湿的大气有利于能量尤其是潜热能的大量补充,对强降水增强和维持都十分有利.因此,大尺度环流对登陆台风降水有明显影响.其中,与台风相连的西南急流强度和深厚程度是最重要的因子,高低空辐散辐合强度、台风及环境风场结构以及台风下游大陆上空大气湿热状态等都是需要加以考虑的.     

中国二氧化硫排放控制的效果评估

综合中国大陆二氧化硫排放源详细资料及国家所制定的酸雨控制区和二氧化硫控制区污染源控制排放目标,推算了1995年、2000年和2005年1.×1.网格的二氧化硫排放量;应用三维欧拉型污染物输送模式模拟计算了1995年硫沉降量和地面二氧化硫浓度的分布,以及依照控制目标实施后2000年和2005年控制区硫沉降和二氧化硫浓度的变化;根据中国硫沉降临界负荷的分布,计算了不同时期超临界负荷区和超临界负荷量.结果表明,2000年和2005年在二氧化硫排放量与1995年相比分别减少21.4%和28.4%的情况下,在我国大陆的硫沉降量分别下降了17%和24.7%;1995年中国超临界负荷区面积已达国土面积的32.7%,硫沉降超临界负荷总量占该年硫沉降总量的45.4%,危害相当严重;以目前的控制方案和控制目标,全国硫沉降超临界负荷总量比1995年减少12%～35.3%,超临界负荷区域面积减少0.3%～6.9%,超临界负荷区域面积减少非常有限.     

磁层顶日下点距离R_0与磁暴D_（st）指数的相关性

利用2004—2006年ACE、WIND卫星观测的太阳风数据和相应时期反映磁暴大小的Dst指数,针对200个不同级别的磁暴事件,分析了磁层顶日下点距离R0与磁暴Dst指数的线性相关性。分析显示,在极端太阳风条件下,Dst指数时间序列比借助于Chao Model计算出的磁层顶日下点距离R0的时间序列延迟了约3h。经修正时间延迟后,对磁层顶日下点距离R0与磁暴Dst指数的线性相关性进行分析。结果表明：发生超级磁暴时,二者线性相关系数的均值为0.77;大磁暴时,线性相关系数的均值为0.74;中等磁暴时,线性相关系数的均值为0.47。此外,用最小二乘数据拟合得到了不同级别磁暴时的R0-Dst关系图。     

渤海大风特点以及海陆风力差异研究

利用2009年7月至今渤海浮标站观测资料,分析了渤海大风的特点.结果表明,2009年出现大风、强风57天,2010年为101天,2011年为38天.11月大风、强风日数最多,1月次之;夏季大风、强风日数较少.从风向来看,北风、东北风的大风、强风日数最多.浮标站与沿海两站风场的对比表明,大风日,东北、东风瓦房店站的最大风速更接近浮标站,其他风向旅顺站接近浮标站;强风日,8个风向都是旅顺站相对接近浮标站.从风速差最大值来看,沿海站比浮标站小2～4级.大风日与强风日的对比表明,大风日沿海站的风速更接近浮标站.对极大风速而言,沿海站与浮标站的风速相差较小,旅顺站的风速更接近浮标站.不同的大风过程由于影响系统不同,海陆风向风力会有很大的不同.但无论什么系统造成的大风,最大风速海陆差异都比极大风速海陆差异明显,最大风速海陆差异最小1级,最大5级,而极大风速只差1级左右.当北路、西路冷空气造成大风时,瓦房店站的风速更接近浮标站,最大风速小1～2级,极大风速小1级;当地面低压(包括热带气旋)造成南大风时,3个测站差别不大,最大风速小1级,极大风速相近.     

我国西北地区气候变化与北极涛动的交叉小波分析

运用交叉小波方法分析了近56 a来我国西北地区气候变化与北极涛动指数（AOI）、欧亚纬向环流指数之间的联系,讨论了西北地区冬季气温和夏季降水变化与同期AOI之间的多时间尺度相关。结果表明,AOI、西北地区降水和气温变化都存在着不同尺度的周期振荡,西北地区降水与AOI之间存在准3 a尺度的显著共振周期,而AOI与西北地区气温变化的多时间尺度相关表现为准2a、3-5 a和8-11 a左右的显著相关振荡且以8-11 a共振周期的凝聚性最强;AO对西北地区气温变化的影响比对降水的影响更显著,与其年代际尺度的相互作用有关。当冬季北极涛动处于正相位时,欧亚纬向环流偏强,西北地区冬季气温偏高。夏季西北地区降水变化与前期北极涛动指数异常密切相关,这对于西北地区夏季降水变化预测具有重要的参考意义。     

高时空分辨率三维风场在强对流天气临近预报中的融合应用研究

以业务应用为目标,开展高时、空分辨率三维风场在强对流天气临近预报中的融合应用研究。运用北京快速更新多尺度分析和预报系统集成子系统（RMAPS-IN,Rapid-refresh Multi-scale Analysis and Prediction System-Integration）,对雷达四维变分分析系统（VDRAS）30 min临近预报的高时、空分辨率三维风场作为数据源与自动气象站风场观测进行快速融合处理。结果表明,以VDRAS临近预报风场取代数值模式预报场作为融合初猜场后形成的分析结果对于风场有明显的改善:（1）长时间序列客观检验结果表明,地面10 m高风场U/V分量绝对误差分别为0.05和0.06 m/s。实时融合对未来预报的影响随着预报时效的延长,U/V分量的绝对误差不断增大。（2）对于11个强对流个例,地面10 m高风场风速均方根误差降低0.3 m/s,风向均方根误差降低13°;边界层三维风场,风速均方根误差降低0.8 m/s,风向均方根误差降低10°。平原站点融合以后风速、风向预报效果有较大改善,山区站点融合以后改善相对较小。（3）通过对2017年7月20日暴雨和7月7日雷暴大风个例的详细分析,发现融合基于雷达资料四维变分同化获得的高分辨率临近预报风场对各对流系统中的中尺度结构特征给出了更加细致准确的描述。      

东亚地区水汽输送与重庆夏季旱涝的联系

利用NCEP/NCAR(1960—2006年)的全球再分析格点资料,研究了东亚地区水汽输送异常与重庆夏季旱涝的关系。结果表明:当重庆夏季(7~8月)降水偏多(涝)时,欧亚地区中高纬维持"两脊一槽"的"双阻"型:乌拉尔山和鄂霍茨克海地区分别存在阻高,贝加尔湖地区为一槽区。冷空气沿着贝加尔湖槽后偏北风和乌拉尔山阻塞高压的南支西风南下进入中国。热带太平洋地区为显著的高度距平正异常区。副热带地区是高度距平负异常区,西太平洋副热带高压脊线位置偏南、强度偏强。来自热带海洋地区的暖湿气流分别沿西太平洋副热带高压西南侧和经印度、孟加拉湾两条主要路径进入中国。当来自高、低纬地区的冷、暖空气在长江流域中上游相遇,就会造成重庆等长江中上游地区降水异常偏多,发生洪涝。反之,降水偏少(旱)年,在欧亚中高纬地区存在"一槽一脊"的环流形势:乌拉尔山附近为一深厚的槽区;鄂霍茨克海阻塞高压异常发展,一直延伸到贝加尔湖附近;西欧地区维持着深厚的高压脊。西太平洋副热带高压位置偏北、偏东,主体基本退出中国大陆地区。整个热带为高度距平负异常区。这样环流形势致使东亚地区中高纬地区受乌拉尔山大槽影响盛行偏南风,不利于冷空气南下。低纬地区的暖湿气流沿着西太平洋副热带高压南面的东南气流从华南进入中国。这样的环流配置易造成南下的冷空气偏弱,同时使来自热带地区的暖空气向北推进到中国华北和东北地区,致使冷、暖空气无法在长江中上游地区交汇,该区域降水显著减少,形成干旱。     

青藏高原前期冬春季地面热源与我国夏季降水关系的初步分析

首先对青藏高原地表热通量再分析资料与自动气象站(AWS)实测资料进行对比, 结果表明: 相对于美国国家环境预报中心和国家大气中心20世纪90年代研制的NCEP/NCAR(Kalnay 等1996)和NCEP/DOE (Kanamitsu 等2002) 再分析资料, ECMWF(Uppala 等2004)资料在高原地区的地表热通量具有较好的代表性。进一步利用奇异值分解(SVD)方法分析了ECMWF资料反映的高原地面热源与我国夏季降水的关系, 发现前期青藏高原主体的冬季地面热源与长江中下游地区夏季降水量呈负相关, 与华北和东南沿海地区的夏季降水量呈正相关。而长江中下游地区夏季降水量还与春季高原南部的地面热源存在负相关、与高原北部的地面热源存在正相关。高原冬、春季地面热源场的变化是影响我国夏季降水的重要因子。     

“尤特”强降水过程大气层结分析

1311号强台风“尤特”登陆后给广东带来持续性大范围强降水,对流降水特征显著.分析了“尤特”影响期间大尺度环流背景,重点讨论了此次持续性强降水过程中大气层结问题.发现低空急流向广东输送强的暖平流,是广东大气层结不稳定得以持续维持的根本原因.进一步分析发现,低空急流本身并不是“暖”的,当“尤特”趋向陆地时,陆地上的暖气团在“尤特”环流强迫下向南传播扩散,低空急流穿越这一暖区时温度升高才具备“暖”的特性.这一事实在以前并未被关注到.通过个例反查,在许多登陆后造成连续强降水的台风过程中均发现了这一特征.因此,台风登陆引起环境温度场的演变以及与低空急流的配置需引起重视.