ENSO对MJO传播特征演变的影响

利用TRMM降水和ERA-Interim温度、比湿、环流场等再分析资料, 探讨了在1998-2018年冬季年际尺度海温变化对MJO的强度、结构和传播特征的影响。主要结论如下: 通过一种追踪MJO的方法在研究时间范围内共可挑选出50个MJO事件, 其中有14个MJO事件发生在El Ni?o期间, 25个发生在La Ni?a期间, 11个发生在ENSO正常年。El Ni?o年MJO会传播至更远的中东太平洋附近, 而La Ni?a年MJO事件趋于在西太平洋地区消亡, 这主要与东太平洋地区持续的季节内尺度的经向水汽输送有关。此外, 在印度洋和太平洋地区, El Ni?o年的MJO活动更强, 而在海洋性大陆附近, La Ni?a年的MJO活动略强一些。ENSO对MJO强度的影响主要通过影响MJO对流中心东侧水汽的输送, 水汽在异常东风气流的输送下穿过对流中心东边界进入对流中心, 进而造成MJO活动强度的差异。      

天山南坡暖季暴雨过程的水汽来源及输送特征

利用1981—2020年5—9月天山南坡16个气象站逐日降水资料和NCEP/NCAR GDAS再分析资料,分析天山南坡暖季暴雨过程的环流形势,并采用HYSPLIT模式,模拟追踪水汽源地及输送特征。结果表明:天山南坡暖季暴雨主要发生在南亚高压双体型、500 hPa以上西南急流(气流)、700 hPa切变辐合以及天山地形辐合抬升的重叠区域。水汽主要源自中亚、大西洋及其沿岸、地中海和黑海及其附近,经TKAP(塔吉克斯坦、吉尔吉斯坦、阿富汗东北部、巴基斯坦北部和印度西北部)、南疆、北疆关键区,分别从偏西、偏南、偏北通道输入暴雨区,700 hPa以上偏西通道、以下偏北通道占主导地位,且贡献最大的是南疆关键区。源自中亚的水汽主要输送至暴雨区700 hPa及以下,对暴雨的贡献较大,且沿途损失较大;源自大西洋及其沿岸、地中海和黑海及其附近的水汽主要输送至暴雨区700 hPa以上,对暴雨的贡献较小。另外,中低层还存在源自北疆、南疆、北美洲东部、蒙古的水汽。基于上述特征,建立了天山南坡暖季暴雨过程水汽三维精细化结构模型。     

天山南坡暖季暴雨过程的水汽来源及输送特征

利用1981—2020年5—9月天山南坡16个气象站逐日降水资料和NCEP/NCAR GDAS再分析资料,分析天山南坡暖季暴雨过程的环流形势,并采用HYSPLIT模式,模拟追踪水汽源地及输送特征。结果表明:天山南坡暖季暴雨主要发生在南亚高压双体型、500 hPa以上西南急流(气流)、700 hPa切变辐合以及天山地形辐合抬升的重叠区域。水汽主要源自中亚、大西洋及其沿岸、地中海和黑海及其附近,经TKAP(塔吉克斯坦、吉尔吉斯坦、阿富汗东北部、巴基斯坦北部和印度西北部)、南疆、北疆关键区,分别从偏西、偏南、偏北通道输入暴雨区,700 hPa以上偏西通道、以下偏北通道占主导地位,且贡献最大的是南疆关键区。源自中亚的水汽主要输送至暴雨区700 hPa及以下,对暴雨的贡献较大,且沿途损失较大;源自大西洋及其沿岸、地中海和黑海及其附近的水汽主要输送至暴雨区700 hPa以上,对暴雨的贡献较小。另外,中低层还存在源自北疆、南疆、北美洲东部、蒙古的水汽。基于上述特征,建立了天山南坡暖季暴雨过程水汽三维精细化结构模型。     

2020年梅汛期强降水事件的预报误差来源分析

基于WRF模式（Weather Research and Forecasting Model）分析2020年超长梅汛期内11次强降水事件的预报误差来源。分别以FNL（Final Global Data Assimilation System）、TIGGE_EC（THORPEX Interactive Grand Global Ensemble from European Centre for Medium-Range Weather Forecasts）作为初始场进行预报,对比预报结果发现,TIGGE_EC初始场的预报结果普遍优于FNL,这说明初始条件的不确定性对预报结果有重要影响。进一步探究初始条件不确定性（初始误差）来源的区域（敏感区）和变量（敏感变量）发现,敏感区集中分布于降水区西侧上游,相对应的敏感变量为水汽场。分别考察动能、有效位能以及比湿能在初始误差总能量中的占比,结果表明,扰动比湿能占比最小,但敏感性试验 表明比湿场扰动对预报效果的影响最大。选取比湿场扰动对预报效果影响最大且WRF_EC具有更好预报效果的6个暴雨事件,通过HYSPLIT后向轨迹模式分别追踪其累计降水量最大值点的水汽来源及路径发现,有6个事件均有向降水区西侧上游延伸的水汽来源通道,进一步表明了敏感区的初始水汽场的准确性对暴雨预报的影响。因此降水区西侧上游的水汽场的误差是这11次梅汛期暴雨过程重要的预报误差来源,对其准确描述可有助于预报效果的提升。     

影响夏季青藏高原横切变线演变的动力和热力作用分析

青藏高原横切变线（简称切变线）是引发青藏高原夏季暴雨的主要天气系统之一。本文基于欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,简称ECMWF）提供的ERA-5再分析资料,选取14个生成于6~8月、生命史为38小时且引发高原暴雨的切变线个例进行合成分析,探究动力和热力作用对夏季切变线生成和强度演变的影响。结果表明:（1）500 hPa切变线生成于伊朗高压和西太平洋副热带高压两高之间的鞍形场中,处于580 dagpm闭合低值中心和272 K高温中心内,比湿大值区的北侧;200 hPa南亚高压北部边缘、西风急流入口区南侧。（2）切变线强度表现出明显的日变化特征,在当地时间（LT=UTC+6h）23时最强,13时最弱。（3）涡度收支诊断表明,青藏高原上空高低层散度变化对切变线强度变化具有指示意义,500 hPa涡度最大值（最小值）出现时间滞后于辐合作用最大值（最小值）3小时。（4）切变线演变过程中,切变线发展时位涡随之增大。位涡收支诊断表明,青藏高原上空的水汽和非绝热加热对切变线的生成和发展演变起到重要作用。当边界层感热加热增强时,低层辐合增强,上升运动增强,在充足的水汽配合下,凝结潜热释放使非绝热加热中心抬高至大气中层,从而有利于切变线生成及发展。     

三江源区域夏季降水异常的水汽输送及源地特征的研究

三江源作为中国长江、黄河、澜沧江三条大河的发源地,其水汽来源和输送对于下游地区的天气和气候具有重要影响。根据1994-2019年三江源地区的夏季降水数据表明,三江源地区的夏季7月降水量表现为多次的正负异常交换特征,正异常最强的为2012年（+1290 mm）,负异常最强的为2015年（-802 mm）。本研究在此异常时段采用基于拉格朗日方法的FLEXPART模式进行模拟,后向追踪在研究时段内所有到达三江源区域的气块,着重分析了三江源在降水异常时段的水汽输送特征和水汽源地并评估了不同水汽源地对三江源区域内降水的贡献率。结果表明：三江源的水汽输送通道主要为南北两支,在降水正异常时段通过南支输送从青藏高原北侧、西侧和南侧进入三江源为主,在降水负异常时段通过北支输送从青藏高原北侧进入三江源为主,三江源的降水量越小,南支输送越弱,北支输送越强。三江源的潜在水汽源地对三江源区域内降水贡献最为重要的是青藏高原北侧,其次是青藏高原西侧和三江源本地,还有部分源地为青藏高原南侧、阿拉伯海和孟加拉湾。青藏高原北侧在三江源降水负异常期间对三江源降水的贡献率有所增加,而其他水汽源地的贡献率减小。     

2014年夏季一次那曲强降水的诊断分析和水汽来源的模拟研究

青藏高原作为“亚洲水塔”,研究其降水来源对我国水安全和水资源利用有重要意义。采用诊断分析和拉格朗日模式模拟的方法,对高原涡引起的一次那曲强降水进行了分析研究,确定了那曲地区的水汽来源并进一步量化了水汽源区对研究区夏季降水的贡献。结果表明：那曲上空上升运动强烈,且具备良好的水汽条件。有多次多个强对流云团相继生成,形成短时强降水。影响降水的绝大多数目标气块来自目标区域以南的相对较低的大气层,可追溯到孟加拉湾、阿拉伯海和印度洋。此外,青藏高原以西路径有一小部分目标气块来自中、低层大气。高层水汽主要为南亚高压反气旋输送。少数气块来自中国东部和南海。西边界和南边界的水汽输送为本次那曲强降水的主要来源,水汽源区主要为印度洋、阿拉伯海、印度、孟加拉湾、新疆和中亚。来自印度洋和阿拉伯海的水汽对降水区起到了关键的水汽贡献,局地水汽贡献忽略不计。     

引起陕北暴雨的西北涡特征分析

利用2010-2019年地面自动站资料、探空资料和NCEP 1°×1°逐6 h再分析资料,对陕北地区西北涡暴雨个例进行统计和合成分析。结果表明：陕北暴雨有1/3以上是由西北涡引起,基本都发生在7-8月;西北涡多于青海西部生成,一般东移36～48 h后可造成陕北地区暴雨天气;陕北西北涡暴雨是在高空急流、高空槽、西太平洋副热带高压、700 hPa西北涡以及低层偏南偏东气流共同作用下产生的。对西北涡的结构研究表明,一方面700 hPa正涡度中心东南侧由于高层辐散、低层辐合的共同作用造成显著上升运动,这一区域正好对应暴雨落区;另一方面陕北处于高能高湿区中,并有偏南和偏东两条水汽通道将充沛的水汽输送至陕北并在此辐合上升,为暴雨的产生提供了有利的不稳定能量和水汽条件。     

影响云南高原地区的南海西行台风水汽输送特征

南海西行台风是云南高原地区重要的降水天气系统之一,研究其水汽输送特征为本地降水预报和分析研究提供了前期基础。本文利用2010-2019年10年的南海西行台风样本资料和NCEP再分析数据,研究了影响云南高原地区的南海西行台风水汽输送特征。结果表明：（1）西行登陆台风向云南水汽输送路径主要是东、南、北方三个方向,东侧面水汽输入最大,北侧面水汽输入最小,这两个方向的水汽来源自南海,南侧面水汽输入较东侧面小、比北侧面大,水汽来源自南海和孟加拉湾;（2）东面和南面是两个水汽输入主要方向,北部湾登陆西行台风对云南的影响大于海南岛以东登陆的西行台风;（3）海南岛以东登陆的西行台风东侧面水汽输入大值中心比其他类型台风偏北,南侧面水汽输入分布东西部区域各存在一个相对的大值中心;（4）东侧面北部湾登陆西行台风水汽输入登陆前后6 h达到最大,海南岛以东登陆西行台风稍有滞后,登陆后6～12 h达到最大;（5）南侧面东部区域登陆西行台风水汽输入峰值出现在登陆后12～24 h,南侧面西部区域登陆西行台风水汽输入情况比较复杂,受孟加拉湾与南海两支水汽输送叠加影响。