台风“玲玲”对黑龙江暴雨影响分析

选取2019年9月7-8日NCEP/NCAR(1°×1°)再分析资料,分析了降水实况、卫星云图、环流形势、物理量场。结果表明:此次暴雨过程主要受台风登陆后减弱的热带风暴影响,副热带高压的维持为水汽的输送与台风的北进起到了促进作用,台风外围水汽成为此次降水的主要水汽来源,高低空急流耦合加强了动力条件,暴雨落区与高空急流的右侧、低空急流的左侧、垂直运动强上升区及水汽通量散度辐合区有较高的吻合度。     

热带和副热带环流对东亚低纬度冬季风强度影响

东亚冬季风具有南北一致变化和南北反相变化两种主要模态。与第一模态反映的南北贯穿的冬季风整体强弱变化不同,第二模态体现了低纬度（中国南方地区）冬季风强弱变化不依赖于中高纬度（中国北方地区）冬季风强弱、甚至与之相反的变化状态。本文利用经验正交函数分析、相关分析、偏相关分析等方法重点研究了在第二模态背景下,低纬度（中国南方地区）冬季风强弱变化对应的热带和副热带环流异常特征。研究发现:热带辐合带是影响低纬度冬季风的一个重要系统。当热带辐合带加强并向北推进时,热带西太平洋及南海地区对流上升运动相应加强。这一上升支可能强迫出低层偏北风异常,从而引起低纬度冬季风加强。此外,副热带高空急流是影响低纬度冬季风的另一个重要系统。急流轴上风速加强会造成入口区准地转偏北风的异常,它强迫出的正次级环流也会相应加强,对应急流北侧的异常下沉和南侧的异常上升,并促使低层产生偏北风异常,也即促进了低纬度冬季风加强。进一步考察热带辐合带对流活动和副热带急流风速异常对低纬度冬季风的独立和协同影响发现,前者的影响相对更为重要。而在二者同时增强的综合作用下,可引起中国南部35°N以南地区的偏北风异常显著增强,反之亦然。上述结果揭示,冬季低纬度风场的变化不仅受到北方冷空气爆发的影响,它还受制于热带、副热带环流系统异常的共同调控作用。     

基于多源陆面通量数据相融合的新资料及其在中国夏季风影响过渡区的应用

夏季风影响过渡区是陆面能量交换与区域气候相互作用显著的热点区域。然而,目前缺乏适用于该区域的高精度长期通量数据集,这限制了陆面水热交换与气候相互作用的研究。如何融合目前已有的多源通量资料进行重构建以及应用显得十分必要。本研究综合包括中国北方协同观测试验和中国通量网的多种下垫面通量观测以及多种格点资料,试图重构中国夏季风影响过渡区的陆面能量通量数据集。在筛选具有优良下垫面代表性站点并考察模拟和观测散点分布规律的基础上,利用多元回归模型构建了一套适用于夏季风影响过渡区并且受观测资料约束的月平均感热、潜热和净辐射数据集。交叉验证结果表明构建的数据集相对于几种原始格点数据集精度有一定提高,最大程度上消除了原始格点资料的系统偏差。进一步分析表明在地表能量平衡分量中,陆面湍流通量对夏季风的响应更为显著,并且夏季风影响过渡区陆面湍流热通量对夏季风持续时间呈现对数分布的年际变化规律;当夏季风处于低持续影响状态时陆面湍流热通量年际变化更为显著,偏弱的夏季风系统可能导致陆面过程对气候变化更强的影响。本文基于多源通量数据融合构建的新数据集可以为气候变化研究提供数据支撑,同时增加了对陆面过程与季风系统相互作用的认识。     

2018年8月深圳一次连续暴雨过程初步分析

利用NCEP FNL 1°×1°再分析资料、自动气象站数据和风廓线雷达等资料,对2018年8月28日至31日由季风低压造成的深圳连续暴雨过程进行了初步分析。结果表明:连续暴雨期间,南亚高压稳定少动,西北太平洋副热带高压呈双脊型并缓慢西伸,北脊阻挡西南季风北上,使得季风低压在双脊之间缓慢西移并发展加强,为持续暴雨发生提供了必要的大尺度环流条件。强盛时期的季风低压垂直伸展范围约8~9 km,直至对流层中层,与副高之间气压梯度加大,导致低空急流加强并向下传播,深厚的急流区为暴雨提供充足的水汽和能量。低空急流的向下传播时间早于短时强降水发生0.5~1 h。925 hPa及其以下的对流层底层风场呈气旋式辐合,是重要的抬升触发条件。而1 km以下风场由西南风转为偏南风,在地形抬升作用下加速上升运动,最大垂直上升速度达0.5 Pa/s,地形对降水具有显著的增幅作用。     

全球和亚洲人为气溶胶影响东亚气候的数值模拟研究

利用海气耦合的全球气候模式CSIRO-Mk3.6分析比较了全球和亚洲人为气溶胶对东亚各季节气候的不同影响。结果表明,全球和亚洲外人为气溶胶使得东亚地区年平均地表温度分别下降0.9℃和0.55℃。亚洲区域气溶胶强迫决定了东亚近地面降温的时空分布特征,而亚洲区域外气溶胶进一步增强了我国北方夏季的近地面降温。各个季节对流层中上层的降温主要受区域外气溶胶的影响,并引起东亚高空急流强度和位置的变化,造成夏季和秋季明显的经向环流异常。同时,亚洲气溶胶影响各季节东亚低层环流场的响应,使得东亚陆地降水减少,而区域外气溶胶则主要影响冬季中高纬度和夏、秋季南海地区的低层风场。总体上,亚洲区域内、外人为气溶胶会增强我国冬、夏季风低层环流,并共同决定南海地区的降水变化。     

海南岛冷空气降水天气形势差异分析

利用2000—2017年海口常规探空资料、海南岛18个国家气象站的日降水量和欧洲中期数值预报中心再分析资料（ECMWF-Interim）,采用REOF和k-means聚类相结合的方法,对冷空气低空偏东急流（LLEJ）背景下海南岛暴雨和少雨两类天气的环流形势分别进行分类。结果表明：导致海南岛暴雨和少雨的主要环流形势分别有两种。总体上,暴雨型中的海南岛水汽输送条件以及抬升触发条件较好,而无雨型中海南岛受下沉运动控制,水汽输送条件一般。其中,暴雨Ⅰ型中海南岛低层至中高层深厚的偏东气流输送水汽和暖湿不稳定能量,较强锋面的抬升作用使不稳定能量释放导致强降水;暴雨Ⅱ型中海南岛低层（850 hPa以下）偏东气流输送水汽,南支槽和较弱锋面的抬升作用触发较强降水的发生;少雨Ⅰ型中海南岛受较强干冷空气影响,500 hPa为偏西风影响,700 hPa为反气旋环流控制,低层水汽条件差;少雨Ⅱ型中海南岛受西太平洋副热带高压环流影响为主,700—500 hPa皆位于反气旋环流中心附近,以下沉运动为主。     

中国主要城市带不同城市化率对东亚季风气候影响模拟研究

利用WRF V3.2.1模式,分别在京津冀、长三角和珠三角进行城市区域扩展,通过改变城市扩展区域的城市化率,模拟研究不同城市化率对东亚季风气候的影响。结果表明:城市化使得夏季华北地区降水偏少、华南地区降水偏多,即阻挡东亚夏季风向北方推进,从而减弱东亚夏季风。对气温的影响来看,在京津冀、长三角和珠三角地区进行大规模城市化,分别对同一纬度带上的华北、江淮和华南地区的气温变化影响最大。在京津冀试验组中的华北或珠三角试验组中的华南地区,在同一城市化率试验中,无论冬季还是夏季,其最高温的增幅基本大于最低温幅增幅;无论最低温还是最高温,其夏季气温增幅总是大于冬季增幅。而长三角试验组中的江淮地区,在同一长三角城市化率试验中,无论最高温或最低温,其夏季的气温增幅总是大于冬季。除了近地面气温,城市化会影响城市区域上空的气温和垂直运动,城市化率越高,城市拓展区上空的低层升温强度越强,升温延伸高度越高,差值上升运动愈加明显。季节差异上,城市拓展区上空的夏季升温强度比冬季强,高度也比冬季高,伴随的差值上升运动总体上夏季亦比冬季强。而从850 h Pa高度层平均风场的差值结果来看,夏季华北地区大都盛行差值偏北风,说明城市化使夏季风向北推进到华北地区的偏南风分量比城市化前减小,影响夏季风向北推进的能力和强度,不利于给华北地区带来更多的降水,造成华北地区偏旱;冬季时,大部分试验中华南地区上空始终有反气旋性差值环流,该差值环流北部的差值偏南风较强,说明城市化使冬季风向南侵袭到华南地区的偏北风分量比城市化前减小,不利于冬季风影响华南地区,一定程度上减弱了冬季风。     

江西省北部地区汛期一次短时强降水过程成因

利用NCEP1×1°再分析资料,结合地面高空观测资料、FY-2D卫星TBB资料和雷达探测资料,对2015年6月2日21时—3日09时发生在江西省北部地区的暴雨天气过程进行了分析。结果表明:1)500 hPa高空槽和低层切变线直接导致了此次降水天气过程,低空急流带来的充沛水汽和不稳定能量与冷锋的抬升作用加剧了降水的强度,降水发生期间的高空槽和西太平洋副热带高压的少动有利于雨带的维持。2)在江西省西北部初生的β-MCS东移过程中逐渐发展成熟,多个成熟并具有高降水效率的β-MCS依次并持续影响江西省北部地区。假相当位温的垂直分布和低空急流的相互配合,导致江西省北部地区具有极强的不稳定层结和较大的能量输送。垂直上升速度对积云发展的作用证明了降水是由积云处于成熟阶段时产生的,与TBB的分析结果相互印证。3)此次暴雨天气过程从单纯的对流降水逐步过渡到混合云降水,混合云中低层急流核始终处于江西省东北部地区,混合云中对流作用较强单体的依次经过是导致该地区持续出现降水强度大于20 mm/h、12 h降水量大于200 mm的重要原因。东西向冷锋触发的对流、东西向的低层切变和偏西风的中高层引导气流导致了此次过程的雨带自西向东移动,表现出明显的"列车效应"。