风压作用下非线性极端波浪的数值模拟

本文在时域非线性数值波浪水槽中,研究了不同风速条件下极端波浪的特性。采用推板造波的方式生成非线性波浪,基于Jeffrey遮蔽理论将风压项引入自由面动力学边界条件来模拟风压作用,通过高阶边界元法和混合欧拉-拉格朗日时间步进法来求解初边值问题。通过与已发表的聚焦波群实验结果对比验证了该数值模型的准确性,并研究了风压对极端波浪的最大波高、聚焦位置的偏移和波浪谱的演变等波浪性质的影响。本文进一步在数值波浪水槽中引入均匀水流,来模拟风生流对波浪演变的影响。结果表明,风压的存在会少量增大极端波浪的最大波高,波浪的聚焦和解焦过程伴随着明显的能量传递,并且风生流进一步导致了波浪聚焦位置的偏移。     

海南岛东北部海岸极端波浪事件沉积记录

建立长时间尺度台风序列对于预测未来超强台风的活动规律具有重要科学和实践意义。历史上影响海南岛地区的台风十分频繁,但因缺少确切而详实的记载往往无法判断其是否为超强台风,因此迫切需要寻找千百年尺度的超强台风沉积记录。本文对海南岛东北部翁田镇沿海地区进行详细野外调查,选定白石堡海岸沙丘剖面为研究对象,在该沙丘剖面中识别出风暴越岸沉积和海滩岩巨砾沉积。根据沉积学分析和动力过程分析,这两种类型沉积极有可能是由历史上的台风事件形成,形成年代可能达到距今3 400 a;将该沉积层中的海滩岩巨砾与台风"威马逊"搬运的最大海滩岩巨砾进行对比,发现形成该沉积层海滩岩巨砾的台风事件强度应比台风"威马逊"更强,表明该区域历史上超强台风的存在,这对建立千百年尺度的台风序列有很重要的意义。同时,研究区岸外珊瑚岸礁发育良好,动力分析表明礁坪宽度对于波浪消减、海岸防护具有显著作用。然而,随着海南岛珊瑚岸礁日益衰亡、风暴强度逐渐加大和海面持续上升,未来海南岛地区的海岸极端风浪危害和海岸侵蚀形式威胁正日益加大,亟待加强海南岛珊瑚岸礁保护。     

南中国海热带气旋时空分布及强度特征统计分析

根据中国气象局1949年到2017年的热带气旋资料,统计分析了南中国海及各区域的TC年际、年内变化及时空分布特征,并采用泊松-耿贝尔联合概率分布和皮尔逊-Ⅲ型概率分布得到不同重现期极端风速。结果表明:长期来看,南中国海海域TC总量和台风及以上级别的TC数量并未明显减少,但在2005年左右台风数量和强度都处于低谷,之后略有增多和增强。空间分布上,南中国海海域TC呈现北多南少、北强南弱、北早南晚的特征。根据台风资料统计,100年一遇风速在南海北部最大,达75.7 m/s,西沙群岛到黄岩岛附近海域在62.0～68.1m/s之间。     

2005年武汉市高温天气特征及其预报误差的初步分析

利用2005年的气温实况与预报资料及1976～2005年近30年的气温统计资料,对武汉市2005年6～8月高温天气特征及其预报误差进行了分析,并提出了从武汉单站气象资料的分析和应用来提高夏季气温(主要是高温)预报准确率的几点思考。     

冷涡影响下杭州湾一次区域性极端大风的演变和机制分析

利用常规气象探空观测、地面自动气象站逐分钟观测、风廓线雷达以及多普勒天气雷达等多源观测资料,分析了2021年4月30日傍晚到夜间浙江北部和杭州湾沿海地区一次区域性极端大风的天气特征,重点探讨了对流系统移入杭州湾后的中尺度演变特征和大风增强的原因。结果表明,此次过程是典型的多尺度相互作用的结果,在高空深厚的东北冷涡影响下,配合中层西北急流和较强的地面暖低压促使飑线后部对流系统发展,形成雷暴大风天气。对流单体在经过杭州湾水系后明显增强,其阵风锋前侧有西南暖湿入流,后部冷池发展强盛,气压涌升,叠加地面环境风场和杭州湾水面的热动力条件,从而触发不稳定能量促使单体发展。系统经过杭州湾后辐散下沉出流明显增强,将中高层的动量更快地下传至地面,对于杭州湾南部风力增强效应显著。杭州湾光滑下垫面、喇叭口等特殊地形也是造成极端大风出现的原因之一。同时,逐分钟变温相比于极大风出现时间提前了约7～10 min,对于局地极端大风监测预警有一定的指示意义。     

青藏高原三江源地区近60 a气候与极端气候变化特征分析

青藏高原三江源地区正在面临着以"变暖变湿"为主的气候变化,是气候变化的显著区与敏感区。基于中国气象局位于三江源地区20个地面台站的气温、降水数据以及HadCRUT4（Climatic Research Unit land-surface air temperature-4 dataset and the Hadley Centre sea-surface temperature dataset,Hadley Centre,UK）气温、PREC（Precipitation Reconstruction,National Oceanic and Atmospheric Administration,USA）降水资料,从气候要素空间格局、极端气候指标以及区域-全球平均多年变化对比等3个方面系统总结了三江源地区1961-2019年气候和极端气候变化的特征。结果显示,三江源区域在过去近60 a里平均增暖速率为0.37℃/（10 a）,是全球平均水平（0.16℃/（10 a））的2倍以上,同时大幅高于全球同纬度（0.19℃/（10 a））及中国区域（0.28℃/（10 a））。在全球变暖背景下,三江源地区大部分极端气候指标上升,其中以夜间最低气温的上升（0.55℃/（10 a））最为显著,且极端高温事件的出现频率上升,区域日温差减小、气温变化极端性增强。三江源近60 a温湿气候态的空间格局为沿西北-东南方向的正温湿梯度,其变化趋势存在自西向东速率上升的暖湿化空间分异特征。本文的研究结论进一步揭示了三江源地区近60 a气候变化与极端气候的时空格局,为三江源地区气候系统和生态系统的脆弱性研究以及未来气候变化预估提供了科学依据,同时也为气候变化敏感的高寒地区对全球变暖的响应研究提供了对比案例。     

1961—2018年青海高原极端气温指数时空变化特征

基于1961—2018年青海高原49个地面气象观测站点的逐日最高和最低气温资料,选取8个极端气温指数,采用线性倾向估计、突变检验、尺度分离以及相关分析等方法,分析青海高原极端气温指数的时空变化特征.结果表明:(1)近58 a来,青海高原极端气温暖指数呈显著增加趋势,极端气温冷指数呈显著减少趋势,夜指数变化速率大于昼指数...     

西风和印度季风协同作用对塔里木盆地极端暴雨影响的初步分析

针对2021年6月14—17日塔里木盆地极端暴雨过程(最大日雨量106.6 mm,新疆特大暴雨),选取盆地自动气象站降水资料、GRAPES-GFS分析场和ERA5(0.25°×0.25°、逐1 h)再分析资料,利用WRF-v4.2.2模式数值模拟和HYSPLIT-v4.0水汽后向轨迹模式,分析此次暴雨在“东高西低”环流背景和“两高夹一低”形势下西风和印度季风协同作用机制。水汽源于黑海-里海-咸海、印度洋北部、中亚地区和北疆,偏西、偏南和偏东3条路径水汽输送发生在850～300 hPa、500～400 hPa和650 hPa以下低层。印度季风环流对印度洋水汽向塔里木盆地输送起关键作用,阐明了印度季风携印度洋水汽北上流入盆地的物理过程,“南风窗”水汽输送消失是西风和印度季风协同作用的重要体现。     

两次不同ENSO背景下云南冬季极端冷事件的成因分析

2008年初和2016年初分别经历了一次中等强度以上的La Ni?a和El Ni?o事件,在不同的厄尔尼诺-南方涛动（El Ni?o/Southern Oscillation,ENSO）背景下,云南均发生了低温雨雪冰冻天气。本文利用大气环流、海表温度、云南124个观测站逐月温度等资料,通过多种统计方法探讨了不同ENSO背景下极端冷事件发生的原因。结果表明：1)2008年初和2016年初云南冬季极端冷事件在2月表现更明显。2）不同ENSO背景下,2月大气环流和云南气温变化差异较大。La Ni?a(El Ni?o)年西伯利亚高压加强（减弱）,位势高度场北（西）高南（东）低,西太平洋副高偏弱（强）,菲律宾异常（反）气旋西北侧异常北（南）风加强,东亚冬季风偏强（弱）,云南东部气温偏低（高）。3)2008年和2016年的东北太平洋大气环流异常对赤道中东太平洋海温异常均有响应,同时2008年赤道中东太平洋冷海温作用激发的菲律宾气旋西部偏北气流对东亚冬季风的加强和向南活动有重要影响,而2016年赤道中东太平洋暖海温对菲律宾地区环流变化的影响并不显著。4）北极涛动（Arctic Oscillation...     

河北保定百年均一化逐日气温序列的建立及其气候变化特征

基于国家气象信息中心收集整理的保定气象站1919年以来逐日最高和最低气温观测数据,首先,通过数据质量控制剔除原始观测资料中因人工观测或记录、仪器故障及数字化人工录入等导致的错误数据;其次,基于天津百年均一化逐日气温数据,利用标准化序列法对质控后的原始观测数据进行延长插补;进而通过两种途径建立的年和月尺度参考序列,利用惩罚最大t检验(Penalized Maximal T,PMT)和分位数匹配法(Quantile-Matching, QM),修正了插补后保定气象站日最高和最低气温序列中因数据插补、迁站和仪器变更等造成的非均一性影响,由此建立了河北保定1912—2019年均一化最高和最低气温日值序列。分析表明,构建的年平均气温距平序列百年尺度的年代际和趋势变化特点与Berkeley Earth-monthly、CRUTS4.03和GHCNV3基本一致,并且与整个京津冀区域相比,很好地反映出保定地区城市快速发展所带来的增暖变化特点。另外,从百年极端温度变化来看,保定地区1912年以来年和季节极端温度也是呈明显的增暖变化,年和秋季极端最低气温(TNn)的增暖趋势分别为0.340℃/(10 a)...