暖切变型梅雨锋的天气动力学研究及其预报问题

简介作者近年来环绕此问题的一系列天气学，动力学研究工作。暖切变型梅雨锋有其独特的动力学性质和发生，维持机制。它特别利于产生持续性大暴雨。由此可引出一些有关暴雨短期预报的着眼点，并简述了一种适用于此类暴雨系统诊断的非地转Ｑ矢量ｗ方程。     

1946年长江流域的梅雨

梅雨现象不仅是气象学上或天气预告学上的重要问题;而且也是农田水利上极关重要的课题。但是它是怎样形成的?有没有一定规律?我们有无办法预告它?这些问题一直到现在还没有得到较好的解答,一方面固然由於没有足够高空的和地面的气象资料,因而对梅雨问题无法作进一步分析,因此不可能得到较好的了解,这样当然无从谈预告它的问题;另一方面一般气象工作者都有同样的感觉,以     

121年梅雨演变中的近期强年代际变化

1885年以来长江中下游梅雨期在70年代末发生了一次强年代际突变:从1958-1978年的弱梅雨时段突变为1979-1999年的强梅雨时段.后21年梅雨量比前21年平均增加了66%,长江中下游夏涝年出现率显著增长.此两时段梅雨由弱转强和出梅/入夏期由偏早转为延迟呈密切联系,这在相当程度上反映中国东部夏季气候-水资源分布的突变.进一步分析,发现两时段内影响梅雨盈亏年际变化的前期因子也很不同.研究了两时段梅雨盛行趋势突变的成因,发现与显著增强的人类活动有关:20世纪70年代末,我国工业开始大发展,大气污染的增长导致地面太阳辐射减少,中国北方沙化土地面积又迅速扩大.同时温室效应的增长也表现在我国暖冬(尤其是2月).此外,长江中下游1月降水量增多;厄尔尼诺事件从20世纪70年代末开始也明显增多.由上述5因子组成的相关点聚图凸显出前后两时段处于截然不同的地-气环境位相.从2000年开始,长江中下游梅雨又进入新的偏少期,中国东部夏季水资源分布正面临新的变化.     

与梅雨锋上低涡降水相伴的干侵入研究

摘 要 利用数字化的6.7mm水汽图像和NCEP/NCAR 1o×1o的资料，分析研究了与梅雨锋上低涡降水相伴的干侵入特征、机制以及对低涡降水的作用。结果表明     

与水平风切变强度不均匀相联系的CISK惯性重力波

在虚拟高度坐标系中, 用一个简单的线性模式初步研究了水平风切变强度不均匀分布对长江流域梅雨锋附近贯穿整个对流层的深厚惯性重力波发生发展的影响。结果表明:水平风切变强度不均匀对CISK惯性重力波不稳定有重要作用。在一般干的层结大气中, 实际可能出现再强的水平风切变的影响也难以使惯性重力波变得不稳定; 只有在积云对流潜热参与, 原为弱稳定条件下, 水平风切变强度不均匀能促使低空急流北侧不稳定扰动的发生发展。而水平风切变强度不均匀对不稳定贡献最大的区域是梅雨锋南侧的急流轴附近。     

Adjoint-based Sensitivity Analysis of a Mesoscale Low on the Mei-yu Front and Its Implications for Adaptive Observation

An adjoint sensitivity analysis of one mesoscale low on the mei-yu Front is presented in this paper. The sensitivity gradient of simulation error dry energy with respect to initial analysis is calculated. And after verifying the ability of a tangent linear and adjoint model to describe small perturbations in the nonlinear model, the sensitivity gradient analysis is implemented in detail. The sensitivity gradient with respect to different physical fields are not uniform in intensity, simulation error is most sensitive to the vapor mixed ratio. The localization and consistency are obvious characters of horizontal distribution of the sensitivity gradient, which is useful for the practical implementation of adaptive observation. The sensitivity region tilts to the northwest with height increasing; the singular vector calculation proves that this tilting characterizes a quick-growing structure, which denotes that using the leading singular vectors to decide the adaptive observation region is proper. When connected with simulation of a mesoscale low on the mei-yu Front, the sensitivity gradient has the following physical characters： the obvious sensitive region is mesoscale, concentrated in the middle-upper troposphere, and locates around the key system; and the sensitivity gradient of different physical fields correlates dynamically.     

准静止梅雨锋连续暴雨个例的位涡反演诊断

2006年6月5—8日,受准静止的梅雨锋系统影响,福建北部地区发生了连续4 d的暴雨天气,引发了严重的洪涝灾害。文中利用1°×1°NCEP再分析资料、位涡诊断和位涡反演的方法,详细分析了梅雨锋演变过程中主要天气系统的变化,位涡和位涡扰动(位涡异常)与梅雨锋及梅雨锋带上强降水之间的关系,并通过分离位涡扰动的方法探讨了与不同物理过程有关的位涡扰动在梅雨锋发生发展中的作用。结果发现:对流层低层锋面南北两侧高压系统的稳定维持是准东西向梅雨锋形成和维持的主要原因。满足非线性平衡方程的平衡流很大程度上代表了实际气流,它的演变基本上反映了梅雨锋流场的演变。非平衡流形成了梅雨锋辐合带,它主要来自梅雨锋北侧的高压系统。与潜热释放有关的对流层中低层的正位涡扰动是梅雨锋发生发展中有主要影响的因子之一。边界层的位涡扰动一定程度上有利于梅雨锋的形成和维持。总体而言,下边界位温扰动并不利于梅雨锋的形成和维持,但它具有一定的日变化。高层位涡扰动对梅雨锋形成和维持的作用相对其他位涡扰动要弱的多,且不利于梅雨锋的形成和维持,但在梅雨锋后期南压阶段作用增强。对流层中低层与潜热释放无关的其他位涡扰动对梅雨锋的南压起到了一定作用。     

江淮梅雨期降水不同尺度异常与SSTA的关系

利用1959-2000年江淮地区80站的月降水量资料，研究江淮梅雨期（6_7月）不同尺度降水量异常的时间演变规律，分析江淮梅雨不同尺度降水异常与海温异常的关系。结果表明：1）近42a来，江淮梅雨期降水异常呈明显上升趋势，同时存在显著的年际、年代际尺度变化信号。2）对江淮梅雨期降水异常进行时间尺度分离，不同尺度的降水异常序列多（少）雨年份表现出很大的不同。在少雨背景上，年代际变化序列出现多雨期。在多雨背景上，年际变化序列出现明显的少雨年份。3）分析不同时间尺度的江淮梅雨期降水异常序列与SSTA的关系，发现对应的显著相关区域有很大不同，这意味着海温异常对江淮梅雨存在多时空尺度的影响作用。     

门限自回归模型在梅雨降水量预测中的应用

针对梅雨量的分布特性,提出应用门限自回归模型建立一套简便实用的梅雨量丰枯预测方案。利用相关分析取得恰当的延迟特性,根据梅雨量在X轴上的分布特点选取门限值,并通过改进遗传算法和高斯-牛顿法优化回归系数项和回归系数,最后采用分级预报方法对梅雨量做5级预报。该方案在1967~2002年泰州地区梅雨量丰枯预测中取得了很好的效果,其历史拟合率和预报准确率分别达到87%和80%。     

“我国重大天气灾害形成机理与预测理论研究”取得的主要研究成果

国家重点基础研究发展计划项目“我国重大天气灾害形成机理与预测理论研究”经过项目全体科学家的５年研究，取得了一系列重要的研究成果：①提出了基于多种实时观测资料的梅雨锋暴雨的多尺度物理模型；②建立了梅雨锋暴雨的天气学模型；③梅雨锋是由多个不同尺度系统构成的梅雨锋系，它具有介于温带锋系结构与热带辐合带结构之间的副热带锋系结构，在长江中下游可以有时表现为双峰结构。锋前的湿物理过程与锋上强对流系统发展形成的正反馈过程以及梅雨锋系的不同尺度系统的相互作用是梅雨锋维持与发展的重要机制；④提出了多种中尺度暴雨的定量卫星遥感反演理论和方法，并形成一系列新的反演产品；⑤成功地研究了双多普勒雷达同步探测和反演中尺度暴雨三维结构的理论和方法；⑥发展了配有三维变分同化系统的中尺度暴雨数值预报模式系统，在2003年淮河抗洪救灾中发挥了积极作用；⑦成功组织了2001/2002年长江中下游梅雨锋暴雨野外科学试验，在野外试验中还开展了中日国际合作，在此基础上项目建立了规范、完善、使用便捷的暴雨野外试验数据库，实现了数据共享。