2013/2014年东亚冬季风异常偏弱的可能成因

2005年之后东亚冬季风连续7年强度偏强,而2013/2014年冬季,东亚冬季风强度突然由强转弱,原因可能与前期秋季北极海冰的异常有关,受2013年秋季北极海冰异常影响,冬季西伯利亚高压偏弱,进而导致东亚冬季风偏弱以及我国气温偏高。季内,东亚冬季风强度变化显著,前冬偏弱,后冬偏强。受冬季风季节内变化影响,我国前冬暖、后冬冷;此外,前冬暖、后冬冷还受到北太平洋上空阻塞高压的异常活动影响,北太平洋地区的阻塞高压加强西移至日界线以西,导致东亚地区经向型环流加强,改变了前冬以纬向型为主的环流,前冬高纬地区堆积的冷空气向东亚地区侵袭。加之,前冬我国气温偏高,导致后冬我国多地降温显著,气温由偏高转偏低。而阻塞高压的西移可能与平流层环流的异常活动有关。     

非线性大气动力学的进展

总结了自新中国成立以来中国科学院大气物理研究所在非线性大气动力学领域的进展,其中主要介绍了在非线性适应过程、非线性稳定与不稳定、全局分析理论、可预报性、低阶谱方法与多平衡态动力学、非线性波动、波流相互作用、阻塞高压非线性动力学、中小尺度非线性动力学等几个方面的研究成果及最新进展.     

一次阻塞形势下的内蒙古暴雨过程特征分析

利用常规气象观测资料、1°×1°NCEP再分析资料、FY-2E逐时云顶亮温(TBB)资料和1 h降水资料,对2012年7月24 31日内蒙古全区性暴雨过程进行了分析。结果表明:(1)此次暴雨天气过程发生在南亚高压东伸、贝加尔湖阻塞形势稳定和西太平洋副热带高压位置偏北的大尺度环流背景条件下。(2)地面辐合以及700 h Pa切变和涡旋是暴雨发生的影响系统,中尺度对流系统(MCS)是暴雨过程中短时强降水的直接制造者,中尺度雨团出现在MCS边缘TBB梯度最大处冷空气一侧。(3)暴雨发生时南海季风涌活跃,为暴雨的发生提供了充沛水汽条件,暴雨发生前对流层低层存在大量不稳定能量,高空急流入口区右侧与低空急流出口区左侧相叠置耦合,以及地形的强迫动力抬升机制,触发了暴雨天气。(4)内蒙古西部地区水汽输送条件较差是该地区较少发生暴雨的主要原因。     

大西洋阻塞高压上层冷中心的成因

基于ERA-40再分析资料以及多尺度子空间变换和多尺度能量分析方法,探讨了大西洋阻塞高压平流层底部冷中心的形成机制,发现该冷中心形成的根本原因为16 d以下(高频尺度)和64 d以上过程(基本气流)向阻高尺度有效位能的正则传输,所获得有效位能在阻高尺度内被输运到西北和东南侧,并转换成动能,起到使阻高强度增加或者维持的作用。这种过程在西北侧表现得尤为明显,这可能是阻高形态不断向西北侧扩展的原因。在传统的认知中,大气有效位能从大尺度向小尺度传输,但本研究发现,阻高发生时,有效位能在平流层底部的传输方向表现为从高频尺度和基本气流尺度同时向阻高尺度传输。此外,前人的研究表明,阻高发展加强之后对流层中阻高动能向有效位能转化使得阻高消亡,而本文的分析表明两种能量的转换方向在平流层底部完全相反——由有效位能向动能转换,起到了使阻高加强或维持的作用。最近的研究表明对流层顶附近的动力学对于阻高的发展和维持非常重要,上述发现增进了对这些动力学深层的了解。     

北极地区冰量减少加剧亚欧地区寒冬出现

<正>过去数十年北极地区冰量的减少成倍加剧了亚欧地区寒冬的出现,在线发表于《自然—地球科学》的一项研究得出上述结论。不过,这种寒冬高频率出现的趋势可能会在未来减少,因为到21世纪末期,气候变暖带来的影响有可能超过海冰减少带来的影响。Masato Mori等人利用针对北极海冰浓度的两套不同设定为基准的模型模拟了全球大气循环的200种具有细微差别的情况。这两     

北半球夏季中高纬度大气阻塞对北极海冰变化的影响

利用NCEP/NCAR再分析逐日500 h Pa高度场资料,对北半球夏季中高纬度大气阻塞特征进行统计分析,发现大气阻塞活动频率高的地区主要集中在白令海峡区域、鄂霍次克海区域、欧亚大陆区域及格陵兰区域。而通过NSIDC提供的卫星观测资料发现近30年夏季海冰容易减少的区域正好对应阻塞活动北部的高纬度地区。分别通过对以上4个区域有阻塞发生相对没有阻塞发生时的500 h Pa位势高度场、地面温度场、850 h Pa经向瞬变热通量输送和平流输送等异常变化场进行对比分析,结果发现夏季中高纬度阻塞频率的增加对海冰的减少有显著影响,主要体现在阻塞的发生发展可通过增加高纬度地面温度、对极地的热量输送和暖平流输送来加快海冰的融化。这种阻塞引起的热力作用在鄂霍次克海和欧亚大陆区域效果更为显著。     

一次持续缓动型东北冷涡及其强降水落区研究

本文通过分析2013年6月29日-7月5日的一次东北冷涡系统,发现冷涡东侧的高压脊形成阻塞形势,东侧偏南急流和西侧西北急流的共同作用,是造成冷涡移动方向偏北,并在黑龙江中西部维持直至衰亡的两大重要因素。东侧具有阻塞形势的冷涡,冷涡的移向为北上,东移较少。冷涡的形成和消亡与高层阻塞形势的建立和消亡相关。同时冷涡的活动可能与副高脊线南北活动相关。偏南暖湿急流的水汽输送和冷涡中心西南的干切人是冷涡活动过程中产生强降水的重要因素。降水落区与偏南急流的位置相关,初期围绕偏南急流,成熟期整个冷涡气旋云带附近均有降水,冷涡中心南部暖湿急流和干冷空气交界地区量级较大,是发生暴雨的主要地区。     

中高纬阻塞环流背景下贵州强冻雨特征及概念模型研究

利用NCEP 1°×1°、2.5°×2.5°再分析格点资料以及2000 —2009 年贵州省冻雨个例资料,对该省12 次阻塞环流背景下强冻雨过程的天气学特征进行分析,归纳强冻雨的预报着眼点及概念模型。结果表明: 1) 强冻雨天气与亚洲中高纬度阻塞环流和中低纬度南支锋区密切联系,位势高度场在20 —30 N 之间存在4～5 条等值线,564～568 dagpm 线向南伸展到30 N 以南;2) 700 hPa 上西南急流显著,最大风速达到20 ～24 m·s-1,其作用在于提供暖湿水汽和逆温顶部的增温效应;3) 低空和地面是显著的冷垫,冻雨天气在准静止锋存在的背景下产生,准静止锋又与相对湿度大于70 % 以上的高湿区相联系,而影响贵州的准静止锋云系,处在锋上的具有暖湿云的特点,锋下的具有冷湿云的特点;4) 强冻雨期间,对流层中低空逆温梯度加大,最大可达8～10 ℃以上。     

2008年1月河南低温雨雪天气的中期环流特征

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料,对2008年1月中下旬河南省出现的低温雨雪天气的特征、大尺度环流形势以及高低层大气的状态进行分析.结果表明: 2008年1月西太平洋副热带高压异常偏强偏北,有利于西南暖湿气流沿副高边缘向北输送,影响河南;东亚地区500 hPa高度距平东西部差距显著,标志着亚洲中纬度地区槽脊加强,环流经向度加大;东亚有较强冷空气活动,东亚从36候850 hPa明显的经向风负距平,也反映该时段冷空气活动较强.分析结果还显示,河南省冬季的持续低温雨雪天气与乌拉尔山阻塞高压的建立和维持有紧密联系:从乌拉尔山阻高的建立、维持到河南省低温雨雪天气的开始,从乌拉尔山阻高的崩溃到河南省雨雪天气的结束,中间的时间间隔约为510天.因此,乌拉尔山阻高的建立、维持和崩溃,对河南省低温雨雪天气的开始和结束有一定的指示意义.