利用TRMM资料对热带气旋“威马逊”结构及其降水特征的研究

利用NASA提供的热带测雨卫星(TRMM)资料和NCEP/AVN模式的实况分析场研究了热带气旋“威马逊”(2002)的演变过程、结构和降水特征.对要素场及倾斜对流有效位能诊断分析发现,降水的分布和强度对热带气旋的发展有很好的指示作用.针对MM5的几种积云参数化方案进行了数值试验,初步研究了各方案在热带气旋定量降水预报(QPF)中的作用.     

TRMM海表降水率同化在热带气旋Danas(2001) 数值模拟中的应用研究

研究了TRMM/TMI海表降水率资料的四维变分同化在热带气旋(TC)数值模拟中的作用.使用中尺度气象模式MM5设计了若干数值试验模拟了TC Danas(2001)由热带低压初生到台风生成的发展过程.在满足MM5模式动力约束的前提下,将TRMM海表降水率资料直接同化进入较高分辨率(18 km)的模式初始场.结果表明,使用MM5模式的4D-VAR同化系统直接同化TRMM/TMI海表降水率资料是可行的.这种做法提高了TRMM资料的利用率,不仅在模式初始场中加入了更多实测信息,而且避免了两次同化(1DVAR+4DVAR)可能引起的误差.直接同化TRMM资料通过调整气压、温度、湿度等要素初始场,改善了模式对热带气旋结构(如暖心、涡度、散度)的描述和降水的模拟.在此基础上,同化不仅改进了对Danas强度的模拟,而且成功地模拟了热带气旋环境场的演变过程,因而改进了路径的模拟.     

西太平洋暖池SST变异对山东夏季降水的影响

西太平洋暖池展布于热带太平洋中、西部海域，其水温终年高于28℃(Wyrtki，1989；张启龙等，1997)。其最主要特征是水温高，热含量丰富。西太平洋暖池是全球大洋表面水温(SST)最高的海域，也是全球大气运动最主要的热源地和对流活动的最活跃区。暖池以热量和水汽形式将大部分能量释放给大气，从而影响大气环流系统。海-气耦合模式研究表明(Philander，1990)，暖池海域SST的变化，尤其是它处于高值时的微小变化会对大气环流演变产生十分显著的影响。近年来的一些研究结果也表明(黄荣辉等，1994；董敏等，1994)，暖池SST的异常会导致大气环流，尤其是西太平洋副热带高压的异常变化，进而影响东亚夏季降水。由此可见，暖池SST的变异对东亚乃至全球气候的异常及灾害的形成有着十分重要的作用。 山东位于我国东部，是旱涝灾害多发的省份之一。山东全年的降水量主要集中在夏季(6~8月)，其夏季降水量占全年降水量的60%以上。可见，夏季降水量的多寡对山东全年的天气变化和农业生产有重要影响。因此，开展山东夏季降水及其长期预测研究不仅具有重要的学术意义而且还有深远的现实意义。 近年来，许多学者已就西太平洋暖池热状态变异对我国东部地区汛期降水的影响进行了研究，并取得了一些颇有意义的成果(黄荣辉等，1994；翁学传等，1996)。然而，在以住的研究中，涉及西太平洋暖池对山东夏季降水影响的研究却很少，迄今尚未见专文报道。本文作者利用中国国家气候中心提供的1950~1998年间太平洋2°×2°经纬度格点月平均SST资料、1951~1998年间西太平洋副热带高压指数和1961~1999年间山东省气象台站的降水资料，研究了西太平洋暖池SST变异对山东夏季降水的影响，为山东夏季旱涝预测研究提供科学依据。     

近20年渤海叶绿素a浓度时空变化

浮游植物作为食物链的基础,对海洋生态系统具有重要作用。渤海作为我国最大的内海和重要渔业生物的产卵场、育幼场和索饵场,该区浮游植物研究具有重要意义。叶绿素a浓度是反映浮游植物生物量的重要指标。利用Google Earth Engine平台,对1997–2010年的宽视场海洋观测传感器(SeaWiFS)叶绿素a浓度数据和2002–2018年的水色卫星中分辨率成像光谱仪传感器(MODIS Aqua)叶绿素a浓度数据进行合并,并研究其时空变化特征。研究表明,近20年来,渤海全年叶绿素a浓度增加了14.1%,且增加显著。叶绿素a浓度在所有季节都呈现增加趋势;除11月外,其他各月都呈现稳定或增加趋势。从滦河入河口沿岸至渤海海峡的渤海中部,叶绿素a浓度增加较明显。同时也分析了海洋表面温度、风速和降水量数据。夏季渤海周边区域降水量和风速增加以及秋季海表温度的降低都有助于同季叶绿素a浓度的升高。渤海浮游植物可能受陆源营养物质输入影响较大。     

Impact of 4DVAR assimilation of rainfall data on the simulation of mesoscale precipitation systems in a mei-yu heavy rainfall event

The multi-scale weather systems associated with a mei-yu front and the corresponding heavy precipitation during a particular heavy rainfall event that occurred on 4 5 July 2003 in east China were successfully simulated through rainfall assimilation using the PSU/NCAR non-hydrostatic, mesoscale, numerical model （MM5） and its four-dimensional, variational, data assimilation （4DVAR） system. For this case, the improvement of the process via the 4DVAR rainfall assimilation into the simulation of mesoscale precipitation systems is investigated. With the rainfall assimilation, the convection is triggered at the right location and time, and the evolution and spatial distribution of the mesoscale convective systems （MCSs） are also more correctly simulated. Through the interactions between MCSs and the weather systems at different scales, including the low-level jet and mei-yu front, the simulation of the entire mei-yu weather system is significantly improved, both during the data assimilation window and the subsequent 12-h period. The results suggest that the rainfall assimilation first provides positive impact at the convective scale and the influences are then propagated upscale to the meso- and sub-synoptic scales.
Through a set of sensitive experiments designed to evaluate the impact of different initial variables on the simulation of mei-yu heavy rainfall, it was found that the moisture field and meridional wind had the strongest effect during the convection initialization stage, however, after the convection was fully triggered, all of the variables at the initial condition seemed to have comparable importance.     

中国降水观测误差分析及其修正

在1980s 乌鲁木齐河流域进行的降水误差观测试验结果基础上, 依据我国726 个气象站1951~2004 年逐日观测资料, 对降水的动力损失、微量降水以及湿润损失进行系统的修正, 以期获得更准确的长系列降水资料, 为区域乃至全球水热循环过程和水文学研究提供基础资料。修正结果表明, 在大部分地区由风速作用引起的动力损失是主要的误差来源, 但在降水较少的地区湿润和微量降水观测损失也起着重要作用, 全国726 个台站年降水修正量在8~740 mm 之间, 平均约125 mm, 相应的修正幅度在5%~72%, 平均约18%。从时间看, 冬季修正系数大于夏季, 但冬季修正量小于夏季; 从空间分布看, 西北地区年修正量一般小于50 mm, 东南地区大于100 mm, 总修正系数由西北向东南地区减少, 其中西北地区大于30%, 而西南地区小于20%, 这一修正系数高于全球的11%左右的平均修正量。     

中国近46年来冬半年日降水变化特征分析

中国总体冬半年降水总量、日降水强度以及强降水日数都有不同程度的增加趋势。西北地区的变化相对显著,其平均降水量、降水日数及日降水强度都呈增加趋势,特别是20世纪80年代后期发生跃变。华北和中部地区降水总量趋于减少。南方3区多为增加趋势,其中东南和华南与冬季风及欧亚遥相关型有显著的负相关关系,而西南地区日降水参数则与温度和北极涛动指数显著相关。东北地区降水指标没有明显的一致趋势。     

青藏高原纳木错流域夏、秋季大气降水中δ18O与水汽来源及温度的关系

根据2005年8～10月在纳木错收集的降水样和相关气象观测,分析该地区降水中δ18O变化特征及其与水汽来源关系,揭示不同水汽来源降水中δ18O与温度之间关系.观测期间水汽来源以西南季风和青藏高原本地气团输送为主.结果表明,纳木错流域夏、秋季节历次降水中δ18O变化主导因素是水汽来源不同.远距离输送夏季风海洋性气团形成的降水δ18O值较低,而局地大陆性气团降水δ18O较高.对同源的降水事件,气温和δ18O值有一定正相关性,因而可能是次一级的响因素.     

中国区域地理、地形因子对降水分布影响的估算和分析

不同与以往基于最小二乘的多元线性回归方法,本文首次尝试将新型的第二代回归分析方法——偏最小二乘回归分析方法应用到中国区域的降水建模中．利用区域内394个气象观测站建站到2000年45年(及以上)的降水资料,建立了一个简单的年、季降水量和地理、地形因子(包括纬度、经度、地形高程、坡度、坡向和遮蔽度)的关系模型,估算了区域降水量中地理、地形的影响部分,并分析了这种影响的特征．结果表明,用此方法建立的模型能够解释70%以上的因变量的变异,相关系数基本都在0.84以上,经交叉有效性检验,模型的回归效果较显著．分析表明,在多元线性回归不适用的情况下,本文基于偏最小二乘法的简单模型能够比较准确地定性、定量地再现实际降水分布．