江淮流域梅雨期气候对全球气候变暖的响应

在全球气候变暖背景下,中国江淮流域梅雨期的气候响应趋于复杂,给江淮流域梅雨期的气候预测带来了更多的不确定因素。研究江淮梅雨期气候对全球变暖的响应,对于认识江淮梅雨变化新趋势、提高新气候背景下的汛期预报及制定防灾减灾政策均有深远意义。采用中国地面气温和降水日值数据集对近几十年来江淮地区梅雨期的气温和降水变化进行了深入分析,基于观测结果,评估了国际耦合模式比较计划第5阶段（CMIP5）的22个模式结果,并对CMIP5模式预估的21世纪中排放（RCP4.5）和高排放（RCP8.5）情景下中国江淮流域梅雨期的气温和降水变化进行了分析,并对梅雨期气候变化的机理进行了探讨。研究结果表明,在全球变暖背景下,江淮地区梅雨期气候亦发生了相应的变化,气温呈现出显著的升高趋势,降水亦发生了相应调整,在较暖年降水偏多,较冷年降水偏少。在未来全球进一步变暖的背景下,江淮地区梅雨期平均气温进一步升高,降水进一步增多,且随着排放量的增加,降水的空间分布不均匀性也在加剧。      

新疆一次罕见的暖区暴雨过程特征分析

2018年7月31日新疆出现了一次罕见的暴雨过程,最大暴雨中心位于新疆东部哈密市,哈密市伊州区沁城乡小堡村过程累计雨量115.5 mm,连续2个时次小时雨强29.2 mm。对比哈密市建站以来6个国家气象站历年资料发现,此次暴雨特征与以往冷锋暴雨明显不同,暴雨降水时段更为集中,强度比冷锋暴雨更强,暴雨云团为典型的中尺度云团,范围小、呈块状。由于500 h Pa西太平洋副热带高压偏西偏北,高空无低值系统和冷空气入侵,哈密市主要受西太平洋副热带高压外围偏南暖湿气流的影响,此次暴雨结合了南方副热带高压型和偏南风风速辐合型暖区暴雨的典型特征,具有暖区暴雨的热力结构和风场配置,是一次罕见的暖区暴雨过程。暴雨区偏南风风速辐合和暴雨区山区地形的抬升效应是本次暴雨重要的触发机制,700 hPa孟加拉湾和日本海南部两支水汽在华北平原汇合沿东南输送路径至暴雨区且有强烈水汽辐合。暴雨发生在云顶亮温(TBB)等值线密集区梯度最大处,越接近TBB低值中心梯度处的暴雨强度越强。     

1980～2013年华东小雨减少及其主要影响因子分析

本文通过对1980～2013年华东区域447站各等级降水的时空分布特征进行分析,从低空气温、水汽、相对湿度入手,采用经验正交函数分析（Empirical Orthogonal Function,简称EOF）、合成分析等诊断方法揭示小雨与低空气温、水汽、相对湿度之间的关系;根据克劳修斯-克拉珀龙（Clausius-Clapeyron）方程,从物理角度对温度和水汽含量变化对小雨减少的相对贡献进行分析,并选取长三角区域利用能见度资料分析小雨减少的特征。研究主要得出以下结论:（1）华东区域1980～2013年总降水日和总降水量分布呈现南多北少随纬度增加递减趋势,总降水日主要以小雨日为主,小雨日占总降水日的71.84%。除暴雨外,其它各等级降水均呈现出减少趋势,以小雨的减少最为显著,小雨日和小雨量区域平均减少趋势为－3.37 d (10 a)-1、－6.52 mm (10 a)-1。小雨日EOF分解的第一模态呈现了华东区域小雨日一致减少的分布特征;第二模态则体现了小雨日变化的不均匀性,具有明显的区域差异。（2）小雨日的减少是伴随着低空增温发生的,低空温度上升了0.32 K (10 a)-1,同时可降水量呈现微弱的减少趋势。小雨日的变化与低空相对湿度有很好的正相关关系,EOF分解结果也揭示了低空相对湿度具有与小雨一致的空间分布特征。合成分析表明低空气温偏高（低）年,小雨日偏少（多）,可降水量偏多（少）年,小雨日偏多（少）,相对湿度偏高（低）年,小雨日偏多（少）。（3）根据Clausius-Clapeyron方程和相对湿度公式,低空增暖使饱和水汽压增加6% K-1～7% K-1,饱和水汽压增加在水汽微弱减少的前提下,导致了低空相对湿度的显著减少,从而导致了小雨的减少。对低空温度,比湿变化对小雨的影响进行分析,发现单纯由温度变化引起的相对湿度减少为－4.83%,而单纯由于比湿变化引起的相对湿度变化为－1.91%,分析表明了低空增暖是引起小雨日减少的主要原因。（4）能见度较差的区域,年均小雨日和小雨量偏少,但是小雨的长期减少趋势主要还是由低空增暖引起的相对湿度的减少导致的。     

2017年湖南一次特大致洪暴雨过程的水汽特征

利用湖南省区域自动站和常规观测站降水资料、NCEP/NCAR和JRA-55再分析资料及湖南省气象台大气河预报业务产品,分析了2017年6月22日至7月2日湖南一次特大致洪暴雨过程的雨洪和水汽输送异常特征,以及大气河水汽输送对强降雨的影响,在此基础上定量分析了强降雨区各边界的水汽收支状况及各水汽轨迹的贡献。结果表明:此次强降水过程分为三个阶段,第一、第三阶段降雨的范围、强度均明显大于第二阶段。欧亚中高纬稳定的"1槽1脊"环流形势、低纬较稳定的西太副高及其外围强劲的水汽输送是此次暴雨发生的环流背景。水汽通量、水汽通量散度、比湿等物理量的水平及垂直分布对降水的阶段性特征和位置、强度变化有很好的指示作用。三个强降雨时段,来自孟加拉湾、南海和西太副高西南侧的水汽输送表现出不同的强度和位置,造成到达湖南境内的偏南水汽输送空间异常程度不同。大气河的强弱及其水汽输送通道、辐合区位置以及强降雨区各边界水汽净收入对强降水发生、发展起关键作用。水汽后向轨迹分析表明,低层偏南的水汽输送是此次极端强降雨较长时间维持的重要因素,而来自北方的干冷空气侵入利于大气斜压性增强和对流不稳定维持,是第二阶段降水强度弱于第一、第三阶段的另一原因。     

雷达径向速度资料同化中不同坐标转换方案的对比试验

利用江苏省气象局与美国强风暴实验室联合开发的高精度数值分析及预报系统(Precision Weather Analysis and Forecast System,PWAFS)对雷达资料同化中径向速度资料的两种坐标转换方案进行对比分析。Grid方案将雷达径向速度资料通过最小二乘法从极坐标映射到模式三维网格;Tilt方案将雷达径向速度资料通过双线性插值在水平方向插值至标量水平网格,但在垂直方向不进行插值,保留在雷达仰角对应的高度上。两种方案对反射率资料的处理均是插值到模式三维网格点。Grid方案在近雷达处进行平滑,在远雷达处进行插值,会导致低层数据平滑,Tilt方案减少了雷达径向风观测垂直插值引发的误差,更多的保留了雷达观测的特性。本研究分别通过龙卷、大风及梅雨锋暴雨个例对这两种方案的同化结果进行对比分析。龙卷个例中Grid方案得到了部分虚假的较大的同化风场,Tilt方案结果清楚展示了龙卷发生位置的回波及流场的精细结构。大风个例中两种方案得到的最大风速值差3 m·s^-1,Tilt方案的结果更接近观测最大风速值,且得到的大风速区分布更符合观测。梅雨锋暴雨个例中Grid方案对东北及西南两个区域的大风速区均未能很好的反映,Tilt方案得到的水平风速大值区范围明显优于Grid方案。在靠近雷达中心的低层,观测资料密集,Tilt方案能够更好的反应实际大气状态。但是因为缺乏其他观测资料进行验证,两种方案的效果还需要利用数值预报或其他方法进行对比。     

2019年5月大气环流和天气分析

2019年5月大气环流呈偶极型分布,加拿大北部极涡偏强,新地岛以南极涡变化不显著,中高纬环流呈四波型,西太平洋副热带高压强度与常年相当,南支槽较常年偏弱。5月全国平均气温为16.2℃,接近常年同期,月内气温波动较大,云南平均气温达到1961年以来最高。全国降水量为69.5 mm,与常年同期相当。月内我国共出现7次区域性暴雨天气过程,北京出现罕见冰雹和雷暴大风等强对流天气,江淮、黄淮和云南等地出现中到重度干旱,北方地区有4次沙尘天气过程。     

2017年9月一次夏季暴雨天气的特征分析

利用卫星云图、雷达、探空和地面自动气象站等气象资料,对2017年9月12日福建省西部的一场暴雨过程进行特征分析,探讨在副热带高压控制下出现较大范围暴雨过程的原因,结果表明:东亚大槽深入副热带高压北部,使得冷暖气流交汇于长江中下游以南地区,为处于副热带高压控制下的福建西部午后出现强降水创造有利环流条件;低层东北冷湿气流、中高层西南暖湿气流和地面冷锋是主要影响系统;副高控制下的福建西部白天升温明显,增强该地区上空的层结不稳定,沿海有云系增温不明显和台风"泰利"外围环流增强了闽浙沿海低层东北气流,两者共同作用增强地面冷锋强度和走向,有利于冷锋向西南移动,触发福建西部强对流的发展;从雷达回波特征看,该次过程既具有块状对流性强降水回波特征,又具有絮状稳定性降水回波特征,是锋面降水与局地热对流降水叠加结果。     

清远地区前汛期雷雨大风和冰雹天气的物理量指标

选取清远地区7个国家气象观测站2006—2015年前汛期的地面观测记录资料和清远、梧州探空站的t-logp探空资料,统计分析沙氏指数SI等8个物理量对雷雨大风及冰雹天气预报的指示作用。结果表明:(1)清远探空站数据中,整层比湿积分IQ、沙氏指数SI、瑞士雷暴1(SWISS00)对雷雨大风天气预报的指示性较好;整层比湿积分IQ、瑞士雷暴1(SWISS00)和0℃层高度对冰雹天气预报的指示性较好。(2)梧州探空站数据中,整层比湿积分IQ、抬升指数LI和沙氏指数SI对雷雨大风天气预报的指示性较好;整层比湿积分IQ、0和-20℃层高度、潜在下冲气流指数(MDPI)和强天气威胁指数SWEAT对冰雹天气预报的指示性较好。合理利用物理量指标对清远地区前汛期雷雨大风和冰雹天气的潜势预报具有一定的可行性。     

1951—2018年汕头汛期暴雨变化趋势及与ENSO的关系

根据汕头气象站1951—2018年汛期逐日雨量资料,采用滤波、线性倾向计算、趋势系数计算、相关分析等方法,分析该站汛期暴雨的变化趋势及与ENSO事件的关系。结果表明:汕头市近68年来的前汛期暴雨日数没有显著的上升或下降趋势,后汛期自20世纪90年代以后有轻微下降趋势;前汛期雨量有波动下降趋势;前、后汛期最大日雨量变化呈波动下降趋势;后汛期最大日雨量在La Nina时期呈减少趋势。     

基于微雨雷达的六盘山区地形云降水宏微观特征观测分析

利用2017年6—11月宁夏六盘山区收集的微雨雷达和微波辐射计等探测资料,对比分析了六盘山区山脊和山谷对流云降水、层状云和浅积云降水过程中的云微物理特征及亮带,针对典型层状云降水事件山脊和山谷站的亮带及以下各层的雨滴谱分布特征,探索了亮带以上几层水凝物的分类。结果发现:六盘山区三类降水云山脊的反射率及反射率衰减程度均高于山谷,表明地形强迫使得山脊降水云的物理和动力过程较山谷更剧烈,层状云降水过程中山脊0℃等温线以上的反射率明显高于山谷,表明山脊在0℃等温线以上有更多水凝物。分析一次典型层状云降水过程发现:六盘山区降水液滴自亮带下落的过程中,碰并过程占主导;亮带以下各层DSD符合Gamma分布,山脊站Gamma分布的相关性比山谷站强且拟合优度更优;降水开始的前3 min,推测-4～0℃等温线之间的水凝物主要是霰,此后水凝物主要是雪颗粒和霰,而山谷在降水开始的前5 min,-4～0℃等温线层之间的水凝物主要是雪颗粒和较大的霰,此后水凝物主要是霰。