一次冷涡背景下强对流不稳定条件的成因分析

利用常规观测资料及NCEP再分析资料,在分析环流背景、探空资料的基础上,通过选取不同的高度和温度,对比研究四种CAPE以及CAPE场与地面要素场的关系,对发生在辽宁沈阳的一次冷涡背景下的强对流天气进行不稳定条件成因分析.结果表明,水汽潜热是不稳定能量的主要组成部分,冷涡背景下低层暖湿平流、高层冷干平流有利于不稳定能量的累积,从而导致强对流天气的发生;对流温度CAPE可以反映午后发生强对流所必需的不稳定能量,对强对流天气预报具有一定指示意义.     

高空急流带对甘肃沙尘暴强度的影响

 利用1970—2010年3—5月甘肃41 a的气象资料、Micaps常规资料,按照强沙尘暴天气过程标准,分析研究了48例强沙尘暴过程与高空偏北急流带振荡的关系。结果表明,高空急流带(核)的引导作用,与甘肃强沙尘暴发生、发展、强度以及波及范围有直接的关系,尤其是偏北急流带发展到巴尔喀什湖附近转为“C”型或“L”型流场时,其中短波分裂强冷空气和扰动性急流向甘肃发展,造成春季突发性很强的沙尘暴,甚至出现“黑风”。这种天气过程移速快,影响范围广,生命史短,破坏力极大。     

基于Logistic回归和多指标叠加的短时强降水预报模型

大气低涡是造成我国南方地区暴雨洪涝的重要天气系统,大气低涡背景下的暴雨突发性、局地性强,其发生时间、强度和落区一直是气象预报业务的难点。为提高浙江省暴雨预报准确率,本文利用1979—2020年浙江省逐日格点降水观测数据和美国国家环境预测中心气候预测系统再分析数据集,首先分析了浙江省内近42 a由大气低涡造成的区域性暴雨事件(以下简称低涡型暴雨)的气候特征;然后将850 hPa垂直速度、水汽通量散度、速度散度、低空急流、切变线以及700 hPa垂直速度作为预报因子,基于“配料法”并结合逻辑回归方法构建了低涡型暴雨落区预报模型;最后基于该模型利用2021年欧洲中期天气预报中心预报产品进行暴雨落区预报,并使用同期实况降水进行了系统性检验和天气过程检验。结果表明,该模型总体性能较好,提前24 h和12 h时效的暴雨预报能力均有提升,可将12%的准确率和20%左右的命中率分别提升至14%和40%附近,漏报率从75%以上降至60%附近,但存在着一定程度的空报。

     

2015年初北极极端气旋对中国寒潮的影响

从北大西洋中高纬度进入北极的极端气旋会引起北极异常增暖,与中高纬度极端天气事件关系密切,危害极大。利用ERA-Interim再分析资料和中国地面气象站观测资料,探讨了2015年1—2月两个极端气旋(C1,C2)影响中国天气的物理过程和机制。结果表明:当极端气旋生成并北移,附近大气低层和高层均出现异常增暖,中高纬度大气环流表现为乌拉尔阻塞形势形成,极涡断裂,低压槽加深南压,我国发生寒潮天气;且极端气旋伴随的异常增暖加强Rossby波能量频散,使中高纬度的槽和脊发展。对比发现,C1和C2的生成地和路径均存在差异,相比于C2,C1生成纬度较高且路径偏东,对应低温寒潮天气范围更大,但强度比C2略弱。这些结果均表明,极端气旋的生成和移动是中国寒潮天气发生的重要原因之一。     

东亚梅雨系统的天气-气候学研究

利用NCEP/NCAR逐日再分析资料、上海观测站降水资料,对上海2020年超强梅雨特征及成因进行了分析,并对基于大气低频特征的延伸期预报效果进行了评估。结果表明：（1）2020年上海梅雨量为2000年以来最多。（2）受夏季赤道中东太平洋冷水位相和热带印度洋海温异常偏暖的影响,西北太平洋异常反气旋强盛且稳定少动,其西侧转向的水汽输送偏强加之中高纬地区Rossby波列的传播引起中低层天气系统（槽、脊等）的变化,引发冷空气活动,也对副高的北抬起到了抑制作用,造成梅雨期偏长,雨量偏多。（3）2020年梅雨期降水过程表现出明显的准双周振荡特征,4次强降水过程均对应低频降水的峰值。沿Rossby波低频活动通量方向移动的低频波列南下,并与低频反气旋对峙于长江流域,导致多轮强降水。基于大气低频特征研发的延伸期预报方法较为准确地预报出2020年上海入梅首场强降水过程。

     

华东地区冷季两次高架对流个例分析

利用多普勒天气雷达资料和常规观测资料以及区域自动站气象资料,分析了2019年8月16日山东省特大冰雹和雷雨大风强对流天气过程。结果表明：（1）此次强对流天气过程是在东北冷涡背景下由地面β中尺度辐合线、γ中尺度涡旋触发产生的。（2）中低层较大的温度垂直递减率、近地面层的逆温层、上干冷下暖湿、适宜的湿球温度0℃层和-20℃层高度是雷暴大风和大冰雹出现的典型特征。（3）β中尺度辐合线触发的对流单体不断发展、合并,形成单体之间排列较为松散的飑线,而γ中尺度涡旋附近个别单体发展成超级单体风暴。（4）诸城强冰雹的超级单体风暴具有有界弱回波区、三体散射、旁瓣回波、中气旋等特征。另外,风暴强度达到鼎盛后迅速减弱、强中心高度快速下降、风暴低层左后方出现强反射率因子区、风暴低层右前侧气旋性旋转强度加强、深厚持久的中气旋、风的垂直切变强,均是造成日照极端雷暴大风的影响因子。

     

北半球冬季各阻塞系统对大范围极端温度异常的单独和协同影响

利用ERA5逐日再分析资料集,探究了冬季（12月至次年2月）大尺度阻塞与东亚寒潮的关系,发现近年来冬季大尺度阻塞与寒潮频次的年际相关有增强趋势,其中乌拉尔山大尺度阻塞与寒潮频次的年际相关最为显著,鄂霍次克海大尺度阻塞与寒潮频次的相关最弱。选取乌拉尔山和贝加尔湖区域大尺度阻塞后10 d内有寒潮爆发和无寒潮爆发的事件进一步统计分析,发现乌拉尔山区域发生大尺度阻塞时,阻塞后有（无）寒潮的事件在中高纬度行星波向平流层上传加强（减弱）,导致平流层极涡减弱（显著加强）。波活动响应的主要贡献来自于行星纬向1波。而（50°—70°N ,90°—110°E）位势高度在阻塞发生后逐渐加强（减弱）,最终导致寒潮爆发（未爆发）。贝加尔湖区域发生大尺度阻塞时的情况与乌拉尔山区域基本一致,但1990—2019年阻塞后有寒潮事件时行星纬向2波比纬向1波起更重要的作用。     

中国的夏季风降雨及其区域特征∥丁一汇, 村上胜人. 亚洲季风

基于中国自主研发的全球-区域一体化预测系统（GRIST）模式,分析了其在夏季气候回报试验中的东亚地区夏季降水气候特征,重点关注季节内尺度的变化。通过与格点融合分析数据（CMPA）、卫星观测数据（GPM）及两个全球气候模式（CAM5和SPCAM5）结果进行比较,检验模式性能并探究模式间的差异。结果表明,GRIST模式能较好地模拟出西北太平洋及中国东部地区季节内降水变化及其演变过程,但模拟的降水变化幅度和雨量与观测相比偏高。进一步探究其内部影响,发现小时尺度视热源（Q₁）、视水汽汇（Q₂）和大尺度垂直速度等在垂直剖面上随时间的变化皆与模拟降水的演变对应。模式能准确地再现雨带和副热带高压脊线的位置及其向北推进过程,并能基本抓住大气季节内振荡（ISO）经向北传特征。但ISO传播强度、周期等与观测存在较大差异。这可能与纬向风移动路径较远、持续时间较长有关。     

“拉尼娜”非典型影响下的新疆2021/2022年冬季气温

2021/2022年冬季新疆大部气温偏高,影响新疆冷空气活动频次少,并非拉尼娜事件对新疆冬季气温的典型影响特征。成因分析表明：2021/2022年冬季北极涛动（AO）为正位相,欧亚中高纬度500 h Pa位势高度西高东低,新疆上空700 hPa南风距平优势明显。2021/2022年冬季“拉尼娜”非典型影响新疆气温的原因主要来自于东部型弱拉尼娜事件对北大西洋涛动（NAO）和亚洲极涡面积的非典型影响,而对亚洲极涡面积的非典型影响是来自东部型拉尼娜事件对冬季AO的不确定性影响,冬季AO正位相有利于新疆气温正距平。2月300 hPa区域纬向风异常偏弱,削弱了NAO正位相对新疆气温的影响;70°E以东中纬度高度场负距平是冬季气温阶段性变化的原因之一。     

移动型与源地生消型西南涡的气候特征

利用ERA5再分析资料与TMPA V7降水资料,对2010~2019年移动型和源地生消型两类西南涡的时空分布、移动和降水特征进行统计分析,结果表明：源地生消型和移动型西南涡年均分别为69和20例,移动型西南涡的主要源地为四川盆地,源地生消型西南涡的主要源地为九龙和四川盆地;两类西南涡均为春夏多、秋冬少,但移动型西南涡的季节差异更大,春夏季生成频次约为秋冬季的3倍;西南涡主要在夜间生成,但日间生成的西南涡中移动型占比较多;源地生消型和移动型西南涡平均生命史分别为15.4h和39.6h;移动型西南涡以偏东路径为主,春夏季移动路径明显较长,冬季移速最大,夏季最小;源地生消型西南涡降水以弱降水为主,移动型西南涡降水强度整体大于源地生消型,以强降水为主。