东亚夏季风次季节变化研究进展

东亚夏季风次季节（10~90 d）变化是中国夏季持续性强降水、高温热浪等高影响天气事件的重要环流载体,处于天气预报上限和气候季节预测下限之间的预报过渡区。研究表明:东亚夏季风次季节变化是东亚夏季风的固有物理特征,它和季节进程之间的时间锁相关系是东亚夏季风次季节变化潜在可预报性的重要来源。东亚夏季风次季节变化与Madden-Julian振荡（MJO）存在显著差异,试图通过MJO来预测东亚夏季风次季节变化的不确定性较大。东亚夏季风次季节预测的另一重要来源是下垫面外强迫,包括欧亚大陆春季积雪、中国东部春季土壤湿度和厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）事件。此外,去趋势偏-交叉相关分析统计方法能够分析东亚夏季风多因子和多时间尺度问题。目前,亟需解决的科学问题包括:东亚夏季风次季节模态的客观定量描述、造成东亚夏季风次季节模态年际变化的关键物理过程、不同外强迫因子对东亚夏季风次季节模态的共同影响。     

南海周边越赤道气流的多时间尺度变化特征及其与环流和降水的联系

利用NCAR/NCEP-1再分析资料、NOAA的OLR资料以及GPCP降水资料等,通过功率谱分析、超前滞后回归等方法,对夏季南海周边105 °E、125 °E以及150 °E三支越赤道气流进行了多尺度特征分析,重点探讨三支越赤道气流季节内振荡与热带大气环流异常及南海周边降水的联系。结果表明,在季节内时间尺度上,105 °E与125 °E越赤道气流均具有10~20 d以及30~60 d低频振荡显著周期,而150 °E越赤道气流则以10~20 d周期为主。在年际尺度上,105 °E、125 °E、150 °E越赤道气流分别具有2~4年、2~3年、2~6年振荡周期。无论是季内还是年际变化,皆以105 °E与125 °E这两支越赤道气流之间关系较密切。南亚-南海-西太平洋地区对流层低层10~20 d振荡的气旋(对流加强)和反气旋(对流减弱)的环流活动变化,决定着105 °E及125 °E越赤道气流的10~20 d振荡的演变。这两支越赤道气流之30~60 d振荡所伴随的异常变化与热带夏季季节内振荡(BSISO)的演变过程非常相似,而150 °E越赤道气流之30~60 d振荡所伴随的异常低频环流则与南半球热带辐合带关系密切。105 °E及125 °E越赤道气流的季节内振荡及年际异常均与南海周边降水异常密切相关。      

2018年冬季海洋天气评述

2018年冬季（2018年12月—2019年2月）大气环流特征为：北半球极涡呈单极型分布,主体位于北冰洋上空偏向亚欧大陆一侧。12月,亚洲中东部中高纬环流经向度较大,利于冷空气南下;2019年1—2月,环流经向度减小,中高纬地区以纬向环流为主,冷空气势力减弱,东部及南部海区海雾过程增多。我国近海出现了17次8级以上大风过程,其中冷空气大风过程有13次,冷空气和温带气旋共同影响的大风过程有2次,冷空气与热带气旋共同影响的大风过程有1次, 温带气旋大风过程有1次。我国近海浪高在2 m以上的海浪过程有14次,2 m以上大浪的天数共计64 d。冬季共有10次比较明显的海雾过程,多在北部湾附近海域,出雾时间集中于夜间至早晨。南北海域海面温度之差为21～28 ℃,海面温度整体呈下降趋势。西北太平洋和南海有3个热带气旋活动。     

An Assessment of Surface and Atmospheric Conditions Associated with the Extreme 2014 Wildfire Season in Canada’s Northwest Territories

Weather and climate are major factors influencing worldwide wildfire activity. This study assesses surface and atmospheric conditions associated with the 2014 extreme wildfires in the Northwest Territories (NWT) of Canada. Hot and dry conditions led to the NWT experiencing the most severe wildfire season in its recorded history. The season included a record number of cloud-to-ground lightning flashes and set a record for area burned. Lightning was the dominant ignition source and accounted for about 95% of the wildfires. Prolonged periods of smoke led to dramatic reductions in visibility, frequent road closures, and reduced air quality resulting in numerous health alerts. Temporal and spatial patterns of lightning characteristics in 2014, derived from Canadian Lightning Detection Network data, were different from those in other years with, for example, far more positive flashes from 0600 to 1200?utc (midnight to 6:00 am local time). The highest fraction of positive cloud-to-ground flashes (43.1%) occurred in the smoke-dominated North Slave region, which was more than in the Dehcho, South Slave, or Sahtu regions. Mid-tropospheric atmospheric circulation over a large region that included the NWT was classified into the six most common summer patterns. Results showed that ridging and ridge displacements occurred more frequently during 2014 although lightning was associated with all circulation patterns. This study has advanced the understanding of the roles of weather, lightning, and mid-tropospheric circulation patterns associated with extreme wildfires in northwestern Canada.     

2004—2017年夏半年西南涡在四川盆地形成降水的特征分析

利用0.5°×0.5°分辨率的CFS再分析资料,对2004-2017年5-10月西南涡进行了普查,按TMPA V7资料显示的降水分布特征对西南涡进行分类。统计了不同类型西南涡出现的频数,并对西南涡降水特征进行分析,包括降水范围与强度等,最后分析了4类西南涡代表个例的环流和降水形成机制差异。结果表明,夏半年西南涡降水依次频繁出现在西南涡东北部、东部、东南部、中部;分析4类频数较多的西南涡降水特征,发现中部降水型暴雨范围最广,降水强度最强,其次为东南降水型、东部降水型与东北降水型。对代表个例的环流特征分析发现,中部降水型西南涡与东北型冷暖气流均在盆地北部相遇,不同的是,中部降水型冷空气范围更大,并与西南气流形成环型流场;东南降水型与东部型相似,二者均无冷空气入侵,差异表现在东部降水型西南气流偏东,并翻越大巴山,而东南降水型气流遇大巴山后向西绕流。对各类西南涡降水形成机制的分析,发现西南涡降水与其临近地区显著的垂直环流圈有密切关系,降水区通常与环流圈位置对应。     

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。     

春季热带大西洋北部海温异常与我国盛夏降水异常的联系

利用Hadley中心的海表温度资料、全国160站降水资料以及NCEP-DOE AMIP-Ⅱ再分析等资料,运用多种统计分析方法,分析了春季（3—5月）热带大西洋北部海温异常变化特征及其对我国盛夏（7、8月）降水异常的影响。结果表明:春季热带大西洋北部模态是热带大西洋海温异常REOF分解的第一模态,方差贡献率为34.5%。热带大西洋北部海温异常年际变率具有明显的季节差异,其中春季最为显著。春季热带大西洋北部海温异常与我国盛夏华中地区降水异常有显著的正相关关系。进一步分析表明,春季热带大西洋北部的海温正异常可以激发出Rossby波,在热带大西洋西北部和热带东太平洋北部产生异常的气旋式环流,引起上述区域的对流层低层（上层）大气出现异常辐合（辐散）,并通过热带大西洋北部地区和太平洋之间的垂直环流异常,在中太平洋地区对流层低层大气出现异常辐散,有利于西北太平洋地区产生异常反气旋式环流,异常反气旋西北侧的西南气流有利于水汽输送至我国华中地区,使该地区降水偏多。且这种影响可以通过热带大西洋北部海温异常的持续性,从春季一直持续到盛夏。      

中国东北冬季相邻两天降温特征及其年代际变化

利用1961-2012年CN05.2的日平均温度、日最低温度和日最高温度,将3种温度资料冬季相邻两天的降温情况分为弱降温、一般性降温和强降温3类,并分析了这3类降温的时空分布特征。结果表明：日平均温度和日最低温度的弱降温和一般性降温发生频次最大的地区位于大、小兴安岭地区和长白山山脉一带,而强降温发生频次最大的区域则为长白山山脉一带;这三类降温的高频发生时段均为20世纪60年代和70年代,随后开始减少,到21世纪初为发生频次最少时段。对日最高温度而言,弱降温和一般性降温高频发区为42°-45°N,呈带状分布,其北部和南部均为一般性降温发生频次的低发区,呈现"低-高-低"的频次分布特征,而强降温的高频发生区则位于长白山山脉一带;同日平均温度和日最低温度年代际变化特征一样,日最高温度3类降温均在20世纪60年代和70年代频次最大,其后发生频次开始减少。     

春季热带海温与北疆夏季极端降水的关系研究

基于1961—2017年北疆47站夏季逐日降水资料、NOAA海温资料和NCEP/NCAR再分析资料,利用90%分位确定北疆夏季单站降水阈值,得出极端降水量,讨论了春季热带海温与北疆夏季极端降水的关系。结果表明：北疆夏季极端降水和春季热带印度洋（20° S~15° N,50°~110° E）及赤道东太平洋（15° S~15° N,90°~180° W）海温呈正相关,两个关键区春季热带海温异常偏暖时,北疆夏季极端降水偏多,仅春季热带印度洋关键区海温异常偏暖时,北疆西北地区夏季极端降水偏多。当春季热带印度洋和赤道东太平洋关键区海温同时异常偏暖时,200 hPa西风急流轴明显偏南,500 hPa西西伯利亚和中亚地区低值系统活跃,南方路径输送的水汽增加,有利于北疆夏季极端降水的发生;仅春季热带印度洋关键区海温异常偏暖时,200 hPa西风急流强度增强,500 hPa西西伯利亚地区低值系统活跃,配合偏东路径的水汽输送,北疆西北地区夏季极端降水偏多。     

钻井液连续循环钻井技术及自动化装备设计

钻井施工中,拆装钻杆需中止钻井液循环,但钻井液循环中止会导致孔内岩屑下沉、钻井液当量循环密度浮动变化,进而影响孔内安全。为避免上述情况的发生,钻井液不间断循环钻井技术的构想被提出。通过连续循环系统或连续循环接头进行钻井液分流,避开钻杆拆装部分,维持井内的钻井液循环,稳定钻井液当量循环密度。针对该技术原理,提出了一种自动化的钻井液不间断循环井口设备,通过背钳、自动钻井液切换系统和传扭动力卡瓦的配合,可实现钻井中拆卸、接装单根时钻井液不间断循环,有效避免因钻井液静置、沉砂过多导致的钻孔安全问题。