Changes of Extreme Precipitation and its Associated Mechanisms in Northwest China

Characterized by scarce water resources and fragile ecosystems, Northwest China(NWC) has experienced a climate shift from warm-dry to warm-wet conditions since the 1980s that has garnered extensive concern in recent years. In this study, the variability in extreme precipitation(EP) during 1961–2016 in different climate zones of NWC and the possible mechanisms for this variation are investigated. The results show that the EP trends significantly increased in most of the westerly zone(WZ) and plateau zone(PZ), while the EP trends did not significantly decrease in the monsoon zone(MZ).The start dates of extreme precipitation(SDEP) and end dates of extreme precipitation(EDEP) advanced and were postponed, respectively, in the WZ and PZ, while the opposite occurred in the MZ. Summer atmospheric circulation, water vapor transport, and atmospheric instability over NWC varied greatly with the interdecadal shift in EP before and after 1986. During 1986–2016, upper-level divergence and lower-level convergence occurred in the MZ and PZ, which strengthened ascending flow. In addition, the summer water vapor and atmospheric instability increased in the WZ and PZ.These characteristics created favorable conditions for increased occurrences of EP in the WZ and PZ in summer.Conversely, the upper-level convergence and lower-level divergence in the MZ strengthened descending flow. Decreases in summer water vapor and atmospheric instability occurred in the MZ after 1986. Hence, the environmental conditions in the MZ may have prevented the occurrence and development of EP in summer during 1986–2016.     

多台风的相互作用和水平涡度与垂直涡度的关系

利用WRF模式较成功地模拟出2009年发生在西太平洋上的三个台风("天鹅"、"莫拉克"和"艾涛"),并在此基础上,对三个台风中的水平涡度、垂直涡度及它们的相互作用进行分析和诊断。结果发现,在这三个台风演变过程中,水平涡度与垂直涡度的合矢量有较固定的模式,在900 h Pa以下低层有水平涡度的辐合,900~800 h Pa左右有水平涡管的流出,800~700 h Pa有水平涡管的流入,当有多个风速中心存在时,在风速中心之下有水平涡管向台风中心辐合、之上有自中心向外的辐散。特别是在低层通过涡管形成的垂直环流相互作用,这种环流主要由自西向东、或自东向西的水平涡度矢量构成,其上升支有云和降水产生,多从左台风的东北部流向右台风的西南部。由完全涡度方程分析可见,在850 h Pa以下的最大风速中心附近有水平涡度向垂直涡度转化,其转化最剧烈的时期与台风的风速增长期一致,涡度平流的作用与之相反,起到减弱台风的作用。800~600 h Pa有垂直涡度向水平涡度转化,低层最大风速之上风速减小。     

南海和南亚大气季节内振荡月异常对夏季风活动及中国东部夏季降水的影响

利用ECMWF逐日再分析资料(1961—2000年),中国气象局国家气候中心提供的1961—2000年中国160个站降水资料,探讨了夏季逐月南海和南亚ISO的强弱对南海和南亚夏季风及中国东部降水的影响。研究表明,夏季各月南海和南亚ISO异常对夏季风活动及中国东部降水的影响存在显著的差异,有分月进行讨论的必要。夏季各个月南海大气ISO的异常对南海和南亚夏季风活动的影响在6、7月有些相似,都表现为ISO强(弱)与南海地区和南亚地区气旋性(反气旋性)环流相对应,而8月截然相反,ISO强(弱)与仍南海地区气旋性(反气旋性)环流对应,而南亚地区表现为反气旋性(气旋性)环流。南亚大气ISO异常对夏季风活动的影响与南海地区有较大差异,6月和8月南亚大气ISO强(弱)与南亚地区气旋性(反气旋性)环流对应,而7月ISO的强(弱)对应于南亚地区反气旋性(气旋性)环流。6月南亚大气ISO强(弱)对应于南海地区气旋性(反气旋性)环流,而7、8月无论是南亚大气ISO强年还是弱年,南海地区都表现为反气旋性异常环流。从降水来看,夏季6、7月南海大气ISO偏强(弱)年,长江以南大部分为正(负)距平而江淮流域降水基本上为负(正)距平。而8月南海大气ISO强弱年,长江以南与江淮流域这种反相的降水特征并不明显。7月南亚大气ISO强(弱)年,长江以南降水大部分为负(正)距平而江淮流域为正(负)距平,而6月和8月南亚大气ISO的强弱对中国东部降水的影响并不如7月表现明显。     

夏季西太平洋台风频数异常与ENSO事件的关系及大气环流异常特征

根据西太平洋编号台风资料、NOAA卫星观测OLR资料和NCEP／NCAR风场再分析资料，在统计和探讨夏季西太平洋台风多（少）发年与ENSO事件的关系的基础上，分别对夏季台风异常偏多或偏少的E1Nifio、LaNifia年的OLR特征量和热带夏季风环流进行合成对比分析。分析表明：夏季当南半球马斯可林高压和澳大利亚高压无明显的系统性异常时，Walker环流异常的影响占主导作用，并遵循ENSO事件对大气环流及台风频数影响的基本规律。若E1Nifio期间澳大利亚高压环流出现系统性异常时，南半球环流异常的影响则占主导地位，台风反而异常偏多。对于1999年LaNifia特殊年份，马斯可林高压异常偏强引发的季风西风偏北偏东，台风反而异常偏少。弱风速垂直切变区、西太平洋暖池和季风槽的重叠部分是台风频发源地，本文分别对E1Nifio、LaNifia台风异常偏多（少）年台风频发源地的位詈和范围作了比较分析．     

Nino C区秋季海温异常对东亚冬季大气环流的影响

研究了秋季赤道中东太平洋（Nino C区:0～10°S,180～90°W）的SST异常对东亚冬季大气环流的可能影响。在揭示二者联系的基础上,通过分析海温异常所引起的500hPa高度、经向风及纬向风的异常特征,探讨了秋季海温异常影响东亚冬季大气环流的可能途径。研究发现,Nino C区秋季SST异常,能够对东亚及西太平洋地区的大气环流及风场产生显著影响,进而影响东亚冬季风活动:秋季SST正（负）异常,引起西太平洋地区出现类似负（正）WP遥相关型的环流异常,中纬度纬向西风加强（减弱）,东亚及沿海地区出现异常南（北）风分量,经向风减弱（加强）,最终导致偏弱（强）的东亚冬季风活动。这是海温异常影响东亚冬季大气环流的一种可能途径。     

大气非静力数值模式中声波的阻尼和压缩

介绍大气非静力弹性模式中声波的阻尼和压缩方法，分析和模拟试验的结果表明，声波的阻尼和压缩能够对模式的解的振幅起到一定的衰减作用，有利于保证模式的计算稳定性和减少计算量。．     

2019年12月大气环流和天气分析

2019年12月大气环流主要特征为:北半球极涡为偶极型分布,环流呈三波型,东亚槽略偏弱,南支槽偏强,且副热带高压位置偏西。12月,全国平均降水量为11.2 mm,较常年同期(10.5 mm)偏多6.7%;全国平均气温为-2.7℃,较常年同期(-3.2℃)偏高0.5℃。月内共出现3次较强降水过程和3次中等强度冷空气过程。另外,7—10日、20—26日我国中东部地区发生了两次持续性大范围雾-霾天气过程。     

热带气旋对香港地区臭氧污染影响的初步研究

利用1998—2008年所有西北太平洋海域生成的264个热带气旋资料、香港地区11个环境监测站点的地面臭氧(O3)小时浓度数据，研究热带气旋对香港地区臭氧污染的影响。分析表明当西北太平洋有热带气旋活动时，香港地区地面O3浓度均有不同程度增大，且半数以上造成香港地区O3高污染；热带气旋对香港地区O3污染的影响程度与气旋强度相关，且有显著的季节变化特征。运用SPSS软件进行轨迹聚类分析，将热带气旋分为四种类型，并对香港地区O3污染影响的进一步分析发现，西行或转向登陆型和近大陆转向不登陆型是最易引起香港地区O3高污染的两类热带气旋，二者平均影响程度大体相当；热带气旋中心位于台湾岛东北部洋面及巴士海峡附近时，香港地区O3浓度最易出现极大值。物理量场和对气团后向轨迹的条件概率场分析表明，热带气旋期间偏北到东北气流的水平输送以及下沉气流的局地积聚作用造成香港地区O3地面浓度显著增加。     

大气季节内振荡对热带气旋活动影响的研究进展

近30年来，大气季节内振荡对热带气旋活动影响的研究已逐渐成为人们关注的焦点，并取得了显著的进展。就大气季节内振荡对热带气旋生成、路径及登陆的影响进行概述，并揭示了这种影响的主要机制。同时回顾了与季节内振荡密切相关的季风槽活动对热带气旋的影响。在此基础上简单讨论了该领域中存在的问题及未来研究前景，并提出当前该研究领域中一些亟需研究的科学问题。     

热带太平洋上空大气热源、水汽汇的年际变化及其与海温异常之间的联系

利用ECMWF(1979～1993年)的再分析资料计算分析了热带太平洋上空大气热源及水汽汇的年际变化及其与海表温度异常之间的联系。通过SVD的分析,发现大气热源的垂直积分〈Q1〉和水汽汇垂直积分〈Q2〉异常与SST异常有着较高正相关关系的热带太平洋区域主要集中在170 E以东的5 S～5 N之间的一个狭长带中。分析大气热源和水汽汇的空间结构,则发现在赤道太平洋中、东部地区,除了最低层(962.5 hPa)和最高层(85 hPa)以外,对流层其余各层Q1、Q2异常与SST异常都存在较高的正相关关系;而在赤道西太平洋地区,850 hPa层以下,Q1异常与SST异常为负相关关系,在962.5 hPa相关系数甚至为 -0.59,其余各层Q1、Q2异常与SST异常也只有很弱的正相关关系。