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。     

Overcoming barriers to climate change information management in small island developing states: lessons from pacific SIDS

We live in a rapidly advancing digital information age where the ability to discover, access and utilize high-quality information in a reliable and timely manner is often assumed to be the norm. However, this is not always the experience of researchers, practitioners and decision makers responding to the challenges of a rapidly changing climate, despite the billions now being made available for investment in climate change adaptation initiatives throughout the world and particularly in developing countries. In recognition of the importance of information in adaptation planning, Article 7.7 of the Paris Agreement sets out clear guidance for parties to develop, share, manage and deliver climate change knowledge, information and data as a means to strengthening cooperation and action on adaptation. This article provides some key lessons and insights on climate change information and knowledge management (IKM) in small island developing States (SIDS) from the perspective of Pacific SIDS. A situation analysis of current climate change IKM practices in Fiji, Tonga and Vanuatu was conducted and key barriers to effective climate change IKM identified. The outcome of this article is a range of pragmatic policy considerations for overcoming common barriers to climate change IKM in the Pacific, which may be of value to SIDS more widely.

Key policy insights

• The partnership approach of co-investigating climate change IKM barriers in collaboration with Pacific SIDS generated considerable trust, a shared purpose and therefore rich IKM lessons and insights.

• Turning climate change IKM aspirations into practice is significantly more complicated than expected, and requires a long-term commitment from both national governments and development partners.

• Pacific SIDS need to establish national guiding climate change IKM Frameworks that leverage rather than duplicate growing national investments in whole-of-government IKM.

• Reframing climate change IKM in the Pacific towards demand and user needs will be critical to ensuring widespread ownership and participation in IKM solutions that lead to greater adaptation and resilience outcomes.

• It is also critical that IKM activities in SIDS support the development of national capacity to scope, develop, deploy and maintain decision support systems.

• Federated IKM systems are ideal for encouraging greater IKM collaboration.

     

东北那丹哈达岭中—新生代构造-热演化史:来自(U-Th)/He和裂变径迹热年代学的证据

中国东北的那丹哈达岭地区位于中亚造山带最东部,它的中新生代热演化史是认识陆内造山活动的关键,但该地区相关研究比较薄弱,其中—新生代的热演化史缺乏有效的约束.因此本文应用磷灰石裂变径迹、锆石和磷灰石(U-Th)/He等多种低温热年代学方法,对东北那丹哈达岭地区的侵入岩开展构造热演化历史研究.热年代学数据和热史模拟结果表明,该地区存在早白垩世晚期—晚白垩世(110～80Ma)、古新世—始新世(60～40 Ma)两期快速冷却事件,其冷却速率分别为3.42～4.81℃/Ma和1.43～1.83℃/Ma.结合区域构造和应力分析,我们认为两期冷却事件均受构造活动控制.第一期快速冷却事件是古太平洋板块北西向俯冲引发的构造叠加到鄂霍特莫茨克地块并与东亚大陆边缘碰撞引起;而第二期快速冷却事件是古太平洋俯冲的板片后撤使东亚陆缘处于伸展环境,造成东北大面积的剥露作用引起.这次研究增强了对东亚陆缘中新生代构造-热演化历史的认识,对于理解大陆内部造山带的构造变形过程与机理具有重要意义.     

长牡蛎nacrein 基因的克隆、结构及进化分析

首次在长牡蛎(Crassostrea gigas)中克隆得到一种新的贝壳基质蛋白nacrein-like protein F3的全长c DNA序列。nacrein-like protein F3基因c DNA全长1499bp,其中编码区长度为1242bp,编码一条含413个氨基酸残基的多肽链。氨基酸序列比对和结构域分析均表明其为合浦珠母贝(Pinctada fucata)nacrein的同源蛋白,含有1个保守的α-碳酸酐酶结构域,但由于重复结构域的插入,α-碳酸酐酶结构域被间隔成2个亚结构域。系统进化分析显示nacrein-like protein F3与贻贝(Mytilus californianus)nacrein-like protein进化关系最近。此外,在软体动物中,双壳纲nacrein-like proteins进化速度相对较快,推测与寒武纪时期剧烈的环境变化有关,如影响贝壳形成的海水化学变化。     

Influence of Tropical Western Pacific Warm Pool Thermal State on the Interdecadal Change of the Onset of the South China Sea Summer Monsoon in the Late-1990s

An interdecadal shift in the onset date of the South China Sea summer monsoon(SCSSM) is identified during the late 1990 s by using the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts Interim Reanalysis dataset. The mean onset date was brought forward by two pentads during 1999–2013 compared to that during 1979–1998. The large-scale atmospheric and oceanic change associated with this shift exhibits a significant interdecadal variation signal around 1998/1999, indicating that the shift during the late 1990 s is robust. Different from the well-known mid-1990 s shift, this shift carried more important systematical significance. Diagnostic analysis suggests that the earlier outbreak of the SCSSM was due to the interdecadal warming of the warm pool, which brought stronger convection anomalies and led to a weak western Pacific subtropical high(WPSH) during boreal spring(March–May). The earlier retreat of the WPSH was a direct cause of this shift.     

冬季海温异常影响北太平洋东部型风暴轴的数值试验

最强中心出现在160°W以东地区的北太平洋风暴轴定义为东部型风暴轴,针对这种短期气候异常现象,利用大气环流模式CAM 3.0对其可能的外部强迫机制进行探究,主要关注赤道中东部和黑潮海区正、负海温异常的影响。结果表明:赤道海区负海温异常对风暴轴东部型的出现有重要意义,当该海区海温为负(正)异常且黑潮海区海温正(负)异常时,风暴轴表现为东(西)部型。风暴轴在中、东太平洋地区低层斜压性的增强,是太平洋风暴轴中、东端天气尺度涡动活动增强的主要原因。当出现东部型时,北太平洋东部区域急流强度增强,涡动斜压增长偏强,涡动的热量和动量输送加强,风暴轴和急流的反馈也加强;反之亦然。冬季赤道海区引起的大气响应范围较广,而黑潮海区的影响较为局地,尤其是黑潮海区的负异常主要影响风暴轴入口区域,表现为关于海温异常强迫的符号非对称性。     

热带太平洋海平面高度的年代际异常及其与中国东部夏季降水的关系

利用美国国家海洋和大气管理局的GODAS逐月海平面高度资料、NCEP/NCAR 850 h Pa逐月风场再分析资料和中国160站逐月降水资料,分析了热带太平洋海平面高度(Sea Surface Height,SSH)年代际异常的时空特征,并进一步分析了夏季热带太平洋SSH、850 h Pa风场与中国东部夏季降水年代际异常的相关关系。结果表明:1)从秋到冬,热带太平洋SSH年代际异常主要空间形态向类"ENSO"型异常发展,从春到夏,类"ENSO"型异常逐渐减弱直到消失。1996前后热带太平洋SSH发生一次显著年代际转折,转折之后热带太平洋SSH呈东低西高特征,不同季节有所差异。2)1990年前后夏季热带太平洋SSH发生的一次弱波动,持续影响夏季大气环流,使得1992年前后东亚夏季风出现减弱趋势,造成中国东部黄河以南地区,特别是华南夏季降水显著异常偏多,四川盆地和东北大部降水异常偏少;1996年SSH的实质性转折加剧了中国夏季降水的年代际异常趋势。     

ENSO预测的目标观测敏感区在热带太平洋海温的多模式集合预报中的应用

本文将ENSO预测的目标观测敏感区与多模式集合预报方法相结合, 提出了一种能够有效提高预报技巧且又具有较小计算成本的多模式集合预报方法。该方法在目标观测敏感区内采用模式不等权的多模式超级集合预报方法(SUP), 而在其他区域采用相对简单的等权的多模式消除偏差集合平均方法(BREM)。利用CMIP5中15个气候系统模式的工业革命前参照试验(pi-Control)数据, 针对热带太平洋海温的长期演变开展了理想预报试验。将新集合预报方法与现有的多模式集合预报方法进行了比较。结果表明, 在所考察的预报期内(即1～20年), 新集合预报方法与整个热带太平洋区域使用SUP方法具有相当的预报技巧, 但前者的计算成本明显小于后者, 计算时间仅为后者的1/4。可见, 新方法是一个具有较高预报技巧且计算成本较小的多模式集合预报方法。同时, 其较高的预报技巧强调了热带太平洋SST预测对ENSO目标观测敏感区内的模式误差也是极端敏感的, 也正因如此, 多模式集合预报方法才能够有效过滤模式误差的影响, 具有较高的预报技巧。     

副热带东南太平洋海温对东北夏季降水的影响及可能机制

诊断分析表明,前期副热带东南太平洋海温尤其是前春海温与东北夏季降水存在持续稳定的负相关关系。无论是在年际时间尺度还是年代际尺度上,冬、春、夏季海温演变趋势与降水均呈反位相。尺度分离结果显示,关键区海温与降水的显著负相关主要依赖于其年代际分量,但年际分量也起到较重要贡献。相关分析和合成分析结果都发现,当副热带东南太平洋海温偏低时,其上空可激发出反气旋式距平风场,而在关键区海域西北部激发出气旋式距平环流。同时在所罗门群岛和菲律宾南部分别出现反气旋式和气旋式距平环流。西太平洋副热带高压(副高)位置较常年偏西,副高区为反气旋式距平环流。在东北地区西侧则为气旋式距平环流。在这样的环流背景下,副高西侧的南风加强了源自南海和西太平洋的暖湿气流和北方冷空气在东北地区的交汇,从而使东北夏季多雨。反之,当东南太平洋海温偏高时,其激发的气旋及反气旋距平中心和偏低年刚好相反,副高位置偏东,其西侧的南方水汽输送偏弱,同时东北冷涡也偏弱,冷暖空气汇合形成的低空辐合弱,东北降水因此偏少。这表明,副热带东南太平洋海温异常时确实能激发出一个从关键海区到东北地区的跨越南北半球的气旋-反气旋交替波列,引发北半球中高纬度大气环流异常,从而影响东北夏季降水。     

基于高度计遥感数据的北太平洋中尺度涡提取

针对海洋中尺度涡现象,提出一种基于海平面高度异常数据(SLA)的中尺度涡泛克里金提取算法。该算法运用变差函数工具计算SLA变差场,定义为广义振幅场,再利用泛克里金插值消除数据虚警和噪声,借助广义振幅场与实际振幅的关系通过少数几条特征等值线实现涡旋及其属性的提取。选取北太平洋作为实验区,采用2012年4月的4期SLA进行了中尺度涡的定量提取、分析,共提取出841个中尺度涡(含3个多核涡),包含450个气旋涡和391个反气旋涡;与其他遥感提取方法的对比显示北太平洋中尺度涡的成功检测率接近90%,过度检测率小于20%。结果表明:(1)算法具有省时高效性,通过对SLA场的重构创建广义振幅场,避免了等值线筛选过程,相对于海面高度闭合等值线等其他遥感方法具有判据简单及提取速度快的特性;(2)可靠性好,能够通过推导得出的特征等值线确保稳定的提取准确度;算法建立在发展成熟的等值线提取方法之上,并且有变差函数与泛克里金法的理论支撑;(3)自适应性强,可以对任意海区进行实时的涡旋检测和提取,并且除振幅值统计资料及必要基础数据外无需依赖其他辅助性数据。