东亚地区区域气候模拟的研究进展

由于大气环流模式对东亚地区区域气候特征的模拟存在很大不足,采用区域气候模式模拟该地区特殊的季风气候成为目前发展的一个重要研究方向,并取得了显著的研究进展。通过回顾当前东亚地区区域气候模拟的现状,表明大部分区域气候模式都不同程度地模拟出了东亚季风区持续性洪涝现象的大尺度环流特征和演变过程,再现了东亚各主要气候区降水的年际、季节和季节内变化及主要雨带的季节进退和降水的时空演变特征。但是,大部分模式没能很好地模拟出大尺度特征的强度和量值,模拟的温度和降水存在系统性偏差。原因分析表明,进一步完善和改进区域气候模式的物理过程参数化方案及动力框架可以改善模拟效果。最后对区域气候模式未来的发展给出展望。     

Comparison of products from ERA-40, NCEP-2, and CRU with station data for summer precipitation over China

Summer precipitation products from the 45-Year European Centre for Medium-Range Weather Forecast (ECMWF) Reanalysis (ERA-40), and NCEP-Department of Energy (DOE) Atmospheric Model Intercomparison Project (AMIP-II) Reanalysis (NCEP-2), and Climatic Research Unit (CRU) TS 2.1 dataset are compared with the corresponding observations over China in order to understand the quality and utility of the reanalysis datasets for the period 1979–2001. The results reveal that although the magnitude and location of the rainfall belts differ among the reanalysis, CRU, and station data over South and West China, the spatial distributions show good agreement over most areas of China. In comparison with the observations in most areas of China, CRU best matches the observed summer precipitation, while ERA-40 reports less precipitation and NCEP-2 reports more precipitation than the observations. With regard to the amplitude of the interannual variations, CRU is better than either of the reanalyses in representing the corresponding observations. The amplitude in NCEP-2 is stronger but that of ERA-40 is weaker than the observations in most study domains. NCEP-2 has a more obvious interannual variability than ERA-40 or CRU in most areas of East China. Through an Empirical orthogonal function (EOF) analysis, the main features of the rainfall belts produced by CRU agree better with the observations than with those produced by the reanalyses in the Yangtze-Huaihe River valley. In East of China, particularly in the Yangtze-Huaihe River valley, CRU can reveal the quasi-biennial oscillation of summer precipitation represented by the observations, but the signal of ERA-40 is comparatively weak and not very obvious, whereas that of NCEP-2 is also weak before 1990 but very strong after 1990. The results also suggest that the magnitude of the precipitation difference between ERA-40 and the observations is smaller than that between NCEP-2 and the observations, but the variations represented by NCEP-2 are more reasonable than those given by ERA-40 in most areas of East China to some extent.     

东亚季风涌对我国东部大尺度降水过程的影响分析

将NECP/NCAR资料中850 hPa纬向风分量进行30～60天带通滤波,用大气季节内振荡（ISO）来表征东亚夏季风涌的活动特征。研究表明,长江中下游地区和淮河流域分别出现涝年时,都伴有很显著的季风涌向北传播的特征。季风涌的北传实质就是季风中来自热带地区ISO的向北传播。季风涌北传过程中,得到来自东西两侧纬向传播的ISO补充。纬向传播的ISO在110°E～120°E附近汇合后增强自热带地区向北传的季风涌,使得季风涌在经向上可以继续向北传播,并对我国东部地区夏季大尺度降水过程产生一定的影响。纬向补充的ISO特征差异对我国东部大尺度降水位置会产生一定的差异。     

4种再分析月降水数据在内蒙古地区的适用性分析

利用1981—2020年气象台站的实测降水数据,对CRA40、ERA5、JRA55和MERRA2这4种再分析月降水数据在内蒙古地区的降水分布特征,与实测降水的相关性和误差进行分析。结果表明：(1)内蒙古地区4种再分析降水数据的空间分布与台站降水基本一致,误差分析表明CRA40与MERRA2的数据质量较高,ERA5次之,而JRA55数据质量相对较差。(2)CRA40和MERRA2在1983—1986年存在明显的降水低估,ERA5在2005年之后的内蒙古中东部出现明显的降水低估,JRA55在115°E以东存在明显降水高估,在115°E以西则以降水低估为主。(3)4种再分析月降水数据的年内最大均方根误差和绝对误差均集中在6—8月,与台站降水相关系数的年内最小值均出现在7月,内蒙古夏季汛期是再分析降水误差产生的主要时段。     

SSPs情景下福建省未来极端降水的模拟与预估

基于最新一代CMIP6全球气候模式模拟的历史和未来SSPs排放情景下的逐日降水数据和高分辨率逐日格点观测数据,采用泰勒图和分位数映射法评估订正模式性能,计算并分析SSP2—4.5和SSP5—8.5情景下福建省21世纪近期(2021—2040年)、中期(2051—2070年)和末期(2081—2100年)8个极端降水指数的变化。结果表明：在参照期(1991—2010年)经过分位数映射法偏差订正后,各极端降水指数模式模拟与观测更加接近,其空间相关系数、均方根误差和标准差的模拟性能都大幅提升。21世纪各个阶段,福建省年累积降水量(Prcptot)、极端暴雨日数(R50mm)均多于参照期,且越到后期、高排放情景下增幅越大。大于10 mm的降水日数(R10mm)和极端大雨日数(R20mm)则是增减各异,R10mm表现为福建东北部减少、其他大部分地区增加,R20mm表现为SSP2—4.5情景下21世纪近期福建西北部减少、而其他情景和时段均增加。表征降水强度的最大1 d降水量(Rx1day)、最大连续5 d降水量(Rx5day)和日降水强度指数(SDⅡ)在未来全部增加,且沿海地区增幅高于内陆地区。持...     

天津地区低能见度时空特征及其在高速公路气象服务中的应用

利用2017—2020年天津地区交通自动气象站、国家级地面气象观测站、部分区域自动气象站的能见度和降水量观测资料,分析了对高速公路交通安全产生较大影响的低能见度时空特征及其与降水的关系,进而给出各高速公路低能见度风险等级及对应的关键服务期。结果表明：天津地区低能见度年均日数为22.1 d,空间分布差异明显,北部出现频率最多,西部、南部次之,东部最少。低能见度大多集中在9月至翌年2月,且出现频率夜间高于白天,通常在06时前后达到最大。夏季降水对低能见度产生有明显影响,7—8月受降水影响的低能见度约占全部的47.1%,集中发生在13—15时和19时至翌日08时两个时段。低能见度风险等级较高的高速公路约占全部的57.1%,不同高速公路的重点关注路段和关键服务期也有明显差异。     

全球升温1.5℃和2.0℃辽河流域极端降水变化预估

基于国家气候中心中等分辨率模式BCC-CSM2-MR开展的第六次耦合模式比较计划(CMIP6)预估数据,采用双线性插值、趋势分析、偏差分析等方法,分析全球升温1.5℃和2.0℃辽河流域极端降水变化。结果表明：全球升温1.5℃辽河流域年平均降水量距平百分率增幅随排放情景的升高而增大,SSP5-8.5排放情景下增幅达5.82%。全球升温2.0℃辽河流域年和四季降水均为增加趋势,夏季降水增幅明显;SSP2-4.5和SSP5-8.5情景下降水量均为自西南向东北递减,辽宁西部地区降水增幅较为显著,超过15%。不同排放情景下辽河流域极端降水指数均为增加趋势,日降水强度、强降水日数、强降水比例增长显著;随排放情景升高,极端降水指数增长速率增大,SSP5-8.5情景下的增长速率为SSP2-4.5情景下的两倍以上。SSP5-8.5情景下,21世纪末降水强度、强降水日数、强降水比例、强降水阈值、最长连续湿日数、最大十日降水量将达11.66 mm/d、15.15 d、59.08%、32.94 mm、9.69 d、201.29 mm,较基准期增加5.58 mm/d、5.15 d、37.08%、10.15 mm...     

卫星遥感降水潜热的查表法和物理反演法简介

降水所释放的潜热是驱动全球大气环流主要的能量来源,是太阳能向大气热动力能转化的重要途径.准确测量降水云中各高度层的潜热释放率是人类长期努力而未实现的目标.本文阐述了降水潜热在气候系统水循环和能量平衡中的重要意义,以及已有的对热带降水潜热垂直结构的理解和共识,并介绍了遥感降水及其潜热三维结构的主要卫星计划和传感器.特别分...     

沙尘暴:春天的灾难轮回

2006年北京在一个月之内遭遇了10次沙尘暴,最多一天降尘达30万吨。T70列车被困新疆“百里风区”33小时,所有的车窗玻璃被沙尘暴无情的击碎……这就是在新的春天里,发生在我国北方的前所未闻的奇怪事。本该是万物复苏,阳光灿烂的季节,非但不明媚可人,反而成了肆虐无常的风沙尘暴