青藏高原周边地区持续性暴雨特征分析

长江上游的暴雨是造成该区域和长江中下游洪涝的主要因子,研究长江上游的青藏高原周边地区持续性暴雨特征对防灾减灾有着重要意义。应用历史天气图资料、NCEP 1°×1°再分析资料和国家气象信息中心提供的气候整编降水资料,采用统计和天气学方法,分析了1961 2011年青藏高原周边地区持续性暴雨特征。研究表明,青藏高原周边地区局地持续性暴雨通常持续3~4天,持续时间最长的暴雨发生在湖北武汉,为10天。整体上,高原地区较周边地区暴雨发生率相对低,局地持续性暴雨有4个降水高频中心,西藏东南部降水高频中心的波密发生频次最高,为15次;四川西部至中东部暴雨高频区持续性暴雨发生范围最广;另2个高频区为云南南端及湖北中东部地区。青藏高原东侧的西南地区区域持续性暴雨以持续3天为主,7月发生频率最高,21世纪以来,暴雨中心有向东移动的趋势。通常持续性暴雨过程伴随高原低值系统活动,其中西南低涡是最主要的影响系统。     

大气加热场影响西太平洋副热带高压短期位置变化的数值模拟

利用江淮2003年和华南1998年夏季持续性强降水典型个例,采用区域气候模式RegCM3模拟了强降水期间江淮、华南及孟加拉湾热源异常分布对西太平洋副热带高压短期位置东西进退及南北变动的影响。模拟证实：西太平洋副热带高压位置的短期变异与大气加热场及其配置有密切的联系。持续性强降水期间,副高西侧较远处孟加拉湾热源是诱导西太平洋副热带高压异常西伸的原因之一;华南强降水期间,华南和孟加拉湾热源的共同存在可使副高在季节性西伸过程中出现短期东撤;江淮强降水期间,江淮和孟加拉湾热源的共同存在会诱导副高异常西伸。但模式在模拟副高位置南北变动上效果并不明显,不能证实华南、江淮热源单独存在时对副高在南北位置变异上的阻碍作用。     

广东省持续性干旱事件的变化及其成因

利用1961年1月—2005年12月广东省86个测站的地面观测资料、ERSST全球月平均海温资料以及NCEP/NCAR全球大气多要素资料,定义了广东持续性干旱事件,分析了广东持续性干旱事件的变化特征,从多种角度(包括大气环流、海温、海气温差)讨论广东持续性干旱事件的成因。结果表明,广东持续性干旱事件平均出现频率为每26个月发生1次,以秋冬旱或冬春旱为主,持续性干旱事件具有大范围全省性的空间分布特征;1960年代是20世纪下半叶干旱较频繁且强度较强的年代,但2001—2005年干旱出现的概率和强度都超过1960年代,反映了广东区域极端气候事件对全球气候变化的响应;各季节大气环流和海温等在广东干旱情况下表现出不同的异常变化特征:春季华南冷空气偏弱,夏季则夏季风偏弱、西太平洋副热带高压明显偏强、贝加尔湖槽及北太平洋洋中槽偏强,秋季亚洲大陆高压偏弱、冷空气活动较少,冬季则冬季风偏强、海平面气压场的北太平洋涛动(NPO)和北大西洋涛动(NAO)两种遥相关型同时出现。以上结果为干旱预测尤其是气候模式产品的动力释用提供了很好的参考依据。     

川西高原一次持续性暖区强降水分析

利用MICAPS资料对2015年6月26~30日川西高原出现暖区持续性短时强降水天气过程的500h Pa平均高度、温度、湿度和风速等要素的环境场、探空气象要素时间序列进行了分析。结果发现:川西高原暖区强降水具有间歇性、突发性、局地性、强度剧烈等特点;高原暴雨区在暖区东北部、湿区中部、弱风速区内;干露锋、风速辐合、干冷空气下沉、非绝热加热可能成为高原短时强降水的触发条件;高原不稳定层结的维持和非绝热加热为局地强降水天气产生提供了有利的能量和动力环境条件,高空湿层的维持和低层水汽突增是局地短时强降水产生的水汽环境条件。这些可以作为预报高原暴雨的关注点。      

一次华南持续性暴雨的动力诊断分析和数值模拟

利用倾斜涡度发展（slantwise vorticity development,SVD）理论,对2008年6月中旬华南地区持续性暴雨进行了动力学机制的诊断分析,讨论了低空急流（10wleveljet,Lu）在低涡发展过程中起的作用,同时利用MM5数值模式对暴雨过程进行了验证并对模拟结果进行了进一步分析。结果表明,高原低涡的发展是前期广西地区降水的主要动力因素,由于湿等熵面相对地形倾斜,且气块沿等熵面有相对运动,同时满足热力学参数CM〈0的条件,使得SVD发生作用,导致低涡移出高原后得到进一步发展;而LLJ的增强改变了大气斜压性,是后期低涡继续东移发展,并造成广东地区持续性暴雨的重要原因。数值模拟控制试验结果很好地反映了这次低涡降水的发展过程。敏感性试验结果初步表明,LLJ改变了低层大气稳定度和风的垂直切变,即大气斜压性增强,从而促进了中尺度低涡的进一步发展。     

中国西北地区东部近546年干旱事件特征分析

以西北地区东部的17个代表站1470—2008年的旱涝等级资料和1958—2015年5—9月气象站降水量数据为基础，建立了546年中国西北地区东部旱涝等级序列，采用经验正交函数分解、滑动t检验等统计方法，对其干湿演变规律进行分析，详细讨论了546年极端干旱事件及干旱持续性特征。结果表明:旱涝等级资料能够较好地反映西北地区东部干旱变化的时、空特征；在百年尺度上，20世纪发生旱、偏旱最为频繁，且高值区位于宁夏及陕北；干旱尺度因子的空间分布表明宁夏东部及陕北地区的干旱持续性相对较强，陇南及陕西南部地区的干旱持续性较差；空间范围较大且强度较大的重大干旱事件对干旱的持续发生起重要作用，历史上发生在1470—1500年和1910—1940年的两次西北地区东部百年甚至两百年一遇的极端干旱事件，对该地区干旱持续性的影响较为显著。      

南海季风爆发前罕见连续3场暴雨特征及成因

2010年5月上中旬南海季风尚未爆发,广东一周内出现罕见的连续3场区域性暴雨 (下称连场暴雨)。利用常规气象观测资料和NCEP分析资料,从降水时间特征和环流形势对比了连场暴雨和持续性暴雨的异同,并应用局地经向环流数值模式诊断探讨其可能形成机制。结果表明:中高纬度地区阻塞形势建立对广东5月连场暴雨和6月持续性暴雨发生均尤为关键,连场暴雨期间阻塞高压位于乌拉尔山附近,降水与中纬度短波槽南下密切相关;而持续性暴雨期间阻塞高压偏东位于亚洲大陆中部,降水主要受热带西南季风北推影响。尽管大尺度环流背景相似,但3场暴雨过程天气系统配置差异较大。数值诊断结果进一步表明:激发连续3场暴雨的主要物理因子为潜热加热、温度平流和西风动量输送。潜热加热是此次连场暴雨的正贡献和正反馈的最直接因子,而西风动量输送和温度平流对暴雨发生有一定触发作用和指示意义 (超前0~1.5 d)。因此,分析和预报季风爆发前的连场暴雨过程,应注意中高纬度地区西风动量输送、冷暖平流活动和相应的天气形势演变。     

2007年8月10—12日山东半岛持续性特大暴雨的维持机制分析

利用多普勒天气雷达资料、常规观测资料及NCEP/NCAR再分析资料,对2007年8月10—12日发生在山东半岛持续性特大暴雨的特征及维持机制进行了分析。结果表明：本次持续性特大暴雨与西太平洋副热带高压中心稳定少动和其边缘不断有冷空气侵入有关;雷达回波强度图上,10—11日最强回波＞50 dBz,12日回波强度在40～45 dBz,其径向速度的零速度线表现不同,但均反映为暖平流;暴雨前期山东半岛具备了发生强雷暴所需的不稳定大气层结,副高边缘的低空东南急流为山东半岛输送了充足的水汽,从而有利于山东半岛暴雨的维持;暴雨维持的动力场特征为：散度场维持低层辐合、高层辐散,垂直速度场为较强的上升运动。     

气候与气候系统研究进展

2011年,气候系统研究所在气候系统模式研发、陆面过程对我国气候的影响以及我国云南持续性干旱的成因等方面开展了深入研究,取得可喜的进展。     

持续性强降水的区域模式动力中期预报研究

持续性强降水及其次生灾害给人民的生产和生活造成严重影响, 延伸其模式动力预报能力对防灾、减灾具有重要意义。随着对持续性强降水过程形成机理及模式动力中期预报认识的不断提高, 以减小模式初始条件误差、边界条件误差以及内场预报误差为目标提出了一系列动力中期预报技术方法, 主要包括:针对边界条件提出低通滤波技术方案, 改进了5 d以上的环流及降水预报; 针对模式预报内场进行谱逼近技术试验, 对提前3—7 d的小雨以上量级的降水预报改进明显; 针对初始条件进行多尺度混合更新初值技术预报试验, 融合全球预报的大尺度场及区域模式预报的中小尺度场进行15 d预报, 明显提高了50及100 mm以上的持续性累积降水预报时效。