加速度迁移项位势及其在高原低涡及台风系统分析中的应用

依据水平风矢量场的分解思路,应用调和-余弦的二维风场分解方法,对水平风场的加速度迁移项也进行调和-余弦的分解,引入加速度迁移项位势概念,用加速度迁移项对应的位势分量部分对东移高原低涡及登陆台风系统的演变过程进行分析.结果表明:加速度迁移项位势对东移高原低涡系统有较好的描述作用.利用加速度迁移项位势追踪东移的高原低涡系统比常用的500 hPa位势高度场对低涡进行追踪更为清晰.此外,加速度迁移项位势在登陆台风Bilis的分析中也有较好的应用,可用以指示台风系统,判断台风中心的位置以及表示台风强度的变化.由于加速度迁移项位势可反映出水平风场平流的辐合辐散特征,因此对低涡及台风等与平流场的辐合辐散关系密切的天气系统的动力结构有较好的识别能力,可以作为一个新的动力诊断变量来诊断示踪天气系统的演变.     

亚洲夏季风建立前后全球环流调整的气候风场变差度分析

利用变差度诊断分析,分析讨论了亚洲夏季风建立及前后(4月1日至6月30日)气候风场变差度的时空特征,发现北半球在4月10日和21日、5月15日和31日、6月11日和28日分别有6次大气环流大调整;变差度的大值区则均位于广义季风区;变差度确实是诊断大气环流调整和研究广义季风的客观定量工具.得到的主要结论如下:该6次环流大...     

多普勒天气雷达风场反演技术研究进展

多普勒天气雷达是研究中小尺度天气系统的重要工具，但却只能提供风场的径向速度，因而必须通过风场反演技术来求解二维或三维风场。详细分析了各种单部、多部和多基地多普勒天气雷达风场反演技术及其优缺点，同时指出了应重点研究的方向。从反演结果来看，基于变分法的反演技术明显优于其它方法，这是今后的一个主要研究方向；利用四维同化理论，在数值模式初始场中使用反演数据，是反演技术应用的重点。     

登陆台风的多普勒雷达资料质量控制和水平风场反演

消除噪音和速度模糊、进行水平风场的反演并检验是正确使用和充分利用多普勒雷达探测资料的前提.对2005年8月山东烟台多普勒雷达探测到的0509号台风"麦莎"的存在速度模糊的径向速度资料首先进行噪音和速度模糊消除处理,检验结果表明对资料的退模糊处理是成功的;其次进行了水平风场的反演,并对反演的风场从雷达径向速度的特征、大尺度环境风场特征、与卫星云图云带的对比和以台风中心为圆心计算的径向风垂直剖面特征等方面进行检验.结果表明,利用单多普勒雷达探测资料得到的水平风场能够清晰地给出登陆热带气旋内部存在的中小尺度系统,及其水平和垂直结构,并表明与台风外围雨带强降水区域相对应的是明显的中尺度水平风场的切变与辐合区.反演风场也可以为进一步利用单多普勒雷达探测资料分析和研究登陆台风内部的中尺度结构提供高分辨率的可靠的分析资料.同时证明,使用的退速度模糊方法能够有效地应用于较完整资料的速度模糊的自动消除,以及VAP方法对于中小尺度风场分析的实用性.     

琼州海峡海面风场特征的观测分析

在检验资料可靠性的基础上，利用船载自动站、浮标站与岸基自动站测风资料分析了琼州海峡海面风速空间变化规律，以及秋冬季节的海面风场的日变化特征。结果表明：(1) 琼州海峡海面风速平均比沿岸风速大3～4 m/s，当沿岸风速≥8.0 m/s(5级)时，海面风速比沿岸大5～6 m/s；(2) 海峡海面阵风系数随着风速加大而减小。沿岸风速<5级时，海面平均阵风系数在1.4～1.5之间，风速≥5级时，平均阵风系数为1.35左右；(3) 秋冬季节，海面的平均风速日较差与风一致率均小于沿岸，当海面出现≥10.8 m/s(6级)强风时，海面与沿岸的风速日较差减小，风一致率增加。     

广东前汛期降水与南海北部风场准双周振荡的关系

利用1961—2008年广东逐日降水、NCEP/NCAR逐日再分析资料,先采用EOF分析、相关分析定义了影响广东前汛期降水的850 hPa关键区——“南海北部风场指数”,再利用功率谱分析、Lanczos时间滤波器等方法研究了近48年广东前汛期降水与南海北部风场指数的低频振荡特征,并研究了广东暴雨与南海北部风场指数准双周振荡的关系。结果表明,广东前汛期降水与南海北部风场指数均以准单周、准双周振荡为主,而30～60天的季节内振荡不显著。南海北部风场指数与广东前汛期降水准双周振荡序列存在显著正相关,且明显高于准单周振荡序列的相关。近48年4—6月南海北部风场指数的准双周振荡波峰前后3天(个别4天)的广东省前汛期暴雨出现概率为78.2%。最后利用合成分析方法分析了南海北部风场指数准双周振荡的波峰附近有典型西南风暖区暴雨发生的大气环流场演变特征,可为广东暖区暴雨过程的中期预报提供参考依据。      

南海海面风、浪场时空变化特征及其关系分析

利用长时间序列的卫星观测数据,对南海海域的风、浪场时空分布及其相互关系进行了分析。结果显示,海面风距平场VEOF分解后得到的第一模态具有明显的季节变化,即季风特征,说明季风是影响整个南海风速的主要因素;第二模态具有较强的区域变化特征,是季风转换时期的距平场特征;第三模态反映的是海面风距平场受陆地地形影响所表现的分布特征。有效波高距平场EOF分解后得到的第一模态、第二模态与风距平场的前2个模态的空间分布较为相似,并且,风、浪距平场第一模态间的相关系数达0.76,均说明南海作为边缘海其波浪场与风场变化有很好的相关性。有效波高第三模态的分布与风场的第三模态相关性较弱,反映的是受海底地形影响所表现的分布特征。     

全球海域大风频率精细化统计分析

利用1999年8月-2009年7月高精度、高分辨率的QN（QuikSCAT／NCEP）混合风场,对全球海域6级以上的大风频率进行统计分析,为航海、防灾减灾、海洋能开发等提供科学依据。结果表明,全球海域6级以上大风频率具有很大的区域性、季节性差异：1）南北半球西风带海域的大风频率明显高于其余海域,尤其是南印度洋“咆哮西风带”海域出现频率最高,高值中心在60％以上。30°N以内低纬度大范围海域的大风频率整体较低,基本在10％以内,仅在阿拉伯海、琉球群岛——台湾岛——南海大风区一带、南印度洋的马达加斯加——澳大利亚一带存在以东西向椭圆状海域,在20％-40％;2）冬半球的大风频率远大于夏半球,1、4、10月南北半球西风带海域的大风频率明显强于其余海域,7月南半球西风带海域的大风频率较高,北半球大部分海域在10％以内,阿拉伯海、孟加拉湾、南中国海,由于受到强劲西南季风的影响,为北半球的大风频率相对大值区,尤其是阿拉伯海大部分海域在50％以上,大值中心甚至高达90％以上。     

2011年夏季台湾海峡上升流的变化特征及其与风场的关系

根据2011年6月27日至7月4日台湾海峡航次的调查资料,结合6月1日至8月31日海表温度和风场的卫星遥感数据,分析了平潭附近海域、澎湖北部海域、东山附近海域、台湾浅滩东南部海域上升流的变化特征及其与风场的关系.以海表温度差值(SSTd)来反映上升流强度,该值负值越大,上升流强度越强,分析可知:在2011年夏季,平潭附近海域上升流的强度除了7月中、下旬和8月底外,其余时段较为稳定.SSTd值与局地沿岸风速存在滞后3 d左右的相关关系,特别是稳定持续的西南风对其强度有较大的影响.澎湖北部海域上升流的SSTd值在-1℃左右,强度相对较小,且6、7月比8月时强盛,局地风场对澎湖北部海域上升流有一定的影响,但不是主要影响因素,而是由地形和风共同作用.东山附近海域上升流的强度并不稳定,在6、7月变化较剧烈,到8月SSTd值稳定在-3℃左右,SSTd值的变化对于局地沿岸风的响应同样存在一个3 d左右的滞后时间,除此之外还与上升流中心的水平变动有关.而台湾浅滩东南部海域上升流虽有波动,但持续存在,且6、7月比8月时强盛,其变化与局地风场的关系不大,主要受海流和地形等其他因素的影响.     

1957～2002年南海—北印度洋海浪场波候特征分析

利用ERA-40海表10 m风场驱动第三代海浪数值模式WAVEWATCH-Ⅲ,得到南海—北印度洋1957年9月至2002年8月的海浪场,并分析其波候(风候)特征.研究发现如下主要特征:(1)该海域的波高波向、风速风向受季风影响显著;(2)北印度洋大部分海域的海表风速呈显著性逐年线性递增趋势,大约0.01～0.02 m/(s·a),南海线性递增的区域则较少,有效波高呈显著性逐年线性递增的区域主要集中在低纬度中东印度洋(约0.003～0.006 m/a)、索马里附近海域(大约0.002～0.005 m/a)、南海大部分海域(约0.002～0.004 m/a),线性递减的区域主要集中在孟加拉湾海域(约-0.002 m/a);(3)Nino3指数与南海—北印度洋的海表风场、浪场存在密切的关系;(4)南海—北印度洋的海表风速与有效波高存在5.2a左右的共同周期,南海的海表风速、有效波高还存在2.0a左右的共同周期,北印度洋的海表风速、有效波高还存在26.0a的长周期震荡.