夏季青藏高原地面热源和高原低涡生成频数的日变化

通过1981—2010年NCEP/NCAR再分析资料,分析出夏季青藏高原地面热源具有强烈的日变化,白天高原是强热源,夜间高原地面转变为弱热汇,日较差可达420 W·m~(-2),呈由西向东递减分布。其中地面感热和潜热加热的日变化均十分明显,日较差分别可达300 W·m~(-2)和200 W·m~(-2);感热加热的日变幅由西北向东南递减,而潜热加热由南向北递减。同时,利用人工识别的高原低涡数据集初步分析了夏季高原低涡生成频数的日变化,发现夜间生成的高原低涡频数略高于白天,其中00 UTC的低涡源地主要在西藏那曲和林芝(工布江达),12 UTC低涡源地主要在西藏那曲和青海玉树。     

台风狮子山与中纬度系统相互作用所致暴雨成因分析

使用常规观测资料和NCEP FNL的1.0°×1.0°气象再分析资料,对2016年第10号(简称1610号)台风"狮子山"北上与中纬度系统相互作用在中国东北地区引发暴雨过程进行追踪和诊断分析,探究此次暴雨天气发生、发展的动力学、热力学和不稳定机制。分析结果表明:东北地区的强降水先后由西风带低涡和台风"狮子山"2个系统活动造成。在2个气旋逐渐接近过程中,台风东北侧的东南急流把海上的热量和水汽向低涡环流输送,在倒槽切变处辐合抬升,产生暴雨。大暴雨区位于倾斜锋区附近,对流稳定,中层存在湿对称不稳定,有利于加强降水强度。东北地区东部处于高空急流核右后方和低空急流核前方,高、低空急流耦合的区域,使高层强辐散和低层强辐合叠置,加强了暴雨区的上升运动,从而加强了降水强度。地形对暴雨有增幅作用。     

陆地气旋爆发性发展的动力学分析和数值试验

利用中国地面加密自动站观测资料、北京地区雷达探测资料、NCEP（1°×1°）FNL资料、ECMWF ERA Interim（0.125°×0.125°）逐日再分析资料等,对造成2016年7月19-20日华北极端暴雨中的低涡系统发展演变的结构特征和加强机制进行了研究。华北地区这次特大暴雨过程出现了3个阶段降水,其中与低涡系统强烈发展对应的第2阶段降水是本次华北暴雨过程的主要降水阶段。针对该低涡的分析表明：（1）850 hPa以西南低涡为中心的低压带中,在河南西北部新生低涡系统,并且其在向华北地区移动过程中显著加强,该低涡系统在空间结构上,从倾斜涡柱逐渐发展成近乎直立的、贯穿整个对流层的深厚低涡系统;（2）中低层低涡系统快速发展过程与高低空系统构成耦合作用有关：低层低涡系统显著加强之前,对流层上层（300-200 hPa）首先出现高空槽异常加深并向南发展,该高空槽发展的开始阶段与其本身冷暖平流造成的斜压发展过程对应;而后,随着高纬度平流层高位涡沿等熵面向南运动,造成华北地区对流层上层涡度增强,形成正位涡异常区;当这一正位涡异常区叠加在对流层中低层锋区上空时,造成对流层中低层气旋快速发展并向下伸展,诱发河南西北部的新生气旋;低涡系统的发展进一步强化了低空暖平流,促使低空气旋向东北方向发展\     

青藏高原夏季地面感热通量与高原低涡生成的可能联系

利用NCEP/NCAR地面感热通量再分析格点资料以及MICAPS天气图资料识别的高原低涡资料集,分析了1981—2010年青藏高原夏季地面感热通量线性倾向分布的空间分布特征,重点讨论了夏季高原地面感热通量与同期高原低涡生成频数的可能联系尤其是空间相关性。结果表明,近30 a夏季感热通量的线性倾向分布具有区域性差异,感热减少趋势在高原分布较广且负值中心明显,感热增加主要分布在高原西北部和东部。夏季地面感热通量与同期高原低涡生成频数呈高度正相关;感热通量强年,高原主体东部地区低层呈气旋式环流,高层为辐散气流,高原上空上升气流偏强,感热通量弱年的情形与之相反。地面感热加热强度与高原低涡的生成频数在空间上有明显联系。     

盛夏青藏高原低涡发生发展的初步研究

青藏高原低涡(Tibetan Plateau Vortex,TPV)是造成我国暴雨的重要天气系统之一。基于1979—2016年ERA-Interim逐日再分析资料,通过客观识别方法,对TPV进行筛选,并以部分年份的TPV与《青藏高原低涡切变线年鉴》 (以下简称年鉴)中的TPV进行了对比分析。主要得到如下结果：(1)客观识别TPV与年鉴TPV的平均吻合率为66.2%;其频数和中心位势高度与年鉴TPV的呈显著相关。(2)近40 a的TPV频数呈显著增加趋势,年均56.3个,存在准6 a和准10 a周期。(3) TPV中心位势高度呈正态分布,其持续时间呈指数减少趋势,其频数、持续时间和中心位势高度均呈夏强冬弱。(4) 33°—36°N,80°—90°E是TPV出现的高频带,其高频轴线位于35°N附近,那曲地区西部和阿里地区北部是其高频中心;西部涡、中部涡和东部涡分别占TPV总数的32.6%、46.0%和21.4%;东移型、准静止型和西移型TPV分别占TPV总数的61.4%、34.3%和4.3%。(5)基于该识别方法建立的TPV数据集,可为进一步开展TPV研究提供重要参考依据。

     

夏季副热带涡旋活动的气候学研究

引入新的涡旋识别方法,在全球副热带选取西北太平洋、东北太平洋、西北大西洋、东北大西洋和澳洲及其附近南太平洋5个涡旋活动代表性区域,用1985-2002年夏季ECMWF40年再分析资料统计,再用同期NCEP40年再分析资料对比,研究了副热带涡旋的气候学问题.结果表明(1)两种再分析资料得到的涡旋空间分布型在5个区域都有较好的一致性,其中西北太平洋区域两种资料的相关性最好.(2)NCEP再分析资料得到的涡旋频数和强度都明显弱于ERA40计算结果,这主要是由于两种再分析资料的模式分辨率不同而造成的.(3)5个区域的涡旋活动主要分布在近海和海陆交界处,向陆地和内海方向减少.(4)西北太平洋有两个涡旋活动的高值中心一个位于中国南海,另一个位于菲律宾东侧向北分布至中国黄海的西太平洋近海海域,为5个研究区域中面积最大.(5)西北大西洋的涡旋活动主要分布在从巴拿马地区向西侧太平洋延伸的纬度带内.(6)东北太平洋和东北大西洋的涡旋活动分布型相似,都位于5°-20°N的纬度带内,由海陆交界处伸向海洋.(7)澳洲及其附近南太平洋区域的涡旋活动不如其余4个区域强,主要分布在赤道一侧的近海区域.(8)除西北太平洋和西北大西洋区域外,其余两种再分析资料得到的3个区域涡旋活动年际变化有较大差异.(9)在西北太平洋和西北大西洋区域,涡旋活动的频繁程度没有表现出长期趋势,但具有清楚的阶段性特征,且两个区域的年际变化并不相同.(10)西北太平洋区域从20世纪80年代中期以来,涡旋个体强度呈增强趋势,这个增强的趋势在全球副热带地区最为明显.西北大西洋在90年代中期以前,涡旋强度有显著增强的趋势,而之后减弱.     

冷涡前部飞机人工增雨作业条件数值模拟研究

利用中尺度数值模式WRF-ARW(V3.6)结合实测资料对2015年6月6日大兴安岭林区增雨作业条件进行研究,从不同尺度分析了天气条件、云宏微观条件,完善飞机人工增雨作业指标体系,进而为冷涡背景下的人工增雨作业提供一定的科学依据。研究表明：此次过程受贝湖以东冷涡的影响,6日08时冷涡中心位于蒙古国与内蒙东部交界处,黑龙江省西部处于涡前部偏南气流中,水汽条件良好;08-16时涡旋云系前部分布于黑龙江省西部地区,云系整体向东北方向缓慢移动,云层较厚,云顶温度在-30℃~-15℃,过冷层厚度为4~5km,云中过冷水分布较丰沛,普遍含量在0.01~0.1g/m3,最大值达到0.5g/m3,大值区主要分布在2900-4000m,具备较好的增雨作业云条件。     

利用超导重力数据探测Slichter模三重分裂信号

本文基于2004苏门答腊地震后全球地球动力学计划观测网中9台超导重力仪13200 h的连续重力观测数据,联合利用整体经验模态分解(EEMD)、最优序列估计(OSE)、积谱密度分析(PSA)和自回归估计(AR)方法,探测地球固态内核平动振荡模态(Slichter模)的三重分裂信号.利用EEMD提取常规预处理后的重力残差中包含目标频段的本征模态函数(IMFs)作为最终的重力残差之后,将每个台站的重力残差平均分成无重叠的3个子数据块,再应用OSE和PSA方法获取Slichter模三重分裂谱线的积谱密度,并采用AR方法估计各积谱中弱共振信号的中心频率及其误差.结果表明,结合OSE和PSA方法探测到三个清晰的谱峰,周期分别为5.8307±7.1×10-4 h、5.2161±8.1×10-4 h和4.7536±5.2×10-4 h,分别对应Slichter模三重分裂谱线m=-1、m=0和m=+1,且三个谱峰的周期与Crossley(1992)、Rochester和Peng(1993)、Peng(1997)和Rogister(2003)基于PREM地球模型给出的Slichter模理论周期非常接近,也与Ding和Shen(2013)建议的"可能的观测结果"较为接近.参考现有的理论和观测结果,本文认为这三个信号可能是Slichter模三重分裂谱线.     

广东佛山EF3级龙卷超级单体风暴高分辨率数值模拟

本文对2015年10月4日发生于广东佛山地区台风"彩虹"登陆后螺旋云带中的一次强龙卷风过程进行高分辨率（148 m,48 m）数值模拟,结果产生了类龙卷涡旋（Tornado-Like Vortex,TLV）,最接近观测到的龙卷风,并对龙卷超级单体及产生龙卷的TLV系统的三维动热力精细化结构进行诊断分析.结果表明,此次龙卷产生于超级单体右侧边缘,钩状回波显著,伴有明显的中气旋活动.模拟的龙卷超级单体与之前观测研究和理想化建模的龙卷超级单体结构相类似,超级单体后部云墙之下低层水成物呈现狭窄的触地漏斗状结构,对应低层的TLV系统;TLV具有中心气流下沉和周围气流上升的动力结构,对应上宽下窄的强烈涡管.与之前的研究相比,本次台风螺旋云带中的超级单体中后部入流较弱,出流较强,其前部气流上升存在水合物聚集.相对螺旋度（Storm Relative Helicity,SRH）的分析表明,超级单体的发展伴随正负SRH的增大,龙卷发生在SRH正负高值区的交界处.