长江中、下游暴雨与下垫面加热场的关系

前期地温预报后期降水的可行性研究已得到初步证实。研究表明,暴雨与下垫面热力场背景之间也存在着对应关系。夏季长江中、下游暴雨发生前下垫面地热场出现由深层向上的地热通量,当高空(850 hPa)有切变线与地热场的高地热轴线相配合时,暴雨落在地热高值区;如果地热轴线与高空切变线偏离较远,高空风强且风向垂直于地热轴线时,暴雨落区与地热区会有较大偏离,一般暴雨落在地热轴线的下风方向。     

平流层30 hPa月平均高度场的气候特征

采用经验正交函数分解(EOF)方法对NCEP／NCAR全球再分析资料中1958—1997年共40年,30hPa月平均高度和月平均风场进行了分析,讨论了40年平流层的主要特征向量和相应时间系数的变化特征,发现高度场的EOF第一模态具有很好的空间整体性和明显的季节变化。在平流层中,北半球冬季为一较大的环极冷低压,夏季为一以整个半球为规模的环极暖高压。并以1月和7月代表冬、夏季,选取1月和7月的40年资料作为时间序列,用EOF分析了冬、夏季不同的空问振荡型的特征,运用小波分析方法考察了其年际及年代际变化周期。并据此定义了不同的振荡型指数,为以后分析平流层要素场与气候变化的关系奠定了基础。     

华东高温期的大气环流特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料和地面气象站点资料,对1951—2005年华东高温日数较多（少）月和高温过程各阶段的500 hPa位势高度、850 hPa温度和相对湿度及700 hPa垂直速度的环流特征进行对比分析。结果表明：在高温日数较多月,副高西伸,850 hPa温度较高而相对湿度较低,华东中南部下沉气流明显,华东多为位势高度、温度和垂直速度正距平及相对湿度负距平;而在高温日数较少月,副高东退,850 hPa温度较低而相对湿度较高,整个华东为上升气流,并为位势高度、温度和垂直速度负距平及相对湿度正距平。与高温前期和衰退期相比,高温盛期副高北抬西进,华东850 hPa温度较高而相对湿度较低,华东南部下沉气流强盛,各要素距平值增加,多数要素距平中心移向华东或其周边。高温间断期则比盛期各要素距平减弱。大气环流要素场及其距平场的变动可以作为预报华东7—8月高温日数多寡和高温进程的参考依据。     

青藏高原地区季风特征及与我国气候异常的联系

利用1951~2000年NCEP/ NCAR 600 hPa逐日再分析资料, 计算候时间尺度能够代表青藏高原地区季风特征的高度场指数序列, 研究青藏高原高度场指数的基本特征及其年代际变化趋势。结果表明:青藏高原地区600 hPa夏季为低压, 冬季为高压, 夏季低压形成的时间呈提早的趋势, 夏季低压强度也呈增强趋势; 青藏高原高度场指数年变化与高原雨日的年变化基本相似。夏季青藏高原高度场指数与同期我国160站的降水和气温相关表明:与降水相关分布从华北到华南呈“-+-”东西向带状分布; 冬季高原高压强度指数与同期气温均为正相关, 青藏高原东侧边缘区和华南地区正相关最为显著。     

Analysis of Stationary-Wave Nonstationarity in the Northern Hemisphere 500-hPa Height Field

In this paper, the concept of stationary-wave nonstationarity is presented and elucidated in the framework of the Lorenz circulation decomposition. This concept indicates the relative magnitude of the zonal nonuniform abnormity to the intensity of stationary waves on the monthly mean scale. Based on the Lorenz circulation decomposition, the nonstationarity degree Ius(Ilus) of the global (local) stationary waves is defined, and then used to analyze the stationary-wave nonstationarity at 30° 60°N, where the intensity of stationary waves at 500 hPa in the Northern Hemisphere, as is well known, is very high. The following findings are obtained: (1) There exist seasonal southward and northward movements in the position of the nonstationarity zones of the global stationary waves. The steady stationary waves occur in midlatitudes (35°-55°N) in winter and in the subtropical region (south of 35°N) in summer, associated with the major troughs over East Asia and North America and the weak European trough in winter, and with the relatively steady subtropical high system in summer. A high value center of Ius is at 35°N in spring and 50°N in summer, which might be caused by the seasonal variation of stationary-wave intensity, particularly in association with the interannual variability of trough ridge positions of stationary waves on the monthly mean maps. (2) There exists obvious asymmetry in Ilus, with the steady zones always located in the areas controlled by strong troughs/ridges and the unsteady ones in the areas where the stationary-wave intensity is low. The Ilus in the subtropics (south of 35°N) is larger in winter than in summer, and vice versa in the midlatitude region (north of 35°N). The summertime distribution of Ilus on the whole shows a rather complicated structure. However, North Europe is the most unsteady area for local stationary waves, as represented by high values of Ilus in both summer and winter, while over the North American continent (about 120°E-60°W), the °Ilus is slightly less than 1 in summer, indicating that the stationary waves in this region are more steady than those over other mid and high latitude regions. (3) From North China to Northwest Pacific, there is a high value zone of Ilus in summer, with its center (45°N, 130°E) located in the east of Heilongjiang Province. This influences the summer climate of northern China, including Northeast, North, and Northwest China. It is obvious that the nonstationarity is an intrinsic attribute of stationary waves, and can be regarded as being of the same importance as the intensity and energy-spectrum structure of stationary waves in the studies of the general circulation system.     

500 hPa温度场时间序列的年代际突变过程统计特征

本文利用Logistic 模型,推导出描述均值突变的分段函数,用该函数对可能存在突变的时间序列进行拟合,并结合概率分布理论,确定突变幅度最大的时段即为发生突变的过程,由此确定并分析序列中突变的开始时刻、突变幅度、突变变率、突变持续时间、系统不稳定特性等参数。对全球500 hPa 温度场单点时间序列的突变持续过程展开研究:（1）对突变过程的开始时刻进行统计,发现1956～1959、1970～1979、1986～1994、1994～2004 年开始的突变所占比重较大,几次突变过程中,平均来看除了1986～1994 年开始的突变表现为降温,其余几次突变均表现为增温;并且每次突变时,增温幅度比较大的突变,其变率也较大;（2）从突变先后的空间分布上看,1956～1959、1970～1979 年检测到发生突变的格点在海洋上空的突变偏早、欧亚大陆上空偏晚,而1986～1994 和1994～2004 年突变期间这一情况正好相反;（3）针对每次突变过程中的突变幅度,低纬度区域温度发生突变的变化幅度较小、高纬度区域较大;（4）对突变持续时间的检测结果表明,在全球增暖背景下,完成一次突变的持续时间正在逐渐变短;（5）当系统突变正在进行时,系统的不稳定性较强。     

冬季200 hPa西太平洋急流异常与海表加热和大气瞬变扰动的关系探讨

使用ERA40和NCEP/NCAR再分析资料探讨了冬季200 hPa东亚沿海到太平洋上空西风急流(WPJS)异常与北太平洋冬季海表加热和天气尺度瞬变扰动异常的关系。研究表明,东亚—北太平洋中纬度地区冬季海气系统与天气尺度瞬变扰动活动有十分密切的局地空间匹配型。通过进一步的诊断分析发现,与冬季200 hPa WPJS 3种不同的空间异常型相伴随的北太平洋海表加热异常型和天气尺度扰动异常型也截然不同:第1种空间异常型的西风异常主要发生于日界线以东的中东太平洋上空,而WPJS主体处却没有显著的异常发生,此时,在赤道中东太平洋和北太平洋海盆中部地区有异常的海表加热,西风异常区的瞬变扰动也发生异常变化;第2种空间异常型表现为WPJS主体区西风急流强度的变化,并与黑潮表面加热异常以及WPJS出口处的瞬变扰动活动异常有密切关系;第3种空间异常型显示出WPJS的南北移动,它与以35°N为界的西北太平洋南部和北部海区海表加热异常的正负对比有关系,与此同时,瞬变扰动活动也存在相应的南北移动。一个可能的联系是海表加热异常与大尺度平均气流异常密切关联,从而改变了中纬度大气斜压性,由此导致了瞬变扰动异常,后者通过大气内部动力过程对冬季WPJS异常起维持作用。     

2012年早春河南一次高架雷暴天气成因分析

利用常规观测、新一代天气雷达、雷电定位监测和1°×1°NCEP分析资料对2012年早春河南一次伴有多种天气现象的高架雷暴(elevated convection)成因进行了天气学分析,建立了高架雷暴天气的流型配置模型。结果表明:(1)本次高架雷暴发生在中纬度暖性低槽发展东移的环流形势下,边界层顶以上近中性条件不稳定性层结(偏向于很弱的条件不稳定)在高空槽前正涡度平流和低层暖湿平流的强迫作用下,使得700 hPa以上出现较大范围的较强上升运动,地面冷高压后部偏东气流对高架对流的产生具有冷垫作用。(2)出现高架雷暴的大气低层存在较强的逆温层,700 hPa暖温度脊前的西南暖湿低空急流为高架雷暴的产生提供了充足的水汽和能量,并使低层逆温层顶以上出现弱条件不稳定层结和较高的露点,两者结合导致弱的最不稳定对流有效位能MUCAPE,其值在10~50 J·kg~(-1)之间,高架对流是由逆温层顶附近及其以上的暖湿气块被抬升而造成的,对应1.0~3.0 m·s~(-1)的雷暴内最大上升气流。(3)此次高架雷暴发生在强斜压环境中,有较强的动力不稳定,中低层0~6 km和0~3 km垂直风切变值分别为(3.0~3.7)×10~(-3)和(5.0~5.3)×10~(-3)s~(-1)。(4)本次过程-10℃、-20℃层高度分别在5、6.5 km,弱对流云顶高度多在6~8 km或以上,超过了冻结层高度,易导致雷电发生。(5)从流型配置模型看,高空暖性低槽、中高层强烈发展的温度脊、700 hPa强西南暖湿低空急流和边界层冷中心、冷温度槽、地面冷高压等是值得关注的影响系统,当这些天气系统有利配置时,应注意低层逆温层、中层弱条件不稳定层结的建立以及高架雷暴发生的可能性。     

广州盛夏高温频数异常分析

运用EOF、相关分析等方法,分析了广州市1951-2004年高温频数的基本气候特征,并探讨了盛夏(7 -8月)高温频数异常与同期65-150°E,10-70°N范围内500 hPa高度场的关系。结果表明:(1)近54年来广州年平均出现高温次数为8．7日;5-9月都有高温出现,其中7、8月是高温的频发期;(2)广州市高温频数具有明显的年际和年代际变化,其中1980年代以来高温频数明显增加;(3)广州市盛夏高温频数在1980年代以来的异常增多是与同期我国西北部-蒙古-贝加尔湖及附近地区西风带活动减弱、中低纬副热带高压强度加强有密切的关系。     

夏季欧亚中高纬持续流型特征Ⅰ:流型指数与持续流型

定义了夏季(6～8月)欧亚中高纬500hPa逐日流型指数Ⅰ，用它确定了1959～2000年夏季欧亚中高纬典型持续流型W、E、C。统计表明，流型指数Ⅰ、持续流型与欧亚中高纬500 hPa环流形势特征及我国东部夏季降水异常关系密切，从而证明了它们的合理性和应用价值。