基于波作用方程的南疆西部干旱区暴雨的组织化机理研究

本文采用位涡波作用密度和波作用方程,对一次南疆西部干旱区暴雨的组织化过程和机制进行了诊断研究,对影响暴雨对流系统组织化的关键物理过程进行了分析和讨论。位涡波作用密度耦合了多种影响对流云体演变的大气动热力扰动,能够良好描述对流系统的组织化过程。以此为基础,描述位涡波作用密度变化的波作用方程能够用来研究驱动对流系统组织化发展的物理因素。研究发现,波作用方程诊断得到的多个物理过程与扰动斜压性、扰动风切变和扰动涡度的发展演变有关,表明它们对对流组织化有重要作用,多条东西向的对流线发展为东北—西南向的带状对流系统过程中,包含强对流的维持和南北尺度的增大。对流线在东北向弱对流的发展增强与基本态气流对强对流区的热力输送引起扰动斜压性增强有关。影响对流线中部强对流的维持和南北向发展的关键过程包括:上升、下沉气流引起的热力输送导致对流线内扰动斜压性增强,扰动西风与扰动东风形成气旋性环流引起经向切变环流增强,及扰动经向风将扰动纬向风切变向对流中心区输送引起纬向切变增强、垂直环流增强。该研究表明,对流系统的组织化是大气多种动热力扰动演变和配合的结果,通过波作用演变方程能够比较清晰体现其中的关键过程,且波作用方程为波作用密度倾向,未来可探讨其对对流系统组织化的预报意义。

云南省夏季极端高温变化特征

为了进一步研究云南省夏季极端高温的变化特征,本文采用云南省国家一般气象站1970~2009年共计40年日平均气温、日最高气温、日最低气温数据资料,然后使用趋势分析、EOF分析、M-K检验等统计分析方法,分析了云南省夏季平均温度以及极端高温的变化特征。结果表明:(1) 云南省夏季极端高温空间分布不均匀,气温由南向北逐渐递减,由于受地形及纬度的影响,夏季平均极端高温的最大值位于元江站。(2) 从1970~2009年,云南的夏季平均气温和极端高温均表现出上升趋势。40年夏季的平均温度上升了1.2℃,并且突变发生在1990年代初期。极端高温上升了1℃,突变发生在1986年左右。(3) 在过去的40年中,云南的极端最高温度变化率在云南南部和云南北部最大。

南疆西部干旱区两次极端暴雨过程对比分析

利用常规气象观测资料、NCEP再分析资料、ERA5分析场数据等资料,对南疆西部两次极端暴雨过程的环境条件和形成机理进行对比分析,以更深入理解南疆极端降水特征和产生机制。两次过程分别发生在春季和夏季,高层环流存在显著差异,南亚高压分别呈东部型和双体型,但配合中层的“阶梯槽”形势,均为极端降水提供了特殊有利的环流背景。低空700~850 hPa偏东急流是南疆西部极端降水发生的重要天气系统,其不但是暴雨发生地主要水汽通道,还与地形形成强烈辐合,是极端降水重要的触发和水汽集中机制。引入二阶湿位涡对两次暴雨过程的非均匀特征及可能产生机制进行了对比分析。结果表明,二阶湿位涡高值区与降水的发展演变呈现较高一致性,二阶湿位涡主分量包含对流稳定度与绝对涡度垂直梯度的耦合,体现极端降水大气的主要动热力结构特点:发生在2021年6月15~16日的夏季过程,极端降水区主要位于昆仑山沿线,与塔里木盆地南侧强烈的低层气旋性旋转有关,旋转促进水汽快速集中,垂直方向表现为中层负涡度叠加于正涡度之上,垂直涡度梯度显著,同时水汽抬升凝结,中层大气加湿加热,对流稳定度在垂直方向非均匀性增强,两种垂直梯度结构均有助于垂直运动增强,促进极端降水形成;发生在2020年4月17~24日的春季过程,降水主要位于南疆西部喇叭口地形区,“阶梯槽”形势造成的越山干冷气流和塔里木盆地的偏东暖湿气流辐合,形成中层正涡度带,激发上升运动,是极端降水的主要成因。

贵州省夏季极端高温变化特征

随着全球变暖趋势加剧,极端天气事件频发,对国民经济发展和生态环境保护构成了严重威胁,本文采用贵州省25个气象观测站1970~2009年夏季(6月至8月)逐日气温资料,通过线性趋势法、M-K突变检测法,对贵州省近40年夏季极端高温事件进行特征分析,结果表明:(1) 近42年贵州省极端高温天数总体在波动中逐年上升,振幅变化较加大。(2) 极端温度和极端最高温度呈多–少–多的年际变化,总体在振动中增大。(3) 极端高温阈值与海拔高度有关,低海拔地区极端高温阈值大,高海拔地区则与之相反。(4) 极端高温有两个极值中心,一个位于黔东北部的思南,一个位于东部的铜仁。受地形地貌的影响,贵州极端高温日数多年平均以盘县、息烽、铜仁、三穗分布较多。