12月乌拉尔山阻塞形势的建立与亚洲地区大气环流及蒙古高压强度变化的关系

本文主要通过相关统计分析,研究了12月乌拉尔山(以下称乌山)阻塞形势的建立与其下游亚洲地区大气环流及蒙古高压强度变化的关系.并对极地热状况(用北极海冰作为代替指标)的异常变化对乌山阻塞形势的可能影响进行讨论,最后分析了乌山阻塞形势的建立对欧亚大部地区气温变化的影响问题.得到如下主要结果:乌山阻塞形势建立时,其下游蒙古地区500hPa高度场明显下降,东亚大槽位置较常年偏西,强度变弱.同时,地面蒙古高压显著偏强.前期夏季(6—8月)北极Ⅰ、Ⅲ区海冰冰情变化对乌山阻塞形势的建立具有一定的指示性,尤以7月指示性较好.表现为,Ⅰ、Ⅲ区冰情越重,后期12月乌山地区越易出现阻塞彤势.乌山阻塞形势对欧亚地区气温变化的影响,主要表现为,乌山地区及其西部的欧洲地区分别在高压脊或脊后西南暖湿气流的控制之下,气温较常年偏高:而亚洲大部地区,尤其是我国在脊前西北干冷气流的控制之下,气温较常年明显偏低.

热带西太平洋海温异常对东北亚阻塞形势影响的数值模拟

本文利用ＩＡＰ－ＡＧＣＭ模拟研究了实测海温异常和热带西太平洋假想海温异常对夏季东亚地区环流异常的影响，并与观测结果进行了比较，籍此间接地研究了海温异常对东北亚阻塞形势的影响。首先，利用１９８０年实测海温异常，分三种试验（全球海温异常试验、热带海温异常试验、热带外海温异常试验）模拟了该年７月和８月的大气环流异常，指出海温异常是致使东北亚阻塞形势得以形成和维持的一个重要原因，同时也表明在对东亚大气环流异常型的影响方面，热带海温异常比热带经温异常更为重要。此外，我们还模拟研究了热带西太平洋的假想海温异常对东亚大气环流异常的影响。

1979年2月平流层持续性暖平流与阻塞形势的相互联系

本文利用1979年2月的FGGE资料,诊断分析了北半球冬季平流层内持续性暖平流与对流层阻塞形势的相互联系。分析指出:北大西洋平流层持续性暖平流提供了对流层阻塞形势形成、维持的可能机制和引起对流层内持续的暖平流强度随高度减小的形势,通过斜压机制造成北大西洋阻塞高压在对流层内形成和维持。 垂直运动场的分析表明:平流层持续性暖平流作为一种强的引导,从对流层到平流层产生强烈上升运动,在对流层上层和平流层下层高压脊后产生强的辐散,反气旋性涡度使得下游高压脊发展。文中还指出:平流层内暖平流与对流层阻塞高压同时具有持续性、区域性及准静止性的特点。

一次强冷空气过程阻塞形势的诊断分析

对 1998年 3月中旬一次高空阻塞形势下强冷空气过程进行了诊断分析 ,着重讨论强冷空气爆发前后地面反气旋活动与高空阻塞形势调整的关系。研究结果表明 ,强冷空气的爆发与乌拉尔地区阻塞形势的调整 (阻塞高压的崩溃和重建 )紧密相关。对流层下部的温度平流分析表明 ,阻塞形势的调整是由于阻塞高压上游西北方有冷空气侵入导致了阻塞高压的崩溃 ,而上游来自西南方向的强暖流则导致高压脊迅速发展 ,使阻塞高压重新建立。另外 ,70 0hPa垂直速度分布表明 。

一次阻塞形势下的内蒙古暴雨过程特征分析

利用常规气象观测资料、1°×1°NCEP再分析资料、FY-2E逐时云顶亮温(TBB)资料和1 h降水资料,对2012年7月24 31日内蒙古全区性暴雨过程进行了分析。结果表明:(1)此次暴雨天气过程发生在南亚高压东伸、贝加尔湖阻塞形势稳定和西太平洋副热带高压位置偏北的大尺度环流背景条件下。(2)地面辐合以及700 h Pa切变和涡旋是暴雨发生的影响系统,中尺度对流系统(MCS)是暴雨过程中短时强降水的直接制造者,中尺度雨团出现在MCS边缘TBB梯度最大处冷空气一侧。(3)暴雨发生时南海季风涌活跃,为暴雨的发生提供了充沛水汽条件,暴雨发生前对流层低层存在大量不稳定能量,高空急流入口区右侧与低空急流出口区左侧相叠置耦合,以及地形的强迫动力抬升机制,触发了暴雨天气。(4)内蒙古西部地区水汽输送条件较差是该地区较少发生暴雨的主要原因。

2008年1月欧亚阻塞形势的ECMWF集合预报效果评估检验

基于欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)集合预报系统资料,评估和讨论了2008年1月我国南方发生严重冰冻雨雪灾害期间欧亚中高纬阻塞形势的预报效果。结果表明,2008年1月阻塞形势发生频率极端偏高,ECMWF集合预报的阻塞发生频率随着预报时效的延长逐渐降低。环流预报效果检验表明,预报时效大于6 d时,集合平均的预报效果好于确定性预报,因此集合预报的优势主要体现在中期预报时段。对阻塞形势的可预报性的分析表明,阻塞崩溃期间的可预报性低于阻塞建立期间。另外,通过集合预报可以获得阻塞发生的概率,从而提前为预报员提供可能发生阻塞的信号。

阻塞形势下内蒙古东南部地区一次冷涡暴雨过程水汽特征分析

使用常规观测资料、FY-2G卫星及1°×1°的NCEP再分析资料,对2017年7月6—7日内蒙古东南部地区一次冷涡暴雨天气过程进行分析。结果表明:在稳定的"一槽一脊"型环流背景下,阻塞高压稳定维持,西风槽东移受阻移动缓慢,加深为涡,暴雨发生在冷涡发展加强阶段;低空急流建立,一方面形成偏南水汽输送,为暴雨提供源源不断的水汽,水汽收支主要集中在700 hPa以下,暴雨发生前水汽净收入明显增大,南、北边界水汽贡献率大;另一方面,偏南暖湿气流的输送使不稳定层结建立,能量在暴雨区积聚,偏南低空急流与高空急流耦合,又为暴雨发生提供了动力条件;暴雨发生前后湿度场变化显著,大气可降水量最大达到55—60 kg·m^(-2),且暴雨发生前增幅显著,增幅近2倍。暴雨区700 hPa (850 hPa)上比湿不低于7 g·kg^(-1)(12 g·kg^(-1)),强降水出现在水汽图上白亮区断裂消失后,高层比湿峰值附近和相当黑体温度<230 K为强降水高发区。

一次阻塞形势下的严寒天气过程分析

通过对１９９４年１月北半球高纬地区５００ｈＰａ环流特征分析．指出造成１９９４年１月份大范围天气异常的主要原因是阿拉斯加阻塞高压的强烈发展和长期维持；同时指出，低纬暖空气向北输送能力是阻塞形势发生发展及崩溃的主要机制，而偏极极涡和东亚大槽是造成黑河地区温度持续偏低、降水偏多的直接影响系统。这对于今后相似形势下的天气分析与预报十分重要。

地形强迫对偶极型阻塞形势的影响分析

本研究运用多尺度变换和摄动法简化具有地形强迫的正压准地转涡度方程,得到带有扰动项的非线性Shr?dinger方程,在此基础上,采用孤立子直接微扰理论研究地形强迫对偶极型阻塞结构的作用。研究表明:地形强迫对偶极型阻塞发展具有增强和持续作用,其增长率与大地形山体的斜率成正比。

西风带阻塞高压形成及崩溃动力机制的Euler-Lagrange理论解释

本文主要采用Euler-Lagrange理论,讨论正压剪切流的切变参数对阻塞高压形成的影响。研究表明:存在一个临界参数,当切变参数的绝对值超过这个临界参数,正压剪切流将分歧出阻塞流型,这意味着阻塞高压的形成;反之,当切变参数的绝对值小于这个临界参数,阻塞流型将恢复到剪切流,这意味着阻塞高压的崩溃。该研究一定程度回答了阻塞流型“怎么形成”和“怎么崩溃”这一基本而关键的问题。

西风流场切变分歧及其对东北冷涡形成的影响机制的初步分析

本研究运用多尺度变换和摄动法简化正压准地转涡度方程,分析了西风流场切变对具有非线性Shrödinger孤子特征的包络Rossby孤立波的影响,并分析了具有这类波形的西风流场的拓扑结构。结果表明:(1)西风流场切变存在一临界值,当切变小于这个临界值时,流场的拓扑结构无奇异点,只有退化的中心结构,对应的西风流场为纬向流场;大于这个临界值时,流场的拓扑结构存在奇异点,西风流场则有涡旋产生。(2)流场奇异点出现位置不同,西风流场呈现不同的涡旋流型,当奇异点仅出现在系统的北部时,则西风流场呈Ω型阻塞流场;当奇异点仅出现系统的南部时,则西风流场呈倒Ω型切断流场;当奇异点在南北部均出现时,则西风流场呈偶极子型阻塞流场。(3)倒Ω型流场和偶极子型阻塞流场中,均有切断低压出现,如果切断低压在乌拉尔山附近形成,向下游运动到我国东北地区,则为东北冷涡。研究从东北冷涡的源头阻塞形势为切入点,结合阻塞的全局思想与局地特征,探讨东北冷涡的形成机制,深化了对东北冷涡形成的认识。

局域基流构型在阻塞高压形成中的作用

本文在强迫耗散KDV动力学的框架内,研究了局域基流构型对阻塞高压的影响.基流构型不同,热源激发的阻塞高压中心沿纬度方向和经度方向的位置都可以不同.

阻塞过程与环流持续异常

当大西洋上的天气系统受到具有急流分支(一支通过英国北部,另一支通过英国南部)为特征的阻塞型式阻挡其正常发展时,联合王国经常出现极端的天气.夏季,这种形势可导致持续一段时期的晴好天气(如1976年);冬季,一般会伴随出现严冬(如1986年2月).月时间尺度天气的可预报性很可能主要依赖于维持并稳定这种阻塞型式的物理机制.因此,最近在阻塞动力学方面的研究已进行了重大努力,提出了一些新理论.本文对这些新发展进行了检验.

阻塞理论

1.罗斯贝波 1.1驻波模式讨论阻塞理论的合适起点是北半球12-2月对流层上部的平均流场。北美东海岸有一个西风急流中心,北非有一个急流的最大值延伸进入北美东海岸的主急流区。大洋西部中纬度有两个西风最小区域,它相当于流函数等值线的分流。这就是北半球的阻塞区域。

强迫耗散对偶极型阻塞的影响分析

本研究运用多尺度变换和摄动法简化具有耗散效应的正压准地转涡度方程,得到带有扰动项的非线性Shr?dinger方程,在此基础上,分析了非线性Shr?dinger孤立子的拓扑结构,并采用孤立子直接微扰理论研究强迫耗散对大气阻塞结构的作用。结果表明:1) 在没有耗散的情况下,当基本纬向速度和孤立子波幅满足不同的条件时,定常Shr?dinger孤立子具有两种形态,当基本纬向速度较小而孤立子波幅较大时,流场具有偶极子型的孤立波,表征低指数的经向环流;当基本纬向速度较大而孤立子波幅较小时,流场是退化的中心结构,表征高指数的纬向环流。2) 耗散效应对大气阻塞发展具有抑制作用,这种抑制作用随时间的负指数函数变化。

1998年、2017年长江中下游地区持续性暴雨环流形势对比分析

1998年、2017年6~7月长江中下游地区均出现了历史罕见的持续性大暴雨天气,造成了流域性的洪涝灾害,损失较大。利用全国降水实况资料及NCEP 2.5? &#215;2.5?全球高度场再分析数据,对比分析两年大尺度环流形势差异,结论如下:1) 1998年、2017年6月500 hPa亚欧中高纬地区均存在阻塞形势,其中1998年为两脊一槽的双阻型、2017年为两槽一脊的单阻型;2) 1998年暴雨过程出现在乌山阻高强度指数达最大后的减弱前期,2017年暴雨出现在乌山阻高强度指数加强的时段;3) 1998年副高强度属历史罕见,副高位置异常偏西偏南,并且长江中下游出现“二度梅”,2017年副高位置较历年偏西偏南,但异常程度低于1998年;4) 1998年和2017年6月100 hPa南亚高压均呈青藏高压模态,较历年偏南偏强,对应中层西太平洋副热带高压偏南偏强并西伸,两者相向而行,造成长江流域多雨。

中国南方2008年1月罕见低温雨雪冰冻灾害发生的原因及其与气候变暖的关系

2008年1月中国南方发生的低温、雨雪、冰冻灾害不是一个局地或地区性现象,它是同期发生的亚洲大范围冰雪灾害链中的一环,在影响范围和灾害程度上是最严重的一环。它有3个主要特征:(1)降雪、冻雨和降雨3种天气并存,冻雨是导致南方致灾的主要原因;(2)低温、雨雪、冻雨天气强度大,根据中国国家气候中心和南方各省气象部门的统计及分析,有8项气象要素打破同期中国历史记录;(3)低温、雨雪、冰冻天气持续时间长,破历史记录。这次低温、雨雪冰冻灾害形成的原因不是单一的,是多种因素在同一时段,同一地区相互配合和迭加的结果,其中La Nina事件是灾害发生的气候背景,它为雨雪冰冻天气提供了冷空气侵袭中国南方的前提条件;欧亚大气环流异常持续性是造成冷空气不断侵袭中国南方的直接原因;孟加拉湾和南海地区暖湿气流的北上是大范围冻雨和降雪形成并持续在中国南方的必要条件。

“8.18-19”山西中南部暴雨天气特征分析

利用自动站加密资料、FY-2C卫星产品以及实况探测资料,对2010年8月18-19日发生在山西中南部多站暴雨和2个测站大暴雨的天气过程进行了综合分析。结果表明:(1)此次大范围强降水主要受500hPa切断低压、槽线和副热带高压(下称副高)的共同影响,副高边缘不断生成和消亡的中小尺度对流云团(2个一般对流云团和6个中尺度对流云团(包括1个MCC和5个MCS))是导致暴雨、大暴雨的直接系统;暴雨站上空TBB绝对值变化与降水变化有着较好的一致性。(2)此次降水过程,暴雨区非常分散,存在6个中心,分别表现出典型的β-中尺度和γ-中尺度特征,其分布呈现出双峰、单峰和孤立单峰等多种型式,具有先沿着500hPa引导气流向东北发展,再随着副高撤退又向东南压的特点。(3)地面自动站风场资料显示,此次暴雨天气过程存在涡旋降水、切变降水和辐合降水3种类型,其降水强度和持续时间均存在明显的差异,但暴雨落区却与它们和副高的相对位置有关。(4)A指数诊断揭示,高湿气团在高不稳定层结背景下,沿副高边缘不断抬升到高空,与来自高纬地区的强冷空气相遇,导致了强降水;在对流层中、高层,转化项是涡度发展的主要因子,使得垂直运动不断加强,成为不稳定大气的动力强迫因素。

2007-2018年黄渤海海冰气候特征及其对气象因子的响应

基于美国国家冰雪数据中心(NSIDC)海冰资料、美国国家环境预报中心(NCEP)再分析格点数据和黄渤海近岸13个气象站点逐日气温数据,通过相关分析和合成分析,研究了2007-2018年黄渤海海冰范围的变化特征,探讨了近12年黄渤海海冰范围对近岸陆地气温、大气环流和局地天气过程的响应。结果表明:(1)黄渤海海冰范围年际振荡明显,近12年呈现先增加后减小的趋势,与同期黄渤海近岸气温呈显著负相关关系;每年1月下旬至2月下旬是一年中海冰范围最大的时期。(2)海冰范围偏大与偏小年份东亚地区500 hPa大气环流形势呈现出近乎相反的分布。(3)东亚阻塞形势的建立是黄渤海海冰范围爆发性增大的一个前兆信号,它带来的大风降温天气是造成黄渤海海冰范围爆发性增大的重要原因。

2012年春节期间广东罕见低温阴雨天气特点及成因

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR分析资料,以及国家气候中心的海温监测资料等,初步分析了2012年春节前后广东极端低温阴雨天气过程的特点和成因。结果表明,此次过程具有极端温度低、低温范围广、阴雨时间长的特征;此次罕见天气过程是在"北极涛动"负位相活动和显著"拉尼娜"事件背景下发生,与欧亚地区持续大气环流异常密切相关。乌拉尔山阻塞高压建立后,中高纬稳定的"两脊一槽"形势下,有利于短波槽东南移影响华南;同时,高原南侧的南支西风槽加深增强了低纬水汽往华南地区输送,冷暖空气在华南长时间交绥,造成了持续的低温阴雨过程。过程期间,粤北近地层极端气温低,但中层暖层无论从强度、厚度及持续时间均未有2008年明显,因此过程主要以"低温"和"阴雨"为主,并未发生类似2008年初的粤北持续大范围"低温雨雪冰冻"天气。