江淮梅雨异常的大气环流特征

江淮梅雨是我国夏季风雨带向北推进期中的一个重要阶段。利用江苏省气象局提供的江淮地区1954-2001年人梅日期、冉梅日期和梅雨量资料，详细讨论了江淮梅雨丰、枯梅年同期大气环流的差异。结果表明：丰梅年高层100hPa南亚高压呈纬向分布，高压强度增强。中层500hPa极涡强度增强，乌拉尔山高压脊强度增强，鄂霍茨克海阻塞高压强度增强，蒙古高压增强，东亚大槽位置较常年偏东偏南，120°E副热带高压脊线位于20°～25°N之间。低层850hPa南半球越赤道气流抵达北半球后向北偏西方向伸展，与来自阿拉伯海、盂加拉湾的西南气流和副热带高压西南侧的东南气流在南海北部汇合，在我国江淮流域形成一条准东西向的强风速辐合带，一直延伸到国际日界线附近。丰梅年低层辐合增强，高层辐散增强，高低层抽吸作用增强，垂直运动增强，对流旺盛，有利于梅雨的异常偏多；枯梅年则反之。

青藏高原前期冬春季地面热源与我国夏季降水关系的初步分析

首先对青藏高原地表热通量再分析资料与自动气象站(AWS)实测资料进行对比,结果表明:相对于美国国家环境预报中心和国家大气中心20世纪90年代研制的NCEP/NCAR(Kalnay等1996)和NCEP/DOE(Ka-namitsu等2002)再分析资料,ECMWF(Uppala等2004)资料在高原地区的地表热通量具有较好的代表性。进一步利用奇异值分解(SVD)方法分析了ECMWF资料反映的高原地面热源与我国夏季降水的关系,发现前期青藏高原主体的冬季地面热源与长江中下游地区夏季降水量呈负相关,与华北和东南沿海地区的夏季降水量呈正相关。而长江中下游地区夏季降水量还与春季高原南部的地面热源存在负相关、与高原北部的地面热源存在正相关。高原冬、春季地面热源场的变化是影响我国夏季降水的重要因子。

青藏高原西部地面反射率的日变化以及与若干气象因子的关系

根据1997年10月至1998年11月青藏高原西部改则和狮泉河两个自动气象站连续观测的大气、辐射和土壤资料,在分析高原西部地面反射率冬、夏季日变化特征的基础上,重点研究了地面反射率与土壤和大气若干重要因子(如土壤湿度、土壤温度、空气相对湿度、空气温度)的关系。研究结果有助于改进气候模式和卫星遥感中高原地面反射率的参数化方案。

亚洲季风区大气热源汇的气候特征

用1950—2005 a共56年NCEP/NCAR再分析资料和倒算法计算了全球的大气热源、热汇,分析了亚洲季风区的大气热源、热汇的基本气候特征和年变化气候特征,主要结论包括:(1)从气候平均看,亚洲季风区的南亚-热带印度洋-热带西太平洋地区是全球范围最大的大气热源区,西太平洋暖池区是最强的热源中心。(2)在亚洲季风区,大气热源、热汇的季节差异明显。从青藏高原南侧和孟加拉湾北部到中国东部和南海地区,冬季是较强的热汇区,夏季则是强的热源区;而在北太平洋中纬度和澳大利亚北部洋面上,冬季是强热源区,夏季是弱的热源或热汇。(3)亚洲季风区中,青藏高原、东亚大陆、西太平洋地区三个经度带内热源、热汇的年变化明显不同。

华北地区水汽总量特征及其与地面水汽压关系

利用2004—2005年张家口、邢台和北京三个探空气象站北京时间08、20时的资料,计算了各个站点不同时刻对应的水汽总量,对华北地区水汽总量的特征及其与地面水汽压的关系进行了研究。利用线性回归方法分别建立了四种不同分型下用地面水汽压估算水汽总量的经验公式。检验结果表明,华北地区估测的平均绝对误差和均方根偏差普遍低于4 mm和6 mm;夏季误差较大,而冬半年较小;按天气状况分型时,地面水汽压与水汽总量相关性较好、估计精度也更高,可作为除探空资料积分法和GPS遥感方法之外估计水汽总量的一种备选方案。

成都地区秋、冬季GPS可降水量的时空分析

利用成都地区5个测站地基GPS2007年9月—2008年2月的观测数据,解算出1 min间隔的天顶总延迟,结合自动气象站资料计算出30 min间隔的大气可降水量(GPS-PWV)。对月平均的GPS-PWV分析表明:秋、冬季变化趋势从9月开始下降,1月达到最小值,2月又逐渐上升。在大气环流相同的情况下,地理位置相近的站,海拔高的地区大气中的水汽量比海拔低的地区要少,且变化较大;海拔高度相近的站,大气中的水汽含量由南向北减少。日合成分析显示:在静稳天气下,日变化特征显著,具有双峰型特征:白天峰值与气温的最大值相对应;夜间峰值与降水量的峰值相对应;GPS-PWV与地面空气相对湿度白天呈负相关,夜间呈正相关。

四川地区隆冬冷暖年大气环流及天气特征分析

利用NCEP再分析资料及实况资料，分析四川地区1951～2007年1月典型冷、暖年及2008年1月四川低温雨雪冰冻天气的大气环流特征，发现：东亚冬季风异常偏强（偏弱）与四川隆冬季节气温偏低多阴雨雪天气（气温偏高晴少雨雪天气）明显相关，冷年表现为500hPa极涡在亚欧地区强度显著偏南（偏强），南支低槽活跃，西伯利亚-蒙古地面冷高压偏强，四川地区850hPa气温偏低，0℃线偏南，为明显的反气旋距平风场，低层湿度增加，暖年则与之相反。

青藏高原大气热源气候特征的研究

用NCEP/NCAR再分析资料和小波分析方法分析研究了1950-2005年青藏高原大气热源气候特征和变化特征,主要结论包括:(1)夏季青藏高原东部大气热源的强度明显较西部大。6月份,高原东部热源的强度是高原西部的近两倍,7月份的值也比西部大了40%以上。(2)青藏高原全区、东部和西部逐年平均的大气热源有明显不同的变化特征。高原全区年平均大气热源的变化主要是一个14年的时间尺度;高原东部不仅有14年的主要时间变化尺度,同时还有一个非常显著的2.6年的时间变化尺度;高原西部则不同,是一个不明显的1-2年的时间尺度。

基于曲线投影动态聚类模型的大气质量监测布点研究

聚类数和聚类方法是聚类分析研究的核心,具有重要的实用价值。针对各单项大气质量监测指标的不相容问题,在投影寻踪动态聚类模型的基础上,通过引入S型曲线作为投影方式,提出了基于曲线投影动态聚类的大气质量监测布点研究新方法。从理论上讲,作为一种完全由数据驱动的方法,该模型充分体现了投影寻踪聚类的设计思想,能把最佳聚类数和对应的聚类结果的分析有机地融合在一起,具有物理意义清晰,可操作性强等特点。实例应用结果表明,通过把待研究地区大气监测点多维指标综合成一维投影指标,并利用免疫进化算法优化目标函数,模型能提供明确、客观及稳健的监测布点最佳方案,实现大气质量监测经济性和代表性的平衡。上述研究可为其它非线性、非正态高维数据分类问题开辟一条新途径。

应用多普勒雷达资料对成都地区暴雨的研究

利用多普勒天气雷达资料结合其它实测资料,分析研究了2003年8月28～31日发生在大成都地区的区域性暴雨过程。从回波的强度、结构、风场以及影响系统等方面得知:由冷锋激发的絮状回波有利于区域性降水的产生;回波强度、VIL和RZ值与降水有很好的相关性;当近地层具有低空急流和强烈垂直风切变以及低层径向速度辐合时对暴雨的发展十分有利。

2008年低温雨雪天气扰动能量的积累和传播

利用NCEP/NCAR再分析资料,通过波包传播的诊断方法,对2008年1月我国南方地区大范围低温雨雪天气期间波包传播和积累进行了分析与研究。分析表明,中低层500hPa和700hPa高度场的波包传播特征能够较好地反映期间出现的4次低温雨雪天气过程。4次雨雪过程基本上产生于波包扰动能量积累的高值时段或处于低压系统持续稳定阶段,雨雪天气处于波包大值区控制下。波包值的经向和纬向传播特征表明2008年1月我国南方地区持续低温雨雪天气过程,主要受到青藏高原南缘系统异常活跃的影响,南支槽活动频繁有利于来自印度洋和孟加拉湾的暖湿气流沿云贵高原不断向我国输送,继而为我国长江中下游以及其南部地区低温雨雪天气提供了充足的水汽来源。偏北路径的冷空气,副高西南侧偏东气流的扰动能量的传播和积累,在波包传播图上都有一定的反映。该研究对进一步利用波包传播图预报天气过程提供了有意义的一种思路。

我国中部地貌过渡带的雷电特征

我国中部地貌过渡地区地势复杂,是雷电灾害多发区之一,为了进一步明确该地区雷电的特征,根据卫星的总闪和地面的地闪定位数据资料,通过统计对比,分析讨论了总闪与地闪特征,得到以下主要结论:总闪多年平均分布是西北较少,而东南较多;年总闪数出现极大值的年份恰好是拉尼娜现象强盛年份,或者是弱的厄尔尼诺年;而总闪最小的极小值则出现在ElNio的最强盛年份;地闪的增加往往出现在极易形成不稳定层结的地貌过渡带的核心区域;正负地闪比例与北方有较大差异,而更接近于南方;多数的正负地闪只有一次回击;地面的地闪与卫星的总闪资料在5～9月份都具有较好的一致性。

山东沿海偏北大风的天气学模型和物理量特征

应用观测资料和MICAPS3气象资料显示系统,分析研究了近十年山东沿海7级以上偏北大风的特征。对两年内36次区域性大风个例,以地面影响系统为主,把偏北大风分为四种类型:冷锋型、温带气旋型、回流冷空气型和北上热带气旋型,建立了偏北大风的天气学模型。分月份、分类型统计分析了偏北大风期间地面气压梯度、锋后冷高压强度、锋前低压强度、高低压之间的气压差、850 hPa锋区强度、850hPa偏北风风速、850hPa24h变温,给出了阈值和平均值;分析研究了各类型9级以上偏北大风气象要素的临界值。对各种类型偏北大风的物理量空间结构和形成机理进行了研究,结果表明:冷锋偏北大风在中低层为较强的下沉运动,低层辐散,有高空动量下传,偏北大风主要是快速南下的冷空气、下沉运动造成的辐散风和高空动量下传的共同作用;气旋型偏北大风在高空为正涡度、低层辐合、整层为上升运动,北大风主要取决于快速旋转的气旋性环流和向气旋中心的辐合运动;回流型偏北大风的中高空为上升,近地面层为下沉,偏北大风主要是低层快速南下的冷空气的水平运动。

边界层动力“抽吸泵”对青藏高原低涡的作用

考虑热带气旋类青藏高原低涡为受加热和摩擦强迫并满足热成风平衡的轴对称涡旋系统,通过求解线性化柱坐标系中涡旋模式的初值问题,分析了高原边界层动力“抽吸泵”对高原低涡结构及发展的作用,得出了特定热力、动力作用下高原低涡水平流场和垂直流场的典型结构特征,并讨论了低涡发展与边界层抽吸作用的关系。结果表明:高原上较强的边界层动力“抽吸泵”作用对高原低涡的流场结构及发展有重要影响。当边界层动力“抽吸泵”表现为“抽”的效应时,有利于边界层中对流活动的发展;反之表现为“吸”的效应时,有利于边界层以上的高原低涡的加强。

基于小波变换的陕西夏季降水量变化特征研究

利用陕西省18个站1959—2004年的逐月降水量资料和小波变换方法,对陕西46a来的降水量的气候特征及夏季降水量变化特征进行了研究,并对未来夏季降水量变化趋势进行了估计。结果表明:①陕西三个不同气候带的夏季降水量主要集中在7—9月,陕北、关中和陕南7—9月的降水量值分别占全年总量的60.9%、51.2%和51.5%。②三个气候带中,关中和陕南的夏季降水量变化特征较为接近,都有12a、6a和2a左右的主要时间尺度;陕北高原则明显的不同,主要是21.1a和2.3a的时间尺度。③根据三个地区夏季降水量变化的主要时间尺度,估计关中地区近期的夏季降水量可能偏多,陕南大致处于正常时期,陕北则是总体偏少的趋势。

地面热源强迫对青藏高原低涡作用的动力学分析

将一类暖性青藏高原低涡考虑为受加热和摩擦强迫作用并满足热成风平衡的轴对称涡旋系统,给定符合高原地面加热特点的加热分布函数,通过求解简化后的柱坐标系中的涡旋模式,得到了低涡对应的流函数、水平流场、水平散度场和垂直运动场的解析解,分析了地面热源对高原低涡流场结构的作用,给出了高原低涡眼壁内、外侧以及不同高度上的水平流场、水平散度场和垂直流场的结构特征,对影响低涡生成的主要因子进行了讨论。研究结果揭示了地面热源强迫对高原低涡的形成及结构特征的重要作用。

江淮流域旱涝年夏季降水与东亚季风区低频OLR的变化特征

用美国NOAA卫星提供的1974-2004年逐日OLR资料，选取江淮流域典型旱涝年进行合成分析，再利用Butterworth带通滤波器进行滤波，分别得到旱涝年30～60d的OLR低频分量，并分析了旱涝年夏季OLR及其低频振荡分布特征与传播差异，最后研究了夏季青藏高原南侧与华北地区OLR低频变化与江淮降水的关系，结果表明：旱涝年夏季东亚地区OLR低频分量的经纬向传播差异是造成江淮地区夏季旱涝的原因之一；典型早年江淮流域降水与青藏高原南侧逐候的OLR低频分量显著正相关，而在典型涝年则是负相关；华北地区存在负（正）OLR低频分量可能导致滞后其20d的江淮流域降水偏少（多）。

20世纪50年代以来我国气温的区域变化

利用中国气象局提供的1951-2004年中国均一化历史气温数据,分析了近50年我国地面气温及各区域气温的年际变化和长期变化趋势。结果表明,近50年来,我国气温呈持续增长的趋势,尤其是从20世纪80年代初期开始,气温的增长非常明显,其中冬季温度上升趋势最为明显,春、秋季增暖趋势次之,夏季增暖趋势最小;1951-1965年,西南区呈明显的降温趋势,1965年以来,气温呈比较弱的上升趋势;其他6个区域的气温都呈一定的上升趋势。同时,各个区域的增温大小有着明显的不同,东北区、西北区、青新区的增暖趋势比较强,东南区、中南区的增暖趋势比较弱。

投影寻踪动态聚类模型及其应用

结合动态聚类思想,对投影寻踪聚类模型进行改进,建立了投影寻踪动态聚类模型.针对多因素聚类问题的高维复杂性,利用线性投影技术将其转换为关于投影特征值的线性聚类问题;根据动态聚类思想构建新的投影指标,对投影特征值序列进行动态聚类,进而在低维空间实现高维数据样本的聚类分析;实证分析验证了投影寻踪动态聚类模型的可行性与有效性.结果表明,投影寻踪动态聚类模型实现了投影寻踪与动态聚类理论的有机结合,操作简便,无人为干扰,为多因素样本聚类分析提供了一种新方法.

山东半岛南部一次沿海强降雨成因分析

利用常规气象观测资料、区域自动站观测资料、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料和雷达探测等资料,对2012年9月21日山东半岛南部沿海强降雨过程的成因进行了天气学诊断分析,结果表明:1强降雨是在500hPa第1个西风槽过后第2个西风槽逼近的过程中产生的,850hPa以下为偏南的向岸风,且风速随时间增大,形成偏南的超低空急流,持续地向沿海输送水汽和能量,造成水汽辐合、湿度增大、对流有效位能升高。产生强降雨的水汽和不稳定能量条件远小于内陆地区。2在向岸的超低空急流的左侧产生中小尺度的涡旋和辐合上升,海岸地形抬升作用使得上升运动加强,触发对流不稳定能量释放,造成强降水。3在雷达回波中,小尺度的对流单体沿海岸线向西南方向发展,后期在日照附近的沿海形成弓状回波,向东南海区移动。