海南岛4—9月短时强降水的天气型和环境参数特征

利用海南岛加密自动站逐小时降水资料、ERA5再分析资料,对海南岛短时强降水日环流配置进行了天气学分型,并进一步探讨了各天气型下海南岛短时强降水的时空分布、环流形势和关键环境参数特征。结果表明:(1)海南岛短时强降水有明显的日变化特征,呈单峰型,主要出现在15:00—19:00。(2)海南岛短时强降水的天气型主要有南海低压槽、华南沿海槽、西南低压槽和冷锋型。(3)南海低压槽、华南沿海槽、西南低压槽和冷锋型短时强降水分别占37%,31%,16%和16%。南海低压槽和华南沿海槽型主要出现在7、8和9月;西南低压槽型除9月外,其余各月份均可能出现;冷锋型绝大多数出现在4、5月。(4)南海低压槽和华南沿海槽型整层湿度条件都较好,不稳定能量较大,垂直风切变较弱。西南低压槽型不稳定能量较大,湿度条件一般,垂直风切变较弱。冷锋型存在明显的上干下湿特征,垂直风切变最大,0~6 km风速差75%分位大于10 m/s,不稳定能量最小。

海南岛雷暴大风天气形势和环境参数特征分析

利用海南岛区域加密自动站资料和海口站探空资料,结合ERA-Interim再分析资料对2014-2018年海南岛雷暴大风的强度、时空分布、环流形势和物理量参数特征进行分析研究。结果表明:(1)海南岛雷暴大风主要出现在5-8月的午后到傍晚时段,最大阵风风速大部分在8级及以上。(2)雷暴大风的环流形势可以分为三类,即西南热低压型、季风槽型和冷锋型,其中季风槽型根据槽线位置可以分为华南沿海槽型和南海低压槽型。(3)西南热低压型雷暴大风的大气不稳定能量最大,上干下湿,垂直风切变较小;冷锋型的大气不稳定能量最小,上干下湿,垂直风切变最大;季风槽型的大气不稳定能量较大,整层较湿,垂直风切变最小。(4)季风槽天气形势下发生雷暴大风时,较容易伴随短时强降水天气,西南热低压型的雷暴大风风力比其他类型更大。

2012—2021年海南岛极端短时强降水特征及其成因分析

利用2012—2021年海南岛323个地面气象观测站逐小时降水资料及ERA5高分辨率资料,统计分析了海南岛近10 a的极端短时强降水时空分布特征,利用合成分析法探讨了产生极端短时强降水的环流背景。结果表明:海南岛极端短时强降水每年约为422.3次,占短时强降水的8%。极端短时强降水的季节和日变化明显,多发生在4—10月的午后(14:00—19:00),8月站次最多,近10 a发生极端短时强降水的站次最多为11次,出现在海南岛西北部。极端短时强降水日变化呈单峰型,峰值出现在17:00,为每年62.1次。午后发生极端短时强降水的平均降水强度较大,均值为67.8 mm·h^(-1),峰值为111.5 mm·h^(-1)。海南岛极端短时强降水年、暖季(4—9月)的空间分布有两个高发地区,为海南岛西北部和东部沿海地区,暖季的天气系统是影响海南岛极端短时强降水的主要天气系统。海南岛极端短时强降水逐月空间分布差异与海陆风、地形均有密切关系,各月触发条件不同,7—8月极端短时强降水相对较多。

华南前汛期印度洋海温异常与海南岛降水的关系

利用1969—2013年海南岛7个基本气象观测站前汛期(4—6月)的月降水观测资料、NCEP/NCAR再分析资料和Had ISST海温资料,分析了华南前汛期印度洋海温异常与海南岛降水的联系,并利用ECHAM5对印度洋海温与海南岛降水的关系进行了敏感性实验。结果表明:1969—2013年海南岛前汛期降水时段主要集中在5—6月,降水极大值分布在海南岛东部及北部地区。华南前汛期印度洋海温与海南岛降水存在显著的负相关关系,印度洋海温异常增暖,对应较弱的印度季风和赤道太平洋地区较强的东风异常,导致西北太平洋及南海北部存在异常的反气旋环流,不利于海南岛对流发展,同时反气旋南侧的异常东风不利于孟加拉湾水汽的输送,使海南岛降水偏少,反之亦然。数值模拟实验表明,印度洋海温异常增暖有利于西北太平洋低层反气旋的维持和发展,导致海南岛在华南前汛期降水偏少。

东亚夏季PJ遥相关型的年际及年代际变化机理

利用夏季东亚地区500 h Pa高度场和菲律宾附近的降水场进行SVD分析,将东亚500 h Pa高度场对应的时间序列定义为PJ指数,该指数不仅清楚地反映PJ型的年际变化,而且反应出PJ型的年代际变化,即500 h Pa高度场型态在20世纪70年代末由"气旋、反气旋、气旋"型突变为"反气旋、气旋、反气旋"型。本文研究表明PJ指数的年际变化与ENSO事件有密切的联系:El Ni1o事件通过电容器充电效应使印度洋海温增暖,而增暖的印度洋海温在菲律宾海附近强迫出异常反气旋,并沿东亚沿岸激发出PJ遥相关型。而PJ型态的年代际变化与热带印度洋SST的持续增暖有关。虽然许多学者认为是菲律宾附近海温异常引起对流异常,并沿东亚沿岸激发出PJ遥相关型,但我们认为该区域的海温变化并不是造成PJ型年际和年代际变化的原因,而是由于该区域有反气旋(或者气旋)异常,从而辐射增加(减少),蒸发减弱(增加),温跃层下降(上升),SST变暖(变冷),该区域的海温变暖意味着对流是减弱的。本文进一步利用大气环流模式ECHAM5.4进行数值试验,结果表明:当热带印度洋增暖时,在菲律宾海附近强迫出反气旋,并沿东亚激发出"反气旋、气旋、反气旋"PJ遥相关型。

海南岛强降水特征及降水极值重现期分析

利用海南岛18个市县的国家观测站资料,采用气候统计、线性回归、小波分析的方法,分析了海南岛强降水的时间和空间分布特征,结果表明,海南岛暴雨日数呈现东多西少的分布特征,且总体呈现上升的趋势;海南岛暴雨日数存在明显的年际和年代际变化,多项式拟合呈现“少—多—少—多”的分布特征,2000年以后,暴雨日数明显呈现偏多的状态。小波分析发现,海南岛暴雨日数存在3~5 a、8~10 a、15~21 a和25~34 a的振荡周期,其中8~10 a、15~21 a和25~34 a的振荡周期较为稳定且具有全域性。在此基础上,采用极值分布分析了海南岛极端降水重现期的降水极值特征,结果显示,海南岛不同重现期的最大日降水量极值分布呈现南北低东西高的态势,最长连续降水量极值分布呈现西低东高的态势。海南岛不同重现期的最大日降水量极值分布主要和热带气旋和秋季低层偏东急流有关,最长连续降水量极值分布主要和秋季低层偏东急流长时间维持有关。总体而言,海南岛西部日降水量极值最大,连续降水量极值最小,东部日降水量极值和连续降水量值均较大,不仅容易出现暴雨,也容易出现连阴雨天气。

基于GODAS资料的南海上层海洋热状态气候变化特征分析

为了深入了解南海上层海洋热力状态的变化规律,利用1980—2015年共36年GODAS月平均海温资料,将5~366 m的垂直平均海温表征南海地区海洋上层的热含量,分析了南海海洋上层热状态的水平和垂直分布特征以及季节和年际变化特征。结果表明:年平均南海热含量水平分布表现为东高西低的形势,垂直纬向平均分布表现为暖水厚度和温跃层深度东厚(深)西薄(浅),垂直经向平均表现为暖水厚度南厚北薄,温跃层深度中间浅两边深;南海地区海温变化幅度在75~200 m处最大,不同深度海温距平均具有明显的年际和年代际变化特征;南海区域平均热含量在秋季最高,春夏次之,冬季最低,其年际变化明显,且在1998年之后出现明显的突变,由负值转变为正值,表现出明显的增温趋势;热含量季节EOF主模态空间分布形势表现为东高西低的特征,对应的时间序列在20世纪90年代末存在年代际转折,由主要为负值转化为主要为正值,表现在空间分布上,则为南海地区热含量由西高东低型转化为东高西低型。