2023年9-11月全球天气特征

对2023年9-11月全球天气概况以及主要灾害性天气特征进行分析,结果表明:全球陆地极端降水频发,降水显著偏多及突破历史同期极值的区域主要分布在印度半岛北部、斯里兰卡、中南半岛,中国的华南沿海、西北地区中东部、黄淮地区及东北地区,西亚、俄罗斯南部北部和远东地区东部、欧洲西部和东部、非洲东部、加拿大北部、美国西北部、墨西哥中部、南美洲东南部、澳大利亚东南部等地;全球陆地大部平均气温较常年同期偏高1~3℃或接近常年同期,多地出现极端持续性高温热浪天气;9-11月,全球共有33个热带气旋活动,其中11个登陆,并给当地带来强风雨天气,造成严重影响。

森林火险气象指数及其构建方法回顾

森林火灾是威胁地球生态的主要灾害之一。为实现对林区起火可能性大小、火灾强度、火灾蔓延速度以及火灾扑救难易程度进行评估和预测,国内外专家学者利用森林火灾与气象条件之间的关系研制了诸多森林火险气象指数的构建方法。作者对近几十年来国内外森林火险气象指数的研究工作进行回顾和总结,得出广泛应用的火险指数可以归纳为指数查对法、综合指标法和统计回归法等3种类型,究其原理和使用效果,各有优缺点。在实际使用过程中,需要结合我国的气候和环境特点进行适用性修正和完善。

2003年春季我国沙尘天气异常偏少的成因分析

将 2 0 0 3年春季我国的沙尘天气与 2 0 0 0～ 2 0 0 2年以及 1 961年以来的同期状况进行比较 ,分析了 2 0 0 3年春季我国沙尘天气异常偏少的特点。结果表明 :2 0 0 3年春季我国沙尘天气的频次、强度及影响范围是近 4年来最少、最弱、最小的 ;沙尘多发期也是近 4年来出现最晚且持续时间最短的 ;2 0 0 3年的沙尘天气仅多于 1 997年 ,是 1 961年以来的次低值。此外 ,从沙尘天气的动力条件和物质条件入手 ,探讨了 2 0 0 3年春季我国沙尘天气异常偏少的形成原因 ,指出 :影响我国的冷空气势力偏弱、路径偏西、气旋偏少 ,同时北方地区 (特别是主要沙尘多发区 )降水明显偏多、干土层偏少、内蒙古中西部地区持续积雪等因素 ,共同造成了沙尘天气显著偏少、偏弱。

2008年梅雨异常大尺度环流成因分析

利用NCEP再分析资料对2008年江淮梅雨异常特征及其大尺度环流成因进行了分析研究。结果表明:(1)2008年入(出)梅显著偏早、梅雨期长度略偏短,梅雨分布呈南涝北旱、东多西少,梅雨量偏少、强度偏弱。(2)该年入梅显著偏早是东亚大气环流由冬季型向夏季型转换提前所致,副热带高空西风急流北跳、500 hPa西风带环流调整、西太平洋副热带高压季节性北跳、夏季风北涌至江淮流域的时间均早于常年。(3)该年出梅显著偏早的主导因素是冷空气活动。(4)南涝北旱梅雨型是受南亚高压东段脊线位置接近常年、副热带高压脊线处于适宜梅雨发生纬度带的南段、低空西南急流和水汽输送带北缘位置以及高空强辐散和中低空强辐合区位置偏南的影响。(5)东多西少梅雨型是冷空气路径偏西所致。(6)梅雨期夏季风北涌至江淮流域活动次数偏少是梅雨量偏少的重要因素。

1997年夏季我国高温天气特征分析

１９９７年夏季我国北方地区高温现象十分突出，南方大部则反之。作者就１９９７年夏季我国高温天气的时空分布特征作了详细的分析与论述，并与历史资料进行比较，以期对１９９７年夏季的高温天气有比较客观、详尽的认识。此外，还讨论了我国北方夏季气温与厄尔尼诺事件的关系。

1981-2015年中国95°E以东区域性暴雨过程时、空分布特征

基于1981—2015年中国逐日降水量加密观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,采用主、客观相结合的方法,以天气过程为单元建立了中国95°E以东地区及其6个子区的区域性暴雨过程个例谱,进一步使用小波功率谱、9点二项式平滑及离差平方和聚类等方法剖析了中国95°E以东区域性暴雨过程的时、空分布统计特征。结果表明:(1)中国95°E以东区域性暴雨过程平均年总次数接近30次;其中,江淮流域是出现区域性暴雨过程最多的子区,平均为19次/a;其次为华南和西南地区东部,平均为10.5和5.8次/a;东北地区、华北和西北地区东部平均仅为1—3次/a。(2)中国95°E以东及各子区区域性暴雨过程次数的年及年代际变化主要表现为波动特征,各子区中江淮流域与中国95°E以东地区的年及年代际波动变化最为一致;华南与西南地区、东北地区与华北的波动变化互为显著的正相关。中国95°E以东及各子区区域性暴雨过程年总次数都表现出2—4a的周期变化,此外,江淮流域、华南和西北地区东部还表现出6—10a的周期变化,华北表现出13—17a的周期变化。(3)中国95°E以东区域性暴雨过程总体呈夏季最多、冬季最少、春季多于秋季的分布特征,其中以7月出现次数最多。各子区中,江淮流域和西南地区东部区域性暴雨过程以6、7月最多,华南以5、6月最多;东北地区、华北、西北地区东部集中出现在7、8月。(4)中国95°E以东地区的极端区域性暴雨过程可划分为7种分布类型。第Ⅰ—Ⅳ型强降雨区从江南南部和华南呈阶梯状逐步北抬至黄淮和四川盆地东部一带,第Ⅴ—Ⅶ型除在东南沿海均有强降雨区外,第Ⅴ型在华南东部至江淮、第Ⅵ型在黄淮北部至东北地区中南部、第Ⅶ型在黄淮西部和华北中南部还分布有强降雨区。

基于最优概率的中期延伸期过程累计降水量分级订正预报

采用ECMWF集合预报降水量资料和中国降水量观测资料,研发了基于最优概率的过程累计降水量分级订正预报(OPPF)技术,并在遵循总体技术思路的基础上设计出三种不同的OPPF计算方案(OPPF1、OPPF2、OPPF3),继而选用2015—2017年汛期(5—9月)中国91次区域性强降水过程进行回报试验和预报效果对比评估,结果表明:(1)在中期延伸期预报时效(96~360小时),对强降水和有无降水的预报效果,三种OPPF均明显优于集合平均(EMPF)和控制预报(CTPF);对中等以上或较强以上强度降水的预报效果,OPPF1和OPPF3明显优于CTPF、与EMPF基本接近。(2)三种OPPF相比,OPPF3的预报效果较OPPF1总体略胜一筹,两者均好于OPPF2。(3)预报效果存在明显的地域差异,南方地区强降水预报的TS评分明显大于北方地区,且OPPF3预报效果明显优于EMPF;在96~240小时预报时效,东北地区东部OPPF3强降水的预报效果也明显好于EMPF。

中国北方气溶胶散射和PM_(10)浓度特征

利用积分浊度计和PM10浓度监测仪,对中国北方2005年观测的气溶胶散射系数σsp与可吸入颗粒物PM10质量浓度的分析表明,张北站σsp年均值为130 Mm-1,民勤站σsp年均值为116 Mm-1;四季中都是冬季均值最高,张北站sσp为301.6 Mm-1,民勤站σsp为170.9 Mm-1,这说明张北站的气溶胶散射情况比民勤站显著。而PM10浓度反映了不同的变化规律,张北站PM10年均值为53μg.m-3,民勤站PM10年均值为130μg.m-3;四季中都是春季均值最高,张北站PM10为82.2μg.m-3,民勤站PM10为190.1μg.m-3,这说明民勤站的PM10污染比张北站严重很多。张北站的质量散射效率α年均值为2.4 m2.g-1,民勤站的α年均值为1.1 m2.g-1,这与张北站全年主要受城市污染型气溶胶的影响,而民勤站全年主要受沙尘气溶胶的影响有密切关系。α具有反映中国北方两种典型气溶胶的能力。

用天气资料实时监测和评估北方的旱情变化

从天气情报服务的实际需要出发，研究并提出了考虑近期降水、土壤底墒（前期降水）和气温三种因素，利用实时天气资料来计算干旱指数的方案，５年历史资料和１９９７年北方春旱的检验表明，这对于实时监测和评估大范围旱情的变化和提供天气情报服务是有用的。

一次向西输送的亚洲沙尘过程

一般情况下发生在中国和蒙古国的沙尘天气是向东移动的。对2004年11月24～27日新疆北部的NOAA—AVHRR遥感数据进行沙尘提取发现，在新疆北部的古尔班通古特沙漠发生了明显的沙尘现象，沙尘却向西移动，经过阿拉山口向哈萨克斯坦输送。使用地面台站的观测数据对此进行了验证，发现地面确实观测到了沙尘现象，而且在850hPa的高空存在明显的偏东大风，这说明近地面的东风将沙尘向西输送，导致沙漠西面的台站观测到沙尘现象。

2016年和1998年夏季长江中下游持续性强降雨及大气环流特征异同

超强厄尔尼诺事件衰减年背景下的2016年和1998年夏季,长江中下游地区出现阶段性持续性强降雨,分别为2016年6月19日-7月7日(简称2016年段)与1998年6月12-27日(简称1998年第Ⅰ段)、7月17日-8月2日(简称1998年第Ⅱ段),给国家防汛工作带来很大挑战。基于中国大陆2 407个气象台站逐日降水量、NCEP/NCAR逐日大气再分析等资料,对比分析了2016年和1998年夏季长江中下游持续性强降雨及其大气环流特征异同。结果表明:(1)上述三段持续性强降雨的雨带位置,2016年段最北,1998年第Ⅰ段最南;降雨强度,2016年段与1998年第I段大体相当,强于1998年第Ⅱ段。(2)三段持续性强降雨期间大气环流特征相似之处表现为我国东部沿海附近均有低槽,西北太平洋副热带高压(简称副高)和南亚高压相较常年同期其范围偏大、强度偏强,高空西风急流和低空西南急流的强度以及副高南侧偏东气流的水汽输送也均较常年同期偏强。(3)三段持续性强降雨期间大气环流特征的差异是,2016年(1998年)持续性强降雨期间我国东部沿海附近低槽较浅(深),同时副高、南亚高压脊线北侧与西风急流带南侧之间的高空辐散区、低空急流带及辐合切变线的位置、南半球澳大利亚高压位置等也偏北(南),形成的强降雨带位置亦偏北(南);2016年段和1998年第Ⅰ段持续性强降雨期间副高、南亚高压、高空西风急流的强度明显强于1998年第Ⅱ段,形成的降雨强度也更强。

中国北方春季起沙活动时间序列及其与气候要素的关系

利用1961—2002年春季中国681个站沙尘天气的实测资料,将起沙机理相似的扬沙、沙尘暴通过并集运算进行复合,得到一个新的能体现完整起沙活动的时间序列。统计学检验表明,新序列较单一的沙尘暴序列具有诸多优点。进一步从681个站中筛选出代表性较好的中国北方175个站,探讨了春季起沙活动(DBS)时间序列与冷空气、大风、气温、降水等气候要素的关系。结果表明:①春季DBS与大风日数、冷空气次数的相关系数分别为0.946和0.406。②春季DBS与平均气温、最低气温、最高气温的相关系数分别为-0.494、-0.607和-0.269。③春季降水对DBS的影响主要取决于降水的强度和降水的时间分布,5mm以上的降水才能有效地抑制DBS的发生。

2013年夏季我国南方区域性高温天气的极端性分析

利用1960 2013年我国南方10省(市)733个站点的日最高、最低气温和日平均气温资料,对2013年夏季我国南方高温天气的极端性进行了系统的分析。分析结果显示:2013年夏季我国南方高温天气具有显著的群发性特征,覆盖了长江中下游以及重庆等八个省、两个直辖市;也具有以高温天气过程重现构成的持续性特征,主要经历了4次高温天气过程,其中,7月22日至8月21日的第三次高温天气过程,强度最强、范围最广。重点围绕区域性高温在历史上的极端性做进一步分析,结果表明:所研究高温区域的夏季平均气温、平均最高气温、平均最低气温均破历史纪录,为近50年新高;平均高温日数和强度也超过了历年平均高温日数和强度的极值,属历史罕见;高温日数和高温强度的高值区域范围比历年向北扩展,且高值中心值超过历史最高纪录,极端性突出;201 3年极端高温事件的发生次数突破了历史纪录,其中8月的极端高温事件十分突出。

森林火险气象指数的应用研究

利用全国575个国家级基本气象站1971年1月1日至2005年5月31日的气象观测资料,选用了5种已得到国际普遍认可或我国国家级预警业务中使用的森林火险气象指数计算方法,计算了我国长序列的历史逐日森林火险气象指数,并对这些指数在我国的实际使用效果进行对比分析和应用研究。结果表明:IFFD,INMC,IN,IMN指数可在我国大范围推广使用(除长江中下游及附近地区),其中以IFFD指数总体应用效果最好,IMN指数次之。

典型南涝(旱)北旱(涝)梅雨大气环流特征差异及动力诊断分析

利用NCEP逐日再分析资料,采用合成分析和动力诊断方法比较研究了典型南涝(旱)北旱(涝)梅雨大气环流特征差异,逐一考察了近20种物理量对其主雨带位置的诊断识别能力。结果表明:典型南涝(旱)北旱(涝)梅雨极涡偏强(弱),亚欧中高纬槽脊振幅较大(小),中纬度110°E～150°E地区位势高度明显偏低(高),冷空气势力偏强(弱);相应南亚高压主体东段偏南(北);副高主体明显偏东(西),西伸脊线偏南(北);印度季风槽强度偏弱(强);高、低空急流在江淮流域形成的高空辐散和低空辐合均偏弱(强);江淮流域水汽输送偏弱(强),主要源于西南季风气流(西南季风和副高南侧东风气流);低空急流轴左侧经向风强梯度辐合区、500hPa垂直上升运动中心、925hPa和300hPa总变形高值带、低层水汽通量经向强梯度辐合区、中层Q矢量辐合中心与主雨带位置吻合良好。

基于降水量的全国地质灾害潜势预报模式

利用1949～2003年的地质灾害资料和气象资料,文章分析了我国滑坡泥石流等地质灾害的时空分布特点及其与降雨的关系,指出我国地质灾害的发生在空间上具有广域性、地域性和局地性,在时间上具有季节性、夜发性和年际变化等特点,这些特点与降雨量分布的关系非常密切,说明降雨是滑坡、泥石流等地质灾害的主要激发因子.进一步研究表明:降雨诱发地质灾害可归纳为三种概念模型,即:当日大降雨型、持续降雨型、前期降雨型.在根据最新资料进行的地质灾害气象预警区划的基础上,分区建立了基于降雨量观测和预报的地质灾害气象统计潜势预报模式,并以此模式为主要技术方法建立了全国地质灾害气象预警业务系统,经过2003年和2004年汛期业务应用检验表明,具有较好效果.

江淮地区强降水分型及其环流演变

使用新建的强降水历史个例数据集、1981—2016年我国逐日降水量观测资料、2016年T639与ECMWF模式1～10 d的逐日降水量预报,采用经验正交函数展开(EOF)提炼出江淮地区强降水的典型模态,并运用场相似法对江淮地区强降水进行客观分型,分析强降水的环流演变;定量诊断型环流相似所得与实测环流和降水的对应关系。结果表明:江淮地区强降水可分为Q_Ⅰ,Q_Ⅱ和Q_Ⅲ3种类型,其中,Q_Ⅰ型降水中心位于江淮中部,Q_Ⅱ型表现为降水北多南少,Q_Ⅲ型表现为降水中间少南北多的分布。强降水对应的前期至当日,各型降水对应在亚洲的中高纬度地区均有显著的环流异常,且环流演变存在明显不同;但各类型降水对应的系统移动速度缓慢,且到强降水发生日江淮地区处于西太平洋副热带高压西北侧低值系统的控制,有利于该地区强降水的发生。按环流相似依不同时效得到的强降水发生日环流与实际环流存在很好的相关。独立试验中,该文方法对25mm降水的TS评分在各时效均高于模式预报,50mm降水的TS评分在3d以上时效的评分也均高于模式预报。

2010年我国南方两次持续性强降水的环流特征

通过对2010年夏季我国南方两次持续性强降水期间对流层高、中、低多个大尺度关键影响系统的时空演变特征及其影响机制的分析和比较,讨论了我国南方持续性强降水的大气环流特征。结果表明:这两次持续性强降水均出现了东亚西风带沿海低槽不断快速重建或加深,且中纬度锋区位置稳定维持,低空西南急流反复加强,且其轴线左侧的南风经向强梯度带位置相对稳定,副热带高空西风急流和南亚高压脊线及西太平洋副热带高压的纬度带位置相对稳定;相应地,在强降水带上空反复出现强烈的低层水汽辐合抬升、高层辐散抽吸及垂直上升运动发展,进而形成持续性强降水。西西伯利亚低槽的不断快速重建与加深(东移)、马斯克林高压西侧高压及马斯克林高压的不断加强东移、副热带高空西风急流的建立和维持对南方持续性强降水具有超前指示意义。强降水带位于东亚低空西南急流轴左侧南风经向强梯度辐合带、高空西风急流南侧至南亚高压脊线北侧之间的强辐散区及中层垂直上升速度大值带中。

2004年春季中国沙尘天气特征分析

利用全国681个站的沙尘天气观测资料分析得出,2004年春季中国北方的沙尘天气明显偏少、偏弱,主要表现在:(1)2004年春季681个站累计的沙尘天气日数2 080 d,相当于历史平均值的46.9%,是近四十余年中第三个偏少年份。沙尘暴的总面积约190万km2,仅为历史平均值的37.3%。(2)危害性较大的沙尘暴和强沙尘暴过程6次,不足2001年的一半。(3)4月和5月沙尘天气明显偏少导致整个春季显著偏少。沙尘天气出现时,PM10浓度相对增加,空气质量恶化,但与历史上较典型的强沙尘暴个例相比,PM10浓度增加的幅度不大。进一步分析表明,2004年春季沙尘天气偏少、偏弱的主要原因是大气动力条件不足,是比较特殊的一个年份。

2005年我国沙尘天气的若干特征分析

2005年我国共出现了11次沙尘天气过程，其中沙尘暴4次、强沙尘暴1次，是沙尘天气频次明显偏少、强度明显偏弱、影响范围明显偏小的一年。春季（3-5月）的沙尘天气过程明显少于近6年的平均值，沙尘暴和强沙尘暴过程远少于2000、2001和2002年，该季累计出现的沙尘天气、沙尘暴总站日数较2000--2005年同期平均水平偏少4--7成，创近6年的最低值。分析表明，2004／2005年冬季我国北方地区雨雪偏多，地表积雪偏多，土壤表层湿度偏大，是导致2005年沙尘天气明显偏少、强度偏弱的主要原因。此外，冬末春初北方气温偏低，土壤解冻晚，延迟了沙尘天气的发生，造成早春沙尘天气显著偏少，沙尘多发期偏晚。