春季青藏高原感热异常对副热带东北太平洋低云的影响

【目的】探究春季青藏高原感热异常对同期副热带东北太平洋(Subtropical Northeastern Pacific,SNEP)低云量的影响。【方法】基于卫星观测和再分析资料,采用回归分析、相关分析、合成分析以及模式模拟等方法,分析青藏高原感热与SNEP低云量的关系。【结果与结论】(1)青藏高原感热和SNEP低云量奇异值分解的第一模态方差贡献率为33.76%,时间序列相关系数达0.84。(2)春季青藏高原地表感热异常增加时,大气环流异常自青藏高原到SNEP呈现“+-+-+”的准正压波列状结构。SNEP异常反气旋环流会加强北太平洋副热带高压强度,使其向东北移动。同时,异常正压反气旋环流加强下沉运动,大气低层逆温层强度加强,低云高度降低。(3)反气旋环流东南侧的东北风异常加速背景风速,导致海表感热增加,海气界面稳定度减弱,湍流混合运动加强,因此有利于海面向云层输送水汽,促使低云量增加。(4)青藏高原感热异常强年的响应显著大于弱年,体现不对称性。本研究探究青藏高原与SNEP低云变异的物理联系,可为SNEP低云的预测提供参考。

基于ERA5再分析资料的冬季南海北部低云日变化研究

低云对区域辐射能量平衡和天气、气候具有重要意义。利用ERA5再分析数据和中国香港探空站资料研究了冬季南海北部低云日变化机理。主要结论如下:(1)南海低云量呈现西北多东南少、夜多昼少,低云高度呈夜高昼低,低云厚度呈夜厚昼薄的特征。(2)冬季南海北部低层大气稳定性强,海气界面稳定性弱,云层下方边界层混合均匀,有利于低云形成。(3)夜间,陆风环流系统改变海洋风场和湿度场的分配,异常南风使近海水汽辐合抬升,为云层发展提供水汽。(4)夜间逆温层强度虽弱但发生频率更高,且云底以下边界层退耦减弱,边界层混合加强,云顶短波辐射加热作用消失,促使低云的产生。这都将有利于提高人们对南海低云日变化的理解和数值模拟能力。

我国东部沿海一次局地海雾抬升成云过程分析

利用洪家站L波段雷达探空资料、高分辨率海气耦合模式再分析资料、静止气象卫星云图和地面观测资料,分析了一次黄东海海雾抬升为低云,使海雾消散的过程。发现近海面偏南风速突然增强,海洋大气边界层(MABL)中机械剪切加强,湍流混合层向上发展,是导致海雾抬升转化为低云的主要原因。近海面风速突然增加与高空急流北抬、平均层槽脊振幅加大、槽前正涡度平流输入诱使地面低压系统发展、地面气压梯度力增大有关。近海面气温升高对海雾消散也有作用,气温升高的原因是暖平流、绝热下沉和海气界面热通量的综合效应。其中,东海海洋锋(STF)冷区的下沉气流可能对边界层内的绝热下沉增温和低云的形成高度有重要的影响。该研究为海雾消散预报提供了新的思路。

基于OBE理念的天气学课程教学改革

天气学是大气科学专业的一门专业核心课程,对学生专业知识结构的形成和应用技能的培养起着重要作用。基于成果导向教育(OBE)理念,从培养目标与毕业要求出发,确定课程教学目标,反向进行课程教学设计、整合教学内容、改革教学方法、重建考核评价体系,并对教学设计、教学策略和方法进行持续改进,初步形成以学生为中心、学习成果为导向、多元化的教学模式,提出了明确课程教学目标、优化整合教学内容、实现知识课堂向能力课堂转变、重建课程考核与教学评价体系等课程改革措施。

“统计天气预报”混合式教学的多元评价初探——以广东海洋大学为例

"统计天气预报"是大气科学专业中一门兼具理论性和实践性的核心课程,是从事气象预报业务和科学研究知识储备中的重要部分。文章重点阐述了线上线下混合式教学的意义和评价体系的现状,并基于广东海洋大学"统计天气预报"混合式教学的经验,提出了"师(专家)对生"和"生(专家)对师"的互动式多元化的教学评价指标体系,为该课程或相关课程更好地开展混合式教学及其评价提供了参考,以期达到提高教学质量和人才培养质量的目的。

科技文献研究案例在“统计天气预报”课程设计中的应用——以广东海洋大学为例

统计天气预报是大气科学专业中理论性和实践性兼具的一门核心课程。该课程的教学水平和质量对学生专业知识积累和专业素养的养成具有重要影响。该文针对目前教学中存在的"数学推导与专业理论结合不足、案例更新慢、课堂互动不足"等问题,将科技文献中经典和前沿科学研究融入课程内容的教学方式,以助于增强教师教学的故事性、趣味性和前沿性,优化文献情景的讨论和互动。教学实践表明,该措施能有效提高学生专业兴趣和学习主动性,开阔学生的专业视野,有利于教学质量的提升。

2015年4月一次穿过东海黑潮锋大气边界层高度变化的观测分析

本文利用东方红2号科学考察船2015年4月2-3日穿过东海黑潮海洋锋的海上观测资料,结合卫星遥感和再分析资料,分析了由西北向东南穿过东海黑潮海洋锋过程中海上大气边界层(MABL)高度的变化、层积云的发展与云量减少的原因,得出以下结论:(1)在海洋锋的暖水侧,海洋蒸发加强,MABL稳定度减弱,湍流混合加强,在MABL底形成湿层,大气层结由条件性不稳定转为不稳定,这可能是海洋锋暖水侧低云发展的一个主要原因。(2)由于受到天气尺度扰动的影响,海表面水平风散度辐合上升,使得MABL中上升运动加强,导致海洋锋暖水侧MABL顶高度和云底高度升高。顺船行驶的东南方向,SST下降,潜热通量减少,使得水汽输送减少,同时MABL中退耦加强,云中夹卷维持,导致云量减少。(3)垂直混合可导致混合层上部气温下降,逆温层加强,同时云顶长波辐射也可导致降温。由于云的存在,云顶附近逆温层强度逐渐加强,改变了MABL内水汽和热通量的垂直分布,这些变化表明,云和MABL垂直结构之间可能存在的反馈效应。本研究有助于理解云与MABL垂直结构之间的反馈效应。

太平洋年代际涛动对南海夏季季节内振荡的调制作用

【目的】探讨太平洋年代际涛动(PDO)不同位相下其对BSISO时空特征、强度等产生的影响。【方法】利用NOAA云顶向外长波辐射和NCEP-DOE再分析资料研究PDO不同位相下夏季(5-10月)BSISO的活动特征和PDO影响BSISO的可能机制。【结果与结论】PDO影响BSISO的周期:暖位相下BSISO活动周期较冷位相下活动周期短,暖位相周期主要是10~50 d,而冷位相周期主要是10~40 d和60~70 d。冷暖位相周期均在10~40 d显著,而PDO暖冷位相分别在40~50 d、60~70 d相对显著。PDO影响BSISO的活动轨迹:PDO暖位相下对流活动在西太平洋上呈东南-西北向的移动趋势,而PDO冷位相时对流从印度洋向东北移动,对流中心可延伸至热带西太平洋,后转向西北移动直至南海上空。PDO影响BSISO的原因:PDO暖位相时,西太平洋有强的东风剪切异常,有利于对流的向北移动。而冷位相下,孟加拉湾至南海及以南区域东风垂直剪切异常、比湿正异常以及比湿的经向梯度共同作用驱动对流向北移动。此外,PDO暖位相较冷位相位势高度偏高,因而对BSISO活动强度起到抑制作用。

东中国海海温在增暖停滞期的变化特征及成因分析

通过HadSST3原始观测数据和HadISST1重组数据,分析了东中国海海温在增暖停滞期(1998—2014年)的变化特征。研究表明:两组数据的海温变化特征和程度相似。在增暖停滞期,渤海、黄海和东海海温线性趋势主要表现为负,降温最多的集中在长江口附近,约-1℃。渤海、黄海及东海部分区域的净热通量对海温降低起正作用,而在东海黑潮区海洋的净热通量对海温降低起负作用,黑潮入侵的减弱可能是东海海表温度下降的主要原因。在增暖停滞期,海温变化趋势具有较显著的区域性季节特征。春季海温几乎呈现全海盆的下降趋势,尤以长江口附近下降最多,可达-1.4℃;夏季海温下降趋势较春季减弱,下降最多的地区主要集中在渤海;秋季渤海海温下降较明显;冬季海温变化主要在长江口沿岸,渤黄海海温的变化并不明显。

东北太平洋一次强爆发性气旋发展的机制分析

使用FNL Analysis全球格点资料,对东北太平洋一次强爆发性气旋的特殊性进行了分析,发现气旋对其西北部低压系统的吸收合并是其爆发性发展过程中的典型特征,斜压强迫对其快速发展的作用较弱,与西北太平洋爆发性气旋的发展过程存在显著差异。同时,使用Zwack-Okossi诊断方程,从影响爆发性发展的动力和热力因子方面,对其发展机制作了深入的探讨。研究表明,正涡度平流、暖平流和非绝热加热的共同作用使气旋开始爆发性发展,由潜热释放导致的非绝热加热的贡献最大,非绝热加热是其快速发展的主导因子,其中正涡度平流贡献主要来自于中高层,暖平流的贡献主要来自于中低层和高层,而非绝热加热主要发生在中低层,这为东北太平洋爆发性气旋的发展机制提供了一个新的认识。

相似集合预报技术在粤西风场预报中的应用

利用ERA5再分析资料与常规站点观测资料,采用相似集合法(AnEn)对粤西地面风的日平均风速与日最大风速释用进行订正。结果表明:日平均风速与日最大风速订正后的准确性得到明显提高,且在地形复杂的山区也有较好的订正效果。日平均风速的逐日均方根误差总体小于日最大风速,且更为稳定。对比相似成员集合性能,日平均风速各成员也比日最大风速表现更为稳定且集中,同时两者集合离散度和集合平均均方根误差较为接近,表明两者都有较高的可信度。

浅谈数学基础在统计天气预报课程中的重要性

统计天气预报是大气科学及应用气象学专业中的一门核心课程,课程理论性较强。该文基于广东海洋大学统计天气预报课程以及学期初数学基础测试的相关数据进行统计研究,结果显示,学生的数学理论基础在本课程的学习中起着至关重要的作用。此外,数学基础测试成绩还可以帮助教师提前预测并关注到一部分学习困难的学生,为提高教学质量提供方向。

OBE视域下理科专业课程教学评价改革的探索——以广东海洋大学天气学课程为例

成果导向教育(OBE)是一种以学生的学习成果为导向的教育理念,形成一个持续改进的过程,在这个过程中需要建立有效的评价机制,以保障课程目标与毕业要求的实现。该文基于OBE教育理念,在分析专业课程现行考核体系存在问题的基础上,构建了基于课程目标达成度评价的多元化天气学课程考核评价体系。基于特定的课程目标、多样化的教学活动和教学方法、多元化的考核方式,从课程目标达成度维度进行评价,获得了更为科学、客观的评价结果,对提升课程的高阶性、创新性和挑战度具有较好的促进作用,也更有利于实施持续改进,为毕业要求的达成提供有力支撑。

南海低层季风环流对低云时空分布的影响

利用多源观测资料和再分析资料研究南海低层季风环流对冬夏季低云空间分布的影响。主要结论如下:(1)南海低云的空间分布具有显著的季节变化。冬季南海西北部低云量多且云层较薄,而东南区域低云量少且云层变厚。相应地,从南海西北部到东南部积云发生频率增加而层云发生率降低。夏季,南海以对流性云为主,其中积雨云发生率较冬季有所增加,低云量降至全年最少。(2)南海低层季风气流与山脉相互作用影响低层大气层结。冬季,南海东南"正"(风场辐合)西北"负"(风场辐散)的涡度(散度)分布可能造成东南部上升西北部下沉的次级环流,进而增加西北部大气稳定度,加之该区强烈的海面湍流和蒸发都有利于低云的形成。夏季,暖湿的西南风使南海不稳定度增强、对流云增多,因此低云量较少。该研究有助于加深地形效应对低云空间分布的调控作用的理解,并为南海低云数值模拟提供参考。