高层大气温度和高度场异常对我国地面气温和降水的影响

用SVD方法分析了NCEP/NCAR1958—1997年再分析资料中月平均的300hPa温度(下称"高层温度")和100hPa高度(下称"高层高度")距平场与中国160个测站的月平均地表气温(下称"我国温度")和月降水距平场的时滞和空间耦合关系,讨论了高层温度和高度距平场的空间分布和时间演变对我国气温和降水异常的影响。结果表明,高层温度和高度距平场的整体空间分布形势对中国气温和降水的影响明显,不同关键区的高层温度和高度距平场对我国不同区域的气温和降水异常有影响,具有明显的区域耦合特征。伊朗高原和青藏高原及其以南的热带低纬地区是高层温度和高度场的关键区。高层温度场对我国气温场和降水场的影响主要表现为年际变化,而高层高度场的影响主要表现为年代际变化。我国长江和黄河流域、华南和江南地区是受高层温度场和高度场异常影响最明显的地区。

纵向岭谷区8月气温的年际变化及其影响因子

将地表温度和向外长波辐射拓展成为综合因子后,应用主分置-典型相关分析方法分析了纵向岭谷区76个测站8月气温与前期和同期地表温度和向外长波辐射因子间的关系。结果表明:7月及8月地表温度场和向外长波辐射场与云南纵向岭谷区8月温度场存在显著的相关关系,通过5%的显著性检验。前期及同期纵向岭谷区8月气温典型相关场的正、负值区分布情况大致相同,即纵向岭谷区北部怒江、澜沧江的上游流域和沿怒江、澜沧江、元江以西流域的8月气温与沿这3条河流以东的流域的同月气温为反向分布,其显著相关区位于3条河流以东和以西两个流域的德宏州、临沧市、思茅市、西双版纳州、大理州及楚雄州。菲律宾附近海域、中南半岛、南海及加里曼丹岛等区域是地表温度及向外长波辐射典型相关场中正、负值较大、较小的区域,也是影响纵向岭谷区8月气温的关键区域,同时印缅低压、西太平洋副热带高压是影响该区的关键系统。

城市化对华北地区最高、最低气温和日较差变化趋势的影响

利用华北地区255个一般站和国家基本、基准站1961—2000年的实测资料,经过质量检验和均一性订正后,将所有台站根据人口和台站地理位置分为5个类别,分析了这5个类别台站和国家基本、基准站地面平均气温、最高、最低气温的年和季节变化趋势以及城市化影响。结果表明:华北全部台站的年平均气温、最高、最低气温均呈增加趋势,且以最低气温上升最为明显,导致年平均日较差呈现明显下降。就城市化影响而言,平均气温、最低气温变化趋势中城市热岛效应加强因素的影响明显,但城市化对最高气温趋势影响微弱,个别台站和季节甚至可能造成降温。在国家基本、基准站观测的年平均气温和年平均最低气温上升趋势中,城市化造成的增温分别为0.11℃.(10a)-1和0.20℃.(10a)-1,对全部增温的贡献率分别达39.3%和52.6%。各类台站的四季平均气温和最低气温序列中城市化影响均造成增温。城市化增温以冬季为最大,夏季最小。城市化还导致乡村站以外的各类台站日较差减小,近40年华北地区国家基本、基准站年平均和秋、冬季平均气温日较差明显下降均由城市化影响造成的。

东北高空湿度变化特征及其与地面气温和降水的关系

利用1971-2005年探空和地面观测资料，详细分析了东北地区高空比湿和相对湿度的时空变化特征，并探讨了比湿和相对湿度与地面气温、降水量的关系。结果表明：东北地区比湿空间分布主要受到水汽来源的影响，地面由东南向西北递减，高空由南向北递减；相对湿度受水汽、海拔高度和纬度的共同影响，地面和对流层下层由南向北先减后增，对流层中层由南向北递增，赤峰向通辽延伸的西南一东北向干舌地面最明显，随高度增加逐渐减弱。1971～2005年，东北地区比湿从地面到高空均为增加趋势，对流层中下层的增加趋势更加显著；相对湿度在地面呈显著减小趋势，对流层中层呈显著增加趋势。大气比湿与地面气温在年、季尺度上存在一致的显著正相关关系，大气相对湿度与地面气温在季节尺度上存在显著负相关关系；对流层中下层相对湿度与降水量相关最显著；地面气温升高对东北气候趋于干旱化起了重要作用，高空相对湿度增加有利于降水增加，气温与比湿的相互消长，影响了气候的干、湿变化。

东亚地区冬季地面气温延伸期概率预报研究

利用TIGGE资料中的ECMWF、NCEP、UKMO三个中心集合预报系统以及由此构成的多中心集合预报系统所提供的地面2 m气温10~15 d延伸期集合预报产品,建立贝叶斯模式平均(Bayesian Model Averaging,BMA)概率预报模型,对东亚地区冬季地面气温进行延伸期概率预报研究。采用距平相关系数、均方根误差、布莱尔评分、等级概率评分等指标分别对BMA确定性结果与概率预报进行评估。结果表明,BMA方法明显地改进了原始集合预报结果,预报技巧优于原始集合预报,且多中心BMA预报优于单中心BMA预报,最佳滑动训练期取35 d。BMA预报为气温的延伸期概率预报提供了更合理的概率分布,定量描述了预报的不确定性。

“2013.3.19”飑线天气过程分析

利用常规天气图、物理量、多普勒雷达Web GIS拼图、自动站雨量等资料,采用中分析和特征提取方法,对2013年3月19～20日江西出现大范围冰雹的飑线天气过程进行分析,结果表明：本次飑线天气是在多种天气系统相互作用下形成的.出现冰雹的主要原因有较大的不稳定能量累积、500 hPa有干层发展、中低层有强垂直风切变,风向随高度顺转,以及较低的0℃和-20℃高度;未出大风的原因是地面与高空的温差不够,逆温层厚度较厚;未出大范围强降水的原因是湿层厚度不厚、中低层有强风垂直切变、中层异常干,以及cape值偏强.

太平洋海温异常与西南区夏季降水

本文考察了西南区夏季(5～8月)降水距平分布与太平洋海温场的统计相关,认为与冬季太平洋海温场存在三个显著相关区;在此基础上,分析了其相关的物理机制,得到了基本的物理规律,为西南区夏季降水长期预报提供了有意义的参考经验。

中国西北地区气候变化与同期气象场异常的关系

利用奇异值分解法(SVD)分析中国西北地区降水和气温异常与同期高空环流和下垫面温度异常的关系。研究表明:西北地区各季降水与同期北印度洋海区、西太平洋海面温度都有较好的遥相关性;西北地区降水与同期欧亚对流层的中下层的纬向和经向环流强度的异常有明显的关系;西北地区气温异常与欧亚大陆同期中高纬向和经向环流的异常有关,冬季和秋季气温异常主要与纬向环流的异常有关,春季气温异常与经向环流异常有关。

1979—2017年北极陆地气候变化趋势

北极地区是受全球变暖影响最为显著的地区之一。北极升温速率超过全球平均速率的2倍,这一“极地放大现象”和海冰的快速消融不仅造成当地环境的剧烈变化,还深刻影响着中纬度的天气和气候系统。深入理解气候长期趋势的季节和地理分布特征,有助于应对北极气候变化及其影响,并为未来开发北极资源服务。考虑到北极地区观测台站稀疏带来的不确定性,本文利用多套格点化的观测分析和ERA-Interim再分析资料,结合线性趋势分析,研究了1979—2017年60°N以北陆地地表温度、降水、气温日较差、年较差及相关极端气候指标的变化趋势。结果显示:①各资料中气温变化的一致性很高,但对于降水在2008年之后的变化,不同资料差异较大,可能是金融危机下可用台站数量急剧下降造成的。②ERA-Interim再分析资料能够很好地再现北极陆地温度和降水的整体增加趋势,变化速率分别约(0.57±0.07)℃/10 a和(0.10±0.05)mm/d/100 a。春、秋、冬季升温趋势强,而夏季升温趋势较弱。北冰洋沿岸地区升温速率最大,局地可超过1.0℃/10 a。③降水的增加趋势在秋季最大。西伯利亚降水的增加与局地升温有很好的对应关系,其中秋季西伯利亚东部平均和极端降水的增加趋势可达热力学约束的8%/K。④夏季气温日较差没有显著的变化趋势,春季阿拉斯加和加拿大北部地区的气温日较差呈显著增大趋势,其他区域则以减小趋势为主。气温年较差在北欧、阿拉斯加和加拿大北部呈减小趋势,在西伯利亚西部和东部呈增加趋势。无论冬夏,温度最小值的升高趋势比最大值更显著;冬季温度最小值的升高趋势比夏季更显著。研究表明,地表升温是北极陆地局地降水增加的重要驱动因素,不同区域降水变化的差异则可能与环流变化有关;观测台站数量的减少对降水趋势的监测有显著影响;ERA-Interim可作为北极地区观测分析资料的重要补充,特别在台站稀疏地区和台站数量减少的时段,ERA-Interim可提供一致和可信的气候变化信息。