青藏高原隆升对西北干旱气候形成影响的模拟(I):对大气环流影响

青藏高原隆升对西北干旱区大气环流影响的研究,对于理解西北干旱区的成因有重要的意义。本文通过三个数值试验,初步探讨了高原隆升前和隆升至临界高度时,北半球特别是我国西北地区大气环流场与现在的差异。结果表明,青藏高原隆升对北半球特别是西北地区海平面气压场、500hPa高度场、100hPa高度场有明显的影响;高原隆升前和隆升至临界高度时,北半球绝大部分地区海平面气压场、500hPa高度场、100hPa高度场都比现在偏低。不同季节时,各环流场变化的情况也基本一致。高原隆升至临界高度时已经对北半球特别是西北地区的环流形势产生了较大的影响,这将导致西北地区气候条件发生较明显的变化。

热带大气季节内振荡对西北太平洋台风的调制作用

利用澳大利亚气象局的RMM-MJO(Real-time Multivariate MJO)指数,分析研究了热带大气季节内振荡(简称MJO)对西北太平洋台风的调制作用及其机理,结果表明MJO活动对西北太平洋台风的生成有比较明显调制作用。在MJO活跃期,对流中心位于赤道东印度洋(即MJO第2、3位相)和对流中心越过海洋性大陆来到西太平洋地区(即MJO第5、6位相)时台风生成的个数比例为2∶1。本文对西太平洋地区的大气环流场进行了多种气象要素的合成分析,在MJO的不同位相,西太平洋地区的动力因子分布形势有很明显不同。在第2、3位相,各种因子均呈现出抑制西太平洋地区对流及台风发展的态势;而在第5、6位相则明显有促进对流发生发展,为台风生成和发展创造了有利条件的大尺度环流动力场。这说明MJO在不断东移的过程中,将改变大气环流形势,最终影响了台风的生成和发展。接着,我们从积云对流这个联系台风和MJO的重要因子出发,研究了不同MJO位相时凝结加热的水平和垂直分布,以及与台风环流、水汽通量的配置情况。结果表明在MJO不同位相,热源分布明显不同,而这种水平和垂直方向的不同分布特征必然反映潜热释放和有效位能向有效动能转换的差异,再与水汽的辐合辐散相配合,就从台风获得的能量角度揭示了大气MJO调节台风的生成和发展,造成不同位相时台风生成有根本差别的原因。

热带季节内振荡与南海热带气旋活动的关系

利用1949-2009年台风年鉴和NCEP/NCAR再分析资料分析了热带季节内振荡（Iso）与南海热带气旋活动的关系.主要结论包括：（1）针对南海地区定义了纬向风指数,经验证该指数能较好描述南海大气ISO的具体特征；（2）CPC120指数反映的对流空间尺度相对于南海小尺度海域太大,且不能很好判明南海地区气旋活动归属于活跃与否两类,这从反面证明了纬向风指数对南海地区热带ISO活动的适用性；（3）利用纬向风指数把热带ISO活动划分了8个位相,发现其位相变化与南海热带气旋活动有较好的对应关系：不活跃期（第4～6位相）时,气旋在南海生成和登陆均明显减少,而在活跃期（第7～3位相）时情况相反；（4）合成分析表明,热带ISO东传时,伴随对流中心位置的东移,南海气旋活动表现也不同,其活跃期以第2位相特征最明显,此时南海地区对应强对流和气旋式切变,同时副高强度较弱位置偏东,这些均有利于南海气旋的生成和发展；不活跃期则情况相反,以第6位相特征最明显；（5）迸一步从能源供应角度来探讨发现,南海地区的水汽凝结加热中心、强对流中心及水汽通量散度均配合一致.此外,活跃位相时整层热源垂直剖面均反映南海上空为强上升运动和中层加热；不活跃位相则情况相反.因此,热带ISO东传也会影响南海上空加热配置,从而影响热带气旋活动.

GFS对我国南方两次持续性降水过程的预报技巧评估

采用美国全球预报系统(Global Forecasting System,GFS)资料,利用谐波滤波提取空间长波、超长波分量,检验评估了GFS对2012年7月11-31日东亚地区大气环流场和降水的可预报能力。结果表明:GFS模式对东亚地区的中低层高度场预报可靠时效维持6d以上,高层预报可靠时效可达10 d;长波、超长波的可预报效果显著,其中高度场长波5~8波的预报效果好于3~6波,风场则相反;GFS对我国南方两次持续性降水过程的可预报天数维持在8d左右,并可提前2天预报出强降水带位置;模式对持续性降水过程预报相对站点观测降水量整体偏强。

MM5对中全新世时期中国地区气候的模拟研究

MM5模式结果与地质记录的对比表明,这个模式系统可以较好地模拟中全新世时气候的变化,特别是模式模拟的降水变化与地质记录吻合得较好。区域模式的结果比全球模式结果有所改进。模式结果显示:与现代相比,中全新世时,中国地区的气温升高,夏季升温超过冬季。同时,中国的内蒙古东部地区、东北地区和华北地区降水显著增加;而中国的华东、华中、华南和西南地区降水减少。中国东部30°N以北地区夏季风增强;中国东部的冬季风减弱。从一系列敏感试验结果,可以发现:在中全新世时,中国地区的气温、风场和降水的变化主要受大尺度环流背景场变化的影响,其对降水变化的影响超过50%。其次受地表状况和植被变化的影响,植被的变化主要影响中国东部地区,使得在冬季和夏季中国地区均升温;而且,对华北部分地区降水变化的影响最大超过25%。地球轨道的变化使得中全新世时太阳辐射的季节变化较大,造成中全新世时中国地区在冬季降温,在夏季升温;同时,对东北和华北地区的降水有重要影响,其影响与植被变化的影响相当。中全新世时,大气中CO_2的体积混合比为280×10^(-6),CO_2的变化使得中全新世时气温降低,但量级较小。影响中全新世时中国地区气候变化的因子,按影响程度由大到小的排序为:大尺度环流背景场、植被变化、地球轨道参数变化和CO_2浓度变化。

主编语

青藏高原素有"地球第三极"之称,其强大的动力和热力作用,显著地影响着东亚天气气候格局、北半球大气环流场乃至全球大气环境演化。我国于1979年和1998年先后开展了两次青藏高原大气科学试验。

基于比湿订正拉格朗日模型的新疆短时强降水的水汽来源

基于中国地面气象站逐小时观测资料、GDAS气象数据及2016—2017年NCEP/NCAR再分析资料,利用拉格朗日后向轨迹模型,结合比湿变化对新疆短时强降水的水汽来源进行订正。结果表明:(1)新疆的水汽主要来源于包括里海、黑海、地中海、大西洋、北冰洋和附近的内陆地区;新疆常年受西风影响,偏南西风影响较大;(2)阿尔泰-塔城森林草原自然区和准噶尔盆地荒漠自然区水汽路径总体偏北,伊犁-巴音布鲁克(中天山)自然区和哈密-吐鲁番荒漠自然区受陆地水汽源的影响更大,而塔里木盆地极端干旱荒漠自然区水汽路径总体偏南。聚类分析结果显示,阿尔泰-塔城森林草原自然区的水汽来自于欧洲,准噶尔盆地荒漠自然区的水汽主要来自于中亚、里海和蒙古高原,塔里木盆地极端干旱荒漠自然区水汽主要来自塔里木盆地、西亚、中亚和黑海;(3)经过比湿判断水汽补给情况后,气团回溯路径普遍变短,水汽主要来自中亚、黑海、里海和附近的陆地;从主要水汽源地的传输水汽平均需要3. 5 d左右,季节上表现为夏季的水汽源地最近,秋季的水汽源地较远,区域上阿尔泰-塔城森林草原自然区水汽源地最远,哈密-吐鲁番荒漠自然区水汽源地最近;(4)新疆各起始高度上的降水主要受偏北和偏南的西向气流影响,且从对水汽的贡献来看,偏北的西向气流大于偏南的。