江淮流域持续性暴雨过程前期的欧亚波列特征及其模拟研究

利用50余年的NCAR/NCEP再分析资料,对江淮流域持续性暴雨过程前期的环流特征进行了相关与合成分析。发现在过程前2—1周的对流层中高层西风带上,中西亚、中国东部沿海和白令海南侧相继有低压槽发展,呈现显著的罗斯贝波列信号特征。分析表明,正是该欧亚波列的东传和消失伴随的环流调整,导致了有利于持续性暴雨产生的稳定环流的形成。进一步采用区域数值模式检验了该波列特征对后期持续性暴雨的作用和影响过程,以1991年一次典型的江淮流域持续性暴雨过程为例,根据欧亚波列信号特征设计一组初始流场扰动,进行初值集合模拟试验。结果表明,过程强雨带及其环流背景的模拟对于初始场上欧亚波列信号区的扰动特征是相当敏感的,该初始扰动对模拟环流的后继影响,与持续性暴雨期间稳定环流特征的建立和维持确有密切关系。

欧亚波列与京津冀雾霾的关系及形成机制

利用NCEP/NCAR再分析资料和京津冀雾霾资料,采用聚类分析等统计方法对京津冀雾霾异常年环流场进行了分类,发现导致1月京津冀雾霾异常的欧亚大陆500 hPa环流场主要是两个模态的波列分布,方差贡献为0.9。重点讨论了两个模态欧亚波列分布及对应京津冀雾霾异常的形成机制,表明极地近地面层的温度特征决定了中高纬度大气的环流特征。当极区气温偏低时,极涡偏强,欧亚大陆形成东-西向“正、负、正”距平波列,京津冀雾霾天气偏多;反之,则偏少。当格陵兰海到巴伦支海区域气温偏高时,欧亚大陆为西北—东南向“正、负、正”距平波列,京津冀雾霾天气偏多;反之,则偏少。

秋季欧亚波列对我国秋季降水和表面气温的影响

从Kosaka的丝绸之路遥相关定义出发,计算了秋季欧亚波列指数,并对秋季欧亚波列与东亚大气环流以及中国秋季降水和温度的关系进行了研究.诊断结果表明:秋季欧亚波列与中国东北秋季降水正相关,与华西秋雨负相关.当秋季欧亚波列正位相时,位势高度场上40°~60°N的欧亚大陆上空存在一个自西向东的"-+-"异常波列,该波列在我国东北部形成一个异常低压气旋式环流,使得东北地区降水异常偏多;而华西地区由于显著的下沉气流,以及弱的反气旋式环流及水汽供应偏弱的影响,华西秋雨偏少.另一方面,西北地区秋季欧亚波列指数与我国西北、四川北部及贵州表面气温负相关,可能是由于异常的西北气流引导冷空气南下引起的.

近50年华北干旱的年代际和年际变化及大气环流特征

利用 1 948～ 2 0 0 0年NCEP/NCAR再分析逐日及月平均位势高度、风、温度、垂直速度等物理量和中国气温、降水资料 ,分析近 50年中国华北地区干旱的年代际、年际变化及其环流特征 ,并探讨 1 999和 2 0 0 0年华北地区持续干旱环流型及其成因。研究指出 :2 0世纪 80年代以来华北地区降水持续偏少 ,干旱强度有所增加 ,这与夏季 2 0 0hPa矢量风距平场亚洲中纬度西风环流加强 ,850hPa风矢量距平场中国东部 1 1 0～ 1 2 0 oE范围内偏南气流比气候平均状况偏弱有关。夏季华北降水偏少的一种主要大气环流型是 :50 0hPa位势高度场上 40～ 50 oN的欧亚大陆位势高度偏高并叠加欧亚 (EU)遥相关型 ,华北大部分地区受高压控制。 1 999和 2 0 0 0年夏华北地区持续严重干旱的主要环流特征是 :亚洲大陆高压持续发展、长期维持并相当稳定 ,华北地区上空受闭合暖性高压控制 ,高空暖性高压气流强烈下沉 ,引起空气绝热增温 ,近地面感热增加使得干旱区气温升高 ,下垫面非绝热强迫作用与大陆暖高压加强形成正反馈过程。

基于自动识别的近三十年华北地区冬季冷锋活动异常及其可能成因

利用1989-2018年ERA5再分析资料,使用适用于欧亚大陆的冷锋两步客观识别算法,得到冬季冷锋活动数据集。在此基础上,分析了近30年来华北地区冬季冷锋的活动特征,并讨论了冷锋活动异常的可能成因。结果表明:(1)华北地区是东亚大陆上冬季冷锋频数最多、活动最强的区域,且华北地区冷锋活动强度有明显的年际变化;(2)华北地区冷锋活动强年,从北大西洋到欧亚大陆上空存在一个明显的欧亚遥相关(EU)波列正位相,华北地区上空500 hPa为负位势高度异常,表明东亚大槽增强,相应的西伯利亚高压偏强;(3)欧亚大陆北部边缘海区为异常暖平流时,华北地区冷空气活动增强,冷锋活动也增强;(4)大西洋北部的海面温度(SST)异常可能通过激发对流层中、上层的罗斯贝波,该罗斯贝波向东传播经欧洲—西西伯利亚传至中国华北地区,从而影响华北地区的冷锋活动强度。

2018年盛夏大连地区极端高温干旱天气环流特征及成因分析

利用1951—2018年大连地区7个站的逐日气温和降水资料、2018年7—8月220个自动站的降水资料及1948—2018年NCEP逐日再分析资料,对2018年盛夏大连地区极端高温干旱天气过程的基本特征及大气环流异常成因进行分析。结果表明:大连地区各站的高温日数和高温持续日数均列历史首位,持续无降水日数远超历史同期纪录,降水较常年偏少7—8成。大连地区上空受正压结构的异常反气旋性环流控制,并叠加欧亚(EU)遥相关型,同时,东亚沿岸由南至北为“负—正—负”的高度距平分布,呈“东亚—太平洋型”遥相关负位相的特征,对流层低层菲律宾附近至日本以南地区维持异常的气旋式环流。西太平洋副热带高压异常偏西偏北,与异常偏东偏北的南亚高压相向运动,强度同步发展加强并叠加在大连地区上空,引起整层大气增温。高空西风急流异常偏北,冷空气活动偏北不易南下。在副热带和东亚中高纬大气环流的这种配置下,大连地区上空受异常反气旋控制,在其南侧存在一个气旋性环流,阻挡暖湿气流向大连地区输送,加之异常辐散下沉运动影响,不利于形成降水。

A dark October in Beijing 2016

In recent years, haze pollution events in Beijing have increased sharply, and the haze pollution of Beijing in October 2016 reached a new high. Meteorological conditions are thought to have influences on the haze occurrence, yet the associated atmospheric circulation of haze in October and why the most severe haze pollution occurred in 2016 is still unclear. Here, the authors show through daily observation and reanalysis data that key regions of North Atlantic and North Pacific sea surface temperature （SST） anomalies may be the main factors for this most severe haze event. Since 2013, the SSTs of these two key regions have increased dramatically and reached a peak, which could have induced the severe haze pollution by affecting the Eurasia teleconnection （EU） and the North Pacific Oscillation, with these factors then providing favorable dynamic and thermodynamic conditions for haze development.

北欧海大气低空辐合辐散的东西振荡模态及其相应的大气遥相关异常环流

北欧海作为连接北冰洋和北大西洋的重要海域,其由热效应产生的辐合场值得关注。本文利用NECP/NCAR的速度势函数(Velocity Potential,VP)数据表征北欧海辐合辐散场,发现在秋冬季北欧海上空大气低层存在一个独立的辐合区域。经验正交函数分解结果表明,北欧海上空的VP显示出除了表征北极涛动的全区一致型模态外,还表现出一个东西向辐合辐散反位相的东西振荡型模态。该模态与一支连接北大西洋涛动(NAO)和欧亚遥相关(EU)的复合型大气遥相关波列有关,北欧海表层潜热和感热异常加热通过影响低空大气的异常辐合辐散,与北大西洋偶极子型海温异常加热共同作用,加强了NAO异常环流;同时高空急流波导作用加强了从北欧海到东亚的EU波列,使得位于NAO和EU之间的北欧海成为连接NAO和EU大气遥相关波列的“中继站”,进而通过这种复合型大气遥相关波列将北大西洋与东亚大气环流联系起来,形成对东亚地区天气气候的远程影响。