基于主客观环流分型的强降水数值预报MODE检验方法及其在2019年暖季东北地区的应用

本文构建了基于主客观环流分型的强降水数值预报空间检验(MODE)方法框架,并利用该框架对欧洲中期天气预报中心全球模式(ECMWF)和中国气象局区域中尺度数值天气预报模式(CMA_MESO)的2019年暖季东北地区强降水预报进行检验。结果表明,2019年暖季东北地区54个强降水日的环流型可分为:西风槽型(15个)、副热带高压影响型(13个)、急流型(5个)、西部(12个)和东部冷涡型(9个)。其中,西风槽型和急流型以区域性强降水为主,模式对其强降水发生与否的预报能力强,TS评分较高;西部、东部冷涡型强降水的局地性强,模式对其强降水发生与否的预报能力差,TS评分低;副热带高压影响型也以区域性强降水为主,模式对其强降水发生与否的预报能力也比较强,但是对其强降水质心位置、强度、面积等属性预报偏差较大,TS评分也相对较低。另外,从两种模式预报性能对比看,CMA_MESO强降水强度和面积预报较实况普遍偏强,虽然其预报的TS评分一般高于ECMWF,但其对强降水预报的空报率也都比ECMWF大,对强降水的属性预报偏差一致性一般也低于ECMWF,其预报的可订正性整体上不及ECMWF。

广西区域霾过程高低空大气环流型影响分析

利用1980-2015年NCEP/NCAR逐日再分析资料和广西80个地面气象站资料,采用Lamb-Jenkinson方法对广西区域霾过程的大气环流进行分型,并探讨高低空环流型配置与区域霾过程的关系。结果表明:当地面东南风型、高空西风型时,广西出现霾过程的频率最高;地面东风型配合高空西风型对年霾过程的贡献最大,地面东南风型配合高空西风型主要出现在冷暖气流转换的春季、地面低压型配合高空高压脊型出现在西太平洋副热带高压明显加强、地面处于弱低压环境场的夏季、地面东风型配合高空西风型出现在环流稳定平直的秋季、地面东风型配合高空高压脊型出现在环流经向度明显增强的冬季,霾过程具有冬季多发、夏季少发的特点。近36年来,地面东风型配合高空高压脊型是广西霾过程呈偏多趋势的主导环流型。

山东省夏季降水与大气环流型关系分析

基于欧洲中期天气预报中心(ECMWF)逐日海平面气压场(MSLP)再分析资料和山东省122个台站逐日降水资料,采用Lamb-Jenkinson大气环流分型方法,将1958—2013年逐日海平面气压场分型,分析不同时间尺度下影响山东省的主要大气环流型出现频率分布特征,对山东省夏季降水与大气环流型关系进行初步研究,给出夏季各类环流型降水概率、降水强度及降水贡献率的时间变化特征。结果表明:(1)山东省全年主要环流型为SW、NE、A、SE、S、NW、N和C型;(2)8种主要环流型中,NE、NW、A和N型的出现频率在夏季为"低谷期",冬季为"高峰期",而SW、SE、C和S型则与之相反;(3)S、SE、SW、C型是夏季主要降水环流型,但是某些较为少见的环流型出现时,出现降水的概率非常大,可以为预报员提供参考;(4)夏季4种主要降水环流型的降水贡献率时间变化特征存在明显差异,S型和SE型呈现准周期振荡,SW型自1980年代以后持续降低,2011年以来仅为4%左右,为历史最低;1970年代以来,C型降水贡献率持续增加,由不足10%增至21%。

内蒙古中西部臭氧污染环流分型及典型个例分析

为明确内蒙古中西部地区臭氧(O_(3))污染的天气形势分型及气象要素阈值,采用斜交旋转主成分分析法(obliquely rotated Principal Components in T-mode,PCT)对2015—2021年该地区6个盟市的O_(3)污染过程进行了地面及高空环流形势分析,并结合典型O_(3)污染个例,探讨了天气形势、气象要素与O_(3)污染间的关系。结果表明,内蒙古中西部地区O_(3)污染过程在500 hPa环流场中可分为3种类型:脊前西北气流型、平直西风型、高压脊型;在海平面气压场中可分为4种类型:均压场型、低压控制型、高压南部型、低压前部型。环流配置可分为5种类型:高压脊—均压场型、脊前西北气流—低压控制型、平直西风—高压南部型、脊前西北气流—低压南部型、脊前西北气流—均压场型。阿拉善、乌海地区O_(3)超标主要为平直西风—高压南部型,而其他城市多为脊前西北气流—低压控制型。这两种大气环流配置是发生O_(3)污染的主要气象条件。典型区域性O_(3)污染通常发生在特定大气环流形势下,边界层存在逆温层时,逆温强度越强,垂直扩散条件越差,不利于近地面污染物的扩散。气象要素如地面最高气温、日照时数和平均相对湿度对O_(3)污染均有影响。在干燥地区如阿拉善、乌海和巴彦淖尔,O_(3)质量浓度超标时,最高气温通常不低于30℃,日照时数不少于10 h;而相对湿润地区如鄂尔多斯、包头和呼和浩特,O_(3)质量浓度超标时,最高气温通常不低于27℃,日照时数不少于8 h。此外,当风向为西南、南、东南,风速为2.0~5.0 m·s^(-1)时,易发生O_(3)污染。

基于Lamb-Jenkinson方法的天津地区PM_(2.5)污染环流型分析

用2012—2019年逐日08时(北京时)NCEP/NCAR海平面气压场再分析资料,采用Lamb-Jenkinson客观环流分型方法,探究天津地区易发生PM_(2.5)污染的主要环流型,并对其进行验证.研究表明,天津地区主要存在6种环流型,分别为高压反气旋型、偏北气流型、偏东北气流型、低压气旋型、偏西北气流型和偏西气流型.为了进一步分析天津地区的污染环流型,定义污染环流指数B值,得到易引发天津地区PM污染的环流型,且按污染的形成机制可将其分为4类,即沙尘输送型、海风型、高压后部均压场型和低压前部均压场型.

山东省冰雹频数月际变化的时空特征与成因探究

基于观测数据,统计分析了1999—2017年山东省冰雹频数月际变化的时空特征;基于大气再分析数据,通过对大尺度环流客观分型与物理量场的合成分析,探究了月际变化的成因。统计结果显示,山东省冰雹频数存在显著的月际变化,逐月冰雹落区具有明显的空间差异。成因探究结果表明:1)约88%的冰雹发生于低槽槽前,或槽后西北气流的环流形势下,此两种形势发生频率之和的月际变化与冰雹频数的月际变化呈现一致的起伏特征;2)水汽与热力条件影响了冰雹发生频数,对4—6月和9—10月而言,充足的水汽与强不稳定对应了较高的冰雹频数,其中6月冰雹频数最高归因于水汽含量与K指数均达到最大,且距平正异常最小;3)4—9月冰雹落区的空间分布与低层水汽输送及辐合存在较好的对应关系,而10月对应关系不明显。