广东秋冬春连旱的时空变化及环流演变特征

利用1948—2006年NCEP/NCAR的再分析高空资料以及广东省48个测站的降水资料,综合采用L指数和AWTP指数可对广东秋冬春连旱进行较好的描述;EOF的分析表明广东的秋冬春连旱空间变化具有全省一致性,时间上不仅具有明显的年际变化,还有阶段性变化和趋旱的趋势变化。广东秋冬春连旱异常年份的合成分析表明,从秋季到次年春季,极涡和南支槽的活动都较常年偏弱;秋季华南受偏强的反气旋环流影响,干燥少雨;冬季,小股的冷空气偏东路径活动,低层华南到南海大部有东北风距平,干燥少雨;春季,小股的冷空气频繁东移,华南处高空槽底偏西风场中,低层的西南风较常年偏弱,不利于华南地区冷暖气流的交汇,降水偏少。这些分析结果可为短期气候预测提供依据。

近52年长江中下游地区夏季年代际尺度干湿变化及其环流演变分析

利用中国气象局国家气象信息中心提供的长江中下游地区353站1961～2012年逐月降水资料，通过计算得到各站点夏季标准化降水指数（SPI）。根据长江中下游地区夏季中旱及以上等级站点数目及其突变检测（Mann-Kendall方法，MK）结果，将时间序列划分为三个时段。在此基础上，利用NCEP/NCAR再分析资料及NOAA海洋表面温度重建资料，分析了各个时段前冬至夏季环流背景场的异常特征及其演变过程，并建立了各时段的概念模型。结果表明：（1）长江中下游夏季在第一时段（1961～1973年）呈明显干旱状态；第二时段（1974～1986年）为干旱向湿润转变的阶段；第三时段（1987～2012年）基本转为湿润状态。（2）第二时段为第一时段与第三时段的过渡期，环流背景场在该时段发生明显变化，使得第一时段与第三时段所对应季节的环流距平场相位相反。（3）第一时段，前冬至夏季全球海温持续偏冷，印度洋海温冷异常在夏季尤为显著，南亚高压与西太平洋副热带高压偏弱；前冬，青藏高原北部脊偏弱，蒙古高压明显偏弱；夏季，印度低压偏强、南支槽加深，夏季风水汽输送偏强，而亚洲中高纬度为平直西风气流，北方冷空气不易南下至我国南方地区，冷暖空气交绥受阻，使得长江中下游夏季出现大范围的干旱。第三时段相对于第一时段，前冬至夏季全球海温暖异常，印度洋海温显著偏暖，西太平洋副热带高压偏强；前冬，青藏高原北部脊偏强，蒙古高压异常偏强；夏季，印度低压减弱、南支槽异常偏弱，夏季风水汽输送较弱，水汽滞留在长江流域，且贝加尔湖高压脊发展，脊前冷空气南下，使得长江中下游夏季降水偏多。

高低空急流与水汽凝结过程对暖锋环流演变的影响

利用包括水汽凝结过程的原始方程模式模拟了高空西风急流和低空南风急流中暖锋环流的演变以及凝结的发生。计算结果显示，水汽凝结过程对暖锋环流有非常重大的作用，是暖锋锋区产生强中尺度深对流的重要机制。与干模式大气中高空西风急流对暖锋环流的影响远大于低空南风急流的结论相反，在含有水汽凝结过程的湿大气中，低空南风急流的作用远大于高空西风急流，它是暖锋锋区中产生强中尺度降水的更重要因子；高低空急流的共同作用，对湿暖锋锋区中多重中尺度雨带的形成具有重要作用。

伴随南海季风爆发区域尺度环流演变机理的诊断分析和数值模拟

利用 195 7— 1998年NCEP/NCAR候平均再分析资料 ,分析伴随南海夏季风爆发中南半岛和南海地区环流系统的演变 ,揭示该地区热力特征与南海夏季风爆发之间的可能联系 .结果发现 ,不同高度上标志着南海季风爆发的环流系统如 5 0 0hPa上的副热带高压、2 0 0hPa上的南亚高压以及 85 0hPa上的孟加拉湾低槽等系统在南海季风爆发期间具有显著的变化特征 ,对流层中高层以上的环流系统反映了大尺度环流的季节变化特征 ,而对流层低层环流系统的变化可能与局地特征具有密切关系 .从中南半岛和南海两个地区地面感热和潜热加热与该地区温压场变化之间的关系上看 ,中南半岛地区的热力作用对南海季风爆发期间区域环流系统演变具有重要作用 。

江淮地区强降水分型及其环流演变

使用新建的强降水历史个例数据集、1981—2016年我国逐日降水量观测资料、2016年T639与ECMWF模式1～10 d的逐日降水量预报,采用经验正交函数展开(EOF)提炼出江淮地区强降水的典型模态,并运用场相似法对江淮地区强降水进行客观分型,分析强降水的环流演变;定量诊断型环流相似所得与实测环流和降水的对应关系。结果表明:江淮地区强降水可分为Q_Ⅰ,Q_Ⅱ和Q_Ⅲ3种类型,其中,Q_Ⅰ型降水中心位于江淮中部,Q_Ⅱ型表现为降水北多南少,Q_Ⅲ型表现为降水中间少南北多的分布。强降水对应的前期至当日,各型降水对应在亚洲的中高纬度地区均有显著的环流异常,且环流演变存在明显不同;但各类型降水对应的系统移动速度缓慢,且到强降水发生日江淮地区处于西太平洋副热带高压西北侧低值系统的控制,有利于该地区强降水的发生。按环流相似依不同时效得到的强降水发生日环流与实际环流存在很好的相关。独立试验中,该文方法对25mm降水的TS评分在各时效均高于模式预报,50mm降水的TS评分在3d以上时效的评分也均高于模式预报。

增暖背景下青藏高原雨季环流演变特征

利用1961-2017年青藏高原110个气象台站逐日降水观测资料及美国环境预报中心(NCEP)逐日再分析资料,通过气候平均候雨量稳定通过阈值法和有序样本最优分割法相结合划分青藏高原雨季起讫期,分析起讫期时空演变特征,重点探讨了高原雨季开始/结束早晚的大气环流异常特征。结果表明:(1)高原雨季开始期呈明显的提前趋势,结束日期呈微弱推迟趋势,进入21世纪后,高原雨季开始期明显提前、结束期逐渐推迟,因而雨季持续期延长;(2)高原夏季风的建立为高原低层气流提供了辐合上升条件,随后东亚夏季风爆发,孟加拉湾西南暖湿气流进入高原提供了利于降水的水汽条件;(3)南亚高压从中南半岛建立开始,其西北向的移动与高原雨季开始的演变具有很好的一致性,40候之后向东南缩小减弱,与雨季结束时间的演变具有很好的一致性;(4)雨季开始前对流上升运动最先在高原南部中低层开始,随着雨季推进,高原自南向北整层均为不断增强的对流上升运动,雨季结束后,无明显上升运动;(5)雨季开始/结束偏早、偏晚的合成差值表明:南亚高压偏南偏弱、副高位置偏西偏强、高原夏季风偏强有利于高原雨季开始偏早、结束偏迟,反之雨季开始偏迟、结束偏早。

洞庭湖流域雨季极端降水事件的环流演变特征分析

基于洞庭湖流域85个气象站点1961—2016年日降水数据和美国NCEP再分析数据,分析了洞庭湖流域1961—2016年雨季(5—9月)极端降水事件环流演变特征,考虑到极端降水的空间差异性,先采用som-k方法对极端降水数据聚类,再分析不同类型极端降水事件的环流演变规律。结果表明:低对流层气旋性涡旋的发展、500 hPa低压槽的加强、洞庭湖流域东南侧辐合带增强是该区域极端降水发生的重要原因,辐合上升运动区明显增强北移。各类别极端降水异常水汽输送通道并不一致,但异常水汽都主要来源于孟加拉湾、南海、西太平洋,受西太平洋副热带高压西侧的异常水汽流影响。西太平洋副热带高压的季节变化配合大气环流形势差异,导致动力上升条件不同,造成了洞庭湖流域极端降水事件的时空差异:北部型分布在27°—30°N,集中在6月、7月;中部型分布在26°—27°N,集中在5月、6月;南部型分布在25°—26°N,集中在5月、6月。

用大气环流模式研究两个月的气候平均环流演变

地球上的气候演变,是在一个包括大气、海洋、冰、土壤和植物的多相气候系统中,由许多物理、化学、生物过程相互作用的综合结果。对这些过程相互作用的了解,是基于有能力定量地、以相容的表达式将它们结合起来考虑、这种模试依靠一套方程组的数值积分和构成气候数值模式的经验关系。本文给出了一个全球经纬度网格的大气环流模式(AMS GCM),考虑了各种物理过程,并利用实际资料进行了两个月的积分,初步结果分析,效果是令人鼓舞的。

2018年浙江梅雨降水异常偏少的大尺度环流特征及前兆信号分析

2018年浙江梅雨降水异常偏少,梅雨期平均环流特征欧亚中高纬度为“两槽一脊型”,西太平洋副热带高压(以下简称西太副高)偏东偏北,东亚高空急流偏北,浙江以南缺少低空急流的支持,不利于形成持续降水。6月上、中旬水汽输送不足、南北气流辐合较弱、东亚高空急流偏南、南海夏季风偏强、印度季风偏弱是梅雨开始偏晚的重要原因。梅汛期主要形成了三次降水过程(过程Ⅰ、过程Ⅱ和过程Ⅲ)和一次降水间歇过程,过程Ⅰ和过程Ⅱ表现为南北气流辐合型降水,过程Ⅲ为台风降水。系统分析了与不同过程相对应的大尺度环流及其演变特征,发现由于冷空气活动偏弱、南海夏季风偏强、西南水汽输送偏弱,过程Ⅰ的强度强于过程Ⅱ。在环流分析基础上,进一步挖掘与浙江梅雨有密切关联的海洋、大气和陆面信号,发现对该年梅雨异常偏弱有重要指示意义的前兆信号为冬、春季Ni?o关键区海温指数为正异常且北太平洋中部海温呈现负异常、冬季西南印度洋海温为正异常、春季喀拉海-巴伦支海海冰偏少、4-5月南半球环状模指数和北极涛动指数分别处于正位相和负位相。基于浙江梅雨序列,依托相关系数和同号率两个指标筛选出从前冬到春季稳定维持或有所增强的气候信号,利用多元线性回归、多因子综合判别、联合诊断三种方法分别构造可冬季发布和春季发布的梅雨预测模型,发现线性模型整体上能够较好地预测梅雨降水距平,特别是对降水偏少情形指示意义突出。

南海夏季风爆发前后大气环流的演变

利用1958—1997年的NCEP/NCAR再分析资料,以南海夏季风爆发日为临界日,分析了季风爆发前后全球平均环流和扰动环流的演变。结果显示,季风爆发前后气候平均场的环流形势是完全不同的,且这一变化是全球性的。从扰动场的演变看,伴随季风的爆发,扰动环流的变化不仅是全球的,而且具有突发性。分析还指出了南海西南季风的来源和三支越赤道气流的作用,特别是南半球环流的变化以及其对南海夏季风爆发的影响。

北半球冬季平流层强、弱极涡事件演变过程的对比分析

利用1958~2017年逐日的NCEP/NCAR再分析资料对北半球冬季平流层强、弱极涡事件的演变过程进行了对比分析,同时比较了有平流层爆发性增温(SSW)和无SSW发生的两类弱极涡事件的环流演变和动力学特征。结果表明,强极涡的形成存在着缓慢发展和快速增强的过程,而弱极涡事件的建立非常迅速;和强极涡事件相比,弱极涡事件的峰值强度更强,异常中心的位置更高。此外,强、弱极涡事件的产生与波流相互作用的正反馈过程密切相关。对于强极涡事件,发展阶段的太平洋—北美(PNA)型异常削弱了行星波一波;当平流层西风达到一定强度,上传的行星波受到强烈抑制,使得极涡迅速增强达到峰值。而对于弱极涡事件,发展阶段一波型的异常增强了行星波上传,通过对纬向流的拖曳作用使得平流层很快处于弱西风状态,更多行星波进入平流层导致极涡急剧减弱甚至崩溃。针对有、无SSW发生的两类弱极涡事件的对比分析表明,有SSW发生的弱极涡事件发展阶段,平流层出现强的向上的一波Eliassen-Palm(EP)通量异常,通过正反馈过程使得一波和二波上传同时增强而导致极涡崩溃;无SSW发生的弱极涡事件发展阶段,平流层缺乏向上的一波通量,二波活动起到重要作用,其总的行星波上传远弱于有SSW发生的弱极涡事件。对于无SSW发生的弱极涡事件,其发展和成熟阶段对流层上部出现类似欧亚(EU)型的高度异常,伴随着强的向极的EP通量异常,导致对流层有极强的负北极涛动(AO)型异常。而有SSW发生的弱极涡事件发展阶段对流层上部主要表现为北太平洋上空来自低纬的波列异常,其后期的对流层效应更加滞后也不连续,对流层AO异常的强度明显弱于无SSW发生的弱极涡事件。

2011年春季河南久旱转暴雨的环流特征及成因分析

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR 1°×1°和2.5°×2.5°全球再分析资料,对2011年5月河南久旱转暴雨过程的影响系统及环流演变特征进行分析。结果表明,暴雨产生在高空槽前、中低层切变线南侧、低空急流出口左侧强的低空辐合区。将干旱期间与暴雨时段大尺度环流场进行对比分析得出,干旱期间500 hPa高度场长期维持"西高东低"的环流形势,暴雨时段环流迅速调整为"东高西低",上游也由干旱时期的高度正距平转为负距平,下游由高度负距平转为正距平。干旱期间西风急流和南亚高压主体均较偏南,暴雨时段二者均快速加强北移,暴雨区恰好位于二者交汇的高空强辐散区。干旱期间AO指数及NAO指数均为正值,当二者先后由正值转为负值时,有可能预示着后面将有强降水发生。

2020年“6·26”冕宁致灾暴雨成因观测分析

利用多源观测数据,结合ERA5再分析资料,从环流背景、水汽条件、局地探空特征、对流系统演变以及地形影响等方面,分析了“6.26”冕宁暴雨的可能成因。结果表明:(1)暴雨期间,500 hPa环流形势相对稳定,伴随中纬度槽东移和副热带高压西进,二者间西南气流显著增强,影响四川地区;盆地低涡北部非地转风风向随时间顺时针变化,使夜间向低涡中心辐合的气流增强,促进低涡发生、发展;盆地低涡西部的偏北气流和攀西高原的西南气流同时增强,使局地环流发生变化,改变降水区低层动力和水汽条件,决定降水起止。(2)冕宁暴雨过程分为两个阶段:前期,受地形和冷池出流抬升影响,以及叠加其上的中层辐合的接力抬升作用,西南暖湿气流冲破对流抑制,在灵山寺西南侧山前形成强对流单体,强对流单体随引导气流向东北移动到灵山寺站,带来强降水;后期,受山前地形阻挡和山后源自盆地的冷空气的共同作用下,西南暖湿气流辐合上升运动的强度和伸展高度同时增加,灵山寺站附近不断有质心(回波强度超过50 dBZ)高度较低的强回波单体生消,降水强度显著增强。

巴彦淖尔市2012-07-20典型极端暴雨过程特征分析

文章使用MICAPS常规气象资料及多普勒雷达资料对2021-07-20/21巴彦淖尔市东南部地区的大到暴雨过程进行特征及成因分析。文章介绍了天气实况与环流背景,分析了影响系统与演变特征、雷达资料和探空资料,同时进行了Ec数值预报模式检验并给出了预报指标量值。所得结论以期为今后预报预警业务的开展提供参考。

2008年宁夏久旱转雨天气过程诊断分析

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR再分析资料等,对2008年7月中旬宁夏久旱转雨过程的环流演变及各种物理量场特征进行诊断分析。结果表明:干旱期宁夏上空长期维持稳定的"西高东低"环流型;大尺度环流形势的调整,特别是中纬度环流形势向"东高西低"转变,是久旱转雨的必要条件。进一步分析发现,这次过程是典型的西太平洋副热带高压(副高)北抬西伸型,副高584 dagpm外围的"SW"气流增强,也与高空冷槽、低空急流、低涡切变和不稳定层结(能量)的发展等有关;久旱转雨时水汽、热力、动力等物理量场的变化也较明显,降水产生在低层高能舌、水汽辐合带及低层辐合、高层辐散的上升气流区内。在此基础上,提出了宁夏夏季久旱转雨预报概念模型及预报着眼点。

台风杜鹃的特点及成因分析

台风杜鹃是继7908号台风后正面袭击珠江三角洲最强的台风,对其观测事实进行分析发现,台风杜鹃的路径和强度及其造成的天气分布等具有明显特点,这些特点与大气环流演变、影响台风的天气系统、相关物理量分布、“杜鹃”的结构及结构变化等密切相关。

册子岛海域铺管工程随船气象保障——记冬季一次海上施工的气象服务

本文记述了2004年12月14日-1月7日在舟山群岛以西册子岛海域海底铺管工程的一次随船气象保障工作,对所遇天气过程从500 hPa环流及地面天气形势的演变特征进行了分析。最后从天气学角度总结出几项预报着眼点,供在今后的预报工作中作为参考,更好地作好随船气象保障工作。

2009年冬季北半球平流层爆发性增温的个例分析

利用1979-2015年的NCEP/NCAR逐日再分析资料,分析了2009年冬季北半球平流层强爆发性增温事件(Stratospheric Sudden Worming,SSW)爆发期间的环流演变、动力特征以及增温事件爆发前对流层的前期信号。结果表明,平流层极夜急流于1月中旬开始快速减弱,同时,平流层极区温度快速上升,10 h Pa极夜急流核心纬度带(60°N-70°N)纬向平均纬向风于1月24日转变为东风,标志着此次强SSW的爆发。对行星波活动异常的诊断表明,从增温事件爆发前10天开始,中高纬度10 h Pa平流层2波分量快速增强,同时1波分量出现减少;Eliassen-Palm(EP)通量2波分量在SSW爆发前5天达到最强,表明此次SSW是典型的2波主导的极涡分裂型增温事件。此次强事件引起2009年冬季平均2波EP通量异常,此异常几乎是37年来最强的。对对流层500 h Pa环流的分析表明,增温事件爆发前,位于东北太平洋-北美大陆西部的正位势高度异常与气候态定常波的阿拉斯加高压脊呈同位相叠加,从而有效加强了对流层行星波2波向平流层中高纬地区的传播,成为指示此次增温事件爆发的最强的对流层前期信号。

2011年5月宁夏久旱转透雨天气过程诊断

利用常规气象观测资料、NCEP/NCAR北半球逐日再分析等资料,对2011年5月7日夜间至9日夜间宁夏久旱转首场透雨天气从环流演变及各种物理量场特征进行诊断分析。结果表明:透雨过程主要出现在大尺度环流形势由"西高东低"向"东高西低"环流转变过程中。透雨过程水汽主要来源于孟加拉湾及南海地区,孟加拉湾低槽的建立与东移西风槽的同位向叠加、700 hPa低涡发展东移、低层偏南急流的建立和水汽输送是久旱转透雨的主要条件和影响系统。久旱转雨时青藏高原和印缅槽指数及水汽、热力、动力等物理量场的转折特征明显。较大量级降水落区主要出现在低层风向风速辐合区、高能区、水汽通量散度辐合大值区以及低层辐合高层辐散的上升气流区内。