Impacts of the extratropical North Pacific on boreal summer Arctic circulation

北极夏季大气环流的一个显着特征是以北冰洋为中心的异常反气旋环流,与北极增暖存在紧密的联系.先前的研究已将其形成的潜在机制与早春欧亚融雪,热带太平洋海表温度异常联系起来.本研究发现北极夏季反气旋环流异常与春季副热带北太平洋海表温度异常(SSTA)存在显着联系,表明副热带北太平洋与北极之间存在遥相关.该SSTA的特点是北太平洋中纬度地区有暖的SSTA,,周围有明显的冷SSTA,类似于太平洋年代际振荡(PDO)的负位相,但热带地区没有明显的信号(本研究称之为类负位相PDO),5月份,这种类负位相PDO可以激发从白令海传播到北极的罗斯贝波,导致北极出现反气旋环流异常.这种反气旋环流异常可以持续到夏季.同时,这种类负位相PDO的SSTA可以持续到夏季,并在夏季引起白令海上空的低压异常.这种低层的低压异常会导致异常的上升运动,并引起高层的辐散异常,从而进一步加剧夏季北极对流层上层的反气旋环流异常。这种反气旋环流异常可迫使北极上空出现异常绝热下沉运动,导致北极出现显著的绝热加热.于是,北极上空出现显著的暖异常,其暖中心位于北极对流层中部。数值模拟试验证实了5月份类负位相PDO的SSTA与夏季北极反气旋环流异常之间的联系.

北半球温带气旋活动和风暴路径的年代际变化

基于欧洲中心再分析数据ERA40的海平面气压场和高度场,本文分别采用拉格朗日和欧拉方法研究分析了1958～2001年北半球的不同季节温带气旋活动和风暴路径的年代际变化,以及可能的原因。以客观判定和追踪温带气旋为基础的拉格朗日方法得到了北半球的两个温带气旋主要活动中心,即北太平洋地区和北大西洋/北美地区,同时以500hPa位势高度天气尺度滤波方差为基础的欧拉方法得到了同主要气旋活动中心相吻合的两条风暴轴。研究表明,44年中北大西洋/北美地区温带气旋活动北移加强,以春季最为显著。风暴轴也同样存在着向极移动并加强的特征,并且温带气旋和风暴路径两者移动趋势的相关性很高。作为一个典型地区,北大西洋/北美地区的气旋活动体现了风暴路径的北移,以及温带地区向极地的扩展。但有意思的是北太平洋的情况完全不同,即北太平洋地区的温带气旋活动和风暴轴向低纬度偏移并加强,以春季的南移趋势最为显著。对于此结论,两种方法也有很高的统计相关性。虽然大量研究表明北半球整体上呈现出风暴路径北移的变化特征,但对于具体地区情况有明显差异。另外,400hPa最大Eady增长率和气旋活动频率的经验正交展开函数(EOF)第一模态的空间分布和时间序列非常相似,北太平洋地区和北大西洋地区风暴路径相反的变化趋势很可能同其大气斜压性的同位相的变化有着密切的关系。这也从另一个方面支持了本文对温带气旋和风暴路径年代际变化的分析。

一次引发强降水的东北冷涡的演变机理及能量特征研究

采用NCEP CFS 0.5°×0.5°的再分析资料,中国气象局常规地面观测资料和FY-2E卫星TBB资料对2013年7月上旬的一次引发强降水过程的东北冷涡典型个例进行了深入分析和诊断,研究表明:(1)本例冷涡的发展期是其降水和对流活动的最活跃时期,其对应的最小TBB在-60℃以下,最强6 h降水可达124 mm,南海、黄海和日本海是冷涡降水的主要水汽源地。(2)本例东北冷涡是一个深厚的斜压涡旋系统,其最强斜压区和动能大值区主要位于涡旋外围;冷涡的冷心结构主要位于对流层中高层和对流层低层。(3)涡度收支表明,与对流活动密切相关的垂直涡度平流是本次冷涡产生的主导因子;涡度垂直输送和辐合作用是冷涡快速发展的主导因子;而辐散作用则最终导致了冷涡的消亡。(4)能量收支表明,旋转风动能制造是冷涡生成过程中动能的主要产生方式,而冷涡发展期,旋转风动能输送是冷涡动能维持的主导因子。

弱冷空气引起渤海湾大风的时空分布特征及环境条件分析

根据渤海湾区域地面自动站、浮标站和海上平台站记录,选取2014—2019年11月—次年3月由典型弱冷空气引起的大风个例,进行时空分布特征、区域盛行风、影响系统分型和预报因子统计分析。结果表明:弱冷空气引起的大风较多出现在1月、3月和12月,下午—傍晚易出现强风过程;冷涡后部西北气流型、低槽东移型和高空槽型是形成渤海湾地区弱冷空气大风过程的3种主要天气形势;最大Eady增长率变化趋势与大风的开始与结束时间有很好的对应关系;该类天气的动力对流层顶偏低,主要位于300~400 hPa,高位涡一般伸展至500~700 hPa,配合700 hPa以下的干绝热直减率层结条件,有利于动量下传。