On the relationship between convection intensity of South China Sea summer monsoon and air-sea temperature difference in the tropical oceans

The annual, interannual and inter-decadal variability of convection intensity of South China Sea (SCS) summer monsoon and air-sea temperature difference in the tropical ocean is analyzed, and their relationship is discussed using two data sets of 48-a SODA (simple ocean data assimilation) and NCEP/NCAR. Analyses show that in wintertime Indian Ocean (WIO), springtime central tropical Pacific (SCTP) and summertime South China Sea-West Pacific (SSCSWP), air-sea temperature difference is significantly associated with the convection intensity of South China Sea summer monsoon. Correlation of the inter-decadal time scale (above 10 a) is higher and more stable. There is inter-decadal variability of correlation in scales less than 10 a and it is related with the air-sea temperature difference itself for corresponding waters. The inter-decadal variability of the convection intensity during the South China Sea summer monsoon is closely related to the inter-decadal variability of the general circulation of the atmosphere. Since the late period of the 1970s, in the lower troposphere, the cross-equatorial flow from the Southern Hemisphere has intensified. At the upper troposphere layer, the South Asian high and cross-equatorial flow from the Northern Hemisphere has intensified at the same time. Then the monsoon cell has also strengthened and resulted in the reinforcing of the convection of South China Sea summer monsoon.

COMPARATIVE ANALYSIS OF VARIOUS DATA OF AIR-SEA TEMPERATURE DIFFERENCE AND ITS VARIATION ACROSS SOUTH CHINA SEA IN THE PAST 35 YEARS

Using the International Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set(ICOADS) and ERA-Interim data, spatial distributions of air-sea temperature difference(ASTD) in the South China Sea(SCS) for the past 35 years are compared,and variations of spatial and temporal distributions of ASTD in this region are addressed using empirical orthogonal function decomposition and wavelet analysis methods. The results indicate that both ICOADS and ERA-Interim data can reflect actual distribution characteristics of ASTD in the SCS, but values of ASTD from the ERA-Interim data are smaller than those of the ICOADS data in the same region. In addition, the ASTD characteristics from the ERA-Interim data are not obvious inshore. A seesaw-type, north-south distribution of ASTD is dominant in the SCS; i.e., a positive peak in the south is associated with a negative peak in the north in November, and a negative peak in the south is accompanied by a positive peak in the north during April and May. Interannual ASTD variations in summer or autumn are decreasing. There is a seesaw-type distribution of ASTD between Beibu Bay and most of the SCS in summer, and the center of large values is in the Nansha Islands area in autumn. The ASTD in the SCS has a strong quasi-3a oscillation period in all seasons, and a quasi-11 a period in winter and spring. The ASTD is positively correlated with the Nio3.4 index in summer and autumn but negatively correlated in spring and winter.

气体射流冲击干燥对脱盐海参理化特性和微观结构的影响

为改善脱盐海参干燥时间长、干制品品质差的问题,该研究将气体射流冲击干燥(air impingement drying, AID)技术应用于脱盐海参干燥,研究了干燥温度(50、60和70℃)和气流速度(4、6和8 m/s)对脱盐海参干燥速率及干制品水分分布及状态、微观结构、硬度和皂苷含量的影响,并与热风干燥(hot air drying, HAD)进行对比。结果表明,随着干燥温度的增加,脱盐海参的干燥速率增加。AID不同干燥温度下脱盐海参的干燥时间比HAD 60℃的海参干燥时间缩短了6.67%~33.33%。温度为60℃时,风速对脱盐海参的干燥时间影响不显著(P>0.05)。微观结构分析表明,温度升高有利于增加物料表面的多孔结构,相同条件下AID海参样品的表面比HAD海参具有更多更大的多孔结构,使得AID海参干燥速率快于HAD。但随着风速的增加,脱盐海参表面因发生结壳现象阻止了形变,使得干海参孔洞结构变小,干燥速率降低。与HAD相比,AID海参的不易流动水弛豫时间向短弛豫时间移动更快,且峰幅度显著降低;干燥相同时间时(6 h),AID海参的质子密度信号比HAD减少更多,表明AID海参的水分迁移速率快于HAD的海参。随着AID温度和风速的升高,干海参的硬度呈先增加后减小的趋势。AID海参皂苷含量随着温度的升高而升高。AID海参的多孔结构不仅加速了水分迁移,而且利于营养成分渗出,提高了营养成分含量,相同条件下,AID海参的皂苷含量比HAD的海参增加了50.00%。综合考虑干燥效率和品质,温度为70℃,风速为6 m/s为脱盐海参AID的较好条件。研究结果有助于阐明AID提高脱盐海参干燥速率和营养成分保留率的机理,为生产高品质干海参提供理论依据和技术参考。

2023年和2005年山东两次极端海效应暴雪的对比

利用常规气象观测资料、降水天气现象仪资料、美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)资料、欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)第五代大气再分析(ECMWF Reanalysis v5,ERA5)资料等对2023年12月山东半岛的海效应特大暴雪和2005年12月持续性海效应强降雪过程的高空形势、海气温差、低层切变线、大气水凝物等进行了综合分析。结果表明:(1)亚欧大陆强大的经向高压脊和脊前冷涡环流是发生海效应暴雪的大尺度环流背景。2005年高压脊宽广、稳定少动是海效应强降雪持续时间长的主要原因,2023年高压脊、冷涡的经向特征更加显著,冷空气爆发力强。(2)2005、2023年渤海海面温度较常年偏高;2023年偏高2.5℃的范围更广,12月20—21日海气温差超过30℃。(3)出现暴雪时,山东半岛北部存在偏西风和北—东北风之间的风场辐合;荣成站出现暴雪时,低层需要更强劲的引导气流。(4)2023年12月20—21日,云体主要由冰晶和雪晶构成,较多雪晶位于上升气流上方,与冰粒子分布区域重叠,说明除了水汽凝华外,冰雪晶粒子之间的聚合作用对雪粒子的增长有很大帮助,聚合产生的枝状雪粒子有利于积雪深度增大,文登站雨滴谱也表明,21—22日雪粒子直径偏大的特征更明显。

2023年4月黄海和东海一次大雾过程分析

选用ERA5再分析数据、中国气象局地面观测资料和卫星遥感监测资料,对2023年4月19—22日黄海和东海一次入海温带气旋伴随大范围海雾过程进行了分析。结果表明:此次海雾主要发生在入海气旋的西部和北部,黄海为平流冷却雾,东海为锋面雾。黄海海雾发生期间的气温与海温差为0~2℃,东海海雾发生时气温低于海温。黄海海雾的形成主要由于偏南暖湿空气汇入后,在冷海面降温凝结形成;东海海雾则是在气旋后部弱冷空气作用下形成的锋面雾,气旋活动为此次海雾过程的发生和维持提供了主要水汽来源。海雾发生期间的云水含量在垂直方向上显著增大,南风形成的海雾发展高度大于北风。

脱盐海参气体射流冲击干燥特性及复水品质

为探索干燥条件对脱盐海参气体射流冲击干燥(air impingement drying,AID)特性的影响,提高海参干制品品质、缩短干燥时间,该文探讨AID温度(50、60、70℃)和气流速度(4、6、8 m/s)对脱盐海参干燥特性、有效水分扩散系数(Deff)、活化能(Ea)、干制品复水比和氨基酸含量的影响,用6种常见的干燥模型对干燥曲线进行拟合,并以热风干燥(hot air drying,HAD)为对比。结果表明,风速为6 m/s时,AID不同干燥温度下脱盐海参的干燥时间比HAD 60℃的干燥时间缩短6.67%~33.33%。温度为60℃时,风速对脱盐海参干燥时间影响不显著。不同干燥条件下,复水比无显著性差异。AID海参的氨基酸含量(45.91~47.54 g/100 g)随着温度的升高而升高。相同条件下,AID海参的氨基酸含量比HAD海参增加4.46%。AID脱盐海参的Deff最高为2.134×10⁃9,所需的活化能为16.38 kJ/mol。比较模型预测指标发现,Page模型具有较高的拟合度(R2>0.99),模型预测值和试验值误差仅为2.01%,可较准确地预测AID过程中脱盐海参的水分变化规律。

2022年春季浙江一次持续性海雾过程的特征及成因

2022年4月10—14日浙江沿海海面出现一次持续时间长、范围广、浓度大的海雾过程。利用卫星资料、欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)发布的ERA-Interim(ECMWF Reanalysis-Interim)资料和浙江沿海自动气象观测站资料,分析此次过程的特征和成因。结果表明,低层逆温层使得低层水汽不易扩散到高空,有利于大雾的生成和维持。成雾阶段,有明显的水汽辐合,同时气温高于海面温度且差值为0~2.0℃。海雾维持且浓度较大时,水汽辐合逐渐减弱;气海温差(2 m气温减海面温度)则在0℃左右。消散阶段,有明显的水汽辐散;气海温差大于2.0℃或小于0℃。

REGIONAL DIFFERENCES OF TEMPORAL-SPATIAL CHARACTERISTICS OF AIR-SEA INTERACTIONS IN TROPICAL OCEANS

The singular value decomposition (SVD) of air-sea interaction in the tropical western,central, and eastern Pacific,and the tropical Atlantic and Indian Oceans has been conducted by using the NCEP/NCAR 40-year reanalysis 1000 hPa monthly wind field and COADS monthly sea surface temperature (SST).Comparisons of the results suggest that these areas can be divided into three types from the viewpoint of air-sea interaction:tropical central-eastern Pacific belongs to monistic type,in which ENSO is the sole important process;tropical western Pacific and Indian Oceans belong to dualistic type,in which in addition to ENSO.there should be an another important process;tropical Atlantic Ocean belongs to pluralistic type,in which the process is complicated and the ENSO cycle is not evident.

面向反水雷的海空协同时间最优雷区覆盖规划方法

面向海空无人编组高效反水雷的任务需求,提出了一种雷区最优覆盖规划算法.该算法利用无人机探雷编组的速度优势对重点水域进行侦察,并应用高斯过程回归求得水雷分布态势,结合无人艇速度权重设计代价函数,对雷区进行了最优划分,以提高作业效率.进一步考虑无人艇的欠驱动运动学模型对覆盖问题的影响,设计运动规划算法引导无人艇向其主导区域内的最优位置移动,充分利用无人艇编组机动能力,使灭雷任务完成时间最优.通过仿真实验比较所提算法与基线算法,验证所提出算法在反水雷效率方面的优势.

The Moisture Structure of ISO in Western North Pacific Revealed by AIRS

Using the humidity profiles from the Atmospheric Infrared Sounder （AIRS） dataset, rainfall from the Tropical Rainfall Measuring Mission （TRMM） Global Precipitation Index （GPI）, and surface winds from QuickSCAT （QSCAT） as well as SST from the Advanced Microwave Scanning Radiometer for NASA＇s Earth Observing System （AMSR_E）, we analyzed the structure of summer intraseasonal oscillation （ISO） over the western North Pacific region in 2003-2004. We find that the signal of 20-90-day oscillations in the western North Pacific originates from the equatorial Indian Ocean, and propagates eastward to Philippine Sea and then moves northwestward to South China. The AIRS humidity data reveal that the boundarylayer moisture leads the mid-troposphere moisture during the ISO propagation. The positive SST anomaly may play an important role to moistening the boundary-layer, which preconditions the ISO propagation. Therefore, the intraseasonal SST anomaly could positively feed back to the atmosphere through moistening the boundary-layer, destabilizing the troposphere, and contributing to the northwestward propagation of the ISO in western North Pacific. On the other hand, the salient feature that the boundary-layer moisture anomaly leads mid-troposphere moisture does not exist in ECMWF/TOGA analysis.

2005年山东半岛特大暴风雪分析

利用常规资料及MM5模拟结果，对2005年12月3-22日山东半岛特大暴风雪过程进行分析，结果表明：此次过程发生在前期异常偏暖，而在强冷空气导致寒潮爆发的形势下，强海气温差、日本海后部横槽持续气旋性弯曲和强冷平流是大尺度环流背景，半岛北部一带850hPa气温下降到-12℃是出现大雪或暴雪的重要指标；中尺度分析的结果表明，冷流降雪的散度、垂直速度、涡度垂直结构不同于一般暴雨过程，其上升运动、高空辐散等局限在500hPa以下的对流层中低层，使冷流降雪由低云引起，为更深入了解冷流降雪的机制提供参考。

太行山山前平原冬小麦和夏玉米灌溉指标研究

根据 1998～ 2 0 0 1年的田间试验 ,研究了太行山山前平原高产农区主要作物冬小麦和夏玉米耗水量与产量和水分利用效率的关系 ,确定了这两种作物不同生育期水分敏感指数和允许的土壤水分下限指标和有限供水条件下的优化供水制度。并通过对叶片水势和冠气温差的测定 ,建立了这两种指标与作物水分亏缺程度的关系 ,形成指导农田灌溉的土壤指标。

山东半岛一次持续性强冷流降雪过程的成因分析

利用NCEP/NCAR逐日6 h再分析资料和观测资料,诊断分析了2005年12月3～21日山东半岛北部沿海地区发生的罕见持续性强降雪过程。结果表明：降雪以西北气流下的冷流降雪为主,具有典型冷流降雪分布特征;有利的大气环流形势造成强冷空气频繁,经过渤海暖海面时产生较大海气温差,是降雪持续时间长、强度大的直接原因;一定的海气温差是冷流降雪的重要指标,产生冷流降雪时山东北部近海海域的海气温差常在22K以上;冷流暴雪产生在高能舌、对流层低层辐合、中层辐散的上升运动区,上升运动层浅薄;水汽来源于渤海,水汽辐合层位于超低层（925 hPa高度以下）;对流层中低层的垂直速度、散度场、涡度场的动力耦合结构配置有利于暴雪的形成和维持;特殊的低山丘陵地形强迫抬升是冷流降雪的触发机制,对暴雪的产生起到增幅作用。

厦门春季海雾天气分类及典型个例宏微观结构分析

利用2013年3月23日—4月22日外场观测得到8次海雾过程的能见度、雾滴谱、自动气象站资料及常规气象资料和NCEP全球分析资料,对厦门春季海雾宏微观过程进行了分析。结果表明,形成厦门海雾的天气形势主要为3类：冷锋型、低压倒槽型、高压入海型。厦门海雾对应区域存在0-1℃气海温差,这对海雾预报具有重要意义。对2013年4月17—18日典型海雾个例研究表明,西南气流强烈的增湿作用触发了海雾生成,为本次海雾发展提供了充沛的水汽条件。本次海雾平均雾滴谱拟合符合Junge分布;对其微物理量（数浓度、液态水含量、平均半径）演变特征分析表明,主导的微物理过程为核化凝结增长和可逆的蒸发过程。

华南地区5月降水的水汽特征分析

利用国家气候中心的降水资料及NCEP/NCAR再分析资料、NOAA海温资料分析了华南地区5月降水的主要水汽通道及变异机制。发现异常多雨年的水汽主要来自南海、孟加拉湾和青藏高原南侧;异常少雨年则因西太平洋副热带高压(简称副高)偏东,来自南海的水汽缺失,只有来自孟加拉湾和高原南侧的两股水汽,因而南海的水汽是影响华南地区5月降水的重要因素。分析发现当北太平洋的准东西向海温异常是"负正负"分布时,南海地区为异常的反气旋性环流,有利于副高西伸加强;北太平洋海温距平为"正负正"异常分布时,南海地区为异常的气旋性环流,副高东退减弱。此外,北方南下冷空气的阻挡使得季风北界位置偏南,冷空气和季风在华南地区交汇导致5月降水异常增多。

热带海洋海气相互作用的区域差异

用 NCEP/ NCAR4 0年再分析 10 0 0 h Pa月平均风场资料及 COADS月平均海表温度资料 ,对热带西、中、东太平洋、热带大西洋和印度洋五个区域的海气异常作了奇异值分解 (SVD)。比较区域间 SVD的主要参数和分析第一奇异向量及其时间系数表明 ,热带海气相互作用可区分为三类 :热带东、中太平洋属‘单元型’,ENSO是唯一重要的过程 ;热带西太平洋、印度洋属‘二元型’,除了 ENSO过程 ,还应存在另一重要过程 ;热带大西洋属‘多元型’,其构成复杂 。

黄渤海一次持续性大雾过程特征和成因分析

利用日本MTSAT-1R卫星数据、常规地面和高空观测数据、NCEP FNL客观再分析资料和NEAR-GOOS(North-East Asian Regional Global Ocean Observing System)的海表温度(SST)数据,分析了2010年5月31日至6月5日发生在黄渤海及周边地区的一次持续性海雾天气的形成、维持、消散特征及其物理机制。结果表明:大雾形成前低层水汽非常充沛,入海变性冷高压的稳定维持为这次持续性海雾过程提供了有利的背景条件,海雾在夜间辐射冷却作用下形成;大雾期间黄渤海位于入海高压后部,海面气温略高于SST,975hPa以下有下沉逆温存在,弱冷平流的发展也有利于低层空气的冷却,对海雾的发展和维持有重要作用;气温回升和低层水汽的流失使相对湿度逐渐下降,是海雾缓慢消散的原因。

热带印度洋与全球大气相互作用的信息传输特征分析

基于气象场信息源汇概念和定义方法,使用海表温度(SST)和位势高度场(GH)资料计算热带印度洋和全球大气相互作用过程中的信息传递,给出了热带印度洋(20°S^20°N,50°E^100°E)与热带地区、北半球和南半球大气之间的信息传递的区域分布特征,并分析热带印度洋与大气相互作用中信息传递特征的季节差异和年代际变化。研究结果表明,热带印度洋信息源主要分布在(10°S^10°N,60°E^90°E)的区域内,北半球和南半球大气信息汇均呈现显著的带状分布,且主要分布在中纬度地区,而热带地区的大气信息汇则主要分布于热带中东太平洋上空。热带印度洋对处在冬半年的半球的影响更强,不同季节下热带印度洋与大气相互作用中的信息源汇证实了这一可能性。同时,热带印度洋与大气之间的信息传递特征在20世纪70年代末期的年代际气候转型前后南北半球的变化不太一致:北半球大气对热带印度洋的响应存在不同程度的减弱,南半球则存在不同程度的增强。

区域海气耦合模式对中国夏季降水的模拟

以区域气候模式RegCM3和普林斯顿海洋模式POM为基础,建立了一个区域海气耦合模式,对1963—2002年中国夏季气候进行模拟,重点分析该耦合模式对中国夏季降水的模拟性能以及降水模拟改进的可能原因。结果表明:耦合模式对中国夏季雨带分布的模拟明显优于控制试验(单独的大气模式),对长江流域以及华南降水的模拟性能改进尤为明显,同时耦合模式能够更为真实地刻画中国东部地区汛期雨带的移动。对降水的年际变化分析发现,耦合模式模拟的1963—2002年中国夏季降水年际变率与观测吻合,模拟的夏季长江流域降水与观测降水相关系数达到0.48,模拟的华南夏季降水与观测的相关系数达到0.61,而控制试验结果与观测降水的相关系数均较小。对中国东部长江流域夏季降水与近海海温的相关分析表明,用给定海温驱动的大气模式,并不能正确模拟出中国东部夏季降水与海温的关系,而耦合模式能够较好地模拟出长江流域与孟加拉湾、南海以及黑潮区海温的关系,与GISST(全球海冰和海表温度)和观测降水相关关系一致。对水汽输送通量的分析发现,控制试验模拟的水汽输送路径与NCEP/NCAR再分析资料相比差别较大,耦合模式模拟的来自海洋上的水汽输送强度和路径与NCEP/NCAR再分析资料一致,提高了耦合模式对水汽输送的模拟能力,从而改善了模式对华南以及长江流域降水的模拟。

渤海南部沿海冷流暴雪的中尺度特征

利用多普勒天气雷达和NCEP/NCAR全球再分析资料,应用中尺度数值模式RAMS(V4.4)对2005年发生在山东半岛北部沿海的一次冷流暴雪过程进行了中尺度特征分析。结果表明:这次暴雪发生在西北气流、较大海气温差和半岛的丘陵地形特殊条件下;冷流暴雪在多普勒天气雷达径向速度图上表现为长生命史的逆风区。数值模拟结果显示:模式对沿海地区的冷流降雪过程具有较强的预报能力,可以很好地模拟出降雪的落区和大气环流形势的演变,证实了暴雪中尺度垂直环流的存在;强降雪集中出现在上升运动增强和逆风区维持的阶段。