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摘要:利用1958-2001年ERA-40再分析資料計(jì)算大氣熱源,統(tǒng)計(jì)分析了亞洲季風(fēng)區(qū)及其鄰近海域大氣熱源年代際變異的典型模態(tài);利用線性斜壓干模式,模擬了夏季大氣對(duì)大氣熱源年代際異常的響應(yīng),揭示了大氣熱源年代際異常與1970s末期東亞夏季風(fēng)年代際減弱的關(guān)系。結(jié)果表明:近50 a來(lái)亞洲及其鄰近海域夏季整層大氣熱源變異主要表現(xiàn)為年代際變化特征,其年代際位相轉(zhuǎn)換發(fā)生在1970s中后期,這與東亞夏季風(fēng)年代際減弱的時(shí)間一致;菲律賓附近海域和中國(guó)西南地區(qū)是與東亞夏季風(fēng)年代際減弱有直接聯(lián)系的兩個(gè)熱源異常關(guān)鍵區(qū);東亞夏季風(fēng)年代際減弱最直接地表現(xiàn)為這兩個(gè)關(guān)鍵區(qū)熱源異常的共同作用,而赤道中東太平洋、赤道印度洋大氣熱源增強(qiáng)則通過(guò)大氣遙響應(yīng)機(jī)制影響菲律賓附近海域低層大氣環(huán)流異常對(duì)東亞夏季風(fēng)變異起相反的貢獻(xiàn)。

摘要:利用NCEP/NCAR和NOAA月平均資料,采用奇異值分解方法分析了夏季東亞高空緯向風(fēng)場(chǎng)和西北太平洋海表溫度(SST)的耦合關(guān)系,并據(jù)此研究了東亞副熱帶高空急流和太平洋-日本(Pacific-Japan,PJ)遙相關(guān)型的可能聯(lián)系。合成分析結(jié)果表明,東亞副熱帶高空急流正模態(tài)年,急流偏南偏強(qiáng),對(duì)流層上層南亞高壓增強(qiáng)東進(jìn),中層西太平洋副熱帶高壓加強(qiáng)西伸,菲律賓周邊海域SST升高,中緯度黑潮延伸體區(qū)SST降低,菲律賓海和熱帶西太平洋地區(qū)對(duì)流活動(dòng)偏弱,日本海和黑潮延伸體海區(qū)對(duì)流活動(dòng)增強(qiáng),對(duì)應(yīng)PJ遙相關(guān)型的負(fù)位相;而東亞副熱帶高空急流負(fù)模態(tài)年,急流偏北偏弱,對(duì)流層上層南亞高壓減弱西退,中層西太平洋副熱帶高壓減弱東撤,菲律賓周邊SST降低,中緯度黑潮延伸體區(qū)SST升高,菲律賓海和熱帶西太平洋地區(qū)對(duì)流活動(dòng)強(qiáng)盛,日本海和黑潮延伸體海區(qū)對(duì)流活動(dòng)減弱,對(duì)應(yīng)PJ遙相關(guān)型的正位相。由于夏季東亞副熱帶高空急流活動(dòng)與PJ遙相關(guān)型存在關(guān)聯(lián),PJ遙相關(guān)型可能是東亞副熱帶高空急流響應(yīng)太平洋海溫異常的紐帶。

摘要:定義了綜合評(píng)估南海地區(qū)大氣對(duì)海溫異常等外強(qiáng)迫響應(yīng)的指數(shù),并以此作為中間變量提出了利用前期海溫異常預(yù)報(bào)南海夏季風(fēng)爆發(fā)早晚的方法,進(jìn)一步分析了基于海溫異常的南海夏季風(fēng)爆發(fā)的可預(yù)報(bào)性。分析表明:基于前期海溫的異常,對(duì)于以日為單位預(yù)報(bào)對(duì)象的定量的南海夏季風(fēng)爆發(fā)日期來(lái)說(shuō),基本沒(méi)有可預(yù)報(bào)性;而對(duì)于定性的南海夏季風(fēng)爆發(fā)早晚的預(yù)測(cè),則可預(yù)報(bào)性大為提高。其預(yù)報(bào)時(shí)效可以提前至前期秋季的11月份。

摘要:利用NCEP/NCAR再分析資料,定義一個(gè)風(fēng)暴軸經(jīng)度指數(shù),基于這個(gè)指數(shù)做合成分析,對(duì)冬季北大西洋風(fēng)暴軸63 a(1948-2010年)的東西變化特征及其能量平衡差異進(jìn)行了診斷。主要結(jié)論如下:(1)北大西洋風(fēng)暴軸存在明顯地東擴(kuò)和西退。當(dāng)風(fēng)暴軸向東擴(kuò)展時(shí),天氣尺度瞬變波可以向下游發(fā)展至烏拉爾山以東的亞洲上空;風(fēng)暴軸西退時(shí),天氣尺度瞬變波活動(dòng)范圍向西收縮到15°W以西的大洋上空。(2)能量診斷表明,當(dāng)風(fēng)暴軸向東擴(kuò)展時(shí),渦動(dòng)動(dòng)能在高緯度的大西洋東部及西歐上空明顯增強(qiáng)。在0°以西的區(qū)域,渦動(dòng)動(dòng)能的增強(qiáng)主要?dú)w因于能量斜壓轉(zhuǎn)換過(guò)程的增強(qiáng);而在0°以東區(qū)域,渦動(dòng)動(dòng)能的增強(qiáng)可能與渦動(dòng)非地轉(zhuǎn)位勢(shì)通量引起的"下游發(fā)展效應(yīng)"增強(qiáng)有關(guān)。風(fēng)暴軸向西收縮時(shí),變化相反。

摘要:利用中國(guó)東部地區(qū)449個(gè)氣象站的日最高氣溫資料,應(yīng)用趨勢(shì)分析法等,分析了1960-2012年夏季極端高溫日數(shù)、持續(xù)高溫日數(shù)的時(shí)空變化特征。分析發(fā)現(xiàn):北方地區(qū)、華南地區(qū)和杭州灣周圍地區(qū)兩個(gè)高溫指數(shù)都呈現(xiàn)增加趨勢(shì),長(zhǎng)江與黃河之間的中部地區(qū)都減小。而在長(zhǎng)江下游南部地區(qū)極端高溫日數(shù)顯著增加,但持續(xù)高溫日數(shù)卻明顯減少。從季節(jié)特征上看,淮河以北的地區(qū)兩個(gè)高溫指數(shù)主要集中在6、7月;而以南的區(qū)域主要集中在7、8月。各個(gè)地區(qū)的這兩個(gè)高溫指數(shù)與降水日數(shù)均呈現(xiàn)顯著的負(fù)相關(guān),但南北有明顯的差異,北方地區(qū)負(fù)相關(guān)的在年際變率以及5 a尺度都很顯著,而中部地區(qū)則只在年際尺度上顯著。杭州灣與華南地區(qū)持續(xù)高溫日數(shù)與降水日數(shù)的相關(guān)體現(xiàn)在5 a尺度上。北方極端高溫的顯著增加與該地區(qū)降水日數(shù)與降水量明顯減少密切相關(guān)。西北太平洋副熱帶高壓顯著的西伸,與東南地區(qū)的兩個(gè)高溫指數(shù)的變化有關(guān)。

摘要:利用AIRS衛(wèi)星產(chǎn)品中的氣溫和水汽資料,計(jì)算出K指數(shù)(I_K)和沙氏指數(shù)(I_S)這兩種大氣不穩(wěn)定指數(shù)。對(duì)暴雨發(fā)生前6 h左右這兩種大氣不穩(wěn)定指數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。統(tǒng)計(jì)結(jié)果表明:在暴雨發(fā)生前6 h左右,80%左右的暴雨發(fā)生在I_K >27.5℃或I_S <3℃的情況下。由于I_K的分布與暴雨發(fā)生的頻率基本呈現(xiàn)出較為明顯的遞增變化,因此I_K與I_S相比能更好地反映暴雨天氣的發(fā)生。為了更好地描述暴雨發(fā)生前的大氣不穩(wěn)定特征,將AIRS計(jì)算的I_K和I_S做了適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合,得到KS指數(shù)(I_KS)并將其運(yùn)用到一次暴雨個(gè)例進(jìn)行驗(yàn)證,從驗(yàn)證效果來(lái)看:暴雨發(fā)生的區(qū)域在6 h前基本都處在了I_KS較高的情況下,I_KS對(duì)暴雨具有一定的指示意義。通過(guò)對(duì)暴雨區(qū)域像元中AIRS反演的氣溫和水汽誤差分析中可以得出:AIRS計(jì)算的I_K和I_S誤差主要由AIRS在有效云量較高時(shí)850hPa高度上反演的氣溫以及700hPa和850hPa高度上反演的水汽的誤差導(dǎo)致的。

摘要:基于中國(guó)氣象局和上海臺(tái)風(fēng)研究所整編的1972-2011年熱帶氣旋(TC)best-track資料,采用極端天氣氣候事件定義的百分位法確定TC移動(dòng)方向異常變化的閾值,利用Lanczos濾波法將大氣環(huán)流分解成為季節(jié)內(nèi)振蕩(MJO)、準(zhǔn)兩周振蕩(QBW)和天氣3種尺度環(huán)流場(chǎng),研究這3種尺度環(huán)流對(duì)熱帶氣旋在南海地區(qū)異常北折的影響。結(jié)果表明:近40 a的資料統(tǒng)計(jì)顯示,熱帶氣旋12 h內(nèi)移向逆時(shí)針?lè)较蚱D(zhuǎn)50°以及順時(shí)針?lè)较蚱D(zhuǎn)47°為TC移動(dòng)方向變化的95%分位數(shù)值,將12 h移動(dòng)方向變化大于該數(shù)值的TC定義為移動(dòng)方向變化異常。TC異常路徑平均每年發(fā)生2.68次,9月份發(fā)生的概率最大,約為7%,最常發(fā)生在南海海域。分析3個(gè)發(fā)生在南海地區(qū)熱帶氣旋異常北折的引導(dǎo)氣流發(fā)現(xiàn),在TC轉(zhuǎn)向前,向西的引導(dǎo)氣流緯向速度減慢,經(jīng)向分量先向南加速,隨后突然轉(zhuǎn)為向北加速。天氣尺度對(duì)應(yīng)的引導(dǎo)氣流對(duì)TC異常右偏影響最為明顯,對(duì)流層中高層熱帶氣旋中心東南側(cè)強(qiáng)天氣尺度西南氣流引導(dǎo)TC異常右偏。

摘要:通過(guò)單點(diǎn)觀測(cè)試驗(yàn)的方法,對(duì)集合變分混合同化背景誤差協(xié)方差的流依賴特征、流依賴性影響因子、產(chǎn)生原因,以及集合預(yù)報(bào)方法對(duì)流依賴性的影響進(jìn)行了研究。結(jié)果表明:由于引入了集合信息,集合變分混合同化的分析增量與天氣系統(tǒng)的分布有關(guān),具有非均勻、各向異性的特征;這種流依賴特征對(duì)混合系數(shù)敏感,當(dāng)集合協(xié)方差所占權(quán)重很小時(shí),分析增量仍呈現(xiàn)出均勻、各向同性特征;混合同化背景誤差協(xié)方差的流依賴特征不僅與集合樣本有關(guān),還與構(gòu)造集合協(xié)方差的ETKF方法有關(guān),只引入與環(huán)流形勢(shì)密切相關(guān)的集合樣本并不能使分析增量表現(xiàn)出顯著的流依賴性,集合樣本和ETKF方法共同作用才能將流依賴信息引入到混合協(xié)方差中,使分析增量出現(xiàn)流依賴特征;不同集合預(yù)報(bào)方法對(duì)混合協(xié)方差的流依賴特征有顯著影響,考慮初值和物理過(guò)程的超級(jí)集合,以及在超級(jí)集合樣本上再進(jìn)行ETKF更新擾動(dòng)后樣本構(gòu)造的混合協(xié)方差流依賴特征更加顯著。

摘要:利用2007-2012年的COSMIC掩星折射率資料,結(jié)合改進(jìn)的折射率斷點(diǎn)法,分析了全球海上邊界層高度的季節(jié)、日變化特征,并引入尖銳系數(shù)對(duì)結(jié)果進(jìn)行了評(píng)估。邊界層高度大值區(qū)水平分布呈緯向不對(duì)稱,中低緯度地區(qū)的幾個(gè)區(qū)域邊界層最高,由赤道向南北兩極遞減。在副熱帶高壓控制的部分地區(qū),邊界層高度季節(jié)變化不明顯,而在大陸西海岸的盛行層狀云地區(qū),表現(xiàn)出一定的季節(jié)變化特征。邊界層高度的日變化相對(duì)較弱,并且在不同地區(qū)略有差異。尖銳系數(shù)的評(píng)估結(jié)果表明:尖銳系數(shù)在亞熱帶最大,折射率斷點(diǎn)法能獲取準(zhǔn)確的邊界層高度,而在赤道輻合帶和南太平洋輻合帶最小,邊界層高度定義相對(duì)模糊。

摘要:分析了歐洲空間局最近基于多顆衛(wèi)星微波資料研發(fā)的ECV土壤濕度產(chǎn)品的季節(jié)性干濕變化,并與國(guó)家氣象局提供的站點(diǎn)資料做了對(duì)比驗(yàn)證。研究發(fā)現(xiàn):主動(dòng)與被動(dòng)遙感土壤濕度的干濕季節(jié)變化在中國(guó)東部季風(fēng)區(qū)有顯著的不一致性。在中國(guó)東部季風(fēng)區(qū),被動(dòng)遙感土壤濕度的干濕季變化和站點(diǎn)觀測(cè)一致,均表現(xiàn)出夏季是干季、冬季是濕季的特征;而主動(dòng)遙感的數(shù)據(jù)則存在較大的空間差異,華北地區(qū)與被動(dòng)遙感數(shù)據(jù)較為一致,華南地區(qū)則呈現(xiàn)夏季為濕季、冬季為干季的反位相特征。兩者的不一致性說(shuō)明,針對(duì)歐洲空間局開發(fā)ECV土壤濕度產(chǎn)品的過(guò)程,融合主動(dòng)遙感和被動(dòng)遙感資料,研制長(zhǎng)序列土壤濕度產(chǎn)品的思路在中國(guó)東部季風(fēng)區(qū)不可行。

摘要:對(duì)2010年7月20日南京浦口地區(qū)發(fā)生的一次強(qiáng)降水過(guò)程,用WP-3000風(fēng)廓線雷達(dá)反演了其雨滴譜分布和垂直水汽通量。并對(duì)雨滴譜進(jìn)行了M-P指數(shù)擬合,求得了降水前期、中期、后期和即將停止時(shí)的濃度參數(shù)n₀和尺度參數(shù)λ隨高度的變化。同時(shí)利用該雷達(dá)反演了這次降水過(guò)程的回波強(qiáng)度、折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)和信噪比時(shí)間序列圖,發(fā)現(xiàn)三者有很好的對(duì)應(yīng)關(guān)系。結(jié)果顯示:(1)n₀和λ隨著降水的發(fā)展而發(fā)生變化,n₀在降水達(dá)到最強(qiáng)之前達(dá)到最大值,λ在降水最強(qiáng)時(shí)出現(xiàn)最小值;(2)n₀在大氣低層波動(dòng)比高層明顯,λ則在整層少有波動(dòng);(3)雨滴大小,隨雨強(qiáng)的變化而變化,小雨滴數(shù)量多于大雨滴,但影響雨強(qiáng)的主要是大雨滴;(4)整個(gè)降水過(guò)程中近地面垂直水汽通量處在不斷變化之中,但在雨后,表現(xiàn)為水汽向上輸送。

摘要:用中國(guó)地面氣象觀測(cè)站的逐日氣溫觀測(cè)資料和NCEP/NCAR再分析資料,分別使用基于多元線性回歸(MLR)和3種主成分分析(PCA)的統(tǒng)計(jì)降尺度方法,對(duì)1959-2008年的華東地區(qū)的月平均氣溫分兩個(gè)時(shí)段進(jìn)行統(tǒng)計(jì)降尺度分析并加以檢驗(yàn),比較了不同降尺度方法的結(jié)果。結(jié)果表明:對(duì)于華東地區(qū)氣溫的統(tǒng)計(jì)降尺度預(yù)報(bào),基于MLR的統(tǒng)計(jì)降尺度方法相對(duì)于3種PCA方法而言,對(duì)單站年際變化模擬方面有一定優(yōu)勢(shì)。PCA方法應(yīng)用于統(tǒng)計(jì)降尺度時(shí),預(yù)報(bào)因子的區(qū)域選擇是影響統(tǒng)計(jì)降尺度結(jié)果的重要因素之一。對(duì)于溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)降尺度分析時(shí),預(yù)報(bào)因子中包含溫度因子是非常必要的;所試驗(yàn)的4種降尺度方法,對(duì)各站點(diǎn)多年平均情況的模擬要好于對(duì)區(qū)域平均的年際變化的模擬。

摘要:利用南方14個(gè)城市1981-2013年6-9月的逐日氣象資料,根據(jù)生物環(huán)境特點(diǎn),制定了基于通用熱氣候指數(shù)的新評(píng)價(jià)方法,對(duì)中國(guó)南方城市夏季舒適度進(jìn)行評(píng)價(jià)研究。結(jié)果表明:中國(guó)南方城市的高溫不舒適天數(shù)近33 a來(lái)以3.4 d/10a的速度增加,并有5 a震蕩周期。舒適度排名顯示,體感溫度最高的4個(gè)城市分別為重慶、福州、南昌和長(zhǎng)沙,杭州與重慶的體感舒適度下降速率較快。對(duì)比高溫不舒適天數(shù)和高溫日數(shù)發(fā)現(xiàn),兩者具有很好的一致性,證明了高溫不舒適度與氣溫關(guān)系的密切性。同時(shí),由于熱氣候指標(biāo)計(jì)算要素的多重考慮,結(jié)果與高溫日數(shù)存在一些差異,但其更具有一定參考和應(yīng)用價(jià)值。

摘要:用江蘇省2009-2011年57個(gè)地基GPS/MET監(jiān)測(cè)網(wǎng)獲取的逐時(shí)大氣可降水量(PWV)和同期降水及JMA(Japan Meteorological Agency)再分析資料,探討了PWV的日際和逐時(shí)變化與不同時(shí)間尺度和強(qiáng)度的降水間的關(guān)系。結(jié)果表明:PWV日際變化與降水日變化具有顯著相似的形態(tài)特征和演變趨勢(shì),兩者存在較為一致的同步性,總體呈單峰分布,強(qiáng)降水集中期對(duì)應(yīng)著PWV最大時(shí)段;PWV在入梅和梅汛期內(nèi)強(qiáng)降水過(guò)程中存在明顯突變現(xiàn)象,并提煉了以GPS/PWV突變事件為依據(jù)的入梅和梅雨期暴雨預(yù)報(bào)指標(biāo);在不同強(qiáng)度的降水過(guò)程中,PWV值域局限在一個(gè)特定量值區(qū)間,其中20 mm/h以下各級(jí)強(qiáng)度降水對(duì)應(yīng)PWV區(qū)別明顯,GPS/PWV值對(duì)應(yīng)的特定量值隨降水強(qiáng)度增大而增大,但20 mm/h以上的各級(jí)強(qiáng)降水對(duì)應(yīng)PWV特定量值區(qū)別較小;在短時(shí)強(qiáng)降水的預(yù)報(bào)中,除充分的水汽條件外,其強(qiáng)度將取決于天氣系統(tǒng)對(duì)周邊水汽的輻合能力和將入流水汽抬升而成云致雨的動(dòng)力條件;降水發(fā)生前存在水汽的連續(xù)、緩變蓄積過(guò)程,蓄積過(guò)程至少可推前12 h。

摘要:利用FY2E衛(wèi)星觀測(cè)TBB、GFS0.5°×0.5°再分析資料與湖北GPS網(wǎng)觀測(cè)PWV等資料,應(yīng)用環(huán)流特征、T_BB、物理量場(chǎng)等,診斷分析2013年7月梅雨末期鄂東北連續(xù)強(qiáng)降雨成因。結(jié)果表明:強(qiáng)降雨主要發(fā)生在5-6日,夜間超過(guò)白天,日變化明顯。5日夜間鄂東北云團(tuán)發(fā)展旺盛但移速較快,降雨發(fā)展。6日夜間云帶在移出鄂東北的同時(shí),其西側(cè)又新生多個(gè)對(duì)流云單體;這些對(duì)流云單體合并后形成東移緩慢的β中尺度云團(tuán),降雨達(dá)到峰值。強(qiáng)降雨期間鄂東北位于200 hPa南亞高壓東伸脊北側(cè)的較強(qiáng)輻散區(qū)內(nèi)。5、6日兩天早晨,湖南南岳一帶西南風(fēng)異常加大有利于暖濕氣流向東北方向輸送;午后鄂東北地面對(duì)流有效位能加大,大氣層結(jié)非常不穩(wěn)定;入夜后動(dòng)力抬升機(jī)制加強(qiáng),降雨明顯增幅。降雨全過(guò)程鄂東北PWV夜間比白天均有所增加。

摘要:利用WRF中尺度模式,對(duì)2007年7月發(fā)生在南京地區(qū)的一場(chǎng)局地大暴雨過(guò)程進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過(guò)大尺度環(huán)流、流場(chǎng)以及有關(guān)物理量等特征結(jié)構(gòu)分析表明:在南京地區(qū)產(chǎn)生局地暴雨的直接影響系統(tǒng)是一個(gè)β中尺度對(duì)流單體。在成熟期具有暖性對(duì)流渦柱的特征,渦度的發(fā)展較散度具有一定的滯后性,其暖心結(jié)構(gòu)和假相當(dāng)位溫分布與熱帶氣旋極為一致。并且該對(duì)流系統(tǒng)的垂直環(huán)流在成熟期表現(xiàn)出了一些類似超級(jí)單體的環(huán)流特征,證明了普通單體風(fēng)暴具有向局地強(qiáng)風(fēng)暴發(fā)展的潛力。從分析液相及冰相粒子混合率的垂直分布表明:對(duì)流單體發(fā)展的成熟期,凍結(jié)高度之上有過(guò)冷水與冰相粒子共存,過(guò)冷水分布最廣的時(shí)期與系統(tǒng)最強(qiáng)降水時(shí)段對(duì)應(yīng)良好。這意味著淞化過(guò)程可能是導(dǎo)致對(duì)流系統(tǒng)降水增幅的一種機(jī)制。由水汽通量散度分析,對(duì)于預(yù)報(bào)對(duì)流系統(tǒng)的發(fā)生位置和時(shí)間具有一定的指示意義。本次過(guò)程中流場(chǎng)散度項(xiàng)是決定水汽通量散度分布的關(guān)鍵因素,水汽平流項(xiàng)的貢獻(xiàn)甚微。

摘要:大氣低頻模態(tài)是導(dǎo)致中高緯地區(qū)季節(jié)及氣候變化的主要因素,加強(qiáng)低頻模態(tài)動(dòng)力機(jī)制的認(rèn)識(shí)對(duì)于提高短期氣候預(yù)測(cè)水平具有十分重要的科研意義和應(yīng)用價(jià)值。由于中高緯大氣低頻環(huán)流本身的復(fù)雜性,關(guān)于其動(dòng)力機(jī)制的研究仍然是大氣動(dòng)力學(xué)中重點(diǎn)難點(diǎn)問(wèn)題。本文簡(jiǎn)單回顧了激發(fā)維持低頻模態(tài)的前兩種機(jī)制,即:外源強(qiáng)迫、氣流的緯向非均勻性對(duì)大氣低頻模態(tài)的影響。從觀測(cè)事實(shí)和模式結(jié)果出發(fā),著重介紹了瞬變波與基本氣流相互作用激發(fā)維持低頻模態(tài)的第三種機(jī)制,且詳細(xì)闡述了線性假設(shè)條件下,瞬變波與基本氣流相互作用的動(dòng)力機(jī)制。本文最后針對(duì)瞬變波與基本氣流相互作用研究中一些尚未解決的問(wèn)題進(jìn)行了討論。