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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)年代際減弱的時間一致;菲律賓附近海域和中國西南地區(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)對流活動偏弱,日本海和黑潮延伸體海區(qū)對流活動增強(qiáng),對應(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)對流活動強(qiáng)盛,日本海和黑潮延伸體海區(qū)對流活動減弱,對應(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:定義了綜合評估南海地區(qū)大氣對海溫異常等外強(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)報性。分析表明:基于前期海溫的異常,對于以日為單位預(yù)報對象的定量的南海夏季風(fēng)爆發(fā)日期來說,基本沒有可預(yù)報性;而對于定性的南海夏季風(fēng)爆發(fā)早晚的預(yù)測,則可預(yù)報性大為提高。其預(yù)報時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,定義一個風(fēng)暴軸經(jīng)度指數(shù),基于這個指數(shù)做合成分析,對冬季北大西洋風(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,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,天氣尺度瞬變波活動范圍向西收縮到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,渦動動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,渦動動能的增強(qiáng)主要?dú)w因于能量斜壓轉(zhuǎn)換過程的增強(qiáng);而在0°以東區(qū)域,渦動動能的增強(qiáng)可能與渦動非地轉(zhuǎn)位勢通量引起的"下游發(fā)展效應(yīng)"增強(qiáng)有關(guān)。風(fēng)暴軸向西收縮時,變化相反。

摘要:利用中國東部地區(qū)449個氣象站的日最高氣溫資料,應(yīng)用趨勢分析法等,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)兩個高溫指數(shù)都呈現(xiàn)增加趨勢,長江與黃河之間的中部地區(qū)都減小。而在長江下游南部地區(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。各個地區(qū)的這兩個高溫指數(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)用到一次暴雨個例進(jìn)行驗(yàn)證,從驗(yàn)證效果來看: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對暴雨具有一定的指示意義。通過對暴雨區(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:基于中國氣象局和上海臺風(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,研究這3種尺度環(huán)流對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)移向逆時針方向偏轉(zhuǎn)50°以及順時針方向偏轉(zhuǎn)47°為TC移動方向變化的95%分位數(shù)值,將12 h移動方向變化大于該數(shù)值的TC定義為移動方向變化異常。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。天氣尺度對應(yīng)的引導(dǎo)氣流對TC異常右偏影響最為明顯,對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:通過單點(diǎn)觀測試驗(yàn)的方法,對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)報方法對流依賴性的影響進(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;這種流依賴特征對混合系數(shù)敏感,當(dāng)集合協(xié)方差所占權(quán)重很小時,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)報方法對混合協(xié)方差的流依賴特征有顯著影響,考慮初值和物理過程的超級集合,以及在超級集合樣本上再進(jìn)行ETKF更新擾動后樣本構(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)對結(jié)果進(jìn)行了評估。邊界層高度大值區(qū)水平分布呈緯向不對稱,中低緯度地區(qū)的幾個區(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較弱,并且在不同地區(qū)略有差異。尖銳系數(shù)的評估結(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,并與國家氣象局提供的站點(diǎn)資料做了對比驗(yàn)證。研究發(fā)現(xiàn):主動與被動遙感土壤濕度的干濕季節(jié)變化在中國東部季風(fēng)區(qū)有顯著的不一致性。在中國東部季風(fēng)區(qū),被動遙感土壤濕度的干濕季變化和站點(diǎn)觀測一致,均表現(xiàn)出夏季是干季、冬季是濕季的特征;而主動遙感的數(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。兩者的不一致性說明,針對歐洲空間局開發(fā)ECV土壤濕度產(chǎn)品的過程,融合主動遙感和被動遙感資料,研制長序列土壤濕度產(chǎn)品的思路在中國東部季風(fēng)區(qū)不可行。

摘要:對2010年7月20日南京浦口地區(qū)發(fā)生的一次強(qiáng)降水過程,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、后期和即將停止時的濃度參數(shù)n₀和尺度參數(shù)λ隨高度的變化。同時利用該雷達(dá)反演了這次降水過程的回波強(qiáng)度、折射率結(jié)構(gòu)常數(shù)和信噪比時間序列圖,發(fā)現(xiàn)三者有很好的對應(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)時出現(xiàn)最小值;(2)n₀在大氣低層波動比高層明顯,λ則在整層少有波動;(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)整個降水過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:用中國地面氣象觀測站的逐日氣溫觀測資料和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1959-2008年的華東地區(qū)的月平均氣溫分兩個時段進(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:對于華東地區(qū)氣溫的統(tǒng)計(jì)降尺度預(yù)報,基于MLR的統(tǒng)計(jì)降尺度方法相對于3種PCA方法而言,對單站年際變化模擬方面有一定優(yōu)勢。PCA方法應(yīng)用于統(tǒng)計(jì)降尺度時,預(yù)報因子的區(qū)域選擇是影響統(tǒng)計(jì)降尺度結(jié)果的重要因素之一。對于溫度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)降尺度分析時,預(yù)報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,對各站點(diǎn)多年平均情況的模擬要好于對區(qū)域平均的年際變化的模擬。

摘要:利用南方14個城市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)的新評價方法,對中國南方城市夏季舒適度進(jìn)行評價研究。結(jié)果表明:中國南方城市的高溫不舒適天數(shù)近33 a來以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個城市分別為重慶、福州、南昌和長沙,杭州與重慶的體感舒適度下降速率較快。對比高溫不舒適天數(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,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)用價值。

摘要:用江蘇省2009-2011年57個地基GPS/MET監(jiān)測網(wǎng)獲取的逐時大氣可降水量(PWV)和同期降水及JMA(Japan Meteorological Agency)再分析資料,探討了PWV的日際和逐時變化與不同時間尺度和強(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,兩者存在較為一致的同步性,總體呈單峰分布,強(qiáng)降水集中期對應(yīng)著PWV最大時段;PWV在入梅和梅汛期內(nèi)強(qiáng)降水過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)報指標(biāo);在不同強(qiáng)度的降水過程中,PWV值域局限在一個特定量值區(qū)間,其中20 mm/h以下各級強(qiáng)度降水對應(yīng)PWV區(qū)別明顯,GPS/PWV值對應(yīng)的特定量值隨降水強(qiáng)度增大而增大,但20 mm/h以上的各級強(qiáng)降水對應(yīng)PWV特定量值區(qū)別較小;在短時強(qiáng)降水的預(yù)報中,除充分的水汽條件外,其強(qiáng)度將取決于天氣系統(tǒng)對周邊水汽的輻合能力和將入流水汽抬升而成云致雨的動力條件;降水發(fā)生前存在水汽的連續(xù)、緩變蓄積過程,蓄積過程至少可推前12 h。

摘要:利用FY2E衛(wèi)星觀測TBB、GFS0.5°×0.5°再分析資料與湖北GPS網(wǎng)觀測PWV等資料,應(yīng)用環(huán)流特征、T_BB、物理量場等,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,其西側(cè)又新生多個對流云單體;這些對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;午后鄂東北地面對流有效位能加大,大氣層結(jié)非常不穩(wěn)定;入夜后動力抬升機(jī)制加強(qiáng),降雨明顯增幅。降雨全過程鄂東北PWV夜間比白天均有所增加。

摘要:利用WRF中尺度模式,對2007年7月發(fā)生在南京地區(qū)的一場局地大暴雨過程進(jìn)行了數(shù)值模擬。通過大尺度環(huán)流、流場以及有關(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β中尺度對流單體。在成熟期具有暖性對流渦柱的特征,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:對流單體發(fā)展的成熟期,凍結(jié)高度之上有過冷水與冰相粒子共存,過冷水分布最廣的時期與系統(tǒng)最強(qiáng)降水時段對應(yīng)良好。這意味著淞化過程可能是導(dǎo)致對流系統(tǒng)降水增幅的一種機(jī)制。由水汽通量散度分析,對于預(yù)報對流系統(tǒng)的發(fā)生位置和時間具有一定的指示意義。本次過程中流場散度項(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)動力機(jī)制的認(rèn)識對于提高短期氣候預(yù)測水平具有十分重要的科研意義和應(yīng)用價值。由于中高緯大氣低頻環(huán)流本身的復(fù)雜性,關(guān)于其動力機(jī)制的研究仍然是大氣動力學(xué)中重點(diǎn)難點(diǎn)問題。本文簡單回顧了激發(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大氣低頻模態(tài)的影響。從觀測事實(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力機(jī)制。本文最后針對瞬變波與基本氣流相互作用研究中一些尚未解決的問題進(jìn)行了討論。