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摘要:熱帶氣旋總是發(fā)生在天氣尺度擾動中,本文利用NCEP/NCAR提供的FNL資料,選取了2004年8月11日-9月10日期間季風(fēng)槽中5個熱帶氣旋生成初期擾動,通過計算動能收支分析這些初期擾動的發(fā)展。其中4個熱帶氣旋都是生成在向西北方向傳播的天氣尺度波列的氣旋性環(huán)流中,氣旋性環(huán)流可以和呈東北-西南方向傾斜西傳的MRG波的逆時針環(huán)流耦合。動能收支計算表明,初期擾動動能在熱帶氣旋生成前12~72h不斷增加,擾動位勢通量的輻合對擾動動能增長起了主要作用。在季風(fēng)槽東端的合流區(qū)時,能量聚集項有重要作用,隨著擾動移入季風(fēng)槽內(nèi),低頻緯向風(fēng)切變項成為能量增加的一個重要來源。Sarika生成于季風(fēng)槽西撤階段,非線性作用項對擾動發(fā)展起了關(guān)鍵作用。

摘要:基于WRF(Weather Research and Forecasting Model,天氣預(yù)報模式)及其三維變分同化系統(tǒng)3DVAR,利用江蘇省GPS/PWV(PWV:Precipitable Water Vapor,GPS反演得到可降水量)資料,并將其與探空資料比對訂正,針對2011年6月18日梅雨鋒暴雨進(jìn)行3h循環(huán)同化模擬。在降水參數(shù)化方案敏感性試驗與單點同化試驗基礎(chǔ)上,設(shè)計多組試驗對6h降水量進(jìn)行TS(Threat Score)評估。結(jié)果表明:(1)同化訂正GPS/PWV資料對降水預(yù)報能力顯著提高,特別是大雨、暴雨量級以上的預(yù)報能力;(2)降水量的RMSE(Root Mean Squared Error,均方根誤差)相比控制試驗均減小,CC(Correlation Coefficient,相關(guān)系數(shù))均增大,最顯著試驗RMSE從19.1mm下降到12.6mm,CC從0.45上升到0.74;(3)NMC方法統(tǒng)計的背景誤差協(xié)方差條件下中雨至暴雨量級TS評分均有一定程度提高,默認(rèn)的背景誤差協(xié)方差在大雨以上量級TS評分大幅提高。

摘要:以CMIP5提供的26個全球氣候系統(tǒng)模式的溫度和降水?dāng)?shù)據(jù)為基礎(chǔ),采用區(qū)域氣候變化指數(shù)(Regional Climate Change Index,RCCI)分析中國的不同區(qū)域?qū)?1世紀(jì)氣候變化響應(yīng)的敏感性。結(jié)果表明,三種排放情景(RCP2.6、RCP4.5、RCP8.5)下,21世紀(jì)全期,氣候變化最敏感的區(qū)域分布在西藏地區(qū),其次為我國西北地區(qū)以及東北地區(qū),氣候變化敏感性最低的區(qū)域分布在我國內(nèi)蒙古中東部、華北地區(qū)以及長江中下游一帶,且高排放情景對應(yīng)更高的氣候變化敏感性。對RCCI指數(shù)貢獻(xiàn)因子分析結(jié)果表明,對中國氣候變化敏感性貢獻(xiàn)的大小依次為Δσ_T> Δσ_p> ΔR> RWAF。冬夏兩季溫度變化的大值區(qū)與RCCI指數(shù)的大致區(qū)分布一致,RCCI大小的分布很大程度上由溫度變化的敏感性決定。而夏季降水變化的大值區(qū)主要出現(xiàn)在西藏地區(qū)、華南地區(qū)和東北地區(qū),冬季降水變化的大值區(qū)則主要出現(xiàn)在黃河以南長江以北的中原地區(qū)以及東北地區(qū)。

摘要:根據(jù)中國氣象局2014年印發(fā)的《梅雨監(jiān)測業(yè)務(wù)規(guī)定》中的入、出梅標(biāo)準(zhǔn),以及江淮地區(qū)72個氣象站1960-2012年近53a逐日氣象資料,采用經(jīng)驗正交分解(EOF)方法和相似方法分析了江淮梅雨降水的時空變化,并以溫度、濕度和雨日頻率作為判據(jù),將梅雨劃分為典型和非典型兩類,對其變化特征進(jìn)行了討論。結(jié)果表明:江淮梅雨期內(nèi),雨日比例減少,陰天比例增加,且發(fā)生在白天的降水比例上升;此外,中雨的貢獻(xiàn)率顯著減小,大暴雨的貢獻(xiàn)率顯著增加。相同年代際內(nèi),全區(qū)一致枯型梅雨與南枯北豐型梅雨出現(xiàn)概率相當(dāng),全區(qū)一致豐型梅雨則與南豐北枯型和南北豐中部枯型梅雨發(fā)生概率相近。江淮梅雨的典型程度(高濕高溫多雨)在時間尺度上呈減弱趨勢,非典型程度整體呈增加趨勢,其中以所占比例最大的低濕高溫少雨型的增長最為明顯,且這種變化趨勢在整個江淮地區(qū)表現(xiàn)一致?？臻g尺度上,典型梅雨發(fā)生的范圍存在縮小趨勢,非典型梅雨發(fā)生的范圍則有擴(kuò)大趨勢。即近53a來,江淮梅雨在時空尺度上均發(fā)生了由典型向非典型的轉(zhuǎn)移,且2000s以來這種轉(zhuǎn)變尤其顯著。

摘要:基于1951/1952-2012/2013年冬季Hadley氣候中心的月平均海表層溫度(SST)和中國160個臺站冬季逐月平均氣溫等資料,利用最新發(fā)展的廣義平衡反饋方法(GEFA),結(jié)合EOF,相關(guān)分析等,診斷東亞冬季風(fēng)對多個海盆海表溫度異常(SSTA)的響應(yīng)特征,探討其成因。結(jié)果表明:熱帶印度洋海盆一致模(TI1,95%置信水平)和熱帶太平洋SSTA第三模(TP3,90%置信水平)對東亞冬季風(fēng)的強(qiáng)迫最為顯著,方差貢獻(xiàn)率分別為18.44%和9.19%。當(dāng)熱帶印度洋海盆一致變冷或TP3出現(xiàn)正位相時,東亞冬季風(fēng)增強(qiáng)。熱帶印度洋一致變冷使局地大氣冷卻,對流層高層出現(xiàn)輻合中心。西伯利亞地區(qū)對流層高層輻合,低層輻散,且高層輻合強(qiáng)于低層輻散,使該區(qū)域的海平面氣壓(SLP)升高顯著。阿留申地區(qū)對流層高、低層都出現(xiàn)輻散,SLP降低。赤道西太平洋的對流層高層出現(xiàn)輻散,低層為輻合,SLP變化弱。3個關(guān)鍵區(qū)SLP的變化導(dǎo)致了東亞冬季風(fēng)增強(qiáng)。

摘要:以通用陸面模式CLM 3.0(Community Land Model 3.0)為模型算子,基于集合卡爾曼濾波(Ensemble Kalman Filter,EnKF)發(fā)展了一個土壤溫濕度同化系統(tǒng),主要用于改進(jìn)模式對土壤溫濕度和地表水熱通量的模擬精度,并考察集合樣本數(shù)、同化頻率及不同觀測量的組合對同化效果的影響。該系統(tǒng)同化了FLUXNET兩個站點(阿柔和Bondville)不同土壤深度、不同時間頻率的土壤溫度和濕度數(shù)據(jù)。通過對阿柔站不同集合樣本數(shù)的設(shè)計,綜合考慮計算成本和計算精度,最終將集合樣本數(shù)設(shè)置為40。通過分析三種同化方案對同化頻率的敏感性得出,同化土壤溫度最為敏感,同時同化土壤溫濕度次之,同化土壤濕度最不敏感。對于阿柔站點,同化系統(tǒng)對不同土壤深度溫度和濕度的模擬精度均能提高90%,潛熱通量的均方根誤差由94.0W·m^-2降為46.3W·m^-2,感熱通量均方根誤差由55.9W·m^-2降為24.6W·m^-2。Bondville站點淺層土壤溫度的改進(jìn)在30%左右,深層土壤溫度改進(jìn)達(dá)到60%,對土壤濕度的改進(jìn)均在70%以上,潛熱通量和感熱通量的均方根誤差分別從57.4W·m^-2和54.4W·m^-2降為51.0W·m^-2和42.5W·m^-2。試驗結(jié)果表明,同化站點土壤溫濕度數(shù)據(jù)對土壤水熱狀況及通量的模擬改進(jìn)非常有效,同時也驗證了同化土壤水分遙感產(chǎn)品的可行性和必要性。

摘要:利用2002-2011年JTWC最佳路徑資料和NCEP的1°×1°全球最終分析資料以及熱帶氣旋年鑒,分析了西北太平洋不同路徑下熱帶氣旋(TC)快速加強(qiáng)(RI)的時空分布特征,并對不同路徑下快速加強(qiáng)(RITC)和緩慢加強(qiáng)(Non-RITC)兩組TC進(jìn)行合成分析和對比分析。結(jié)果表明:轉(zhuǎn)向路徑發(fā)生RI頻率最大,且轉(zhuǎn)向路徑中西轉(zhuǎn)向的TC最易發(fā)生RI過程;其次是東北和西北行路徑。在時間分布上,各個路徑下RI的月際和日變化具有不同的位相分布特征;在空間分布上,大多數(shù)RI過程發(fā)生在菲律賓和臺灣島以東洋面,西行路徑在南海北部也出現(xiàn)較多RI過程,轉(zhuǎn)向路徑RI過程多發(fā)生在轉(zhuǎn)向處。各個路徑下RITC與Non-RITC環(huán)境場存在較明顯差異,RITC對流層上層的南亞高壓相對較弱,中低層副高相對較強(qiáng),對流層低層存在較大的相對濕度,且濕度大值區(qū)域位于TC移動方向前側(cè)。不同路徑下的快速加強(qiáng)的環(huán)境影響因素也有所不同。

摘要:利用高分辨率海洋和大氣再分析資料研究了東中國海黑潮海洋鋒的季節(jié)變化特征及其成因。研究表明,東海黑潮海洋鋒存在明顯的季節(jié)變化,從冬季到次年春季逐漸增強(qiáng),并在春季達(dá)到最強(qiáng),初夏以后強(qiáng)度逐漸減弱,9-10月達(dá)到全年最弱。通過診斷混合層熱流量方程發(fā)現(xiàn),東海黑潮區(qū)一年四季均表現(xiàn)為暖的溫度平流,有利于海洋鋒的形成和維持,該暖平流也存在季節(jié)變化并在春季達(dá)到最大,對海洋鋒在春季達(dá)到最強(qiáng)起了重要作用。海氣界面凈熱通量在秋冬季對海洋鋒的形成有促進(jìn)作用,有利于海洋鋒增強(qiáng),而在春夏季則起抑制作用,促進(jìn)海洋鋒消亡。溫度垂直輸送全年對海洋鋒起一定程度的抑制作用。總之,在海溫水平平流和海表凈熱通量的共同作用下導(dǎo)致海洋鋒春季達(dá)到最強(qiáng),而夏秋季海表凈熱通量和溫度垂直輸送作用的共同作用致使海洋鋒減弱并最后消失。因此,海洋的動力和熱力共同作用導(dǎo)致了東海黑潮海洋鋒的季節(jié)變化,其中海溫水平平流和海表凈熱通量對海洋鋒的季節(jié)變化起主要作用,而溫度垂直輸送項對海洋鋒的發(fā)展起抑制作用,但影響相對較小。

摘要:LEO-LEO低軌掩星探測是高效的地球大氣層探測技術(shù),探測頻率的選擇是掩星探測計劃的重要環(huán)節(jié)。首先,詳細(xì)分析水的復(fù)介電常數(shù)與頻率之間的關(guān)系,以及大氣中水汽和氧氣分子對電波的衰減情況,得出10~30GHz適合作為LEO-LEO掩星的探測頻段;其次,在可行探測頻段范圍內(nèi)選擇3個探測頻點進(jìn)行仿真研究,給出120次LEO-LEO掩星事件的溫、壓、濕廓線及對應(yīng)的誤差廓線圖,并將仿真結(jié)果與標(biāo)準(zhǔn)大氣模式對比:大氣壓力最大相對偏差為0.5%,溫度最大標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.8K,濕度最大標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.47g·kg^-1,達(dá)到LEO-LEO掩星探測的精度要求;得出14.6GHz、17.4GHz和22.6GHz適合作為LEO-LEO掩星探測的頻點,為LEO-LEO掩星探測頻率的選擇提供了參考。所得結(jié)論對進(jìn)一步發(fā)展LEO-LEO掩星探測計劃,提高大氣探測精度具有重要的科學(xué)意義。

摘要:多普勒天氣雷達(dá)體掃過程中低仰角常出現(xiàn)強(qiáng)地物雜波,影響了雷達(dá)數(shù)據(jù)質(zhì)量及其產(chǎn)品的業(yè)務(wù)應(yīng)用。為了抑制地物雜波,提出了一種基于雷達(dá)基數(shù)據(jù)灰度共生矩陣(gray-level co-occurrence matrix,GLCM)的自適應(yīng)地物雜波抑制方法。針對雷達(dá)站附近回波數(shù)據(jù)強(qiáng)度高、多普勒速度接近于零值的特性,首先設(shè)定閾值進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理,初步分離出雜波區(qū)域;其次,對強(qiáng)度信息進(jìn)行分塊,根據(jù)每一小塊的灰度共生矩陣能量值和對比度分布自適應(yīng)尋找閾值;最后利用確定的閾值識別和剔除地物雜波。實驗表明該方法能有效剔除雷達(dá)站附近的強(qiáng)地物雜波,尤其對混雜在降水回波信號中的強(qiáng)地物雜波有很好的抑制作用。

摘要:針對江淮梅雨空間分布非均勻的定量化問題,基于1960-2007年江淮地區(qū)高密度站點資料,運用空間集中度和集中區(qū)的方法定量分析江淮梅雨的空間非均勻性特征。結(jié)果表明,江淮梅雨的降水集中區(qū)呈現(xiàn)出年代際南北移動特征,自1970s末降水轉(zhuǎn)型后,1980-1999年,強(qiáng)降水易于發(fā)生在長江中下游地區(qū),而2000年后易于出現(xiàn)在淮河流域。48a來梅雨的空間非均勻程度呈現(xiàn)弱的增加趨勢。當(dāng)梅雨雨帶偏南,即位于長江中下游地區(qū)時,降水空間集中度較大。通過與大氣環(huán)流場的回歸分析表明,江淮梅雨非均勻程度的增加可能與西太平洋副高和副熱帶西風(fēng)急流的南移有關(guān)。

摘要:對2008年2月25-26日和2009年1月5-9日湖北省500kV高壓輸電線路張恩1回線307號桿塔采集到的兩次積冰過程進(jìn)行分析,結(jié)果表明:兩次積冰過程具有相似的環(huán)流形勢即500hPa中高緯為兩槽一脊。低緯度地區(qū)有短波槽活動,700hPa低空急流明顯,地面處于冷鋒前。低空急流、地面冷鋒均有利于冰凍雨雪天氣發(fā)生,且積冰過程中均有良好的溫濕條件,并都伴有降水發(fā)生,這些條件都為積冰形成提供了良好的動力及熱力條件。而2008年積冰過程大氣溫度垂直結(jié)構(gòu)存在暖層,是造成兩次過程形成機(jī)制不同的原因之一。

摘要:利用FY-2D逐時T_BB資料和NCEP/NCAR再分析資料,對2007-2013年夏季(6-8月)江淮地區(qū)暴雨和大暴雨日的MCS和MCV進(jìn)行普查,將MCS分為圓狀的MCC和MβCCS以及帶狀的PECS和MβECS,并根據(jù)MCV能否激發(fā)新的對流將其分為發(fā)展型和不發(fā)展型。結(jié)果表明:夏季江淮地區(qū)由MCS造成的暴雨和大暴雨日占總天數(shù)的74.3%。追蹤產(chǎn)生暴雨的65次MCS過程中,帶狀MCS所占比例明顯大于圓狀MCS;MCS多生成于江淮中東部的陸地上,以向東-東北和南-東南移動為主,其移動距離集中在1~5個經(jīng)緯距。暴雨和大暴雨日中出現(xiàn)的MCV主要位于對流層中低層,且多出現(xiàn)在MCS的西側(cè)和北側(cè);PECS和MβECS比MCC更易衍生MCV過程,未出現(xiàn)MβCCS伴隨的MCV個例。不同類型MCS衍生出的MCV厚度差異很小,MCV的厚度與其類型、對應(yīng)暴雨日的等級無明顯關(guān)系。6-8月,MCV發(fā)生的次數(shù)遞減,MCV多發(fā)生于午后14時左右,夜間到凌晨很少生成。由MCS引發(fā)的大暴雨日中,有MCV出現(xiàn)的天數(shù)占61.5%,明顯較暴雨日高,大暴雨日中出現(xiàn)的MCV多數(shù)都能引發(fā)"二次對流"。

摘要:本文利用2012年海南島19個常規(guī)氣象站、5個海島站的逐時資料以及?？谡镜奶娇召Y料,對海南島海風(fēng)的時空演變特征及在不同天氣條件下海風(fēng)發(fā)展的特征進(jìn)行了統(tǒng)計分析,結(jié)果表明:2012年全年海南島的海風(fēng)多發(fā)生于春、秋季,頻率分別為40%和33%,冬季最少(約為19%),尤其是一月,大部分站點均不足10%。夏季海風(fēng)出現(xiàn)時刻較早;南部沿海海風(fēng)結(jié)束時間晚于北部沿海;冬季海風(fēng)開始得較晚,南部海風(fēng)結(jié)束時間早于北部沿海。海風(fēng)平均持續(xù)時間約為10h。沿海站的海風(fēng)風(fēng)速主要集中在3~6m·s^-1,且最大風(fēng)速值出現(xiàn)在春季,除瓊山、?？谡就?最大海風(fēng)強(qiáng)度多出現(xiàn)于春夏季。內(nèi)陸站中部山區(qū)附近海風(fēng)出現(xiàn)頻率較高、開始時刻較早、持續(xù)時間較長、強(qiáng)度也較大。海風(fēng)向內(nèi)陸的傳播距離至少為70km;海風(fēng)易發(fā)生在陰天,其次為多云天氣,少云日的海風(fēng)最少。

摘要:利用江蘇省氣象觀測站1961-2012年逐日平均氣溫資料,分析了江蘇省采暖度日和降溫度日的時空變化特征,探討了氣候變化對江蘇省采暖耗能和降溫耗能方面的影響。結(jié)果表明,近52a全省采暖度日以淮北大部分地區(qū)以及鹽城北部地區(qū)最多,蘇南地區(qū)最少;空間變化趨勢均為明顯減少,且以蘇南中部和江淮南部大部分地區(qū)減少趨勢最為明顯。而降溫度日以蘇南地區(qū)最多,淮北東北部和鹽城北部地區(qū)最少;空間變化趨勢以蘇南和江淮南部地區(qū)呈增加趨勢,其他地區(qū)變化趨勢并不顯著。近12a來采暖度日減少了9.8%。降溫度日增加了29.9%。2001-2012年采暖期日數(shù)為近52a來最短,降溫期日數(shù)為近52a來最長。氣溫變率與采暖度日變率呈很好的負(fù)相關(guān),與降溫度日變率呈正相關(guān),二者均通過了信度0.001的顯著性檢驗。

摘要:利用1983-2013年熱帶氣旋年鑒、NCEP/NCAR全球再分析格點資料及國家氣候中心74項環(huán)流指數(shù)資料等,統(tǒng)計分析了近30a西太平洋以及影響海南的熱帶氣旋特征,并對2013年西太平洋熱帶氣旋偏多、秋臺集中以及影響海南熱帶氣旋偏多的異常特征從天氣學(xué)等方面進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,副熱帶高壓、夏季風(fēng)、越赤道氣流、海表溫度及北半球極渦等環(huán)流系統(tǒng)異常,是形成2013年西太平洋熱帶氣旋偏多的主要原因。南半球冷高壓發(fā)展激發(fā)越赤道氣流增強(qiáng),引發(fā)赤道西風(fēng)加強(qiáng);副熱帶高壓偏北偏弱,夏季風(fēng)增強(qiáng),副高南側(cè)熱帶輻合帶對流活躍;南海-西太平洋海表溫度偏高;極渦偏弱偏西,經(jīng)向環(huán)流偏弱,中緯度冷空氣活動不頻繁等。多條件共同作用,有利于西太平洋熱帶氣旋的生成。另外,副高呈東西向分布,南海海表溫度偏高使得南海及菲律賓以東生成的熱帶氣旋易于向西移動影響海南。

摘要:以未來12~36h、36~60h和60~84h的暴雨預(yù)報為目標(biāo),利用2011年-2013年夏季6-8月歐洲細(xì)網(wǎng)格數(shù)值模式預(yù)報產(chǎn)品分析了江蘇夏季暴雨的可能預(yù)報因子。通過對各因子進(jìn)行相關(guān)性、敏感性和代表性分析后,優(yōu)選了22個對不同強(qiáng)度降水具有較好區(qū)分能力的暴雨預(yù)報因子。以這些因子為基礎(chǔ)建立了一種簡單的江蘇省暴雨概率預(yù)報方法。其預(yù)報產(chǎn)品已在江蘇省氣象業(yè)務(wù)一體化平臺上投入業(yè)務(wù)使用。該方法在2011-2013年7月,針對提前12h預(yù)報的歷史回報試驗中,TS技巧評分平均為13.6,明顯高于EC細(xì)網(wǎng)格24h降水預(yù)報產(chǎn)品(平均TS評分僅為4.5)。在2014年梅汛期的6月25-26日、7月1-2日和7月4-5日三次區(qū)域性暴雨個例的預(yù)報試驗中,提前60、36、12h的預(yù)報效果均較好,其平均TS評分(44.6)也明顯高于歐洲細(xì)網(wǎng)格數(shù)值模式的降水預(yù)報(20.4)。

摘要:利用地面自動氣象站、NCEP1°×1°和FY2E反演T_BB等資料,對2012年7月31日-8月1日發(fā)生在山東一次持續(xù)的區(qū)域性暴雨進(jìn)行分析和研究。結(jié)果表明,(1)在副高穩(wěn)定的形勢下,低層切變線、地面冷鋒是造成暴雨的主要天氣系統(tǒng)。(2)低層鋒生強(qiáng)迫激發(fā)了非地轉(zhuǎn)垂直環(huán)流,上升氣流加強(qiáng),雨強(qiáng)增大,上升支的建立到強(qiáng)降水開始間隔約6h。(3)暴雨區(qū)925hPa濕斜壓項在強(qiáng)降水時為負(fù)值,其增強(qiáng)應(yīng)為低層鋒生作用造成的。雨區(qū)范圍和雨強(qiáng)隨濕斜壓項增強(qiáng)而增大。(4)對流單體的生成和加強(qiáng)影響降水落區(qū)和雨強(qiáng),增強(qiáng)的單體合并時雨強(qiáng)最強(qiáng)。T_BB中心區(qū)位于低層切變線與鋒面右側(cè),強(qiáng)降水位于兩者之間。(5)地面輻合線與T_BB中心基本重合,輻合線左側(cè)氣旋性彎曲處與T_BB中心區(qū)后側(cè)的等值線梯度大值區(qū)位置一致,強(qiáng)降水則出現(xiàn)在兩者重疊處。(6)干線與輻合線是此次強(qiáng)降水的重要中尺度系統(tǒng),干線始終落后于輻合線,其分布對暴雨落區(qū)有一定的指示意義。