宁夏冬季气温变化与大气环流异常的关系

利用1961~2015年冬季(12月到次年2月)宁夏20个气象站月平均气温资料,NCEP/NCAR发布的500 h Pa位势高度场和海平面气压场,200 h Pa、850 h Pa风场月平均再分析资料,运用线性倾向估计、M-K法及合成分析等方法,在研究宁夏冬季平均气温的年际变化及年代际变化特征的基础上,分突变前后的冷、暖期时段进一步分析大气环流场不同影响因子与宁夏冬季气温异常的关系,揭示宁夏冬季气温异常的成因。结果表明:(1)宁夏冬季平均气温由冷变暖的趋势非常显著,在1985年之前为冷期,1985年以后为暖期;冬季平均气温年代际变化在20世纪增暖趋势显著,21世纪后上升趋势趋于平缓。(2)不仅500 h Pa位势高度场的乌拉尔山高压脊和西太平洋副高是影响宁夏冬季气温异常的主要系统,海平面气压场的西伯利亚高压也是影响宁夏冬季气温异常的关键系统;高低空的偏北气流和偏南暖湿气流异常流场也对宁夏冬季气温变化造成一定影响。     

大气环流年代际变化对东亚北部冬季气温异常的影响

 利用NCEP资料1949～1999年间的地表气温(SAT)进行经验正交函数分解(EOF).得到的前2个模态均表明,20世纪70年代中期以后,东亚北部地区冬季气温增暖明显,发生了显著的年代际变化.这种气温的异常变化主要受到东亚冬季风的直接影响.近20多年来,北极涛动维持在正位相并持续增强,其对东亚冬季风的影响也越来越显著,东亚冬季风持续减弱,使得东亚北部地区冬季气温增暖.通过对SAT和SLP进行奇异值分解(SVD),结果表明北极涛动的持续增强可能是东亚北部地区冬季增暖的重要原因之一.     

南海夏季风强弱年东亚地表热力异常特征的合成研究

 利用NCAR/NCEP1948年1月-2002年12月共55 a 660个月的地表感热通量和地表潜热通量以及其它气象场的月平均再分析资料,计算了期间5-6月平均的南海夏季风湿位涡强度指数。由标准化的湿位涡强度指数距平的年际变化曲线,选择距平值大于0.5的年份为季风爆发的强年,距平值小于-0.5的年份为季风爆发的弱年,对强、弱年东亚及其周边地区的地表潜热通量（LHF）距平、地表感热通量（SHF）距平以及海平面气压（SLP）距平的分布特征进行了合成分析。结果表明,在南海夏季风爆发强年和弱年,其前期冬春季的地表潜热通量、感热通量以及海平面气压场的距平分布有很大不同,前冬的差别更为明显。冬季,LHF和SHF在强、弱年的主要差异在海洋上和近海地区,尤其是西太平洋沿岸,合成距平呈现沿海岸线的东北-西南向的带状分布,强年沿岸为正距平,弱年为负距平。LHF和SHF标准化距平叠加之和有同样的区域分布特征。这种强、弱年的距平分布差异,与低层风场在强、弱年的不同有密切关系,强年东亚冬季风偏强,弱年则反之。强、弱年SLP在前冬的距平差异,验证了上述结论。     

冬季大气O_3变化与东亚冬季风的关系研究

利用ECMWF提供的1979—2013年臭氧与位势高度资料,采用3种诊断分析方法,探讨了东亚地区臭氧与东亚冬季风的关系,得到了以下结论:(1)I_(win)与东亚各等压面高度上的臭氧以正相关关系为主,其中与50、100 hPa臭氧的正相关区域最明显;(2)东亚50、100 hPa臭氧与位势高度的变化区域总体来看较为一致,即当中纬度的臭氧增加时,中纬度的位势高度场降低,东亚大槽加强,冬季风偏强,反之亦然;(3)合成差值分析的结果表明,当EAWM偏强时,臭氧的正差值中心从30 hPa至100 h Pa有由北向南移动的趋势.     

中国近30年冬季日最低温度分布特征

选取1979-2011年全国共160个测站,选取冬季即当年12月到第二年2月份的日最低气温资料,对其进行EOF分析,研究了前三个模态下中国近30年来冬季最低气温的时间和空间分布特征。并利用NCEP/NCAR再分析资料,进行500hPa高度场和850hPa风场的合成分析,研究了冬季最低气温异常和环流的可能关系。研究发现:在不同的模态下冬季最低气温的分布特征有较大的差异,不同区域在不同时间段内的温度分布存在较大差异。从500hPa高度场和850hPa风场合成分析中发现,影响我国冬季最低气温异常的重要系统是东亚大槽和贝加尔湖东侧的高压脊。当500hPa上亚洲高纬度地区的贝加尔湖附近的高压脊偏强时,对应850hPa风场上我国内陆大部分地区的北风偏弱,对应的最低气温偏高。反之亦然。     

极涡对北半球冬季气温的影响

利用1951-2013年的NCEP/NCAR月平均气温、4次/d的日平均气温、位势高度再分析资料和国家气候中心74项环流指数中的10项极涡指数,统计了近60 a 100、300、500、1 000 h Pa等压面上北半球冬季气温的演变特征以及10项极涡指数与冬季气温的相关关系,讨论了极涡面积和强度指数的变化对北半球冬季气温的影响.结果表明,以20世纪70年代为界,北半球冬季气温呈先降低后升高的变化趋势,所关注的4个等压面上,气温年代际变化均较为明显.300、500、1 000 h Pa等压面上于70年代前中期气温开始升高,而对于100 h Pa等压面上的气温,80年代初期气温突然升高,随后下降.亚洲区极涡面积指数和北美区极涡强度指数与300、500、1 000 h Pa等压面上的冬季气温呈显著相关,且相关系数均为负值.冬季气温与极涡面积和强度指数的相关系数显著的个例在1 000h Pa等压面上分布最多,随着高度的升高,显著的个例逐渐减少.极涡对2012年冬季发生在欧亚大陆和2013年冬季发生在北美洲的极端低温事件有显著影响.     

乌拉尔山阻塞高压和西伯利亚高压协同作用与东亚冬季风之间的联系

利用1948-2016年美国气象环境预报中心(NCEP)和美国国家大气研究中心(NCAR)逐日再分析资料,选取乌拉尔山阻塞高压二维指数(UBI)、西伯利亚高压指数(SHI)和东亚冬季风综合指数(EAWMII),定量化的验证了乌拉尔山阻塞高压(UB)和西伯利亚高压(SH)发生的年代际变化特征,分析了该变化对东亚冬季风(EAWM)产生的影响.结果表明,冬季UBI、SHI和EAWMII两两之间呈显著相关.其中UBI与SHI之间30 a滑动相关除1988年以后UB和SH两者联系增强外,UBI、SHI和EAWMII的Mann-Kendall突变检验也表明,3者均出现了两次气候突变,第1次突变分别发生在1950-1960年、1960-1970年、1970-1980年;第2次突变发生在2000-2010年,但第2次突变可能不真.采用回归分析方法,研究了UB与EAWM年代际变化的影响,发现在UBI强的年份各要素场距平值对UBI的回归比UBI弱的年份更加明显;在UBI强的两个时段(1948-1985年,2001-2016年)各要素场距平回归值有所差异,后者呈现更加显著的变化,说明2000年以后UBI和EAWMII的相关性增加导致UB对EAWM的影响程度逐渐增强.利用合成分析验证了UB和SH协同作用与EAWM之间的联系.UBI高与SH强的年份,当东亚冬季表面温度呈现负异常时,在位势高度降低的同时,东亚大槽加深增强,中纬度300 hPa高空西风急流增强,有利于形成寒潮天气.在UBI低与SH弱的年份,各要素异常分布情况与上述基本相反.单一的UB和SH变化对东亚冬季各要素场虽然都有一定影响,两者的共同作用对东亚冬季表面温度、500 hP位势高度和300 hPa高空风场的影响更为显著.     

一次涡后局地冰雹天气过程分析

利用MICAPS常规资料、灾情调查资料、雷达回拨资料等,综合分析了2017年6月22日出现在巴彦淖尔市的冰雹天气。结果表明:500h Pa温度槽与850h Pa小温度脊的叠加造成的上干冷下暖湿层结是此次局地冰雹天气形成的主要原因;地面低压倒槽内的辐合线和冷高压前的辐合线是前后两个时间段降雹的直接触发系统;虽然探空资料中对流层整体受西北气流控制,但VAD风廓线表明700h Pa附近有明显的扰动经过。     

近8 ka东亚冬季风记录在东海内陆架的建立

目的在于尝试从东海内陆架上建立全新世高分辨率的东亚冬季风替代性序列.通过对位于东海内陆架闽浙沿岸泥质中部的PC-6孔(740 cm)进行AMS14C年龄测试和粒度分析,综合沉积构造、沉积层序与海平面变化讨论该孔的沉积环境,其上(0~450 cm)、中(450~540 cm)、下(540~740 cm)段分别对应于前滨、近滨和与现今环境基本一致的浅海沉积环境,其中上段的沉积作用主要受控于东海冬季沿岸流.通过计算该孔的粒级-标准偏差,提取了环境敏感粒度组分,该孔沉积物粒度由以28μm为界的2个粒度子体构成,它们的峰值即约5~6μm与102~125μm分别为对应于冬季沿岸流和波浪的敏感粒级;细粒组分(<28μm)对应于沿岸流,为沿岸流所携带,表现为平行于海岸的横向迁移,粗粒组分对应于波浪,沉积物以垂直于海岸的纵向迁移为主.PC-6孔上段细粒组分的含量一般在85%以上,利用其平均粒径序列建立了研究东亚冬季风演化的替代性序列.     

太阳磁场磁性指数对东亚夏季风的影响

根据太阳黑子相对数建立了1850~2011年太阳磁场磁性指数序列,并分析了其变化规律与特征,应用SLP和NCEP/NCAR资料归一化得出相对应年代的东亚夏季风指数以及东亚地区的海陆温度变化趋势,基于Morlet小波分析法对太阳磁场磁性指数和东亚夏季风的相关性做了相应的分析,并在此基础上分析了太阳活动影响东亚夏季风的途径。结果表明:海陆温差的变化是太阳活动影响东亚夏季风的主要途径;从1972年开始东亚地区海陆温差大幅度减小,随之东亚夏季风也存在较大幅度的减弱并与太阳磁场磁性指数呈负相关;且太阳磁场磁性指数与东亚夏季风存在相同的22年和40年层次周期。     

热带印度洋海温变化对东亚地区臭氧层分布的影响

利用英国Hadley中心的海温和NASA的臭氧混合比的月平均再分析资料,计算表征热带印度洋海温变化的主模态(IOB、IOD)的IOBI指数和IODI指数,分析了1980—2015年间热带印度洋海温异常与东亚地区平流层臭氧混合比之间的相关关系,探讨了热带印度洋海温变化对东亚臭氧层分布的影响.结果表明:(1)热带印度洋海温变化对东亚地区平流层臭氧分布有明显的影响,并且与IOB、IOD的时间变化规律相一致;(2)IOBI、IODI与东亚平流层臭氧变化具有一定的相关关系,特别是在春、秋季节时,平流层低层(70 h Pa)和中层(40h Pa)高度处两者间的相关性尤为显著.     

湖南冬季降水的年代际突变及其影响因子

利用1960-2010年湖南20个测站的降水资料,采用经验正交函数分解(EOF)等方法分析了湖南冬季降水的年代际变化特征及其影响因子。结果表明:1973-2009年湖南冬季降水经历了两次年代际突变,分别出现在1988和1998年。1973-1987年湖南冬季降水偏少,1988-1997年降水偏多,1998-2009年降水再次偏少。湖南降水的年代际变化与西伯利亚高压、北极涛动(AO)、东亚西风急流和欧亚遥相关型年代际变化的协同作用有关。西伯利亚高压偏弱、AO指数偏强、东亚西风急流偏弱以及欧亚遥相关型为负位相这些因子的共同作用导致1988-1997年期间湖南冬季降水偏多。而1973-1987年和1998-2009年,湖南冬季降水偏少时期,上述影响因子的变化则基本相反。     

冬季北极海冰面积异常与中国气温变化之间的年际关系

利用1957-2001年冬季的北极海冰资料、中国160站气温资料以及NCEP再分析的大气环流资料分析了冬季北极海冰面积异常与中国气温变化之间的年际关系.过去44年来,北极海冰面积总体上具有减小趋势(鄂霍次克海是例外,那里海冰面积有增加趋势),相应地北极涛动趋于增强,我国大部分地区趋于增暖.叠加这种趋势变化之上的是年际变化.在年际时间尺度上,冬季海冰变化的主要空间型表现为格陵兰海和白令海的海冰异常总是和鄂霍次克海、巴伦支海东部、喀拉海(新地岛附近)以及哈得孙湾的海冰异常符号相反,并且与500 hPa高度场上的EU和WP型遥相关对应.当冬季格陵兰海和白令海的海冰异常偏少,而鄂霍次克海、巴伦支海东部、喀拉海(新地岛附近)以及哈得孙湾的海冰异常偏多时,西伯利亚高压和阿留申低压都偏弱,冬季风减弱,东亚西风增强,我国冬季大部分地区温度升高;反之亦然.     

丰城市短时强降水天气分型分析

为了有效监测丰城短时强降水和预警大暴雨天气的发生，使用自动气象站数据、MICAPS天气图、云图、探空等资料，采用多种分析方法，对丰城市2012—2020年(5—8月汛期)短时强降水过程进行分析，结果表明:1)丰城市20次短时强降水过程有28个短时强降水回波系统个例，最多一次过程出现4个短时强降水回波系统个例，短时强降水最大值为65.6 mm/h;丰城短时强降水的统计是以雷达回波系统来体现，表现在回波形态和组合反射率CR强度上; 2)强降水主要出现在5—9月，大部份个例伴有明显的低层辐合，200 h Pa有分流区，同时有“上干下湿”“上冷下暖”的温湿场垂直结构，低层辐合与高层辐散相配合导致强降水的发生; 3) T-lnP图上强降水过程多伴有深厚的湿层，但中层也会有“干盖”结构，上干下湿导致强对流的发展，触发强降水的发生; 4)强降水过程中850 h Pa气温平均19.6℃，700 h Pa气温平均11℃，500～1 000 h Pa风垂直切变平均为10 m/s,700 h Pa相对湿度平均为89%,500 h Pa相对湿度平均为89%,CAPE平均614 J/kg、K指数平均38℃、SI...     

一次大规模降水天气过程中T639模式和常规业务模式的预报效果对比检验

利用T639模式对2009.6.29一次大规模降水天气过程的预报结果,与常规业务模式EC和日本模式进行对比检验,给出了对500hpa东北冷涡、高原槽、海平面气压、850hpa温度以及降水预报方面的对比结果,这对进一步促进T639在实际业务中的应用具有一定的现实意义。     

1961—2014年云南冬季寒潮活动规律及其与大气环流异常的关系

利用云南122个气象站1961—2015年逐日最低气温和平均气温资料,分析了云南冬季寒潮的活动规律以及大气环流异常特征.结果表明:①1961—2014年(近50 a)云南冬季寒潮频次(强度)呈减少(减弱)趋势,1984年为寒潮频次(强度)由多(强)转少(弱)的一个转折点.云南冬季寒潮存在8 a左右的显著性变化周期;②云南冬季寒潮与气温、降水存在较好的协同变化.当冬季寒潮频次偏多(少)时,云南气温偏低(高),降水量偏多(少);③云南冬季寒潮频次年际变异与大气环流异常密切相关.在海平面气压场,冬季北极涛动为正(负)位相、西伯利亚高压偏强(弱)以及东亚冬季风偏强(弱)时,云南冬季寒潮频次偏多(少).在500 hPa高度场,当极涡偏强(弱)、贝加尔湖高压脊偏强(弱)、东亚大槽和南支槽偏强(弱)时,有利于云南冬季寒潮频次偏多(少);④副热带对流层上层的急流变化是影响云南寒潮频次变化的一个重要因子,其可能通过影响冷涌向南爆发的频次进而影响云南寒潮的发生频次.     

亚欧大陆经向热力差异对亚洲季风的影响Ⅰ:与东亚冬季风的关系

 通过对亚欧大陆不同季节热力变化的对比分析,发现亚欧大陆冬、春季有明显的经向热力差异,夏、秋季存在准纬向的热力差异.进一步分析还发现大陆冬季经向热力差异与东亚冬季风有很好的正相关关系,即热力差异指数越大(小),则东亚冬季风越强(弱);在经向热力异常发生的同时,洋面热力状况也显著不同,从而导致东亚地区不同区域间海陆热力对比发生变化,引起降水分布的不同.     

陕西冬季极端气温趋势及与AO和ENSO的关系

为提高冬季极端气温灾害风险预测水平,利用1960—2012年陕西冬季气温数据、AO指数及Ni?o3.4区海温指数等资料,对陕西冬季极端气温变化趋势与AO、ENSO的关系进行了分析.结果表明,陕西极端暖(冷)日数在1960—2012年都呈上升(下降)的趋势;在20世纪80年代中后期有明显转折,转折后冷日数的年际变幅减小,冬季极端冷日数的变幅要大于极端暖日数的变化.相关性分析和概率密度函数(PDF)估计表明,AO和ENSO在不同的年代对陕西冬季的极端气温影响有差异;ENSO和AO位相不同,陕西不同地区极端暖(冷)事件发生的概率也存在差异.通过ENSO、AO在冬季不同位相综合配置下的气温分布和ENSO年冬季气温分布对比表明,陕西冬季极端气温是受ENSO和AO的综合影响,且不同位相的综合配置对陕西冬季不同地区的影响存在差异.     

AO与ENSO对云南冬春季降水分布的影响

利用1961—2012年云南124个气象观测站资料、北极涛动(AO)指数及Nio34区海温指数资料,分析了AO及海温异常对云南冬春季降水分布的影响,表明1冬季AO指数处于正位相时,云南冬季降水全省一致偏多;当AO处于负位相时,云南冬季降水全省一致偏少.AO处于正位相时,云南大部分地区春季降水以偏多为主;当AO处于负位相时,云南大部地区春季降水一致偏少.2Nio34区海温处于正位相时,云南冬季降水东部偏少其余大部偏多;当Nio34区海温处于负位相时,云南冬季降水全省一致偏少.Nio34区海温处于正位相时,云南春季降水几乎一致偏少;当Nio34区海温处于负位相时,云南春季降水一致偏多.3海温和AO对云南冬春季的联合影响分析也表明冬季降水受AO的影响较明显,而春季降水受海温异常影响较明显.4ENSO暖事件有利于AO对云南冬季降水的影响,AO与云南冬季降水成显著正相关.ENSO冷事件时AO对云南冬季降水几乎没有影响.ENSO事件发生时AO对云南春季降水的影响都不显著.这说明ENSO在AO对云南冬季降水的调制作用较春季明显.5在冬春季降水预测时,冬季可能应该主要关注北极涛动(AO)多于海温;春季可能应该着重于海温异常多于AO.     

不同地面类型热物理性质差异分析

热物理性质的差异是不同地面类型能量交换差异的物质基础。通过对青藏高原北麓河地区工程地面(沥青路面、砂砾路面)和自然地面(天然地表、高寒草原、高寒草甸)气象参数的观测与计算,分析地表温度、反照率、粗糙度和总体输送系数之间的差异。研究结果表明:夏秋季节沥青路面昼夜温度均高于其他地面类型,春冬季节沥青路面夜间温度高于其他地面类型;砂砾路面、高寒草原、高寒草甸白天表面温度差异约为2℃~5℃,夜间差异为1℃~3℃;天然地表的反照率大于沥青路面,反照率受太阳高度角和降水影响,随太阳高度角增加呈指数递减,在降雨时地面反照率有增有减,降雪增加地面反照率,降水后介质湿度增加,反照率减小;5种地面类型的粗糙度从大到小依次为砂砾路面、天然地表、沥青路面、高寒草甸、高寒草原;粗糙度的大小间接反映地面的能量输送能力,冬季天然地表输送系数大于其他地面类型,在其他季节,天然地表和沥青路面的动量输送系数较大,其次为高寒草原、高寒草甸、砂砾路面。