初夏南亚高压中心经向位置年际变化的一个关键预测信号

基于欧洲中期天气预报中心的ERA-interim再分析资料,应用统计和动力诊断方法,分析了初夏南亚高压（SAH）中心位置年际变化规律及其与青藏高原东南部热源异常的联系.结果显示：初夏SAH中心位置具有显著的准6 a变化特征,但仅有其经向位置与初春青藏高原东南部（SETP）大气潜热活动存在显著的负相关关系;与偏强的初春SETP潜热活动相联系,异常的西风出现在青藏高原的南侧20°N附近,偏西风异常北侧的正涡度异常及其南侧的负涡度异常,加强了青藏高原附近的异常气旋以及印度次大陆半岛及印度洋上空的异常反气旋,这一异常环流形势可以从初春一直维持到初夏,不利于SAH向北移动,最终导致初夏SAH中心位置偏南;反之,初春SETP异常偏弱的潜热活动将以大致相反的物理过程,最终使得初夏SAH中心位置偏北.冬末春初的SETP潜热活动是预报初夏SAH中心经向位置年际变化的一个关键信号.     

青藏高原四季大气热源气候态特征分析

利用NCEP的CFSR再资料分析了青藏高原上空四季大气热源的水平分布和垂直结构特征.结果表明:在水平分布上,春季和夏季,青藏高原上空大气是分布不均匀的热源,而秋季和冬季是比较均匀的弱冷源;在春季(3—5月),青藏高原主体上空呈现不均匀的弱热源,青藏高原东部边缘和西部边缘、南部边缘地区呈现较强热源,在喜马拉雅山脉一带也呈现强度不均匀的热源区;夏季,热源强度略强于春季,在整个亚洲大陆上最强的热源中心不在青藏高原上,而在青藏高原南侧及孟加拉湾中东部一带,另外高原西侧冈底斯山脉附近和喜马拉雅山脉中东部边缘一带还呈现弱冷源;秋季,青藏高原南部边缘及其以南的大陆地区表现为热源,且存在较强的热源中心,青藏高原东侧边缘也存在小范围的弱热源区;冬季,青藏高原上空大气呈现均匀的弱冷源;在青藏高原西部边缘及喜马拉雅山脉北侧呈现弱热源区;仅在冬季,青藏高原上空感热加热呈现为负值;不区分季节的情况下,青藏高原西南部上空的感热加热强于东北部;青藏高原西侧边缘、南部边缘和东南部上空的潜热加热永远强于青藏高原主体,而青藏高原主体长波辐射加热值大于南部边缘及东南部地区.在垂直结构上,春季和夏季大气整体表现为热源层,春季热源层厚度约为冷源层的3倍,夏季热源层厚度大致为冷源层的6倍;秋季,大气总加热在500 hPa层以下表现热源层,而500～150 hPa表现冷源层,且冷源层强度比夏季较强;冬季,大气总加热整体上表现冷源层,只有675 hPa附近到550 hPa层表现很薄的热源层,冷源层的厚度约为热源层的6倍;不分季节,青藏高原上空700～450 hPa感热加热分量项和大气总非绝热加热垂直廓线分布基本一致,而450～100 hPa潜热加热分量项和大气总非绝热加热垂直廓线分布基本类似;除冬季大气总非绝热加热基本表现为弱冷源外,其余季节低层均表现热源,而高层表现弱冷源,但层级的热状况强度方面仍存在明显的季节性差异.     

西南涡大气边界层结构的数值模拟Ⅰ:Ekman层流场特征分析

本文利用大气边界层模式,对1979年7月24～25日的一次西南涡进行了Ekman层流场分析。在理论计算的前提下,通过加入有限的实测风资料进行动力学调整,不仅在Ekman层中能较好地表现出西南涡的气旋性环流特征,而且发现西南涡在大气边界层中具有中尺度扰动的特征,在整个气旋环流的形势中有局部的反气旋环流出现,这是850hPa、700hPa大尺度天气图上所不能得到的。     

秋季欧亚波列对我国秋季降水和表面气温的影响

从Kosaka的丝绸之路遥相关定义出发,计算了秋季欧亚波列指数,并对秋季欧亚波列与东亚大气环流以及中国秋季降水和温度的关系进行了研究.诊断结果表明:秋季欧亚波列与中国东北秋季降水正相关,与华西秋雨负相关.当秋季欧亚波列正位相时,位势高度场上40°～60°N的欧亚大陆上空存在一个自西向东的"-+-"异常波列,该波列在我国东北部形成一个异常低压气旋式环流,使得东北地区降水异常偏多;而华西地区由于显著的下沉气流,以及弱的反气旋式环流及水汽供应偏弱的影响,华西秋雨偏少.另一方面,西北地区秋季欧亚波列指数与我国西北、四川北部及贵州表面气温负相关,可能是由于异常的西北气流引导冷空气南下引起的.     

柴达木盆地夏季极端强降水特征及大气环流成因

利用柴达木盆地气象台站逐日降水资料和国际卫星云气候学计划D2资料分析了柴达木盆地夏季极端强降水、云量及云水资源的时空分布特征,结合NCEP/NCAR再分析资料对夏季极端强降水事件发生时的大气环流进行了分析.结果表明,夏季极端降水阈值和极端降水日数在柴达木盆地东部大于西部,极端降水量也明显增加.柴达木盆地各种云量的空间分布形态不一,云量上升趋势不明显.云水路径、固态云水和液态云水的空间分布形态一致,具有"南低北高"的特征,三者的线性趋势在年和四季尺度均明显上升.环流分析显示,极端强降水事件发生时,对流层上层,西风急流向北移动,柴达木盆地位于急流南侧,有异常反气旋式环流,对应高空辐散区;对流层中层,柴达木盆地位于异常偏强的槽区及槽前;对流层低层,柴达木盆地东部位势高度异常偏低,出现异常气旋式环流,对应低空辐合,这种高层辐散低层辐合的环流配置为极端强降水提供了良好的动力条件.柴达木盆地极端强降水的水汽来源为印度夏季风对热带海洋的水汽经青藏高原东侧输送;西风带对欧亚大陆的水汽输送;西北太平洋异常气旋式环流西北侧的异常偏北风的水汽输送.     

热带和副热带大气准双周振荡特征对西北太平洋台风路径的影响

根据美国联合台风预警中心热带气旋的数据(1979—2010年)以及NCEP/NCAR再分析风场和高度场的资料,从气候学角度分析了近32年夏季西北太平洋3类路径台风的大气准双周振荡的特征,并合成分析了6~10月3类路径台风生成时刻的原始环流、低频环流以及QBWO周期内低频环流的演变过程,结果表明:对流层低层至中层的大气存在明显的10~20 d准双周振荡特征,这对西北太平洋台风路径的预报有很好的指示作用;低频环流的演变特征表明,在西北太平洋地区,QBWO是通过低频气旋和低频反气旋来影响南海的季风槽以及副热带高压的强度和位置,进而对台风的生成位置和移动路径产生影响;菲律宾以东低纬度地区生成的低频气旋易于台风的生成,低频气旋的正涡度带走向和移动趋势预示着台风未来的移动方向;另外,在副热带地区同样存在着一支自西向东传播的大气准双周振荡波列,热带与副热带大气准双周振荡的相互作用对台风的路径产生了重要影响,这对台风路径的预报有较好的参考意义.     

风对北部湾入海径流扩散影响的研究

本文根据北部湾红河等入海径流的最新资料,使用FVCOM数值模式计算风场显著不同的1988年和1989年夏季径流扩散特征;使用冬季平均风场计算包括径流在内的冬季北部湾环流。得出如下结论:(1)1988年8月,强的西南风除了在北部湾西岸产生较强的北向沿岸流外,东部涠洲岛附近形成气旋式环流;相应地在北部湾中偏北部有一个弱的反气旋涡,中部出现较大的气旋式环流;(2)1989年8月的西南风非常弱,表层的红河冲淡水主要沿北部湾西岸向南流,来自琼州海峡的余流,在北部湾北部形成范围较大的气旋式环流,与此同时,海湾南部也出现一个较强的气旋式环流;(3)冬季,在冬季偏北风驱动下,北部湾基本是气旋式环流,只有西北部水域出现一个反气旋式环流。     

孟加拉湾风暴的大气环流特征分析

利用联合台风警报中心和NCEP/NCAR资料,对1945～2008年孟湾风暴期间500 hPa和700 hPa的环流形势进行合成分析,得出:①不同移动路径的风暴与不同特征的大气环流有明确的相互配合关系,孟湾风暴期间,中高纬度为两槽一脊型,风暴向东北或西北移动时贝-巴之间的脊稍弱.②孟湾风暴向东、东北移动期间,脊前西北气流引导冷平流沿青藏高原南下进入云南,促使高原东南侧的低槽切变或横槽切变向南移动进入云南.但印度半岛至孟湾北部的反气旋强弱不同,西太平洋副高强度不同,高原南侧的系统也不相同.前者副高位置偏南偏西,西脊点西伸至92°～97°E间,脊线呈东北-西南走向,位于10°N以南,副高西北侧为偏西气流.这种大气环流特征有利于风暴向东移动.后者副高位置略偏北,西脊点位于108°E附近,脊线位于10°～18°N间,副高外围的西南气流控制孟湾东部至低纬高原地区,滇缅间为西南急流区,这种大气环流特征有利于风暴向东北方向移动.但两者都会给云南造成强降水天气过程.③风暴向北移动时,中高纬度气流较为平直,高原南侧至孟湾北部为低槽区,印度半岛为反气旋环流控制.副高西脊点位于100°～106°间,脊线呈东西走向,位于15°～25...     

“2010.8.27”大理州大到暴雨过程分析

分析了2010年8月27日大理地区强降水天气过程的影响系统、物理量特征,结果表明此次区域性强降水过程的主要影响系统是滇缅高压与西太平洋副热带高压之间的辐合区以及低层的切变线;强降水开始前,大理上空是能量的高值区且大气处于不稳定状态;从水汽条件看,过程开始前低层湿度大,有水汽的强辐合,高层同样存在水汽的强辐合;强降水出现时存在剧烈的上升运动释放不稳定能量,且低层正涡度高层负涡度、低层辐合高层辐散的配置也有利于上升运动的发展和强降水的产生.     

重庆一次特大暴雨过程的中尺度数值模拟与诊断分析

利用三重嵌套的非静力中尺度数值模式MM5对2007年7月16~17日发生在重庆的特大暴雨天气过程进行了数值模拟,并利用模拟结果进行了诊断分析.模拟结果表明:模式对降水的落区的模拟效果较好;模拟出的中-α和中-β系统的分裂演变过程与强降水出现的时段吻合.诊断分析表明:强降水与水汽辐合的大值密切相关,降水强弱与辐合强弱变化一致;随着上升运动的加强,不稳定层结在暴雨区上空形成的倒“V“型结构逐步加深,不稳定层结不断向高层发展;此次暴雨维持和发展过程中,强降水区与强上升运动及正负涡度柱有较好的对应关系,负涡度柱比正涡度柱后发展先衰减,暴雨区上空始终维持高层辐散比低层辐合强的结构.     

利用卫星资料对青藏高原地区空中云水资源的研究

利用青藏高原地区39个站的地面站逐日观测资料,采用泰森多边形法计算了青藏高原地区2007-2011年多年平均月降水量.利用美国环境预报中心逐月再分析资料,计算了2007-2011年各季节的高原季风指数,借助相关分析法分析了影响青藏高原地区降水量的环流因素.利用MOD08大气可降水量和云产品,用奇异值分解法分析了青藏高原地区可降水量与云参数的关系.将地面降水与量资料和MOD08大气可降水量资料结合,计算了青藏高原地区的降水效率.结果表明:西太平洋副热带高压面积指数、亚洲经向环流指数、亚洲纬向环流指数和高原季风指数均与降水量具有显著的相关关系;可降水量与云顶温度、云量、云顶气压和云光学厚度都有很显著的关系,通过奇异值分解,发现每对奇异向量场之间的相关系数,第一模态均达到5%显著性水平,方差贡献均超过989%,每组对应的可降水量的第一模态的异性相关系数在整个青藏高原地区都为正值,且都通过了95%的显著性水平检验,说明可降水量对各云参数的影响在整个研究区域都很大.青藏高原地区上空的云水资源具有较大的开发潜力,年降水效率为32.2%.     

2006年7月21日信阳暴雨过程分析

2006年7月21日,信阳地区出现了一场区域性暴雨。此次过程是由中低层低涡切变线和地面弱冷空气共同影响造成的。本文通过其低空平均水汽通量和高低空涡度场分析得出三点认识:(1)暴雨区处在水汽输送带中心,高层处负涡度区,低层处正涡度区,正涡度中心位于信阳上空,大气处于位势不稳定状态中。(2)由于槽前西南急流的输送,暴雨临近出现了超常的增湿增能现象。(3)在有利的环流形势制约作用下,使系统完成了能量转换机制,支持了强降水过程。     

2008年"2.28"低纬高原强对流成因诊断与数值模拟

 利用常规观测、NCEP1°×1°再分析资料和中尺度WRF模式,对低纬高原云南2008年"2.28"强对流进行成因诊断和数值模拟研究,结果表明:此次复杂强对流在春季低温冷冻灾害和位势稳定背景下,由强垂直风切变、低层潮湿和足够水汽供应以及强抬升机制共同作用造成.过程中,强对流由强斜压不稳定释放诱发在低层湿舌附近;冰雹、雷雪上空-20 ℃温度层在450hPa层上少动, 0~-20 ℃温度梯度是冰雹大于雷雪的;降雹的饱和水汽团高度比雷雪高;垂直干位涡反映了对流层高层强位涡高值的强干冷西北气流向低层、低纬传送和中低层小位涡西南暖湿急流交汇特征.WRF模拟结果佐证了位势稳定条件下存在强垂直风切变会发生剧烈对流的事实,水平风、抬升凝结高度和最大对流有效位能等可为判断云南有无强对流及其种类提供参考依据.     

青藏高原地面加热场与春季川渝地区气温的关系

应用奇异值分解(SVD)技术,研究了青藏高原地面加热场与东亚地区上空500hPa高度场及其东侧川渝地区春季气温场的时空联系和冷暖异常成因.结果表明:前期冬季青藏高原地面加热场与后期春季高度场的第1模态代表了两场间的主要耦合特征,具有显著的时空相关;前期冬季青藏高原地面加热场通过影响后期春季500hPa高度场,导致未来春季大气环流变化,是造成川渝地区春季气温异常的重要原因.       

北半球平流层高层极涡变化特征的模拟研究

应用一个包含完整平流层的谱元大气模式(SEMANS),对平流层高层极涡进行模拟研究,并系统地讨论了位于平流层高层北半球极涡面积及位置的年际变化特征。结果表明:模式能再现平流层高层及中间层大气温度场及风场的特征,温度在平流层高层随高度的增加而增加,冬季温度变化幅度比夏季大;还可再现1月和7月平流层高层中纬向风随高度的分布特征。平流层高层的极区环流系统9月至次年4月为气旋,6月和7月为反气旋。位于北半球平流层高层的极涡面积在全年过程中呈现先扩大后收缩的趋势,极涡位置在秋冬季变动幅度最大,呈现明显的偏心结构偏向亚洲大陆区,只有夏季表现为绕极环流。位于平流层高层10 h Pa的极涡面积的变化要提前相对于它更高的层次,各层极涡变化相互影响,关系紧密。     

大气30-60 d振荡特征及其与广东持续性强降水的联系

利用美国NCEP/NCAR的逐日再分析资料,分析了2005年6月华南持续性强降水期间850和500 hPa低频位势高度场、850 hPa低频风场和低频OLR场的水平分布及经、纬向传播特征。结果表明,2005年6月2-5日较弱的持续性降水期间,广东地区上空无明显的低频位势扰动和低频对流的发展和加强,但6月18-23日的持续性强降水过程中,大气的30-60 d振荡明显,副热带西太平洋上对流层中低层低频位势扰动有明显的西传特征,南海中北部低频位势扰动向北传播的速度比低频对流活动传播更快。6月初副热带高压带上西太平洋地区低压扰动可能是该区低频气旋和低频对流扰动的源,其中低频气旋北移和西太平洋上低频反气旋的发展是促使广东地区上空低频对流发展和加强的重要原因,为此次持续性强降水的发生提供了有利环流背景。     

青藏高原的抬升和夷平过程对气候与环境的影响

系统地讨论了高原隆起前的早第三纪至现代青藏高原的７次抬升过程对气候和环境的影响，应用气象学理论分析了当时气候形成的原因。主要结论：（１）高原隆起前的干热气候是由于隆起前全球地势平坦，致使大气热机效率很低之故；（２）渐新世初高原的水平尺度达到了斜压大气地转适应的临界尺度，大气环流从南北两极“两涡对峙”突变成地球三极的“三涡鼎立”，气候发生突变；（３）分析了２．５Ｍａ时高原抬升到２０００ｍ这一重要临界高度后大气环流的一系列相应变化；（４）计算、比较了最大冰期地气系统能量平衡与现代的差异，并由此分析了当时的气候状况     

东亚和西太平洋地区Hadley环流对对流层臭氧分布的影响

 采用了后向轨迹方法,利用臭氧混合比ρ₃和风场资料,来探讨东亚和西太平洋地区上空Hadley 环流对对流层臭氧分布的影响,文中对所研究关键点上7月份对流层高、中、低三层的轨迹进行分向统计后,计算方向概率与ρ₃的相关系数,得出了东亚和西太平洋地区Hadley 环流水平平流作用对臭氧分布的影响.结果表明:①青藏高原地区上空对流层低层Hadley 环流水平平流作用将会使臭氧混合比减少,而对应的高层南半球Hadley环流下沉支,其总体效果则是使臭氧增加;②在西太平洋地区上空对流层低层,北半球Hadley环流上升支其作用是使臭氧混合比减少,对应的高层南半球Hadley环流下沉支,其影响较弱;③另外,东亚季风的水平平流作用似乎和臭氧的分布也有联系,这还有待于进一步研究.     

防城港湾以西海域水体输运及其机制研究

为了探究防城港湾外海域的水体输运方式及机制，本文对历史调查数据及最新的海流调查资料的海流玫瑰图进行分析，结果发现：防城港湾以西海域的水体输运，冬季为反气旋式环流控制，水体输运主要为NE向；夏季为沿岸入海径流、气旋涡控制，水体输运主要为WSW向。春季和秋季，表层水体输运主要为WSW向，中层以下水体输运为NE向。风对表层流的影响较明显，夏季西南季风造成沿岸水的堆积产生正压梯度力使表层水体往西南向输运，但不起主导作用。中层以下主要受北部湾北部气旋式、反气旋式两种不同形式的环流控制。除此之外，琼州海峡西向流、入海径流、地形等对水体输运也产生重要的作用。     

广东省英德市一次持续强降雨天气成因分析

应用常规观测资料、自动气象站加密观测资料,结合T213和日本、欧洲数值预报等产品,对2008年6月11～18日广东省英德市大范围持续性强降水天气的成因进行了分析。结果表明：这次持续强降雨过程是在我国中高纬稳定的两槽-脊环流形势下,受从青藏高原地区不断分裂东移的短波槽、中低层切变线、西南暖湿气流及地面低槽共同影响产生的。孟加拉湾至中南半岛和副高西侧南海西南气流是两支主要的水汽输送带;低层强盛的偏南气流建立起水汽通道,把水汽源源不断地往暴雨区输送,低层增温增湿导致中层以下大气对流不稳定;南亚高压位于中南半岛西北部,有利于高层辐散和低层辐合,上升运动得以发展和维持;在华南存在的低层切变线,有利于水汽的辐合和雨带的维持,风速脉动对强降水产生有激发作用。