正常季风年华南夏季“旱涝并存、旱涝急转”之气候统计特征

强"旱涝并存、旱涝急转"(DFC)事件是华南地区夏季频发的一种气象灾害,指在同一季节内旱、涝事件交替出现的情形,是东亚夏季风季节内变异的显著表现之一,长期以来对其研究较少.文中揭示了华南夏季DFC现象与季节性严重旱、涝事件的显著差异,对华南夏季DFC的气候统计特征的研究表明:华南DFC夏季总雨量往往趋于正常,季节平均季风分布接近正常年份,强DFC夏季易"旱"且易"涝",而弱DFC夏季则较为"风调雨顺";华南DFC夏季同期大气环流的季节平均特征总体看来接近气候态(即正常年),但强DFC夏季低层80°E—130°E之间的越赤道气流、澳大利亚高压、孟加拉湾-中南半岛的偏南风水汽输送以及高层的伊朗高压和东亚东风急流均强于弱DFC夏季;此外,华南强DFC夏季前期往往伴随着冬春季的QBO信号增强、秋冬季中国近海-西北太平洋海温和春季东、西印度洋海温增暖.所有这些为华南夏季DFC现象的预测提供了有参考意义的前兆信号.     

大尺度大气环流异常与长江中下游夏季长周期旱涝急转

利用国家气象信息中心提供的1957~2003年中国720站夏季(5~8月)逐日降水资料, 对长江中下游地区夏季长周期旱涝急转现象(分旱转涝和涝转旱两种类型)进行研究, 定义了一个长周期旱涝急转指数(LDFAI), 再结合ERA-40再分析资料及1957~2003年南半球和北半球环状模(SAM和NAM)指数时间序列, 分析了异常年的同期和前期的大尺度大气环流异常特征, 结果表明: 旱转涝年旱期西太平洋副高主体偏南, 长江流域低层负涡度中心发展伴随着辐散、下沉的加强和水汽输送减弱, 同时南亚高压和高空西风急流位置偏南, 长江中下游地区干旱少雨; 涝期西太平洋副高北抬, 该地区低层有正涡度发展并伴随辐合、上升运动和水汽输送较强, 南亚高压和高空西风急流北抬, 导致该地区降水增多. 涝转旱年涝期北方冷空气活跃, 冷暖空气交汇于长江中下游地区, 低层正涡度发展同时辐合、上升运动和水汽输送较强, 南亚高压位于高原南侧上空, 长江中下游地区偏涝; 旱期低层有负涡度中心发展伴随着辐散、下沉的加强和水汽输送减弱, 副高异常显著的北跳, 南亚高压向东向北扩展至华北地区, 长江中下游转为东风急流所控制, 干旱少雨. 另外, 长江中下游夏季LDFAI与其前期2月份的SAM和NAM存在显著的负相关, 这为长江中下游夏季长周期旱涝急转现象的预测提供了有参考意义的前兆信号.     

东北冷涡的“气候效应”及其对梅雨的影响

东北冷涡是东亚中高纬地区重要的天气系统. 尽管其时间尺度为天气尺度, 但是频繁的东北冷涡活动具有显著的“气候效应”. 这种“气候效应”不仅会影响东北地区对流层低层的月平均气温, 而且对东亚地区梅雨期降水也具有影响作用. 利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF)提供的ERA-40再分析资料, 对东北冷涡的“气候效应”及其与东亚梅雨的关系进行研究, 发现: 梅雨期东北冷涡和降水量存在显著的相关关系, 东北冷涡越强, 梅雨量很可能偏多, 东北冷涡越弱, 梅雨量很可能偏少; 东北冷涡强年, 东北冷涡引导北方“干冷”空气南侵, 与低层强盛西南暖湿气流在梅雨区北缘交汇, 形成“上干下湿”的不稳定层结, 在上升运动的触发下, 最终导致梅雨量偏多, 东北冷涡弱年情况正好相反; 前期北太平洋海温的异常可能是导致梅雨期东北冷涡异常的因素之一, 夏季的海陆热力对比对东北冷涡起着促进作用, 而冬季的热力对比对东北冷涡起着抑制作用. 所有这些为东北冷涡和梅雨的短期气候预测提供了具有参考意义的结果.     

波速确定在基桩反射波法检测中的应用

通过对桩身混凝土中应力波波速的讨论，提出了建筑场地工程桩平均波速的确定方法，为采用反射波检测方法校核工程桩长度，判定缺陷深度提供了方便。     

中国东部城市下垫面变化对南海夏季风爆发影响的数值模拟

本文利用美国国家大气研究中心(NCAR)开发的公用大气环境模式(CAM5.1)进行了中国东部大规模城市下垫面变化对南海夏季风爆发影响的数值模拟研究.结果表明:CAM5.1模式能够很好地模拟出东亚夏季风系统季节演变过程中大尺度环流场和降水分布的变化.敏感性试验结果表明中国东部大规模城市群的发展会使得南海夏季风提前1侯爆发;控制试验中5月中旬南海地区东南风向西南风的转变,以及降水量激增现象的出现,均较无城市试验中提前.同时,城市化快速发展阶段与南海夏季风爆发的年代际变化存在时间段的吻合,初步推断城市下垫面发展可能是1993年之后南海季风提前爆发的原因之一.对南海季风爆发影响的原因分析可以看出,城市化引起的下垫面物理属性变化,使得从春至夏的季节转变中,东部(110°-120°E)中高纬度陆地对大气的感热加热增强,减小了海陆之间的热力对比,加快陆地低层大气降压,从而引导南海季风提前爆发.     

西风应力的纬向变化对热带海气耦合过程的影响

本文研究了西风应力的纬向变化对热带海气耦合过程的影响问题,得到了柱函数展开后的赤道β平面上的绝热线性运动方程的零阶和二阶的解析解．结果表明,引入西风应力的纬向变化后,整体温跃层厚度降低,暖水东移之前会在接近西边界处形成堆积层,这说明西风应力的纬向变化对于Kelvin波的形成是一个必要的因素．另外,当边界冷水东移之后,新的暖水不断补充到西边界,如果西风应力的作用时间较长,暖水补充的效应减弱并在时间上滞后．同时,西风应力的纬向梯度需要达到一定的强度才能得到较为合理的结果．由于西风应力的纬向变化,在热带大洋的西边界,在西风应力的驱动下,经圈流在其作用时间内随时间增长,在这之后随时间衰减,此时在西边界处经圈流是稳定的．总之,引入西风应力的纬向变化能得到较为符合实际的解．     

基于广义极值分布的设计基本风速及其置信限计算

引入涵盖Gumbel,Frechet,W eibull三类极值渐近分布的广义极值分布(GED)模型,给出该模型参数的极大似然估计的计算公式,并由此导出设计基本风速及其置信上限的计算方法.采用南通气象观测站的年最大风速资料进行实证研究,分别用似然比法和Kolmogorv统计量检验分布的拟合优度,得出南通气象观测站年最大风速符合Frechet分布,而由样本值构造的经验分布与理论分布曲线基本相吻合.因此,由GED模型导出的计算方法明显优于采用单一分布的方法.