夏季青藏高原东部热源异常与环流场和降水的关系

利用NCEP/NCAR再分析资料和中国160个站点的月平均降水资料,选取了2008年9月四川汶川地区特大暴雨实例,分析并验证了夏季青藏高原东部热源异常和中国局部降水异常的关系。结果表明:1夏季高原东部热源偏强会引起500h Pa风场能量偏大,其能量大值区与强降水区域分布相对应;2夏季高原东部热源偏强会引起南亚高压偏东偏强,从而引起西太副高西伸,使得水汽源源不断的向降水区域输送;3夏季高原东部热源异常时,通过加热场-高度场-降水场的同期及滞后效应,进一步影响到中国局部地区的降水异常。     

热带低频振荡对云南5月旱涝的影响

通过统计合成的方法,挑选出云南5月降水的多(少)年,分别对云南5月降水多(少)年时,热带低频振荡MJO的强度和位相变化对其降水的影响研究发现,当强MJO持续位于第4~6位相时,是造成云南5月降水偏多的有利条件,其它位相的强MJO对云南5月降水的影响不大.但MJO对云南5月降水多(少)年的影响具有明显的年际变化,所以对MJO在第4~6位相时云南5月降水变异的2个典型年份作进一步研究,发现孟加拉湾的西南水汽输送的早迟以及热带MJO引发的中南半岛附近对流北传是否活跃也是影响云南5月降水多寡的重要条件.     

全球环流异常特征及其与中国气候变化的关系

采用球谐函数展开方法对1948—2009年NCEP/NCAR(美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心)高度距平场再分析资料进行分析,通过"时间-高度"的二维坐标方式考察环流异常的立体结构特征,发现南、北半球大气环流在1980年前后发生了明显的正负位相(槽脊)突变.与中国冬季温度和夏季降水的相关分析表明:前期春、夏、秋季的北半球环流纬向正异常越强,华北地区的冬季气温越高,反之越低;前一年冬季环流异常与华北—河套地区的夏季降水呈现反相关,春季北半球均匀异常环流与华北及西南夏季降水呈现反相关;大气环流的纬向异常与华北—河套地区的夏季降水呈现正相关,而同期环流异常与华北东部、西南及江南北部的降水呈现负相关.     

对云南2011年冬季降水的延伸期天气预测试验

 在前期对MJO研究基础上于2011年11月8日根据MJO的活动情况及发展趋势,作出"云南延伸期天气预测第3次试验(11月12日—12月15日)".通过对天气形势及云南省天气实况的具体对比分析,就该实验进行了认真检验:在干窗口期云南日降水距平百分率几乎维持在-100%,基本无有效降水,与试验结论1基本一致;在湿窗口期有2次合适的环流形势引导赤道地区的水汽进入云南,分别造成云南南部及云南东部的降水和雨雪天气过程,与试验结论2和3一致;在干窗口后期滇中以南、以东地区出现一次小雨降水过程,预报试验对MJO的传播速度估计偏慢;本次在西南地区极端干旱背景下的延伸期预测实验是成功的,为云南省气象台提高冬季延伸期干湿预报和雨雪天气预报的水平提供了实用的理论依据,对提前准备人工降雨等工作以缓解西南地区的旱情有很好的贡献.     

印度洋暖池热含量变化对低纬高原汛期降水的影响

 利用美国Scripps海洋研究所提供的1961—2003年的海洋热含量再分析资料、低纬高原148站降水资料和NCEP/NCAR环流再分资料,采用EOF分析、相关分析、合成分析等方法研究了印度洋暖池热含量变化,及其对低纬高原6—8月降水的影响及其可能原因.结果表明,印度洋暖池6—8月热含量变化E0F分析第1模态为全场一致型,解释方差为28%.印度洋暖池热含量与中国低纬高原6—8月降水的关系主要体现为与云南北部和东部等地区的显著正相关,这种相关关系源于前期2—4月,且随时间的推移其影响范围不断扩大,至同期时达到最好.在印度洋暖池热含量偏高年,暖池区持续的加热异常在东侧对流层低层激发出反气旋式环流异常,造成副高西伸,从而在副高外围形成一条自孟加拉湾向低纬高原区域的经向水汽输送带,为低纬高原区域输送大量的水汽,从而造成低纬高原区域降水增多.相反,在印度洋暖池热含量异常偏低时,西南风水汽输送带较弱,水汽输送无法穿越山脉输送到低纬高原区,造成低纬高原汛期降水偏少.
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冬季中东急流时空变化特征及其与中国气候的关系

采用1968—2009年NCEP/NCAR月平均再分析资料和1968—2008年月平均中国160站降水和气温资料,使用EOF分析等方法,研究了冬季中东急流的时空变化特征及其与中国气候的关系。结果表明:中东急流存在3个主要EOF空间模态(其方差贡献率分别为26.9%、20.9%和17.0%),第1模态反映了急流核下游的急流变化特征,第2模态反映了急流区域的南北反相变化特征,第3模态反映了急流核上游的急流变化特征;冬季中东急流指数具有明显的年际变化特征,主要存在2~4年和准8年的周期振荡。冬季中东急流与中国西南地区气温(华南地区降水)呈显著负(正)相关关系;中东急流偏强、偏弱年的中国气温及降水差值显著区域分别位于西南地区(最大差值达3°C)和华南大范围地区(最大差值达180 mm)。     

华北夏季降水年代际变化与东亚夏季风、大气环流异常

利用华北夏季降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,对华北夏季降水、东亚夏季风年代际变化特征及大气环流异常进行研究,发现一些有意义的结果:华北夏季降水变化存在明显的8a、18a周期,东亚夏季风变化18a、28a周期性比较明显,二者年代际变化特征明显,但华北夏季降水变化和东亚夏季风变化的周期不完全一致.华北夏季降水量变化在60年代中期发生了突变,东亚夏季风变化在70年代中期发生了突变.华北夏季降水与东亚夏季风变化存在很好的相关关系,强夏季风年,华北夏季降水一般偏多,弱夏季风年,华北夏季降水一般偏少,但又不完全一致.东亚夏季风减弱是造成华北夏季降水减少的一个重要因素,但不是唯一因素,华北夏季降水减少还与环流异常密切相关.在地面上,青臧高原地区、华北地区气温下降造成华北低压系统活动减少,不利于降水.在850 hPa层上,东亚中纬度的西南季风和副热带高压南部的偏东风、西北部的西南风异常减弱,使得西南气流输送水汽很多难以到达30°N以北的地区,而副热带高压西部外围偏东南、偏南气流输送到华北地区的水汽也大量减少,水汽不足造成华北夏季降水偏少.在500 hPa高度场上,80年代欧亚遥相关型表现与50年代相反,变为欧洲( )、乌拉尔山(-)、中亚( )形势,这种环流使得乌拉尔山高压脊减弱,贝加尔湖至青藏高原高空槽变浅,纬向环流表现突出,不利于冷暖空气南北交换.同时在500 hPa气温场上,80年代,西伯利亚至青藏高原西北部的冷槽明显东移南压到蒙古至华北地区,锋区位于华北以东以南位置,使得华北地区冷暖空气交汇减少,降水也因此减少.华北夏季降水减少是由于东亚夏季风减弱和大气环流异常造成的.     

我国春季降水的分布特征及其与环流异常的关系

利用EOF、小波分析和相关分析讨论了我国春季降水的分布特征及降水异常的环流背景,结果表明:春季降水(3～5月)主要集中在北纬30°以南的中东部地区,而北方则降水稀少,西部降水有增加的趋势,中东部降水有减少的趋势,但不是很明显.EOF1表明长江以南和长江以北的降水呈反向分布,长江以南大范围降水变化的特征时间尺度分别为2,7a和15a,且15a时间尺度变化有明显向较大时间尺度演变的趋势,EOF2表明长江中下游与华南降水呈反向分布,长江中下游大范围降水变化的特征时间尺度分别为2,9a和更大时间尺度,且9a时间尺度变化具有明显的向较小时间尺度演变的趋势.当退居在中太平洋的副高偏强,西伸,副高北侧气压梯度力加大时,有利于长江以南地区降水,当副高偏北,西伸到长江中下游上空,乌拉尔山阻高偏强时,则有利于长江中下游地区降水.     

2008年1月中国南方地区罕见低温冰雪天气的气候特征及其成因

 利用1951～2008年1月的中国160站气温降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,分析了2008年1月中国南方地区罕见低温冰雪天气的气候特征及其成因,结果表明:①中国南方地区持续的低温和降水叠加是形成罕见低温冰雪灾害的直接原因;②2008年1月亚洲地区大气环流异常,出现了4个较异常的环流.乌拉尔山地区阻塞高压环流异常偏强,导致冷空气活动频繁、气流南北交换较强;东亚槽异常偏强,利于强冷空气南下;西太平洋副热带高压异常偏北,对冷空气滞留在中国南方地区和持续水汽输送起重要作用;高原南侧的南支槽异常偏强,这是持续水汽输送的必要条件;③导致中国南方地区罕见低温冰雪天气的主要原因是大气异常环流的异常配置.乌山阻塞经向环流较大,但东亚槽的位置偏北偏东,在加强气流东西交换的同时削弱了冷空气南下的速度;副高较强,一方面阻挡了强冷气团的快速南下,另一方面加强了副高西侧偏南气流的水汽输送;高原南侧的南支槽的强弱对水汽的输送起决定性作用.     

区域气候模式对ENSO—PSAC-东亚气候异常桥的模拟能力检验

利用区域气候模式RegCM3对1982／1983年及1998／1999年的10月至次年2月的中国东南部降水进行了模拟试验,考察了模式对ENSO年份菲律宾反气旋活动的模拟能力。结果表明：RegCM3能够较好地模拟ENSO年份我国东南部的降水异常;垂直环流、水汽输送通量及其散度异常场的模拟结果均与实际吻合,并能解释降水异常的原因;另外,RegCM3成功地模拟出ENSO年份菲律宾海上的反气旋的活动情况。该模式适用于ENSO年份冬季东太平海温异常-东亚气候异常的研究。     

异常分析在长江中下游暴雨分析和预报中的应用

极端天气事件极易造成严重的气象灾害,对人类的生命财产和国民经济建设及国防建设等造成严重损害。使用欧洲中心(ECMWF)的ERA5再分析资料,选择对极端天气有分析和预报有效的原始异常度(RA)和标准化异常度(NA)对南通地区2016年7月11日极端强降水过程进行分析和预报。研究表明,相比于常用的原值场,RA和NA等异常场对分析和预报该次强降水过程更有优势。日常业务中常用的原值场,很难明显给出对极端降水有较好指示意义的预报指标,相比之下,RA和NA这种异常场,可以给出更为有效的极端降水预报指标。这表明,极端降水事件与气象要素的异常部分直接相关。极端降水的落区与位势高度RA和NA的负异常中心接近,湿度的RA和NA正异常出现的时段和位置也与降水出现的时段和位置有较好的相关性,降水强度与湿度和位势高度的RA和NA的异常强度也有一定关系。综合分析不同高度和位置位势高度和湿度的RA和NA,对分析和预报潜在极端天气的落区、强度和出现时段有重要帮助。使用ECMWF的模式预报资料,通过分析不同时效对该次过程的降水和850 hPa位势高度的预报结果,相比于对降水本身的预报,模式对850 hPa位势高度NA场的预报更为稳健,更有利于预报员该次极端降水事件的把握。     

南盘江流域主汛期降雨量年(代)际变率研究及趋势预测

利用二次多项式平滑和Morlet小波分析,研究了南盘江流域主汛期降雨量的年(代)际周期变化;并挑选了相关性较好的预测因子,利用最优子集回归方法对主汛期降雨量建立预测模型.结果显示:①从线性趋势来看,19612014年南盘江流域主汛期降雨量是逐步减少的,减少幅度为每年2.7mm;②南盘江流域主汛期降雨量在年代际尺度上以准14a和准18a周期为主,而在年际尺度上则以准3a、准6a和准9a为主,并且显示出年际变化的年代际差异;③最优子集回归模型回归值和实况值距平百分率符号一致率为70%,回归准确率为87.5%;而试预报值与实况值的距平百分率符号一致率为71.4%,预报准确率为85.7%,显示出较好的趋势预测效果.     

甲氨基阿维菌素苯甲酸盐对2种蝌蚪血红细胞微核及核异常的诱导

以黑眶蟾蜍蝌蚪及中华大蟾蜍蝌蚪为研究对象,采用微核实验检测了甲氨基阿维菌素苯甲酸盐(甲维盐)对2种蝌蚪红细胞的微核及核异常的诱导.结果表明:在实验室条件下,当质量浓度达到0.02mg.L-1的甲维盐处理24h,黑眶蟾蜍蝌蚪红细胞的微核率和核异常率与对照组相比有极显著的提高;当质量浓度达到0.01mg.L-1的甲维盐处理48h,中华大蟾蜍蝌蚪红细胞的微核率和核异常率与对照组相比有极显著的提高;在一定质量浓度和时间范围内,蝌蚪红细胞微核率和核异常率随甲维盐质量浓度的增加和染毒时间延长而增加,并显示出两者之间存在一定的剂量效应关系.甲维盐对2种蝌蚪的红细胞造成显著的遗传损伤.     

AVHRR植被产品在干旱研究中的应用

本文利用AVHRR数据产品NDVI计算得到河北省的距平植被指数和条件植被指数分布图,对河北省1997年的高温干旱进行分析。遥感测算得到1997年发生干旱的面积与农业部门统计的干旱面积误差为11.3%;利用降水资料得到河北省47个观测站点的降水距平百分率图,与距平植被指数和条件植被指数分布图的旱情分布情况较一致。证明利用植被指数产品进行干旱监测具有一定的可行性。     

合金元素对新型镍基粉末高温合金的热力学平衡相析出行为的影响

通过热力学平衡相计算方法,系统研究了某新型镍基粉末高温合金时效温度下合金元素对热力学平衡相析出行为的影响.计算结果表明:René104合金析出的主要平衡相为γ′、MC、M23C6、M3B2和TCP相.Cr和Co含量主要影响TCP相的析出行为及γ′相的析出温度,Cr含量对M23C6和M3B2的析出行为有一定的影响,Cr的建议质量分数为13%;Mo和W含量影响TCP相和M3B2的析出行为.质量比Al/Ti和Nb/Ta影响γ′相的析出行为,建议控制Al/Ti和Nb/Ta比平衡,以使γ′相起到理想的强化效果.C和B含量显著影响碳化物和硼化物的析出量,还可间接抑制TCP相析出;Zr含量对MC和M23C6碳化物的析出有影响;增Co降Cr和调节合金元素含量以获得小的点阵错配度是第3代涡轮盘用粉末冶金高温合金成分优化设计的趋势.     

Intraseasonal interaction between the Madden-Julian Oscillation and the North Atlantic Oscillation

Bridging the traditional gap between the spatio-temporal scales of weather and climate is a significant challenge facing the atmospheric community. In particular, progress in both medium-range and seasonal-to-interannual climate prediction relies on our understanding of recurrent weather patterns and the identification of specific causes responsible for their favoured occurrence, persistence or transition. Within this framework, I here present evidence that the main climate intra-seasonal oscillation in the tropics-the Madden-Julian Oscillation (MJO)-controls part of the distribution and sequences of the four daily weather regimes defined over the North Atlantic-European region in winter. North Atlantic Oscillation (NAO) regimes are the most affected, allowing for medium-range predictability of their phase far exceeding the limit of around one week that is usually quoted. The tropical-extratropical lagged relationship is asymmetrical. Positive NAO events mostly respond to a mid-latitude low-frequency wave train initiated by the MJO in the western-central tropical Pacific and propagating eastwards. Precursors for negative NAO events are found in the eastern tropical Pacific-western Atlantic, leading to changes along the North Atlantic storm track. Wave-breaking diagnostics tend to support the MJO preconditioning and the role of transient eddies in setting the phase of the NAO. I present a simple statistical model to quantitatively assess the potential predictability of the daily NAO index or the sign of the NAO regimes when they occur. Forecasts are successful in approximately 70 per cent of the cases based on the knowledge of the previous approximately 12-day MJO phase used as a predictor. This promising skill could be of importance considering the tight link between weather regimes and both mean conditions and the chances of extreme events occurring over Europe. These findings are useful for further stressing the need to better simulate and forecast the tropical coupled ocean-atmosphere dynamics, which is a source of medium-to-long range predictability and is the Achilles' heel of the current seamless prediction suites.     

固原市原州区近60 a降水变化特征分析

以固原市原州区1957—2016年的降水资料为基础,采用线性回归、M-K(Mann-Kendall)检验、累积距平曲线和滑动t检验的方法对原州区近60 a的年际和年内各时段的降水量进行变化趋势和突变分析。原州区多年年均降水量为439.6 mm,汛期和夏季降水量占比较大,分别达到72.8%和57%;冬季降水变差系数最大,最不稳定。通过线性回归法和M-K趋势检验法对降水量进行趋势分析:年、汛期和夏季降水量均呈下降趋势,下降速率分别为0.17、0.91、0.69 mm/a;春、秋、冬三季降水量呈上升趋势,上升速率分别为0.21、0.03、0.29 mm/a;除冬季外,其他各时段的趋势变化均未通过0.05的显著性检验。运用M-K突变检验、累积距平曲线和滑动t检验对各时段降雨的突变年份进行综合分析,年降水和汛期、秋季降水突变点相近,春、夏和汛期均在1991年发生突变,冬季降水在1979年有较为显著的突变。     

SOM 方法在中国东部夏季降水分型中的应用

使用自组织映射(SOM)和经验正交函数(EOF)两种方法, 对比分析中国东部地区夏季日平均和季节平均的降水分型。结果表明, SOM比EOF能够更真实地描述降水分布。SOM得到的夏季降水分型的空间结构能够很好地用850 hPa的风扰动和700 hPa的比湿扰动解释。作为事后问题, 850 hPa的高度扰动负值中心能够很好地解释对应的降水落区; 但作为预报问题, 强降水不仅由数值模式预报中的负值高度扰动决定, 还受制于水汽和温度扰动等因素。