甘肃武威市一次局地大到暴雨天气成因分析

利用常规天气图、FY-2D卫星云图、单站地面资料、NCEP再分析物理量场资料,对2013年8月6日发生在甘肃武威市对流性强降雨天气成因进行了诊断分析。结果表明:强降雨是在一定的大尺度环流背景下高低层天气系统共同作用下发生的,地面气象要素的剧烈变化是强对流天气能量的释放过程;湿度条件和水汽在本地辐合为大到暴雨提供了充沛的水汽;高层辐散、低层辐合以及强烈的上升气流是大到暴雨发生的动力条件;强烈的不稳定能量和不稳定层结是对流增强、雨强较大的必要条件;对流云团的发展和加强是降雨强度较大的直接原因。     

影响辽东半岛两个台风Meari和Muifa暴雨环流特征的对比分析

Meari(1105)和Muifa(1109)是两个路径相似并在辽东半岛产生强降水的热带气旋。但Meari强降水持续时间长,而Muifa时间短。利用中国气象局热带气旋年鉴、FY_2D(0.1°×0.1°)云顶亮温资料、大连地区逐时自动气象站降雨量资料、常规观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,对两个台风影响辽东半岛的降水过程进行了对比分析。结果表明:(1)Meari影响辽东半岛时强度较弱,但与低空东南急流相连获得丰富水汽供应,衰减缓慢;Muifa影响时强度较强但与低空急流水汽通道快速断开而衰减迅速。(2)两个台风均进入西风槽区而变性,但两者影响辽东半岛时处于不同的变性阶段。Meari为半冷半暖结构,其北侧中尺度对流活动发展旺盛,非对称结构明显;Muifa低层环流已变性为冷中心,云系结构孤立且无发展。(3)两次过程中辽东半岛位于台风不同的对流发展区域是其降水强度差异的原因之一。辽东半岛位于Meari北侧,低层的水平辐合较强,水平风垂直切变较大,深厚的上升运动维持;Muifa影响下辽东半岛位于其西侧,受偏北风下沉气流控制,不稳定度和动力抬升条件减弱。     

中高纬度大气低频模态研究进展

大气低频模态是导致中高纬地区季节及气候变化的主要因素,加强低频模态动力机制的认识对于提高短期气候预测水平具有十分重要的科研意义和应用价值。由于中高纬大气低频环流本身的复杂性,关于其动力机制的研究仍然是大气动力学中重点难点问题。本文简单回顾了激发维持低频模态的前两种机制,即:外源强迫、气流的纬向非均匀性对大气低频模态的影响。从观测事实和模式结果出发,着重介绍了瞬变波与基本气流相互作用激发维持低频模态的第三种机制,且详细阐述了线性假设条件下,瞬变波与基本气流相互作用的动力机制。本文最后针对瞬变波与基本气流相互作用研究中一些尚未解决的问题进行了讨论。     

斗门低温阴雨气候的特征及环流形势场条件分析

对珠海斗门1967—2014年低温阴雨气候特征和产生的环流形势进行统计分析。结果表明:斗门低温阴雨主要出现在每年的2—3月,年平均10.3 d;近48年来,年低温阴雨天数和次数均呈显著减少趋势,并在1998年前后出现一次突变。斗门低温阴雨天数和次数都存在4年、2~4年的显著周期。斗门长低温阴雨过程是在北方小槽引导的冷空气不断补充南下、南支小波动东传带来的暖湿气流以及副高西侧的偏南气流向北输送、低层持续的弱切变线存在的有利环流形势中产生的,是冷暖空气持续在广东上空交汇的结果。     

一种风暴轴逐日监测的方法及应用

提出了一种风暴轴逐日监测的方法, 可以获得逐日的风暴轴变化情况。并且采用了动态阈值定义了新的风暴轴的强度和位置指数, 从而可以有效对比不同层次、不同区域、不同时间的风暴轴变化情况。利用NCEP/NCAR再分析资料进行了监测结果的诊断分析。结果表明:各气象要素滤波结果都能表现出两个风暴轴主体, 但有位置上的差别。同时可以利用逐日检测的结果求得逐候、逐月的风暴轴监测结果。在不同高度的风暴轴中, 250~300 hPa高度的风暴轴强度最大, 850 hPa有极小值出现, 各层风暴轴强度呈现准正压结构。采用500 hPa高度场风暴轴监测结果做代表, 讨论了两大洋上各自的风暴轴偏强/偏弱、偏东/偏西、偏北/偏南时同期大气环流的500 hPa高度场和300 hPa纬向风场差异。     

杭州湾北岸一次极端高温过程分析

利用实时探空场和欧洲中心20:00细网格、NCEP再分析资料对2013年8月6—10日杭州湾北岸极端高温过程进行分析,结果表明:副高脊线稳定在30°N、高层有辐散气流、低层26℃暖气团处于强副高中心影响是持续40℃极端高温发生的大尺度环流背景。副高与南亚高压"相向而行",在垂直方向上产生深厚的次级环流圈,是2013年极端高温持续时间长、影响范围大的一个重要因素。极端高温的出现与空气异常干燥有密切关系,北方高层干空气南下叠加在中低层副高暖干气团之上,从高层到近地层受一致下沉气流的绝热压缩增温,以及低空暖平流输送的综合影响,是导致7—9日杭州湾北岸多地最高气温屡破记录的原因。经检验,极端高温期间,业务参考使用的4个主要数值模式对最高气温的预报,EC模式误差较小且稳定,绝对误差为1℃,而GFS、JMA和T639误差分别达3℃、4℃和5℃,应用时需订正,以上结果可供夏季高温预报参考。     

欧亚土壤湿度异常对北半球大气环流的显著影响

用44 a ERA40再分析资料的土壤湿度和大气环流变量场, 研究持续性的欧亚大陆土壤湿度异常对后期北半球大尺度大气环流的反馈作用。首先,运用经验正交函数分解去除ENSO遥相关及趋势影响后,分析了欧亚大陆中高纬度土壤湿度变率主要模态的季节变化特征,及相对应主分量时间序列显示的土壤湿度异常的衰减时间,结果表明土壤湿度异常的主要模态在全年都表现出很好的连续性。其次,对不同季节的连续3个月的月平均土壤湿度和500 hPa高度场进行滞后最大协方差分析,研究欧亚地区中高纬度土壤湿度异常与北半球大气环流异常之间的线性耦合。第一最大协方差模态的结果表明:全年的主导信号是大气强迫土壤湿度的变化,但在冬季和夏季,大气中类似于负位相北极涛动的环流型与之前月份(最长达4个月)土壤湿度的持续变化显著相关。最后,基于土壤湿度变率中心的回归分析也证实了秋季和春季欧亚土壤湿度,特别是北非副热带,欧亚内陆和西伯利亚地区的土壤湿度异常,分别与其后的冬季和夏季的大气环流显著相关。欧亚大陆土壤湿度异常超前大气环流的信号,将有助于改善冬季和夏季北半球季节气候预报能力。     

WRF-Hybrid背景误差协方差调整在台风同化及预报中的应用研究

利用雷达径向风单点试验和2006年8月超强台风"桑美"个例,首先研究了静态背景误差协方差的尺度化因子和方差在台风系统雷达资料同化中对台风路径和强度预报的影响。结果表明:在高时空分辨率的雷达资料同化中,较小的尺度化因子能显著改进对台风路径的预报;尺度化因子的影响比方差的影响更为显著。基于上述实验结果,进一步研究了WRFDA-Hybrid系统中"流依赖"控制变量的水平局地化和垂直局地化对台风预报的影响。试验结果表明:当"流依赖"的水平局地化距离与静态背景误差协方差的尺度化因子具有等效影响范围的时候,WRFDA-Hybrid能够得到比较合理的分析结果。同时针对雷达观测资料的空间分布特征,本文提出了一种新的基于雷达探测高度的垂直局地化方案,对台风的强度和路径预报均有显著的改进。     

2015年春季（2015年3—5月）山东天气评述

利用2015年3─5月山东省气温、降水资料以及500h Pa月平均位势高度场、距平场等资料,结合逐日高空环流形势,分析了山东省2015年春季的天气气候特点、环流特征和主要天气过程,对季内的主要天气及其影响进行了评述。     

土壤湿度对卫星辐射率资料直接同化的影响

本研究利用WRF模式及其三维变分同化系统实现了对NOAA-16 AMSU-A微波资料的直接同化,针对2010年6月19日江西地区的一次强降水过程开展模拟与同化试验,并利用中国区域土壤湿度同化系统(CLSMDAS—China Land Soil Moisture Data Assimilation System)输出的土壤湿度值替换NCEP(National Centers for Environmental Prediction)资料中的土壤湿度,研究土壤湿度初值对辐射率资料直接同化中观测场与背景场偏差调整的影响。结果表明:采用CLSMDAS输出土壤湿度初值条件下模拟的亮温值与实际观测值更为接近,经过质量控制和偏差订正后更多的观测资料能够进入到同化系统中,说明改进的土壤湿度初值条件下观测算子的计算值得到正的调整,对低层地表通道的改进效果明显,尤其以50.3 GHz的窗区通道3的结果最为理想;针对此次强降水过程中24 h累积降水分布的模拟结果,CLSMDAS输出土壤湿度初值条件下同化AMSU-A资料,能够较为准确的把握整个雨带的走向、大雨以上级别降水的落区范围、降水中心落区及强度等。说明准确的土壤湿度初值能够改进卫星辐射率资料的同化结果,进而提高数值模式的模拟预报能力。