一次滇西南秋季暴雨的中尺度分析与诊断

应用大尺度物理量场诊断分析和中尺度带通滤波处理技术,对2001年10月25日发生在云南西南部的一次暴雨过程机制进行了分析。结果表明,在副热带高压(下称副高)外围大尺度西南气流环境场中,中尺度系统是此次暴雨产生的直接原因;大尺度环境场为暴雨的发生提供了充沛的水汽来源,而中尺度系统则在水汽的强烈辐合、向上输送,使对流层中下层达到准饱和状态扮演了十分重要的角色。     

印度洋海表温度主模态及其与亚洲夏季季风的关系

分析了印度洋SST主模态的时空特征,并探讨其对亚洲夏季季风的影响,结果表明:印度洋SST主模态的主要特征为整个海盆一致的增温趋势,主要具有准3 a和准11 a周期,在1976/1977年和1997/1998年分别具有两次年代际显著增温。印度洋SST主模态与中国雨区夏季降水有很好的关系,其增温趋势与华北、东北南部、华南东部和西南西部降水减少,长江中下游地区、东北北部和西北地区降水增多具有很好的关系,并与长江中下游梅雨雨量具有较好的正相关关系;其变化趋势对亚洲夏季季风系统具有显著影响,在高空,使南亚高压、高原南侧的高空东风以及从南海、东南亚至西南印度洋的高空越赤道气流减弱,但增强10°—20°N、40°—110°E的北风;在中层,使西北太平洋副热带高压强度偏强,面积偏大;在低层,增强索马里越赤道气流,但却削弱印度夏季季风低层环流,并且在加强东亚地区的低层南风在中国长江中下游地区及其以南地区的同时减弱华北地区的低层西南风;地面,使亚洲大陆的气压升高;与对流层整层垂直积分水汽输送通量的相关分布与低层环流的相似。因此,印度洋SST主模态的上升趋势是亚洲夏季季风趋于减弱和中国雨带南移的一个原因。     

中国夏季降水对南印度洋偶极子的响应研究

分析了春季印度洋海表温度（SST）与中国160个站夏季降水的关系，得到:印度洋全海盆的增温趋势与我国夏季降水的气候线性变化趋势是十分一致的。另外，热带外南印度洋出现西南印度洋为正（负）、其东北部出现（负）正海温异常的分布模态时，定义为正（负）南印度洋偶极子PSIOD（NSIOD）事件。SIOD事件对中国夏季降水具有重要影响，PSIOD年，5月份中国江南和西南以及长江中下游的降水偏多；6～8月份华北、东北区域、长江中游以及华南地区降水增多，华南与华北之间的区域降水偏少，即主要为两条雨带的分布。NSIOD年，5月份中国大部降水偏少； 6～8月中国西南、江南地区以及黄淮地区降水偏多。不同时段SIOD所起的作用是不同的，5月，SIOD主要通过改变马斯克林局地环流的变化，影响印度洋低层越赤道的水汽通量输送；6～8月，通过改变海洋大陆下垫面SST热状态，改变其上空对流强度以及水汽输送方向，并间接影响西北太平洋副热带高压的强度和南北位置，进而对中国雨带的分布产生影响。     

我国南方夏季低频雨型的季节内水汽输送特征

利用1962～2006年NCEP/NCAR再分析资料,采用对历史个例进行合成分析的方法,研究了异常降水中心分别位于长江以南区域的江南型和长江-淮河流域的江淮型低频雨型的季节内水汽输送特征.研究表明,江南型的总水汽输送主要来源于孟加拉湾,并经中南半岛和南海输入江南区域;江淮型的总水汽输送主要直接来源于南海,但水汽源地主要为印度季风区.对于水汽输送异常,江南型和江淮型具有明显不同的特征.江南型的水汽输送异常主要来源于热带西太平洋-南海,中纬度西风带和中高纬度南下的水汽输送异常的贡献次之;而江淮型的水汽输送异常主要来源于热带和副热带西太平洋,中纬度西风带水汽输送异常的贡献次之.另外,水汽输送异常对江南型的区域总水汽收支的贡献约为50%,而对江淮型的区域总水汽收支的贡献高达70%左右.因此,虽然总水汽输送主要取决于气候平均水汽输送,但是,水汽输送异常与气候平均水汽输送对江南型和江淮型的水汽供应具有相同甚至更为重要的贡献.特别是对于江淮型,区域总水汽收支主要取决于水汽输送异常的贡献,而水汽输送异常的变化较平均水汽输送更为复杂,这有可能是江淮流域汛期降水预报较为困难的原因之一.     

黑潮区海温对中国北方初霜冻日期的影响研究

利用站点观测和再分析资料研究了黑潮海温（SST）与中国北方初霜冻日期的关系。结果表明,前期夏季各月及初秋黑潮区SST异常变化和中国北方秋季初霜冻日期的关系十分显著。当黑潮区SST偏高（低）时,华北大部、黄淮北部、河套北部、内蒙古中部和东北部、环渤海区域初霜冻日期偏晚（早）。进一步分析显示,夏末和初秋黑潮区SST异常主要通过影响其上空初秋及秋季局地大气环流系统,对华北、黄淮北部等地区初霜冻造成影响。当黑潮区SST偏高（低）时,我国华北至日本以东区域上空500 hPa高度场偏高（低）,低层风场则出现东南（西北）风,从而导致东亚大槽偏弱（强）,来自北方的冷空气活动势力被削弱（增强）,从而导致上述区域初霜冻发生较常年偏晚（早）。     

海温异常对东亚夏季风影响机理的研究进展

从短期气候预测关注的外强迫信号角度出发,回顾了国内外在海温异常对东亚夏季风和我国汛期降水影响机理方面的主要研究进展,重点评述了热带太平洋ENSO循环、热带印度洋全区一致型海温模态、热带印度洋海温异常偶极子、南印度洋偶极子和北大西洋海温三极子模态的年际变化及其对东亚夏季风年际变率的影响。从研究成果在短期气候预测业务中应用的角度,重点关注海温异常和东亚夏季风年际变率以及我国汛期降水多雨带位置的关系,总结了海温异常作为外强迫信号对我国汛期降水预测的指示意义以及汛期降水预测的难度。最后指出气候预测业务对东亚夏季风影响的机理研究和动力气候模式发展方面的需求。     

春季高原南侧低层前季风经圈环流特征分析

使用美国NCEP/NCAR再分析Ⅱ提供的风场资料,分析了春季青藏高原南侧大气低层前季风经圈环流的气候特征、年际变化和存在的原因及其与季风环流、夏季500 hPa环流形势之间的联系和物理机制。结果表明:前季风经圈环流是青藏高原与低纬地区之间从冬季Hadley环流型到夏季季风环流型转换的一种过渡形势;它的建立、结束时间及强度都有明显的年际变化,这种变化与其后季风环流出现的时间有密切的联系:当前季风经圈环流结束偏早时,往往预示着季风环流会提早建立;前季风经圈环流的异常与随后夏季环流形势也有一定的关系:当前季风经圈环流建立偏晚时,夏季500hPa西太平洋副热带高压面积偏大、强度偏强,且西伸更为明显;它们之间的这种联系实际上反映了前冬、春季青藏高原积雪对两者的共同影响。     

昆明地区城市热岛效应的再分析

在对地面气温资料进行均一性检验和订正的基础上,分析了1971—2008年昆明地区(包括城区、郊县和太华山)气温序列的变化趋势,研究了城市化对气温序列的可能影响,揭示了在城市化快速推进和低纬高原复杂地形条件下城市热岛效应的特殊性和复杂性。结果表明,昆明地区的平均气温总体呈上升趋势,上升速率大小依次为昆明城区>郊县>太华山。其中,昆明城区和郊县气温具有相似的变化规律,主要表现为冬、春季最低气温显著升高和气温日较差明显减小;太华山气温的变化则明显不同,主要表现为最低气温全年少变,冬、秋季最高气温小幅上升,而气温日较差有增大趋势。20世纪80年代中后期以来,昆明城区与郊县气温,特别是最低气温的显著上升可能受到城市化的严重影响,因此以往以郊县为对比乡村站的研究在很大程度上低估了城市化对昆明气温序列的影响。而在此之前,昆明最低和最高气温均会因对比乡村站选取的不同而表现出"城市冷岛"特征。     

低纬高原地区一次罕见大暴雨的中尺度数值模拟

利用MM5V3中尺度数值模式,对2003年6月16日20:00~17日08:00云南楚雄等地大暴雨的中β尺度系统的发生、发展进行了数值模拟。模拟结果表明:强降水中心与实况基本吻合,但模拟降水量比实况偏弱;中β尺度系统发展的初期低层质量辐合先于高层辐散增强,而减弱阶段也是低层辐合减弱先于高层辐散减弱,也就是说低层散度场的变化引起高层的变化;中β尺度系统的发展、增强、减弱过程,主要靠低层的正涡度制造;低纬度地区水汽分布差异较高纬度地区小,水汽的辐合主要取决于风场辐合,而平流输送则决定暴雨的持续时间;高原地形对空气的上升运动和水汽辐合有一定影响,特别是在背风坡,上升运动均有所减弱,水汽呈弱的辐散。     

印度洋海表温度的变化及其对印度夏季季风降水影响的诊断研究

对印度洋海表温度(SST)的主要特征及变化趋势进行分析,并研究了其与印度夏季季风降水(ISMR)和季风环流的关系,揭示出:从北印度洋到南半球中高纬度印度洋,SST最显著的变化模态是全海盆一致的变化,近50 a来总体趋势是上升的,在1976,1986年以及1996年间分别有一次跳跃性增温,与太平洋SST变化趋势基本一致.除了长期变化趋势外,南印度洋中高纬度比热带地区有更显著的模态分布.在印度洋SST升温的背景下,ISMR具有逐渐减少的趋势,但两者相关较弱.印度洋SST发生跳跃后的不同阶段,许多海区SST与ISMR相关均发生变化,但在春季,热带外南印度洋具有一对相对稳定区,其分布与EOF分析的第2模态相似.根据它们的分布,文中定义了春季南半球偶极子(SIOD),在正SIOD(PSIOD)情况下印度降水偏多,而负SIOD(NSIOD)则反之.环流分析表明,PSIOD(NSIOD)通过与大气的相互作用,对夏季马斯克林高压具有增强(减弱)作用,进而使得索马里越赤道气流增强(减弱),在印度地区低空产生异常的辐合(辐散),高层辐散(辐合),从而影响印度季风环流,使得印度季风降水偏多(少).