华南夏季极端降水时空变异及其与西北部太平洋海气异常关联性初探

基于长时间序列的观测和再分析数据,分析了1958-2008年间华南夏季极端降水的时空变异特征及其与西北部太平洋海域的海表温度、潜热通量以及水汽输送异常的联系.华南地区夏季极端降水异常变化的主要模态显示,华南绝大部分地区夏季极端降水异常呈同相变化,并以2～5年的年际变化最为显著.特别是近50年来该地区夏季极端降水趋势变化在20世纪80年代末存在明显转折,即在1989年之前华南绝大部分地区夏季极端降水频次呈减少趋势,之后表现为增多趋势.结果表明,西北部太平洋同期海气异常与我国华南地区夏季极端降水显著关联的关键区主要位于南海海域及其邻近的西太平洋暖池区.该海域的海表温度、潜热通量的异常变化可能是影响华南夏季极端降水的重要因素,而南海北部水汽经向输送的异常变化可能是引起华南夏季极端降水变异的关键因素之一.这可为我国华南地区夏季极端降水变异规律、机理及模拟预测研究提供一定的参考依据.     

江淮流域夏季典型旱涝年大气中的水汽输送和收支

该文利用NCEP/NCAR再分析资料对中国东部区域1991年和1994年这两个夏季旱涝典型年的降水状况、水汽输送及收支状况等进行了综合定量对比分析,结果表明:江淮流域夏季旱涝形势的形成更多地取决于流经其上的东西向水汽输送的变化。南亚夏季风强弱的变化对江淮流域的旱涝形成可能具有更为重要的影响。中国东部夏季的偏西水汽输送主要来自西南地区西边界,江淮流域夏季干旱年该地区西边界的水汽输入明显比洪涝年减少,因而在未来的中国东部旱涝预测中要特别重视西南地区西边界的水汽输送状况。     

兰州市空中水汽含量和水汽通量变化研究

利用历年的高空和地面资料,深入分析了兰州市空中水汽含量和水汽通量的变化特征。结果表明:(1)夏季空中水汽含量和水汽输送相对较多,冬季相对较少;2~7月是水汽含量的增长期,9~1月是递减期,8月与7月持平;97%的水汽集中在400 hPa以下;(2)兰州市空中水汽变化与降水量、降水日数、气温的变化有明显的一致性,也存在一定的差别;(3)兰州市空中水汽输送强度中心接近500hPa高度;冬季水汽日变化最大层位于700~600 hPa,这与我国东部地区空中水汽输送高度和边界层水汽日变化特征有明显的区别。     

多尺度天气分析理论和应用Ⅱ:锋面和气旋的形成机制

利用多尺度天气分析理论,研究了锋面和气旋的形成机制.结果表明,冷、暖气团是由不同性质的亚微团在环境力的作用下向不同方向运动而形成的,而它们的交界面就是锋面.急流附近强动能梯度力能促进微团的分离,因此锋面与急流有很好的对应关系.另外,低空急流附近存在上干冷下暖湿的稳定气流,原因在于急流之上的能量梯度力与重力的方向相反,导致该区域微团所受到的作用力为零,形成稳定的结构.但当微团运动到急流出口处时,这种平衡不再存在,暖湿微团向上运动而干冷微团向下运动,形成剧烈的天气变化.地球自转所形成的离心力使得轻微团产生向北、向上的运动分量,导致极锋向北倾斜.气旋的形成同样是由亚微刚的分离而产生的.当轻微团离开微团,在绝对环境涡度场的作用下将发生旋转,旋转的方向与初始涡度的方向一致,在北半球地转涡度的垂直分量向上,为逆时针旋转,南半球为顺时针旋转.在气旋的形成过程中,轻亚微团在气压梯度力场和绝对涡度力的作用下呈现螺旋运动,是气旋系统普遍存在螺旋云带和雨带的原因.水汽是气旋在形成和加强过程中的基本能源,由于发生地的不同,温带气旋和台风在水汽输送方式上亦有差别:温带气旋主要依靠低空暖输送带进行水汽输送;台风因为发生在热带海洋,水汽充沛,各个层次都有水汽供应.气旋运动主要受三个力的制约:环境气压梯度场力、绝对涡度场力和环境涡度力,这三个力的作用导致台风在沿副热带高压边缘运动的同时,还存在蛇形路径和打转运动.     

大气污染物SOx输送方程的尺度分析

文中用量纲分析方法分析了控制大气污染物输送方程的动力学特性。提出了 6种反映大气污染物输送过程中各种动力、物理和化学过程相对重要性的动力学参数。并以硫氧化物为例进行了各参数量级大小分析 ,尤其对 3种起汇作用 (去除机理 )的机理 (化学转化、干沉降和湿清除 )在不同尺度大气污染过程中的作用进行了详细分析。结果表明 :在一般情况下 ,SO2 的气相化学作用小于干沉降和湿清除的作用 ;干沉降作用很依赖于模式最底层厚度的选取 ;在有降雨时湿清除作用一般较大。文中还对大气污染物SOx 输送方程各项特征量的量级作了分析对比 ,得出了控制不同尺度大气污染物输送过程的零级近似方程和一级近似方程 ,并指出了这些方程的基本特征     

黄河中游一次致洪暴雨过程的形成机理

利用常规观测资料、NCEP再分析资料等,对黄河中游2013年7月21-22日的致洪暴雨过程的形成机理进行分析。结果发现:1)地面辐合线的形成和维持是本次过程降水强度大和降水集中的主要原因。中尺度雨团和地面中尺度辐合线相对应,地面中尺度辐合线的形成和冷空气扩散补充相对应。第一次冷空气扩散,促使长武站附近地面中尺度辐合线的形成和维持;第二次冷空气补充,促使北洛河流域、无定河流域的地面中尺度辐合线形成并维持。2)暴雨过程发生前,其上空存在干暖盖的结构特征,是能量积累及位势不稳定层结结构建立的关键;暴雨发生过程中干空气侵入对中尺度对流云团起激发作用。3)暴雨、大暴雨发生过程中水汽的垂直输送明显,暴雨区上空1000-100 h Pa相对湿度均在90%以上。     

海温异常对东亚夏季风影响机理的研究进展

利用湖北省梅雨监测资料、国家气候中心新百项指数和NCEP/NCAR环流资料,分析了2020年湖北梅雨异常特征及其成因。结果表明：（1）2020年湖北梅雨持续时间异常长,为54 d,仅次于1996年;梅雨量异常多、强度强、雨日率大,均为1961年以来第1位。（2）高空西风急流、副热带高压、夏季风系统的冬夏调整季节性进程早,是造成湖北入梅早的主要原因。西风急流和副热带高压在7月下旬北跳,较常年时间偏晚,导致了出梅晚。入梅早、出梅晚,梅雨持续时间异常长。（3）在前冬El Niño事件、春夏热带印度洋海温偏暖和北大西洋三极子负位相的共同影响下,欧亚中高纬经向环流发展,冷空气活跃,副热带高压强且位置稳定,西侧水汽输送强,冷暖气流在长江中下游交汇,造成湖北省梅雨量异常偏多。

     

基于再分析资料的西南区域近50 a空中水资源的气候特征

利用1961—2012 年NCEP/ NCAR 的再分析月平均资料,分析了中国西南区域(四川、重庆、云南、贵州、广西大部分地区、西藏东部)水汽总量和水汽输送的气候特征。结果表明：西南区域水汽总量近50 a 来呈整体减少趋势;水汽含量在850—700 hPa 之间最为丰富;西南区域东湿西干,重庆、贵州、广西、四川东部水汽总量相对丰富;影响西南区域全年水汽量的有四个输送通道,春季水汽主要来源于孟加拉湾和偏西气流,夏季主要受到孟加拉湾和印度洋季风影响,秋季水汽主要来源于西太平洋,冬季则主要来源于偏西风和西太平洋;西南区域全年主要为水汽汇合区（除云南大部分地区以外）,常年有两个水汽辐合中心,一个在西藏与四川交接处（青藏高原东南侧）,一个在贵州及其附近地区;而云南上空主要为水汽辐散,仅夏季部分地区为水汽汇合区。     

新疆西部一次大暴雨过程水汽输送轨迹模拟

在分析2016年7月28日—8月2日新疆西部罕见大暴雨过程环流形势和影响系统的基础上,利用基于拉格朗日方法的轨迹模式HYSPLIT,应用GDAS资料,模拟计算了大暴雨期间不同区域不同高度的水汽输送轨迹、主要通道及不同源地的水汽贡献。结果表明:(1)200 h Pa高空偏西急流、700 h Pa和850 h Pa低空偏东急流及辐合线和500 h Pa稳定"两脊一槽"环流是大暴雨产生的天气背景;(2)大暴雨过程中阿克苏地区北部、伊犁河谷地区和博州地区东部1500、3000和5000 m水汽输送轨迹、主要通道及不同源地的水汽贡献存在差异,其中,阿克苏地区北部1500、3000、5000 m水汽分别主要来自中亚地区、中亚地区、地中海北部,水汽贡献分别占该高度水汽的38%、46%、48%;伊犁河谷地区1500、3000、5000 m水汽分别主要来自哈萨克斯坦、哈萨克斯坦、黑海南部,水汽贡献分别占该高度水汽的100%、50%、68%;博州地区东部1500、3000、5000 m水汽分别主要来自西西伯利亚、中亚地区、东欧,水汽贡献分别占该高度水汽的58%、54%、82%。水汽在输送过程中高度多变,以偏东和偏南路径为主输送到大暴雨区上空;(3)欧洲大陆、西西伯利亚、中亚地区等陆地及黑海、里海等海洋是此次大暴雨水汽主要来源。南疆低层偏东风和辐合线在水汽的聚集及向上输送中发挥了重要作用,高空急流产生的次级环流的下沉气流在将高空水汽向下输送中扮演了重要角色。     

新疆夏季强降水研究若干进展及问题

新疆位于亚欧大陆中心,属于大陆性气候,降水具有明显的地域特色,降水机制与季风区截然不同。本文系统回顾总结了近40 a来新疆降水的研究进展,重点对新疆降水的标准、时空分布特征、天气环流背景、水汽输送、降水动力机理及降水系统结构研究以及数值模拟方面进行回顾。在总结归纳基础上,提出了目前新疆降水研究需要重点关注的几个方向,包括新疆降水的水汽源汇结构及输送机制、中尺度系统的结构和地形对其动力过程的作用等。