摘要:热带气旋潜在生成指数(GPI,Genesis Potential Index)是热带气旋生成可能性大小的空间分布函数,利用大尺度环境场可以应用于热带气旋活动的季节预报,并且可以评估全球气候变化对热带气旋活动的影响。但是目前的GPI基本都是针对全球热带气旋活动构建的,没有考虑到热带气旋不同活动地区及其内部的差异。本研究考虑到南海和西北太平洋热带气旋生成的不同特点,分别构建了适用于南海(5~25 °N,100~120 °E)和西北太平洋(5~40 °N,120~180 °E)的热带气旋GPI。改进后的GPI对南海和西北太平洋区域热带气旋生成具有较好的模拟能力,不仅能很好地模拟南海和西北太平洋热带气旋生成频数空间分布的气候特征(相似系数为0.67),而且能够较好地模拟热带气旋生成在年际时间尺度上的空间分布特征。

摘要:基于1992—2010年梅河口站玉米长期观测资料对目前常用的5类玉米低温冷害指标方法(生长季温度距平指标、生长季积温指标、作物生育期距平指标、热量指数指标和玉米低温冷害综合指标)的准确性评估表明,考虑不同发育期差异的低温冷害综合指标方法的准确率达67%,其他指标方法的准确性都偏低。究其原因在于这些指标的建立都来自于特定的地域与时段,没有从过程与机制出发,限制了在其他地区与时段应用的准确性。因此,为提高玉米低温冷害预报的准确性,需要加强玉米低温冷害过程的机制及其模拟研究。

摘要:利用常规观测、NCEP/NCAR再分析、FY-2E卫星、多普勒雷达以及自动站观测资料,对2010年5月6日重庆强风雹、暴雨天气过程进行了天气学分析。详细讨论了各尺度天气系统的发展演变及相互作用关系,并在此基础上提出了此次强对流发生的天气背景概念模型。研究结果表明:这次强对流过程发生在中纬度气旋、反气旋和高空槽增强发展的背景下,地面气旋与反气旋之间的冷锋也在南移中逐渐增强,而中纬度系统与西南地区低压和副热带高压间构成的鞍形场在重庆北侧造成锋生,一方面使得冷锋西段增强,另一方面通过次级环流与中层急流正反馈相互作用,加剧重庆中低层辐合抬升运动,既降低了大气稳定度,又为对流的触发形成提供了有利条件。与此同时,重庆低层始终位于西南地区低压东北部,偏南气流不仅输送了充足的水汽,其伴随的暖平流还与太阳辐射共同造成了重庆低层的显著升温,形成了条件不稳定层结。5月5日夜间冷锋移至重庆地区,锋面附近的强辐合造成了对流的初始发展,这一过程很可能与冷锋进入四川盆地后的下坡地形有关。另外,此次天气过程中副热带高空急流造成的强垂直风切变和高空辐散也为对流的强烈发展提供了有利条件。

摘要:地表反照率是制约地表能量收支平衡的基本因子,其变化会影响气温和降水等气象要素,进而影响区域乃至全球的气候。文中使用WRF模式,设计两组反照率敏感试验,探讨地表反照率参数对近地面2处气温模拟精度的影响。结果表明:(1) 当北京地区地表反照率增大(减小)0.05时,气温相应降低(升高)0.1~0.5 K,气温变化从城区到郊区有一个明显的降幅,感热通量和潜热通量也相应减小(增大),且变幅主要为0~13 W/m²;(2) 将控制试验和MODIS反照率敏感试验模拟结果与实况对比分析发现,两种试验的模拟结果偏低,但应用卫星反照率产品后,气温升高约0.2~0.7 K,更接近实际,即应用MODIS反照率产品替换WRF模式中原有反照率能进一步提高气温的模拟精度。

摘要:利用1958—2007年全球海温、位势高度月平均资料和中国东北地区64个测站的夏季地面气温等资料,分析了中国东北地区夏季极端低温的时空变化特征,及其与大气环流和海温异常之间的关系,研究结果如下:(1)近50a来中国东北夏季极端低温事件频数在年际变化的时间尺度上主要存在两种模态:全区一致变化型和南北反相变化型;(2)东北夏季极端低温频数与乌拉尔山高压,东亚大槽,阿留申低压,东北冷涡密切相关;(3)东北夏季极端低温与赤道东太平洋海温存在遥相关关系。在1990s初期以前,在E1 Nino发生年或翌年基本都对应东北夏季极端低温年,但1990s初期开始,El Nino发生年与东北地区夏季极端低温的对应关系遭到破坏;(4)东北夏季极端低温事件频数的年际变化与西太平洋暖池海温异常密切相关。进一步研究表明西太平洋暖池海温异常会影响东北地区上空的环流,致使东北夏季极端低温异常。

摘要:通过分析2009年11月9—12日的一次大范围暴雪天气事件,探讨其发生前期和过程中的大气环境条件及形成机理。通过研究分析环流特征、星载雷达有关能数、物理量场诊断等表明:此次天气过程中暴雪区域上空对流层中低层一直存在着一层具有增温增湿特征的层状云,暴雪前大气低层高温高湿的环境为暴雪的发生提供了一个有利的温湿能量蓄积场;东北回流冷空气的入侵是层状云开始形成的触发机制;大气低层因水汽凝结产生的大量凝结潜热促进了垂直上升运动,大气中低层在水汽条件具备时,通过垂直上升运动的作用使水汽大量凝结增长,形成层状云。

摘要:利用南京6站近50 a(1960—2009年)的夏季逐日降水资料,应用累积距平、趋势系数、小波分析等方法,分析了南京地区夏季降水和旱、涝年的时空特征。结果表明,南京地区夏季降水量、雨日、暴雨日和暴雨日降水强度均有明显的年代际变化特征,其中降水量和暴雨日数的年代际变化基本一致;各站夏季降水量、雨日和暴雨日均呈增加趋势,总降水量的增加趋势主要是大雨及以上量级降水的贡献;夏季降水量存在2~8 a的周期变化;南京地区旱、涝年的夏季降水量与长江中下游地区有较好的一致性,与华南地区呈相反关系。

摘要:用NOAA延长重构的月平均海表温度以及NCEP/NCAR提供的比湿、风场、温度场资料和中国160站的月平均气温、降水资料,利用相关分析及合成分析的方法,研究了秋季热带中太平洋SST异常型的变化特征及其与冬季中国降水和气温的关系。结果表明:(1)秋季热带中太平洋SST异常型具有准10 a周期。(2)当秋季热带中太平洋SST为正异常时,12月份东亚大槽加深,贝加尔湖及其西侧的高压脊加强,有利于来自高纬度的冷空气向中国北方及东部地区输送,850 hPa水汽在江苏及安徽北部、山东南部、河南中部等地存在辐合,使得上述地区降水偏多,反之亦然。(3)当秋季热带中太平洋发生SST正异常时,12月份吉林、辽宁、内蒙古东部及河北气温升高,反之亦然。

摘要:自动气象站监测资料中,降水资料的质量控制方法较温度、气压等资料更为复杂。本文分析自动气象站每分钟、逐小时及累计降水资料异常的成因,提出了质量控制的具体方法和判别流程。流程对实时数据进行界限值检查,经空间一致性、时间一致性和要素匹配一致性作精细化正误判别,最后由人机结合综合决策、判别和处理后录入二级数据库。通过统计分析,结合交通气象能见度要素与降水量间的相关性,拟定了降水资料质量控制的判别算法及相关阈值。上述质量控制不仅使预报人员避免错误数据的应用,而且为形成准确、完整的降水历史资料提供了切实可行的方法,也为装备的维护和及时维修提供了依据。

摘要:利用1951—2010年江苏省水稻产量及同期14个气象站点的逐日平均气温、降水资料,采用因子膨化及相关分析,研究了水稻气象产量的影响因子及影响时段。在此基础上建立了逐步回归、PCA-BP神经网络以及PCA-GA-BP神经网络3种产量预报模型。结果表明:(1)7—9月份是水稻产量形成的关键时期,对气温、降水的变化最为敏感,气温对气象产量的影响大于降水;(2)两种神经网络模型预报效果好于回归模型;(3)遗传优化的神经网络模型比未优化模型的训练速度提高了70%左右,预报精度也提高了4.3%。

摘要:利用淮河流域170个地面气象观测站观测数据,统计分析了淮河流域1961—2008年间气温和降水的时空变化趋势。结果表明:48 a间淮河流域年平均气温呈显著上升趋势,冬季平均气温的增温幅度最大,春、秋次之;年极端最低气温亦呈显著上升趋势,年极端低温日数(满足该站极端低温阈值)则呈明显下降趋势;流域西北部年极端最高气温呈显著下降趋势,流域西部年极端高温日数(满足该站极端高温阈值)呈显著下降趋势;降水量总体变化趋势未通过统计检验,但1990s开始,秋季降水量呈下降趋势,2000年之后年降水量明显增加,夏季降水量亦增加;春季和秋季降水日数呈显著下降趋势,夏季和冬季无明显变化。

摘要:利用5月份澳大利亚海平面气压和中国107站的6—7月降水资料,使用SVD方法揭示了5月份澳大利亚高压(简称澳高)与江苏汛期(6—7月)降水(简称汛期降水)的联系及可能原因,研究表明:当5月澳高偏强时,汛期环流特征表现为:(1)低层风场在30 °N附近存在明显的风向切变,上升气流显著,并且西太平洋副热带高压较常年偏西,这样有利于降水增多;(2)130 °E附近的越赤道气流显著加强,为降水提供了很好的水汽条件。主要影响途径:当5月澳高偏强(偏弱)时,与澳高相联系的印度尼西亚附近海温持续性偏冷(偏暖),偏冷(偏暖)的海温一方面使得其区域低层风场的异常辐散(辐合),异常辐散(辐合)风场作为涡度源通过Gill型响应可引起西太平洋异常反气旋(气旋)环流,有利于副热带高压较常年偏强偏西(偏弱偏东),也增强(减弱)了自南向北的暖湿气流的输送;另一方面引起其区域下沉(上升)气流异常,进而通过类似与EAP波列,激发江淮地区的异常上升(下沉)气流,使得汛期降水偏多(偏少)。

摘要:利用雷达、加密自动站、NCEP再分析资料和常规观测资料,对2011年11月4日发生在江苏中北部由超级单体产生的短时强降水过程,经分析表明:(1)本次过程中500 hPa为西南暖干气流,上下层温度平流差动不明显,上下层湿度平流差动是前期位势不稳定建立的主要原因。(2)超级单体风暴低层强烈的后侧入流,不断为其输入暖湿气流,其前侧为强烈的上升气流,而高空有较强的后向流出。在这种流场的作用下,超级单体风暴的发展得到加强和维持。(3)对流首先在700 hPa相对湿度梯度大值区与地面中尺度辐合线相交处被触发,整个过程中强对流回波出现在地面中尺度辐合线附近,并伴随其东移。东移的地面辐合线与盐城东部局地生成的对流风暴所造成的地面辐散出流相遇,演变为一条新的地面辐合线,地面辐合显著增强,导致短时强降水的发生。中尺度地面辐合线的移动和增强在这次超级单体风暴过程中起到了触发和维持、加强的作用。(4)对流发展初期,地面辐合区对应着未来对流回波生成区域,有很好的超前性;随着对流发展,地面负散度大值区与对流回波区逐渐重合,当散度场出现临近正负散度中心对时,对流发展达到最强。

摘要:平流层爆发性增温(stratospheric sudden warming,SSW)是冬季平流层大气环流结构的一种突变现象,在短时间内平流层中高纬度的温度、风和极涡都会发生剧烈变化。因此,SSW也就成为平流层大气环流及其变化研究的重要方面之一。在强SSW期间,高纬地区温度急剧升高,西风被东风取代,极涡几乎全部崩溃。SSW极大地影响着北半球对流层大气,甚至整个中高层大气,包括对平流层乃至中层大气微量气体分布的重要影响。随着临近空间飞行平台的研究应用,以及由此而提出的临近空间环境条件的保障问题,作为临近空间重要组成部分的平流层环流变化将更加引起人们的关注。本文就SSW的特征、发生机制、对上下层相互作用的重要影响,以及SSW与准两年振荡、ENSO等的密切关系和SSW的数值模拟等方面的研究工作,进行了回顾和总结。