摘要:利用法国动力气象实验室发展的高分辨可变网格大气环流模式LMDZ,分别通过LMDZ的高分辨可变网格区域版及其全球版模式的数值模拟,研究长三角城市群下垫面变化带来的夏季气候效应,并尝试探讨大尺度环流的响应。其中LMDZ高分辨区域模式的模拟结果表明长三角城市群下垫面变化可导致夏季长三角地区接受的净辐射明显增加,感热通量上升,潜热通量下降,引起局地地表温度显著上升。同时西太平洋副热带高压西伸北抬控制长三角地区,反气旋性水汽通量异常,导致该地区降水异常减少。进一步对LMDZ全球模式的模拟结果分析,发现长三角城市群下垫面变化可能会引起大气基本模态的变化,进而引起南北半球中高纬异常波列结构的出现。

摘要:利用近60 a中国160站夏季降水资料和NCEP/NCAR月平均位势高度场、风场等再分析资料,采用相关分析和合成分析等方法对东亚太平洋遥相关型(EAP)和欧亚遥相关型(EU)的不同配置特征及其对中国夏季降水的影响进行了研究。研究结果表明:EAP与EU两种遥相关型是相互独立的,相关系数为-0.03。两者存在以下四种配置:EAP和EU均活跃且位相相同(第I类配置)、EAP和EU均活跃且位相相反(第II类配置)、仅EU活跃(第III类配置)和仅EAP活跃(第IV类配置)。EAP与EU呈现不同配置类型时,中国夏季的降水分布相应的存在差异。当二者之间是第I类配置时,降水异常分布呈北方型;当二者配置为第II类时,降水异常分布呈现出中间型,雨带集中在长江流域;第Ⅲ类配置时,降水大值区主要集中在长江中上游黄河以南地区;而第Ⅳ类配置时,降水集中在长江中下游地区,雨带呈东北—西南走向。

摘要:利用一次东亚副热带高空急流演变过程的高分辨率数值模拟结果,采用Morlet小波分析和Fourier功率谱分析方法,以3阶和4阶曲线拟合为例,研究了提取大气重力波参数时常用的曲线拟合背景场获取方法的缺陷。结果表明:虽然4阶拟合对原始风廓线的拟合程度高于3阶拟合,但基于4阶拟合背景场得到风速扰动垂直廓线后,所提取的重力波参数和实际情况的差异大于3阶曲线拟合方法的结果。因此,不能将背景场对原始风廓线的拟合程度作为判断重力波参数提取准确率的依据。曲线拟合方法在大多数情况下会使扰动场中包含背景场信号,且所包含的背景场信号强度差异很大,同时还会引入虚假波信号。所以在提取大气重力波参数时,采用曲线拟合方法获取背景场存在缺陷,需要设计更合理的背景场获取方法。

摘要:随着观测系统的加强,中国陆续出现许多新建的地面台站、地面自动观测站,但对这些新出现的台站由于缺少长时间序列的历史观测资料,无法通过本站观测统计分析建立质量控制技术。本文在传统的质量控制方法基础上,将全国地面观测站按照地域和气候特征分为8个区域,利用过去25 a存档的地面观测资料建立一套适合于新建地面自动站资料控制技术,对气压和温度采用极值检查、时间一致性检查和空间一致性检查等方法进行质量控制。并利用该质量控制技术对华南、长江中下游及华北地区2005年地面资料进行质量控制,结果表明:该控制方案能有效地将有问题的资料标识出来,可为新建地面自动站资料的应用提供一定的质量保障。不同区域的资料质量控制检查需依据不同地区的气候特点进行划分和统计,这样更能保障质量控制后资料的质量。

摘要:采用1950—2009年NCEP/NCAR月平均再分析风场资料,对夏季低空索马里越赤道气流的垂直结构及其与南亚夏季风的关系进行研究。结果表明:夏季索马里越赤道气流在垂直方向上从低层至高层先增强,在925 hPa高度上达到最大值后逐渐减弱。某些年份索马里越赤道气流核心可向上延伸至850 hPa高度,而某些年份则维持在925 hPa高度上。索马里越赤道气流垂直结构不同时,其对应的南亚夏季风也有所不同,这种差异主要体现在对流层低层风场的变化,以及南亚夏季风的强弱差异方面。总体来说,索马里急流核心高度延伸至850 hPa时,对应的南亚夏季风偏强;急流核心高度维持在925 hPa时,南亚夏季风偏弱。

摘要:使用Emanuel和Nolan完善的潜在生成指数(GPI)的计算方法,利用美国联合台风警报中心提供的热带气旋(TC)资料和欧洲中期数值天气预报中心提供的全球ERA-40再分析资料,比较了1970-2001年西北太平洋海域的TC生成频数和GPI的气候特征,分析了包含于GPI中的环境要素对西北太平洋TC频数年代际变化空间分布的影响。结果表明:GPI能近似地表述西北太平洋TC频数的季节变化和空间分布。各环境要素对TC、较弱类TC和较强类TC生成频数的影响有显著差异,相对湿度随着TC强度的增强而减弱,风速垂直切变则相反。西北太平洋TC频数年代际变化空间分布的正异常主要分布于130 °E以东,(15 °N,140 °E)附近最大的正异常频数中心主要受绝对涡度和相对湿度正异常变化的影响;负的风速垂直切变和正的相对湿度异常变化引起了(10~15 °N,160 °E)附近的TC频数正异常。

摘要:为提高现有天气雷达产品生成模块中处理系统算法精度、并为其他短时临近预报系统或数值预报模式提供合适的Z-I关系为目的,选择江苏沿江地区作为试验区域,采用分类型最优法建立相应的Z-I关系,并比较分类型最优法与单一Z-I关系对过程雨量和分段雨量的估测能力。结果表明:分类型最优法比单一Z-I关系法明显提高过程雨量估测的精度,梅汛期降水估测精度提高近2.5倍,夏季台风降水估测由低估72%降低至低估45%。对不同雨量段进行估测比较后发现,分类型最优法对强降水雨量段改善较为明显,对雨强>10 mm/h的梅汛期对流云降水和台风降水所有雨量段的雨量估测改善明显。最后在气候统计的基础上,通过改进雷达估测降水产品色标数值等级,以达到优化雷达估测降水产品图像的显示能力。

摘要:针对FY-3A卫星微波湿度计MWHS(Microwave Humidity Sounder)资料的质量控制进行研究。选用2010年冬季1月17—23日FY-3A微波湿度计MWHS L1C 格式的全球观测资料作为研究对象,采用双权重算法对观测增量O-B进行质量控制,其中O是FY-3A微波湿度计观测的亮度温度,B是基于NCEP GFS 全球预报系统6 h预报场用辐射传输模式RTTOV模拟的亮度温度值,目的是剔除受地表发射率或云影响的离群资料。结果表明,通过双权重的质量控制后,FY-3A MWHS 3、4、5通道O-B的标准差明显减小了2~3 K,同时,质量控制后O-B偏差和标准差随时间窗变化也很稳定,可见该方法除去异常资料的效果较为理想,能够应用到卫星资料的质量控制中。

摘要:采用傅里叶变换方法将时域数据转换到频域,针对首次地闪发生(简称"雷暴天气")和首次地闪不会发生(简称"非雷暴天气")的大气电场强度数据做了幅度谱分析。研究发现,首次地闪前0.5 h的大气电场数据与非雷暴天气中任意时段0.5 h的大气电场数据的幅度谱分布具有明显差异,两类天气的幅度谱分布有一定规律可循。在此基础上对样本整理分类,将两类天气的平均幅度谱视为判别标准,利用欧氏距离判别法,对63个未知天气样本进行判别分类和效果检验,结果表明,此方法可供短时临近的首次地闪预警工作中予以参考。

摘要:上冲云顶是卷云砧上的穹顶状突起,表示存在强对流切变和强烈上升气流,是强雷暴的重要指示者。伴随上冲云顶的雷暴经常产生灾害性天气,如航空湍流、强降雨、冰雹、破坏性的风和龙卷等。本文以2010年9月6日发生在安徽北部地区的一次特大暴雨过程为例,用卫星红外窗区通道观测亮温探测上冲云顶,并将高时空分辨率的局地分析预报系统(LAPS)的中尺度分析场资料与用红外窗方法探测到的上冲云顶进行定性比较,结果表明造成此次强降雨过程的对流系统即为一个伴随上冲云顶的强雷暴系统,LAPS中尺度分析场资料客观地验证了上冲云顶的存在。

摘要:对1965—2008年101例登陆台风衰减后3 d内仍存在较强降水的天气过程,运用客观分离方法及其改进方案,分离提取了台风降水(Tropical Cyclone Precipitation;TCP),结果表明:即使登陆台风衰减为热带低压或停编后,因台风系统的存在而产生高强度降水是一种普遍现象,仍旧是预报服务中需要高度关注的问题。采用气候趋势系数和功率谱等方法得到TCP及台风的气候特征:台风衰减点的位置分布具有很强的区域性,与南岭、武夷山脉的走势大致吻合;台风衰减后降水并非单纯性减少,随着时间的推移,空间分布具有向北、向西扩散的特点,特别是中纬度地区的江汉—江淮一带,仍然是防灾减灾的重点。对于衰减后降水反而加强的台风,防御重点可以有针对性地对登陆华南类和登陆华东类两类路径的台风展开。

摘要:利用苏州市2009年6月—2010年5月逐时的能见度、相对湿度、污染物(PM₁₀、PM_2.5、黑碳)浓度和散射系数等资料进行灰霾的判识与统计分析,结果表明:苏州市灰霾日占全年天数的46.6%,雨日和"蓝天"分别占33.2%和21.9%。在苏州所有灰霾日中以轻微灰霾为主,占灰霾日总数的70.6%,发生中度和重度灰霾的频率较小。灰霾出现频率的日变化规律表明白天出现灰霾的频率比夜间低,在5—8时灰霾出现的频率达到峰值,14—16时灰霾出现的频率最低。灰霾日的污染物浓度远大于非灰霾日,随着灰霾等级增大,黑碳浓度明显增大;除重度灰霾外, PM₁₀和PM_2.5浓度也明显增大;散射系数增大。

摘要:对2010年9月7—8日江苏北部的中尺度对流系统(MCS)特征和暴雨过程进行了分析,应用卫星云图、热力和动力物理量诊断。结果表明:MCS是由若干个α和β中尺度对流云团组成,在MCS成熟阶段有一个逐渐发展成中尺度对流复合体(MCC)的过程;MCS出现在高温高湿对流不稳定的环境中,低层低涡的辐合和锋面的抬升作用为其提供了动力条件;强水中心与MCS云顶温度梯度最大值中心相对应,为暴雨落区预报提供了着眼点。

摘要:利用2000—2009年常规地面观测资料、探空资料和上海浦东机场地面气象例行观测资料,对浦东机场平流雾的气候特征和天气形势背景进行了统计分析。结果发现:浦东机场平流雾发生频次逐年增多、持续时间有增长趋势。从季节分布来看,平流雾多集中在冬春季出现。平流雾天气多发于"入海高压后部"、"副高西北侧"、"低槽气旋"、"台风外围"和"高压前部"等五类特定天气形势背景下。天气系统在空间上的特定配置使暖湿气流得以稳定的流经浦东机场,是浦东机场平流雾形成的根本原因。此外,利用浦东机场2007—2009年自动气象观测系统时间分辨率为1 min的能见度探测资料,对能见度低于200 m的平流浓雾进行分析,结果表明:浓雾爆发不是一次性完成的,稳定的浓雾形成之前会有较长时间的能见度大幅振荡过程,在能见度图谱上形成明显的"象鼻形"先期振荡特征,这一特性也给平流浓雾的监测和预警提供了依据。

摘要:利用2008年12月的NCAR/NCEP逐日6 h再分析资料,对本月发生的两次强寒潮事件(分别简称为过程Ⅰ和过程Ⅱ)进行了等熵面位涡分析。结果表明:(1)两次寒潮过程的爆发时间均可用低层位涡扰动的时间曲线的转折点来确认;(2)两次过程中在寒潮爆发时,都存在明显的高位涡值向下传播特征,过程Ⅱ明显于过程Ⅰ;(3)等熵面分析可跟踪寒潮强冷空气活动,等熵面位涡演变反映了高、低层冷空气的分布及活动状况;等熵面位涡高值区代表冷空气范围,等位涡线密集区代表冷暖空气对峙。寒潮爆发时,等熵面上高层高位涡向下向南传播,导致高位涡强冷空气在垂直方向上拉伸,正涡度增强。

摘要:选取不同纬度不同下垫面的四川省、山东省和黑龙江省,利用2005—2010年地闪资料,研究了三个典型区域雷电活动气候特征及其物理机制。在不同时间尺度上,三省地闪变化呈现不同的年际、月际及日际变化特征。地闪极性上,四川省西部高原及黑龙江省正地闪比例较四川省东部盆地和山东省高,这是由于高海拔、高纬度地区雷暴云顶高度及南北方雷暴云电荷结构差异造成的。地面盛行风系与地形对雷电活动影响很大,迎风坡为雷电活动频发区域,且直接热力环流圈迎风坡地闪比例较间接热力环流圈高。雷电活动具有较大的区域性,其对气温及不稳定参量有较好的响应,雷暴过程中黑龙江省北部对流有效位能(CAPE)及对流抑制能量(CIN)远小于四川省东部及山东省中部,中层相对湿度及700 hPa相当位温四川省东部最大,山东省中部次之,黑龙江省北部最小。