摘要:以往理论认为,多年La Niña事件主要由超强El Niño之后的海洋充放电过程所触发。然而,最新研究发现,非超强El Niño也能通过副热带太平洋经向模激发多年La Niña。值得注意的是,东太平洋型与中太平洋型El Niño事件在空间结构和演变上存在显著差异,但其触发多年La Niña的具体物理机制尚不明确。本研究基于1951—2024年观测资料,依据多年La Niña事件前置非超强El Niño的空间类型,将事件分为两类:前置东太平洋型El Niño—多年La Niña(Eastern Pacific El Niño-Multi-year La Niña, EPE-ML)和前置中太平洋型El Niño—多年La Niña(Central Pacific El Niño-Multi-year La Niña, CPE-ML),系统对比二者触发机制的异同。结果表明:EPE-ML事件的第一次La Niña强度更强、持续时间更长,但第二次La Niña强度显著减弱、范围明显缩小;而CPE-ML事件的第一次La Niña强度相对较弱且衰亡较早,第二次La Niña峰值强度与第一次La Niña相当。赤道热动力过程与副热带太平洋经向模的协同配置差异是导致两类事件演变差异的关键。EPE-ML事件的第一次La Niña主要由春、夏季赤道东太平洋较强温跃层抬升和副热带北太平洋经向模显著负位相共同驱动,而第二次La Niña则依赖南北半球副热带太平洋经向模的持续作用得以维持。CPE-ML事件的第一次La Niña主要受春季赤道太平洋"风—蒸发—海表温度反馈"与夏季赤道东太平洋温跃层抬升及副热带南太平洋经向模协同作用,第二次La Niña的重新发展成熟与春、夏季副热带北太平洋经向模的快速发展及秋季赤道中东太平洋较强温跃层抬升密切相关。本研究深化了对非超强El Niño触发多年La Niña事件形成机制的认识,为提升多年La Niña事件的预测能力提供理论支撑。

摘要:由于城市内部具有高度的异质性,研究城市内部的热环境差异,对深入认知城市居民的热舒适度和制定城市热胁迫的缓解措施至关重要。本研究通过对处于半干旱区的兰州市内部开展四季微气象移动观测实验获取湿球温度,分析城市内部湿热的时空分布特征,明晰温湿度的协同关系及其对湿球温度的影响;并结合多源数据探究城市内部下垫面类型、形态特征和人为热等指标对湿热的影响。主要结论如下:(1)兰州城市内部湿热的空间分布特征存在明显的昼夜差异,但季节差异并不显著;(2)该地区湿球温度白天比夜间更容易出现高值,主要原因是白天的温度和湿度存在协同作用;(3)白天建筑物的遮阴能够有效降低城市湿热,而夜间城市绿地能够显著降低城市湿热。(4)鉴于城市绿地对缓解常规天气条件下的湿热存在明显的昼夜差异,未来可进一步考虑在高温热浪期间研究城市绿地受到水分胁迫等不利条件的限制情况下对湿球温度的影响。

摘要:南海北部湾因复杂海岸线形态与背景风相互作用而形成独特海风结构,但目前相关研究较为匮乏,深入了解其特征对气候预测和风能开发至关重要。本研究基于2017年北部湾沿海地区陆地上15个地面气象观测站的逐小时观测数据和欧洲中期天气预报中心第五代再分析数据(European Centre for Medium-range Weather Forecasts Reanalysis v5, ERA5)分析了北部湾海风特征及其影响因素。通过运用中尺度天气预报模式(Weather Research and Forecasting Model,WRF)对海风高发时段(4—6月)进行了模拟,根据不同海岸线走向将北部湾沿岸分为西岸区和东岸区,并将海风分为纯海风、顺时针螺旋海风、逆时针螺旋海风3种类型,研究了不同海风类型在俩个沿岸区域的时空分布差异,同时分析了这3类海风的三维结构特征。研究发现:(1)北部湾海风具有独特的时空观测特征。4—6月及9月海风天数最多,冬季最少;春、夏季海风开始早且持续时间长,秋、冬季反之;海风随内陆深入而减弱;海陆温差是海风发展的重要驱动因素,而降水不利于海风形成。(2)模拟结果显示,不同海岸线走向海风类型分布存在明显差异。西岸区以逆时针螺旋海风为主,占总海风天数的45％,东岸区则以顺时针螺旋海风为主,占72％。(3)不同海风类型的空间结构也存在显著差异。逆时针螺旋海风发展最快,影响范围最大且垂直环流最剧烈,可显著中断地表温度并提高海岸相对湿度,纯海风其次,顺时针螺旋海风的影响范围最小。本研究揭示了北部湾海岸线影响下的海风特征,为风能资源利用、气象灾害预警及海气相互作用研究提供重要理论依据。

摘要:为全面掌握江苏省干旱事件的多变量分布特征,本文基于游程理论和标准化降水指数提取了1961—2023年江苏省67个气象站的干旱事件,揭示了干旱事件特征变量的时空变化规律;利用最优Copula函数构建了二维干旱特征变量的联合分布,计算了两个条件下的3种干旱联合重现期。结果表明:淮北大部地区、江淮之间东部以及沿江和苏南东部地区干旱事件发生频率较高,而江淮之间西部和苏南西部地区则相对较少;全省平均干旱烈度和干旱历时的空间分布特征相似,二者在减弱趋势中时有极值同步出现;各站的干旱历时和干旱烈度呈显著相关性,均服从广义极值分布,最优联合分布函数主要为Gumbel-Copula函数和Frank-Copula函数;在两个烈度等级下的联合重现期空间分布存在一定差异,但淮北东部、江淮之间和苏南西部地区始终呈现较低重现期特征,表明该地区虽然干旱事件偏少,但高烈度干旱风险仍然较高,需要加强监测预警。

摘要:基于WRF模式和2022年一次江淮暴雨过程,本文分析了YSU边界层参数化方案中廓线形状指数(p)对降水模拟的影响。结果表明,5个不同p值(p=1.333,1.667,2.000,2.333,2.667)模拟试验的降水偏差和TS评分显著不同。检验表明:p=2.333时,TS、BIAS评分、相关系数和误差分析整体表现最优。模拟开始阶段,风速、温度、湿度与p值都有较好的线性关系:在边界层高层,p值越大,垂直混合越小、风速和温度越大、比湿越小,在边界层低层则相反。降水过程中p值越小,边界层内混合更均匀,风切变及垂直速度较小,不利于水汽的上升及对流活动发展。与平原相比,山地下垫面受p值影响更大。

摘要:本文利用1991—2022年山东122个国家级地面气象站逐小时降水量和欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-range Weather Forecasts, ECMWF)开发的ERA5再分析资料,分析了山东省短时强降水(Short-duration Heavy Rainfall, SDHR)的时空分布和环境参数特征。结果表明:(1)山东受地形差异影响,不同地区SDHR表现特征不同。鲁西北地区(平原)SDHR降水量对总降水量的贡献率最大;位于山地南侧的鲁东南地区SDHR年均频次多、极端降水强度强,而位于山地北侧的鲁中北部地区,年均频次少、降水强度弱;半岛地区南部SDHR降水频次和强度明显高于北部。(2)SDHR有较明显的日变化;站均频次的日峰值主要为清晨和傍晚(鲁南地区除外),夜间极端SDHR雨量值明显大于白天。(3)不同地区SDHR有明显的季节变化特征;春季的极端SDHR主要出现在鲁中的中北部和鲁南的部分地区,而秋季主要出现在半岛地区。(4)水汽参数对SDHR的发生具有更显著的指示意义。850 hPa比湿、整层大气可降水量和K指数可作为山东7—8月SDHR的参考依据,动力参数不能单独作为SDHR发生的有利条件,需要结合水汽参数和热力参数进行综合分析。

摘要:本文利用机载云粒子探测设备对2021年5月31日内蒙古东北部的呼伦贝尔地区一次典型层状云过程进行了共计两架次3个时段的探测,并基于探测资料系统研究了该地区典型层状云的微物理特征。结果表明:(1)呼伦贝尔地区层状云在水平和垂直方向上存在不均匀性,云体中存在含水量大值带;(2)水平方向上,含水量大值区边缘为液水区,中心为混合相态区;(3)混合相态区的云滴谱呈单峰分布,有效半径较小、云滴谱窄、胶体稳定性强。液水区的云滴谱呈双峰分布;云体不均匀性较弱时,随液态含水量增大,冰晶谱大值段的冰晶数浓度显著增大,云体不均匀性较强时,随液态含水量增大,全粒径段冰晶数浓度均显著增大;(4)云体在发展过程中形成逆温层后,水汽在逆温层底部凝结成水滴,一部分在上升过程中过冷水冻结核化为冰晶;(5)当云中液水含量和云滴数浓度较大时,云滴谱离散度与液水含量、云滴数浓度呈负相关关系,且云滴因主要为凝结增长而缺乏大滴,自然条件下难以形成有效降水。

摘要:天气雷达观测中因电磁干扰杂波造成的质量问题占其所有数据质量问题的90%以上,这些虚假回波处理进基数据后,将对降水估测、反演及外推等资料应用带来较大误差。为更好地识别该类异常回波并采取控制措施以保证天气雷达观测数据质量,本文采用深度学习语义分割思路,在U-Net模型基础上,引入SEBolock模块,构建了针对天气雷达电磁干扰杂波识别的SE-UNet模型。经分析验证,SE-UNet模型的平均像素精度(Mean Pixel Accuracy, MPA)和平均交并比(Mean Intersection-over-Union, MIoU)都达到了99.9%,均高于SegNet、LinkNet和U-Net模型的训练结果,且损失率Los值最低。表明该模型在电磁干扰杂波与降水分割方面具有较高的可靠性。