摘要:

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摘要:利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了冬季欧亚大陆热力变化的空间分布特征和变化规律,发现欧亚大陆南北区域地面气温变化无论在年代际还是年际尺度上均有明显的反相特征,特别在16 a以上时间尺度的反相变化有明显锁相的趋势。通过定义一个欧亚大陆热力差异(Land Thermal Contrast,LTC)指数,进一步探讨了LTC指数变化与大气环流异常的关系,发现当欧亚大陆处于地面气温北冷(暖)南暖(冷)的正(负)位相年时,有利于500 hPa中纬度西风加强(减弱)、东亚大槽位置偏西(东)偏强(弱)、低纬度南支西风槽偏弱(强)。

摘要:选用CMIP5的9个模式的输出资料,分析了北半球海陆间大气质量的季节变化及其驱动因子。结果表明:模式模拟的北半球海陆间的大气质量存在显著的季节性迁移。太平洋和大西洋上的大气质量1月达全年最小,太平洋上的大气质量7月堆积达最大,而大西洋上的大气质量6月堆积达最大(比再分析资料揭示的结果晚1个月)。欧亚大陆上的大气质量12月堆积达全年最大,7月达全年最小。整层积分的大气质量流具有明显的季节变化特征,其中气柱上下层变化呈相反倾向,从而影响纬向垂直环流的季节反转和海陆间大气运动和质量输送。整层水汽质量的季节变化与大气质量的季节变化相反,它在北半球海陆间出现明显的纬向偏差,从而改变大气密度及纬向压力梯度,有利于推动海陆间大气质量的迁移。1月平均地面温度自西向东呈“负—正—负—正”交替分布,7月分布情形与之相反,表明季节变化过程中海陆间热力因素差异推动了大气质量在海陆间迁移。

摘要:利用2008年NCEP FNL全球分析资料,研究了环渤海地区低空急流的时空特征,并与探空资料结果进行对比。结果表明:环渤海地区低空急流的日变化特征明显,18时(世界时)达到最大;季节变化非常明显,春季出现的次数最多;它的风速范围为12～14 m/s,风向以SW为主,主要出现在925 hPa上;环渤海地区低空急流在西北部以高层(700和850 hPa)为主,在东北部和南部以低层(925 hPa)为主;在700 hPa上,各时次出现低空急流的个数差异不大,在850 hPa上出现低空急流最多的时次主要是12时,在925 hPa和1 000 hPa上出现低空急流最多的时次是18时;由高层到低层,低空急流的中心由西北部逐渐向东北部移动,低空急流的强度在春季逐渐增强,在秋冬季逐渐减弱。NCEP FNL分析资料能够捕捉到更多的低空急流。

摘要:利用1983—2012年NCEP/NCAR逐日再分析资料,探讨了5—6月南亚高压移上青藏高原的环流场的气候平均特征及其与青藏高原及邻近地区大气加热场的关系。结果表明:南亚高压从中南半岛北部向西北方向移动并于第33候移上青藏高原,恰好与高原南坡成为亚洲南部主要热源中心的时间相一致,且高原南坡整层积分的大气视热源增加速度远快于孟加拉湾以南至中南半岛,这可能是南亚高压移上高原的原因之一。同时采用简化后的全型垂直涡度方程分析加热场和环流场的关系,发现相对涡度平流项和地转涡度平流项有利于南亚高压向西移动,非绝热加热垂直变化项有利于南亚高压向北移动,三项共同作用促使南亚高压向西北移动移上高原。

摘要:采用1961—2012年重庆地区30站降水和气温资料、NCEP/NCAR全球大气再分析资料、NOAA海表温度资料等,基于由降水和气温计算得到的标准化降水蒸散指数(Standardized Precipitation Evapotranspiration Index,SPEI),对重庆地区秋季干旱的年代际变化特征及其可能原因进行了研究。观测结果表明,重庆秋季SPEI的变化特征主要表现为全区一致变化型,且在1989年发生了年代际突变,突变后(前)为偏旱(涝)期。热带东印度洋—西太平洋和北大西洋的海表温度年代际升高对重庆秋季年代际干旱具有重要作用,热带东印度洋—西太平洋为关键海区,北大西洋为次关键海区。热带东印度洋—西太平洋关键海区的海表温度异常影响重庆秋季年代际干旱的可能机制为:当该区海表温度秋季年代际增暖时,西北太平洋副热带高压位置西伸北抬、面积偏大、强度增强,重庆地区位势高度升高,孟加拉湾南支槽减弱,不利于水汽从孟加拉湾向重庆地区输送,同时赤道地区存在异常上升运动,使得区域Hadley环流增强,重庆地区为异常下沉区,由此导致重庆地区年代际干旱。北大西洋次关键海区的海表温度异常影响重庆秋季年代际干旱的可能机制为:当该区海表温度秋季年代际增暖时,西北太平洋副热带高压偏北,重庆地区位势高度升高且有异常下沉运动,从而导致重庆地区年代际干旱。上述观测结果由应用NCAR CAM5.1全球大气环流模式进行的关键海区海表温度年代际变化敏感性试验得到验证。

摘要:基于WRF模式,利用增长模繁殖法(Breeding of Growing Modes,BGM)建立了一个台风路径和强度的集合预报试验系统(WRF-EPS)。此外,将此集合预报结果与TIGGE(THORPEX Interactive Grand Global Ensemble)集合预报资料中4个中心的预报进行多模式集成,对2009年8月1—31日西北太平洋台风路径和强度进行24～72 h集成预报,并对0908号“莫拉克”台风预报进行个例分析。结果表明,基于BGM的WRF-EPS的西北太平洋台风路径和强度的预报误差,与CMA(China Meteorological Administration,中国气象局)、JMA(Japan Meteorological Agency,日本气象厅)、ECMWF(European Centre for Medium-range Weather Forecasts,欧洲中期天气预报中心)、NCEP(US National Center for Environment Prediction,美国国家环境预报中心)的预报误差大致相当;与CMA的集合预报结果相比,有些预报时效WRF-EPS的预报技巧具有明显优势。总体上,WRF-EPS对2009年夏季西北太平洋台风路径和强度的预报较好,可以与TIGGE多模式预报结果进行集成。消除偏差集合平均和加权集合平均显著地改进了台风路径和强度的预报技巧,预报效果优于最好的单模式预报和多模式简单集合平均。对于24～72 h预报,加权集合平均预报性能最优。

摘要:采用1982—2009年美国国家海洋与大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration,NOAA)逐日向外长波辐射(outgoing longwave radiation,OLR)资料,利用EOF方法,分析了20～70 d北半球夏季(6—9月)季节内振荡(boreal summer intraseasonal oscillation,BSISO)与冬季(12月—次年2月)季节内振荡(也称Madden-Julian Oscillation,MJO)不同的强度趋势。结果表明:BSISO指数有明显加强的趋势,而MJO指数的趋势则不明显。进一步利用频率—波数分析方法将季节内振荡(intraseasonal oscillation,ISO)分成西传和东传两部分。结果表明:东传的BSISO在其活动中心——热带印度洋地区有显著加强的趋势,而东传的MJO在其活动中心的趋势则不明显,仅在其活动中心西南部即热带印度洋西南部有减弱的趋势。为探究其原因,文章进一步分析了海表温度(sea surface temperature,SST)和纬向风垂直切变的趋势变化。结果表明:1982—2009年,西太平洋和印度洋SST无论冬夏均持续增暖,SST并不能解释冬夏两季ISO不同的趋势特征;而夏季热带印度洋地区对流层中低层东风垂直切变减弱,冬季海洋性大陆地区东风垂直切变增强。由此认为:热带印度洋东风垂直切变减弱有可能有利于东传的BSISO加强;而海洋性大陆地区东风垂直切变加强有可能削弱东传的MJO,但这种减弱效应被冬季海洋性大陆地区增强的上升运动产生的加强效应抵消,所以MJO的变化趋势并不显著。

摘要:背景误差协方差特征与区域的天气气候特征密切相关。为了更好地理解中国华东地区和青藏高原地区的背景误差协方差特征,利用夏季一个月的模拟结果,以最新的多元变量相关的背景误差协方差模型为基础,通过提取隐含背景误差协方差中的变量相关系数、特征值、特征向量和特征长度尺度等,对这两个区域的背景误差协方差特征进行比较和分析。结果表明,相对于华东地区,青藏高原地区变量之间的影响关系更显著,背景场的误差更大,大气特征具有更强的局地性。对青藏高原地区资料同化而言,观测资料占有更大的权重和更小的影响范围,对青藏高原地区观测资料提出了更高的要求。

摘要:利用NCEP提供的GFS(Global Forecast System)再分析资料,对2010年西北太平洋最强台风“鲇鱼”(1013)路径突变的成因开展诊断分析,研究其影响系统、引导气流的演变特征等,并运用CPS(Cyclone Phase Space)方法对其生命史中的热力结构演变过程进行定量描述,重点分析路径突变前后各因子的变化。结果表明,“鲇鱼”移入南海后,冷空气南侵导致其热力结构发生变化,台风环流右侧较暖,此时引导气流微弱,“趋暖”运动占主导,首先引起路径向右偏转,随后引导气流转为西南气流并逐渐增强,在二者共同作用下,“鲇鱼”路径持续右转,逐渐向东北方向移动,完成路径突变。

摘要:利用地面加密自动站观测资料以及NCEP再分析资料,对1211号“海葵”台风登陆后在江苏引发的两段降水对流特征差异明显的大暴雨天气进行对比分析。结果表明:第一段区域性大暴雨天气发生在台风环流中心及北侧偏东风急流附近,此时台风环流完整,中心维持正压结构,环流中心及其北侧偏东急流附近伴有较大范围的水汽辐合和强上升运动,有利于区域性大暴雨天气发生,但降水发生在近乎中性的层结下,降水分布较均匀,发展平缓,降水期间对流活动较弱;第二段大暴雨则发生在远离环流中心的台风倒槽顶部,降水期间暴雨区中高层伴有较明显的冷平流,有利于对流不稳定层结发展,降水发展过程中,地面风场出现中尺度扰动,增强了局地辐合和气旋性涡度,加之地面锋区发展,促进了中尺度对流系统的形成和发展,此段降水中尺度特征显著,发展迅速,雨强大,伴有明显的对流特征,导致出现局地特大暴雨天气。

摘要:大气系统中云的辐射特性以及分布情况决定了天气预报的准确性和气候监测的有效性。云的检测与识别对大气探测和大气遥感至关重要。本研究旨在通过提取可见光云图的纹理特征、颜色特征和sift特征自动训练分类器,实现对卷云、积云、层云和晴空的分类识别。本研究采用极限学习机(extreme learning machine)对样本进行学习,并在不同条件下进行云分类识别。实验结果表明:当纹理特征、颜色特征和sift特征融合在一起时,获得了比单独使用纹理特征、颜色特征和sift特征以及它们两两组合时更好的识别效果,识别正确率分别为87.67％、90.75％、74.50％和93.63％,平均正确率达到86.64％。在相同实验条件下,本文采用的方法比人工神经网络(artificial neural network)、K近邻(k-nearest neighbor)和支持向量机(support vector machine)好。

摘要:2010年11月16日至12月17日在南京、常州、苏州三城市设置采样点,24 h采集大气PM_2.5样品,并测定其水溶性无机离子和元素的浓度,在此基础上讨论PM_2.5及无机组分的时空分布特征。结果表明,采样期间,PM_2.5污染较严重,且苏州最重,常州次之,南京最轻,南京、苏州、常州日均浓度分别是国家二级标准(75 μg/m³)的1.44、2.32、1.53倍;三市PM_2.5离子组分中,阴离子均以SO₄^2-和NO₃^-为主,阳离子以Ca²⁺和Mg²⁺为主;苏州Na⁺和Cl^-之间的相关性较高,其受到海盐输送影响较大;三城市PM_2.5中Ca是最主要元素,Al次之。运用主成分法分析南京、常州和苏州PM_2.5的来源可知,三城市PM_2.5受多个污染源影响,包括生物质燃烧、地表扬尘、五金工业及汽车尾气排放等。

摘要:利用2010、2011年在中国广东省湛江市东海岛海雾外场观测试验中获得的观测数据,综合分析海雾发生时的宏微观特征、气溶胶特征和雾水化学特征,并据此探讨海雾形成发展的主要机制。结果表明:南海海雾年平均雾日数为20～30 d,受低压系统或冷锋过境影响时出现雾的概率最大。2010和2011年平均雾滴液态水含量(Liquid Water Content,LWC)分别为0.019和0.072 g·m^-3,LWC偏低与海陆交界处雾滴湍流沉降加速有关。随着LWC的增加,雾滴与气溶胶数浓度的比值增大。雾水中主要离子为Na⁺和Cl^-,其两年总离子浓度(Total Ion Concentration,TIC)平均值分别为38 260和5 600 μeq·L^-1,但离子负荷量相差不大,LWC增加可能是导致2011年TIC下降的主要原因。海雾雾滴形成和发展的主要机制是核化和凝结增长,与陆地和山地雾相比,碰并、湍流和平流因子的影响加强。雾滴谱可用Gamma分布进行拟合,且随着碰并作用增强,滴谱增宽。

摘要:对欧亚大陆中纬度陆地9个晴天大气电场观测站点的观测数据进行了分析。结果表明:欧亚大陆中纬度陆地9个站点晴天大气电场强度的日变化主要成单峰单谷和双峰双谷两种波形。各站点的晴天大气电场强度季节变化也较为明显:冬季晴天大气电场强度值较大,夏季晴天大气电场强度值较小。晴天大气电场强度值的日变化总体上与大气电导率呈负相关,与爱根核浓度、绝对湿度呈正相关,并且温度梯度也对其有一定的影响。

摘要:根据1966—2013年海南台风(热带气旋)个例资料和18个代表站的逐日降水资料,对影响海南的台风暴雨进行了统计分析。结果表明:1)20世纪80年代以前为海南台风影响高峰期,以后为影响低发期。2)近48 a海南台风暴雨的年均发生频次、降水量、降水量占全年总降水量的平均比例和最大比例都呈减少趋势,而台风过程最大降水量和日最大降水量则呈弱增加趋势。3)中路类登陆台风出现大暴雨以上降水的机率最大。4)EOF第一、第二特征向量场的空间分布分别为全区一致型、南北相反型。近48 a海南台风暴雨降水呈现一种波动下降的趋势,具有准17 a、8 a和3 a的周期。

摘要:利用1948—2011年NCEP/NCAR逐日再分析资料,采用倒算法计算了亚洲地区大气热量源汇的值,分析了中南半岛和青藏高原地区大气热源的候变化特征及南亚高压的位置与两个地区热源变化的关系。结果表明,中南半岛地区上空大气在12候由冷源转变为热源。当中南半岛地区大气热源与东西相邻地区热力梯度减小,且孟加拉湾、中南半岛和菲律宾群岛地区的大气都为热源时,南亚高压中心西移到中南半岛上空。当青藏高原大气热源进入一年中的极大值区时,南亚高压中心盘踞在高原上空,当高原上空大气转变为冷源时南亚高压中心退出高原。中南半岛地区的大气热源对南亚高压的西移有触发作用,而南亚高压中心在青藏高原上空的建立与退出,和高原大气热源的强度和大气环流的突变有关。