“极端天气气候事件研究”专刊
2019, 42(1):14-27.
DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20180724002
摘要:
自20世纪80年代后期以来，我国频繁出现暖冬，直到2004年以后这种状况出现明显的变化，冷冬出现的频次明显增多了。在全球增暖、北极海冰减少明显的背景下，冬季极端严寒的强度非但没有减弱反而似乎还在增强，造成灾害性的影响也越发引人关注。在上述背景下，2012年1月、2016年1月在东亚发生了两次极端严寒事件。本文的目的就是通过合成和相关分析，研究这两次极端严寒事件演变的主要特征，及其与北极增暖的可能联系。
这两次极端严寒事件的环流演变截然不同。对于2012年1月的极端严寒事件，海平面气压异常主要呈现由东向西传播，在演变过程中，阿留申区域海平面气压超前西伯利亚高压，因此大气环流的下游效应起主要作用。对于2016年1月的极端严寒事件，冷空气主要由西北向东南传播。两次极端事件的主要降温区域的移动路径截然不同。2012年1月冷空气爆发以后主要在亚洲大陆中、高纬度维持并向西传播，其南传影响亚洲低纬度区域明显弱于2016年的冷事件。而2016年1月的主要降温区以沿东亚向南移动为主，强降温区直接南下至热带区域。
两次极端严寒事件爆发前期大气环流演变的共同点：中、高纬度区域环流能量交换活跃，表现为中纬度高度脊加强北伸，从而把较低纬度的暖空气输送至北极区域，高纬度区域对流层中层呈现多极结构。这种多极空间结构是亚洲冷空气向南爆发的重要前兆信号。冬季北极阶段性增暖过程首先是中纬度高度脊加强北伸的结果。对影响东亚的极端严寒过程，乌拉尔附近区域的高压脊以及位于北美西部的高压脊加强北上、协同演变是至关重要的。2016年1月东亚极端严寒过程与2015年12月末北极快速增暖没有必然联系。
自20世纪80年代后期以来，我国频繁出现暖冬，直到2004年以后这种状况出现明显的变化，冷冬出现的频次明显增多了。在全球增暖、北极海冰减少明显的背景下，冬季极端严寒的强度非但没有减弱反而似乎还在增强，造成灾害性的影响也越发引人关注。在上述背景下，2012年1月、2016年1月在东亚发生了两次极端严寒事件。本文的目的就是通过合成和相关分析，研究这两次极端严寒事件演变的主要特征，及其与北极增暖的可能联系。
这两次极端严寒事件的环流演变截然不同。对于2012年1月的极端严寒事件，海平面气压异常主要呈现由东向西传播，在演变过程中，阿留申区域海平面气压超前西伯利亚高压，因此大气环流的下游效应起主要作用。对于2016年1月的极端严寒事件，冷空气主要由西北向东南传播。两次极端事件的主要降温区域的移动路径截然不同。2012年1月冷空气爆发以后主要在亚洲大陆中、高纬度维持并向西传播，其南传影响亚洲低纬度区域明显弱于2016年的冷事件。而2016年1月的主要降温区以沿东亚向南移动为主，强降温区直接南下至热带区域。
两次极端严寒事件爆发前期大气环流演变的共同点：中、高纬度区域环流能量交换活跃，表现为中纬度高度脊加强北伸，从而把较低纬度的暖空气输送至北极区域，高纬度区域对流层中层呈现多极结构。这种多极空间结构是亚洲冷空气向南爆发的重要前兆信号。冬季北极阶段性增暖过程首先是中纬度高度脊加强北伸的结果。对影响东亚的极端严寒过程，乌拉尔附近区域的高压脊以及位于北美西部的高压脊加强北上、协同演变是至关重要的。2016年1月东亚极端严寒过程与2015年12月末北极快速增暖没有必然联系。
2019, 42(1):68-77.
DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20181212001
摘要:
采用相关、回归等统计方法，对中国北方暴雪的年代际变化特征及其与大气环流和北极海冰的联系进行探讨。结果表明：中国北方冬季暴雪发生频次较高区域主要位于东北，在空间分布上呈现由西北向东南增加的态势，且存在明显的年代际变化特征：1965—1980年为东北暴雪少发期；2002—2011年为东北暴雪多发期。分析表明：暴雪少发期，输送至东北的水汽较少；暴雪多发期，更多的水汽输送来自于西北太平洋，同时偏北气流引导的极地冷空气与偏南风引导的太平洋暖湿空气在东北地区汇合，提供暴雪频发的动力条件，造成东北暴雪出现年代际增多。此外，研究发现：前期秋季北极海冰的年代际减少与东北暴雪的年代际增加存在很好的相关性；秋季北极海冰异常偏少导致的大气环流异常主要表现为纬向西风减弱和NAO负位相，由此导致大气经向活动增强，利于极地冷空气向南入侵，且冷空气与暖湿空气在东北地区汇合，这是东北暴雪年代际增加的重要原因之一。
采用相关、回归等统计方法，对中国北方暴雪的年代际变化特征及其与大气环流和北极海冰的联系进行探讨。结果表明：中国北方冬季暴雪发生频次较高区域主要位于东北，在空间分布上呈现由西北向东南增加的态势，且存在明显的年代际变化特征：1965—1980年为东北暴雪少发期；2002—2011年为东北暴雪多发期。分析表明：暴雪少发期，输送至东北的水汽较少；暴雪多发期，更多的水汽输送来自于西北太平洋，同时偏北气流引导的极地冷空气与偏南风引导的太平洋暖湿空气在东北地区汇合，提供暴雪频发的动力条件，造成东北暴雪出现年代际增多。此外，研究发现：前期秋季北极海冰的年代际减少与东北暴雪的年代际增加存在很好的相关性；秋季北极海冰异常偏少导致的大气环流异常主要表现为纬向西风减弱和NAO负位相，由此导致大气经向活动增强，利于极地冷空气向南入侵，且冷空气与暖湿空气在东北地区汇合，这是东北暴雪年代际增加的重要原因之一。
2019, 42(1):78-92.
DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20181008002
摘要:
利用滑坡敏感性分布和降雨阈值公式建立了一个滑坡泥石流统计模型，该模型可以用于中国大尺度范围内的滑坡泥石流预警。使用CMORPH卫星降水驱动该统计模型，对2016—2017年的106起滑坡泥石流事件进行了验证分析。结果表明，该模型能较好地预警大多数滑坡泥石流事件，其中对72.1%的雨季滑坡泥石流事件能较好预警，但对非雨季的事件只有35%能较好预警，对雨季的预警效果明显优于非雨季。由于滑坡泥石流主要发生在雨季，因此该模型总体上具有较好的效能。该模型对于强降雨引发的快速滑坡事件具有较好的预警能力，但对于由强度较小、持续时间较长的降雨引发的慢过程滑坡事件的预警效果有待提升。利用该统计模型以及CMORPH实时卫星降水产品，可以建立滑坡泥石流大尺度实时预警系统，对滑坡泥石流减灾防灾具有一定意义。
利用滑坡敏感性分布和降雨阈值公式建立了一个滑坡泥石流统计模型，该模型可以用于中国大尺度范围内的滑坡泥石流预警。使用CMORPH卫星降水驱动该统计模型，对2016—2017年的106起滑坡泥石流事件进行了验证分析。结果表明，该模型能较好地预警大多数滑坡泥石流事件，其中对72.1%的雨季滑坡泥石流事件能较好预警，但对非雨季的事件只有35%能较好预警，对雨季的预警效果明显优于非雨季。由于滑坡泥石流主要发生在雨季，因此该模型总体上具有较好的效能。该模型对于强降雨引发的快速滑坡事件具有较好的预警能力，但对于由强度较小、持续时间较长的降雨引发的慢过程滑坡事件的预警效果有待提升。利用该统计模型以及CMORPH实时卫星降水产品，可以建立滑坡泥石流大尺度实时预警系统，对滑坡泥石流减灾防灾具有一定意义。
2019, 42(1):36-45.
DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20181128002
摘要:
利用美国NOAA卫星观测的SOI（Southern Oscillation Index，南方涛动指数）资料以及NCEP/NCAR、CMAP月平均资料，采用相关分析等方法，研究了南方涛动年际变化与夏季亚澳季风环流及海洋性大陆区域气候异常的联系。结果表明：南方涛动具有显著的年际变化特征，这种年际变化对夏季亚澳季风区及海洋性大陆区域的环流、降水及温度异常有重要影响。当SOI正位相时，赤道以南的澳大利亚东部地区以及西北太平洋海域高层为气旋，低层为反气旋，赤道地区的东部太平洋低层为辐散中心，高层为辐合中心，有利于下沉运动维持；加里曼丹岛附近低层辐合，高层辐散，有利于上升运动维持；海洋性大陆地区降水为显著的正异常，东亚地区降水存在较弱的正异常；海洋性大陆地区以及我国青藏高原到东海一带温度为正异常，孟加拉湾及印度半岛区域温度为负异常。
利用美国NOAA卫星观测的SOI（Southern Oscillation Index，南方涛动指数）资料以及NCEP/NCAR、CMAP月平均资料，采用相关分析等方法，研究了南方涛动年际变化与夏季亚澳季风环流及海洋性大陆区域气候异常的联系。结果表明：南方涛动具有显著的年际变化特征，这种年际变化对夏季亚澳季风区及海洋性大陆区域的环流、降水及温度异常有重要影响。当SOI正位相时，赤道以南的澳大利亚东部地区以及西北太平洋海域高层为气旋，低层为反气旋，赤道地区的东部太平洋低层为辐散中心，高层为辐合中心，有利于下沉运动维持；加里曼丹岛附近低层辐合，高层辐散，有利于上升运动维持；海洋性大陆地区降水为显著的正异常，东亚地区降水存在较弱的正异常；海洋性大陆地区以及我国青藏高原到东海一带温度为正异常，孟加拉湾及印度半岛区域温度为负异常。
2019, 42(1):28-35.
DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20181129001
摘要:
2018年7月北半球天气气候显著异常，极端事件高发。欧洲、北非、东亚以及北美的大部分地区均遭受严重的高温热浪侵袭；印度、东南亚、中国西南部以及日本西部等地出现极端降水；西太平洋台风活动异常活跃，移动路径偏北。初步诊断表明，北半球中高纬度，由低层到高层稳定维持的异常高压系统是导致北半球中高纬度大部分地区高温热浪持续发生的直接原因。其中异常偏强、偏北的副热带高压，以及增强、东伸的南亚高压与东亚地区持续高温和极端降水事件直接相关；低层菲律宾周围异常活跃的对流活动和强盛的西南水汽输送共同导致南亚、东南亚地区极端降水发生。热带太平洋大部分地区偏暖的海温条件和菲律宾附近异常气旋性环流则与异常活跃的台风活动有关。更需要关注的是，北半球尤其是东亚地区大气环流的异常主要受海洋表面热力状况以及其他区域大气环流遥相关的影响。
2018年7月北半球天气气候显著异常，极端事件高发。欧洲、北非、东亚以及北美的大部分地区均遭受严重的高温热浪侵袭；印度、东南亚、中国西南部以及日本西部等地出现极端降水；西太平洋台风活动异常活跃，移动路径偏北。初步诊断表明，北半球中高纬度，由低层到高层稳定维持的异常高压系统是导致北半球中高纬度大部分地区高温热浪持续发生的直接原因。其中异常偏强、偏北的副热带高压，以及增强、东伸的南亚高压与东亚地区持续高温和极端降水事件直接相关；低层菲律宾周围异常活跃的对流活动和强盛的西南水汽输送共同导致南亚、东南亚地区极端降水发生。热带太平洋大部分地区偏暖的海温条件和菲律宾附近异常气旋性环流则与异常活跃的台风活动有关。更需要关注的是，北半球尤其是东亚地区大气环流的异常主要受海洋表面热力状况以及其他区域大气环流遥相关的影响。
2019, 42(1):93-99.
DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20181214001
摘要:
基于动力降尺度预测系统，中国科学院大气物理研究所竺可桢-南森国际研究中心对2018年夏季我国极端降水日数及滑坡泥石流灾害的发生风险进行了超前4个月的实时预测试验。与实测结果相比，该系统对2018年夏季我国极端降水日数空间分布的预测与实况基本相符，但大部分地区存在明显低估；滑坡泥石流的预测结果与目前统计的由于降水引发的滑坡泥石流灾害事件的分布基本吻合。此次预测试验表明，中国科学院大气物理研究所竺可桢-南森国际研究中心发展的动力降尺度预测系统对我国夏季极端降水和滑坡泥石流灾害具有一定的预测能力，具有实时预测价值。
基于动力降尺度预测系统，中国科学院大气物理研究所竺可桢-南森国际研究中心对2018年夏季我国极端降水日数及滑坡泥石流灾害的发生风险进行了超前4个月的实时预测试验。与实测结果相比，该系统对2018年夏季我国极端降水日数空间分布的预测与实况基本相符，但大部分地区存在明显低估；滑坡泥石流的预测结果与目前统计的由于降水引发的滑坡泥石流灾害事件的分布基本吻合。此次预测试验表明，中国科学院大气物理研究所竺可桢-南森国际研究中心发展的动力降尺度预测系统对我国夏季极端降水和滑坡泥石流灾害具有一定的预测能力，具有实时预测价值。
2019, 42(1):100-108.
DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20180928002
摘要:
本文分析了2018年春末我国南方地区持续性极端高温过程及其影响系统。本次事件自5月15日首先在江淮等地迅速发展，17日之后扩展至华南并在该地区维持至6月初。江南南部和华南东部等地高温日数比常年同期偏多6～10 d，累计近两千站次出现了35℃以上的高温天气，约是之前最多年（1991年）的2.6倍。研究区域内有超过三分之一的测站高温日数突破5月历史极值。统计分析结果显示，春末南方高温日数与该地区上空位势高度、其西侧经向风及其上空对流活动均有显著关系，但对流的影响更为超前，约在一周左右。除和华南地区对流呈显著正相关外，春末南方高温还和热带印度洋OLR（Outgoing Longwave Radiation）呈显著的负相关，这种相关模态和MJO（Madden-Julian Oscillation）的第一、二位相对应的对流异常分布一致。对2018年的个例分析支持这一统计结果。2018年5月，MJO有20 d持续位于这两个位相，且振幅均超过1，是有MJO监测以来5月这两个位相最多的一年。因此，无论是统计分析还是个例都表明MJO对本次春末南方高温有重要影响。
本文分析了2018年春末我国南方地区持续性极端高温过程及其影响系统。本次事件自5月15日首先在江淮等地迅速发展，17日之后扩展至华南并在该地区维持至6月初。江南南部和华南东部等地高温日数比常年同期偏多6～10 d，累计近两千站次出现了35℃以上的高温天气，约是之前最多年（1991年）的2.6倍。研究区域内有超过三分之一的测站高温日数突破5月历史极值。统计分析结果显示，春末南方高温日数与该地区上空位势高度、其西侧经向风及其上空对流活动均有显著关系，但对流的影响更为超前，约在一周左右。除和华南地区对流呈显著正相关外，春末南方高温还和热带印度洋OLR（Outgoing Longwave Radiation）呈显著的负相关，这种相关模态和MJO（Madden-Julian Oscillation）的第一、二位相对应的对流异常分布一致。对2018年的个例分析支持这一统计结果。2018年5月，MJO有20 d持续位于这两个位相，且振幅均超过1，是有MJO监测以来5月这两个位相最多的一年。因此，无论是统计分析还是个例都表明MJO对本次春末南方高温有重要影响。
2019, 42(1):117-128.
DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20180719001
摘要:
利用1961—2015年Hadley中心逐月海表温度资料、海冰密集度资料以及NCEP/NCAR再分析资料，探讨了秋季北极海冰对于EP型ENSO事件的异常响应，并进一步研究了这种异常响应的可能原因。结果表明，秋季北极海冰对EP型ENSO的响应具有非线性，特别是喀拉海海域（60°～90°E，70°～80°N）海冰无论在EP型El Niño或是La Niña位相，均表现为显著的负异常。进一步研究发现，不同ENSO位相造成该区域海冰异常偏少的机制有明显不同。EP型El Niño年秋季菲律宾附近海域对流活动被抑制，所激发的经向波列在高纬地区形成异常反气旋环流，其南风分量向喀拉海输送暖平流，造成海冰异常偏少。而EP型La Niña年喀拉海海域则主要受到来自大西洋开放性海域西风异常的影响，合成结果和个例年均显示EP型La Niña年秋季北大西洋上空存在一个显著的西风急流中心，有利于北大西洋开放性海域较暖海水向下游输送，进而影响喀拉海海冰。这些结果表明，热带外地区大气环流场对EP型ENSO的非线性响应导致了喀拉海海冰对EP型ENSO事件的响应也表现出明显的非线性。
利用1961—2015年Hadley中心逐月海表温度资料、海冰密集度资料以及NCEP/NCAR再分析资料，探讨了秋季北极海冰对于EP型ENSO事件的异常响应，并进一步研究了这种异常响应的可能原因。结果表明，秋季北极海冰对EP型ENSO的响应具有非线性，特别是喀拉海海域（60°～90°E，70°～80°N）海冰无论在EP型El Niño或是La Niña位相，均表现为显著的负异常。进一步研究发现，不同ENSO位相造成该区域海冰异常偏少的机制有明显不同。EP型El Niño年秋季菲律宾附近海域对流活动被抑制，所激发的经向波列在高纬地区形成异常反气旋环流，其南风分量向喀拉海输送暖平流，造成海冰异常偏少。而EP型La Niña年喀拉海海域则主要受到来自大西洋开放性海域西风异常的影响，合成结果和个例年均显示EP型La Niña年秋季北大西洋上空存在一个显著的西风急流中心，有利于北大西洋开放性海域较暖海水向下游输送，进而影响喀拉海海冰。这些结果表明，热带外地区大气环流场对EP型ENSO的非线性响应导致了喀拉海海冰对EP型ENSO事件的响应也表现出明显的非线性。
2019, 42(1):129-137.
DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20180829001
摘要:
利用1979—2016年ERA-interim逐日再分析资料，定义了青藏高原臭氧谷（Ozone Valley over the Tibetan Plateau，OVTP）极端和普通强（弱）事件，并讨论了其特征。结果表明：1）OVTP极端强事件在夏秋季节多发，10月最多，频率达2.0%；OVTP普通强事件在春夏季多发，7月最多，频率达1.7%。OVTP极端弱事件在秋冬季多发，12月最多，频率达3.8%；OVTP普通弱事件在冬季多发，1月最多，频率达2.0%。2）OVTP极端强事件出现频率显著增加（0.004%·a-1），极端弱事件出现频率显著减少（-0.015%·a-1）。OVTP普通事件的变化均不显著。3）OVTP极端强事件的面积和强度均在秋季最大，10月达到最大值，面积为4.3×105 km2，强度为1.5×105 t；OVTP普通强事件的面积和强度均在夏季最大，7月达到峰值，面积为1.7×105 km2，强度为4.1×103 t。OVTP极端弱事件的面积和强度在春夏较小，4月达到最小值，面积为3.2×104 km2，强度为1.1×102 t；OVTP普通弱事件的面积和强度在春夏秋均较小，4月和10月达到极小值，4月面积为2.5×104km2，强度为68 t，10月面积为2.2×104km2，强度为97 t。4）OVTP极端和普通强事件的面积（强度）均呈显著增大（增强）趋势，极端强事件的面积达2.5×102 km2·a-1，强度达2.5×102 t·a-1，普通强事件的面积达4.5×102 km2·a-1，强度达4.5 t·a-1。极端和普通弱事件的面积（强度）均呈显著减小（减弱）趋势，极端弱事件的面积达-1.7×104 km2·a-1，强度达-7.0×103 t·a-1，普通弱事件的面积达-2.3×103 km2·a-1，强度达-2.7×102 t·a-1。
利用1979—2016年ERA-interim逐日再分析资料，定义了青藏高原臭氧谷（Ozone Valley over the Tibetan Plateau，OVTP）极端和普通强（弱）事件，并讨论了其特征。结果表明：1）OVTP极端强事件在夏秋季节多发，10月最多，频率达2.0%；OVTP普通强事件在春夏季多发，7月最多，频率达1.7%。OVTP极端弱事件在秋冬季多发，12月最多，频率达3.8%；OVTP普通弱事件在冬季多发，1月最多，频率达2.0%。2）OVTP极端强事件出现频率显著增加（0.004%·a-1），极端弱事件出现频率显著减少（-0.015%·a-1）。OVTP普通事件的变化均不显著。3）OVTP极端强事件的面积和强度均在秋季最大，10月达到最大值，面积为4.3×105 km2，强度为1.5×105 t；OVTP普通强事件的面积和强度均在夏季最大，7月达到峰值，面积为1.7×105 km2，强度为4.1×103 t。OVTP极端弱事件的面积和强度在春夏较小，4月达到最小值，面积为3.2×104 km2，强度为1.1×102 t；OVTP普通弱事件的面积和强度在春夏秋均较小，4月和10月达到极小值，4月面积为2.5×104km2，强度为68 t，10月面积为2.2×104km2，强度为97 t。4）OVTP极端和普通强事件的面积（强度）均呈显著增大（增强）趋势，极端强事件的面积达2.5×102 km2·a-1，强度达2.5×102 t·a-1，普通强事件的面积达4.5×102 km2·a-1，强度达4.5 t·a-1。极端和普通弱事件的面积（强度）均呈显著减小（减弱）趋势，极端弱事件的面积达-1.7×104 km2·a-1，强度达-7.0×103 t·a-1，普通弱事件的面积达-2.3×103 km2·a-1，强度达-2.7×102 t·a-1。
2019, 42(1):46-57.
DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20181109001
摘要:
利用CORDEX-EA计划11个区域模式模拟结果，集合预估了中国西部干旱区16个极端温度指数未来的变化趋势及空间分布。结果表明：1）区域模式基本上能够再现近30 a西部干旱区极端温度的空间分布。2）多模式集合预估的西部干旱区21世纪中期霜冻日数（FD）和冰封日数（ID）呈现显著的下降趋势，而热夜日数（TR）和夏季日数（SU）则呈现明显的上升趋势。3）未来异常暖昼持续指数（WSDI）和生长期（GSL）呈现增加趋势，异常冷昼持续指数（CSDI）和日较差（DTR）则呈现下降趋势。4）未来气候增温导致冷昼日数（TX90p）、暖夜日数（TN90p）增加，而暖昼日数（TX10p）和冷夜日数（TN10p）减少。5）未来月最高温度极大值（TXx）、月最低温度极大值（TNx）、月最高温度极小值（TXn）和月最低温度极小值（TNn）都呈现增加的趋势。因此，西部干旱区未来发生极端低温事件的概率减小，发生极端高温事件的概率则会增大，但不同的极端温度指数变化的空间分布并不均一，存在明显的区域差异。
利用CORDEX-EA计划11个区域模式模拟结果，集合预估了中国西部干旱区16个极端温度指数未来的变化趋势及空间分布。结果表明：1）区域模式基本上能够再现近30 a西部干旱区极端温度的空间分布。2）多模式集合预估的西部干旱区21世纪中期霜冻日数（FD）和冰封日数（ID）呈现显著的下降趋势，而热夜日数（TR）和夏季日数（SU）则呈现明显的上升趋势。3）未来异常暖昼持续指数（WSDI）和生长期（GSL）呈现增加趋势，异常冷昼持续指数（CSDI）和日较差（DTR）则呈现下降趋势。4）未来气候增温导致冷昼日数（TX90p）、暖夜日数（TN90p）增加，而暖昼日数（TX10p）和冷夜日数（TN10p）减少。5）未来月最高温度极大值（TXx）、月最低温度极大值（TNx）、月最高温度极小值（TXn）和月最低温度极小值（TNn）都呈现增加的趋势。因此，西部干旱区未来发生极端低温事件的概率减小，发生极端高温事件的概率则会增大，但不同的极端温度指数变化的空间分布并不均一，存在明显的区域差异。
2019, 42(1):138-150.
DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20170428001
摘要:
利用地面观测资料、探空资料、NCEP再分析资料、多普勒雷达资料及WRF输出资料，研究了2014年6月20—21日发生在江南地区的一次持续性暴雨过程中中尺度对流系统（mesoscale convective system，MCS）的演变过程、结构特征及模态转变机理。此次暴雨发生在500 hPa东移发展的短波槽前、850 hPa切变线与低空暖湿急流之间的不稳定区。MCS演变过程中组织模态发生转变，对流东移发展形成拖尾型（tailing stratiform，TS）MCS，后逐渐转变为平行型（parallel stratiform，PS）MCS。环境风场上，TS型MCS表现为垂直对流线的相对入流，弓状回波北侧有气旋生成；PS型MCS低层表现为垂直对流线的相对入流，中高层表现为平行向相对入流。TS型MCS中，强对流区位于正扰动气压带，形成垂直作用于对流线的气压梯度力，导致相对入流垂直对流线；而在平行对流线方向上，扰动气压变化小，平行相对气流弱，整体呈现为较强的垂直向相对气流；PS型MCS中，气压扰动整体表现为西南正气压扰动与东北负气压扰动的分布特征，在西南-东北向气压梯度力作用下，形成平行对流线向后的相对入流，导致MCS模态的转变。
利用地面观测资料、探空资料、NCEP再分析资料、多普勒雷达资料及WRF输出资料，研究了2014年6月20—21日发生在江南地区的一次持续性暴雨过程中中尺度对流系统（mesoscale convective system，MCS）的演变过程、结构特征及模态转变机理。此次暴雨发生在500 hPa东移发展的短波槽前、850 hPa切变线与低空暖湿急流之间的不稳定区。MCS演变过程中组织模态发生转变，对流东移发展形成拖尾型（tailing stratiform，TS）MCS，后逐渐转变为平行型（parallel stratiform，PS）MCS。环境风场上，TS型MCS表现为垂直对流线的相对入流，弓状回波北侧有气旋生成；PS型MCS低层表现为垂直对流线的相对入流，中高层表现为平行向相对入流。TS型MCS中，强对流区位于正扰动气压带，形成垂直作用于对流线的气压梯度力，导致相对入流垂直对流线；而在平行对流线方向上，扰动气压变化小，平行相对气流弱，整体呈现为较强的垂直向相对气流；PS型MCS中，气压扰动整体表现为西南正气压扰动与东北负气压扰动的分布特征，在西南-东北向气压梯度力作用下，形成平行对流线向后的相对入流，导致MCS模态的转变。
2019, 42(1):151-160.
DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20180912011
摘要:
利用1979—2017年中国地面气象台站2 400站中广东省和广西壮族自治区（简称两广地区）174站的逐日降水资料、英国Hadley中心的逐月海表温度资料、NCEP/NCAR逐月再分析资料，分析了1994年华南后汛期（7—9月）期间印度洋偶极子（Indian Ocean Dipole，IOD）对两广降水极端正异常的影响机理。结果表明，1994年的正位相IOD事件引起了两广地区后汛期偏多，影响机制主要为两方面：一方面，IOD东极子区域海温负异常时，水汽沿着印度北部-孟加拉湾北部-中南半岛-两广地区和孟加拉湾中部-中南半岛-两广地区的异常水汽输送通道向两广地区输送，使得两广地区水汽异常辐合；另一方面，IOD东极子区域海温异常偏低时，该地区对流层低层异常辐散、高层异常辐合、存在异常下沉运动，两广地区对流层低层异常辐合、高层异常辐散、受异常上升运动控制。上述物理机制共同作用，导致1994年后汛期两广地区降水极端正异常。
利用1979—2017年中国地面气象台站2 400站中广东省和广西壮族自治区（简称两广地区）174站的逐日降水资料、英国Hadley中心的逐月海表温度资料、NCEP/NCAR逐月再分析资料，分析了1994年华南后汛期（7—9月）期间印度洋偶极子（Indian Ocean Dipole，IOD）对两广降水极端正异常的影响机理。结果表明，1994年的正位相IOD事件引起了两广地区后汛期偏多，影响机制主要为两方面：一方面，IOD东极子区域海温负异常时，水汽沿着印度北部-孟加拉湾北部-中南半岛-两广地区和孟加拉湾中部-中南半岛-两广地区的异常水汽输送通道向两广地区输送，使得两广地区水汽异常辐合；另一方面，IOD东极子区域海温异常偏低时，该地区对流层低层异常辐散、高层异常辐合、存在异常下沉运动，两广地区对流层低层异常辐合、高层异常辐散、受异常上升运动控制。上述物理机制共同作用，导致1994年后汛期两广地区降水极端正异常。
2019, 42(1):2-13.
DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20181224001
摘要:
近些年，中国东部经历了严重的霾污染，对人体健康、交通安全、生态系统以及社会经济有巨大的危害。在1周以内的霾污染预报之外，季节尺度的霾污染预测可以给减排治污措施的制定提供更长时间尺度的科学支撑。本文以年际增量为预测对象，选取前期外强迫因子为自变量，分别针对京津冀和长三角区域建立逐月的冬季霾日数季节尺度预测模型，并开展了实时的季节预测。总体来看，京津冀和长三角区域预测模型的性能大体处于相似的水平，均方根误差在2 d左右，对距平符号的捕捉率在80%以上，对霾日数变化的长期趋势具有很好的再现能力。在2016/2017年冬季京津冀霾日数实时预测中，模型预测的结果相对于常年值的定性结论全部准确，相对于前一年污染状况的结论大多数准确。在2017/2018年冬季长三角霾日数实时预测中，12月和1月的预测误差较小，2月的预测误差在2 d左右。
近些年，中国东部经历了严重的霾污染，对人体健康、交通安全、生态系统以及社会经济有巨大的危害。在1周以内的霾污染预报之外，季节尺度的霾污染预测可以给减排治污措施的制定提供更长时间尺度的科学支撑。本文以年际增量为预测对象，选取前期外强迫因子为自变量，分别针对京津冀和长三角区域建立逐月的冬季霾日数季节尺度预测模型，并开展了实时的季节预测。总体来看，京津冀和长三角区域预测模型的性能大体处于相似的水平，均方根误差在2 d左右，对距平符号的捕捉率在80%以上，对霾日数变化的长期趋势具有很好的再现能力。在2016/2017年冬季京津冀霾日数实时预测中，模型预测的结果相对于常年值的定性结论全部准确，相对于前一年污染状况的结论大多数准确。在2017/2018年冬季长三角霾日数实时预测中，12月和1月的预测误差较小，2月的预测误差在2 d左右。
2019, 42(1):109-116.
DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20180929001
摘要:
降水量在时间分布上呈现较大的随机性，极端降水事件尤为如此。受此影响，月初（月末）1～5 d之内的累积降水量很可能会超过当月总降水量的50%乃至更多。对1961—2017年中国2 400多站点资料统计分析结果发现，月初（月末）1～5 d累积降水量对当月总降水量显著影响事件的出现频次，在季节和空间分布上都有鲜明特征。主要包括：1）月初累积降水量对秋冬季中各月的总降水量影响更大，月末累积降水量对1—4月的月总降水量影响较大。2）受月初累积降水量的影响，显著站点数在某些年份的某些月份出现极大值；受单次事件显著影响的站点数占全国总站点数的30%～50%，此即对应着一次全国大范围的极端降水事件。3）受月初（月末）累积降水量显著影响的站点空间分布随季节变化呈现出明显空间集聚特征。
降水量在时间分布上呈现较大的随机性，极端降水事件尤为如此。受此影响，月初（月末）1～5 d之内的累积降水量很可能会超过当月总降水量的50%乃至更多。对1961—2017年中国2 400多站点资料统计分析结果发现，月初（月末）1～5 d累积降水量对当月总降水量显著影响事件的出现频次，在季节和空间分布上都有鲜明特征。主要包括：1）月初累积降水量对秋冬季中各月的总降水量影响更大，月末累积降水量对1—4月的月总降水量影响较大。2）受月初累积降水量的影响，显著站点数在某些年份的某些月份出现极大值；受单次事件显著影响的站点数占全国总站点数的30%～50%，此即对应着一次全国大范围的极端降水事件。3）受月初（月末）累积降水量显著影响的站点空间分布随季节变化呈现出明显空间集聚特征。
2019, 42(1):58-67.
DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20180911001
摘要:
利用美国NCEP全球集合预报系统（GEFS）历史回算资料和中国均一化格点观测数据，分析了我国近30 a来极端温度变化特征，重点考察了该模式预报系统对这一变化特征的刻画性能。通过估算格点观测和模式资料中2 m温度的历史气候百分位，分析了我国冬夏两季极端温度的气候特征以及极端温度日数的气候分布和多年变化趋势。结果表明，我国冬季极端低温和夏季极端高温的空间分布表现出较强区域性特征：东北、华北和青藏高原区域冬季极端低温的百分位阈值对应的温度较低，而华南、西北和长江流域夏季极端高温的阈值温度则较高；近30 a来我国夏季平均温度和极端高温日数几乎都呈现上升趋势，冬季平均温度则在我国大部分区域呈上升趋势、西北和东北部分地区呈下降趋势，相应地冬季极端低温日数在大部分区域呈下降趋势、仅在西北、东北和华南部分地区略有上升。NCEP-GEFS回算资料能较好地再现我国冬夏两季平均气温、冬季极端低温和夏季极端高温日数的气候趋势和年际变化，但在各区域都有不同程度的冷偏差，冬季偏差明显大于夏季，并随着预报时长的增加，冬季冷偏差逐渐增强，而夏季冷偏差则逐渐减弱。因此，本文建议采用基于百分位阈值的相对极端性定义，可自动修正模式分析场和预报场中的系统性偏差。
利用美国NCEP全球集合预报系统（GEFS）历史回算资料和中国均一化格点观测数据，分析了我国近30 a来极端温度变化特征，重点考察了该模式预报系统对这一变化特征的刻画性能。通过估算格点观测和模式资料中2 m温度的历史气候百分位，分析了我国冬夏两季极端温度的气候特征以及极端温度日数的气候分布和多年变化趋势。结果表明，我国冬季极端低温和夏季极端高温的空间分布表现出较强区域性特征：东北、华北和青藏高原区域冬季极端低温的百分位阈值对应的温度较低，而华南、西北和长江流域夏季极端高温的阈值温度则较高；近30 a来我国夏季平均温度和极端高温日数几乎都呈现上升趋势，冬季平均温度则在我国大部分区域呈上升趋势、西北和东北部分地区呈下降趋势，相应地冬季极端低温日数在大部分区域呈下降趋势、仅在西北、东北和华南部分地区略有上升。NCEP-GEFS回算资料能较好地再现我国冬夏两季平均气温、冬季极端低温和夏季极端高温日数的气候趋势和年际变化，但在各区域都有不同程度的冷偏差，冬季偏差明显大于夏季，并随着预报时长的增加，冬季冷偏差逐渐增强，而夏季冷偏差则逐渐减弱。因此，本文建议采用基于百分位阈值的相对极端性定义，可自动修正模式分析场和预报场中的系统性偏差。
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