云南2009年秋季特大旱灾大气环流特征分析

利用云南省30个气象站的逐月降水资料以及1961-2009年NCEP/NCAR月平均资料,分析了云南2009年秋季特大旱灾时降水变化特征以及同期的环流特征。从水汽输送特征、西风带异常以及副热带高压等3个方面分析了环流特征。分析结果表明:2009年秋季云南降水是减少的;同期来自孟加拉湾地区、南海地区暖湿水汽减弱,来自内蒙古地区南下的冷空气与由孟加拉湾、中南半岛北部北上暖空气相互作用减弱;云南2009年9-11月份辐合上升水汽输送通量减弱,净获得水汽减少;2009年9-10月份西风带纬向环流增强,而11月经向环流较强,但内蒙古西部、宁夏、四川等地区700～500hPa经向风场减弱;2009年9和10月份副高偏西偏强,云南在副高控制下,辐合上升水汽减少;11月份副高西伸至孟加拉湾地区,偏南风只存在于北纬17.5°以北的孟加拉湾地区,这削弱了孟加拉湾地区向我国西南地区输送的水汽量。综合上述分析,笔者认为水汽通量异常、西风环流异常、西太平洋副热带高压偏西偏强是影响云南2009年秋季降水的重要因素。     

西北地区水汽输送特征及其年际、年代际变化

利用1950-2002年NCAR/NCEP再分析逐日平均资料,计算了我国西北地区格点整层水汽输送通量,分析了西北地区水汽输送在推进过程中逐候的气候特征及其年际、年代际变化特征。研究发现:北疆和河西走廊常年为偏西风水汽输送,渭水流域中上游、陕西和高原东北侧偏西风和西南风水汽输送交替出现,高原和南疆的水汽输送常年都很弱;西南风水汽输送主要集中在6-10月,8月达到38°N附近的北界;近50年西北地区水汽输送在逐渐减弱,大值区开始的时间在逐渐拖后,结束的时间变化不大,春季的水汽输送明显减少。     

华北暴雨云和降水的中/微尺度结构特征(Ⅰ)——一次暴雨的天气背景研究

为研究华北暴雨形成时的中尺度与微尺度的结构特征,选取发生于2005年7月22-24日的一次华北暴雨过程为研究对象,利用1°×1°的NCEP再分析资料和0.05°×0.05°的FY2C红外TBB资料,对此次暴雨过程发生时的天气形势、水汽输送、大气稳定度、云场特征进行了分析.结果表明:此次暴雨过程是在登陆台风和西风槽的共同影响下产生的,高空槽后的西风急流入侵到华北北部,低层副高西侧的东南急流位于华北东部,使得华北地区上空形成了有利于触发对流的低层辐合和高层辐散的天气形势.低层印度季风与我国南海夏季风对水汽的北上有重要作用,还有一部分水汽系来自副高西侧的东南风急流输送;高层水汽主要是由偏东气流经副高西侧向西,然后转向北输送到华北;华北地区的低层存在较强的水汽辐合,高层存在相对较弱的水汽辐散区,这为暴雨发生提供了必要的水汽条件.     

2021/2022年云南冬季异常气候特征及成因分析

基于云南省124个站点逐月气温和降水资料以及美国国家环境预报中心和国家大气研究中心(NCEP/NCAR)再分析资料,运用数理统计方法,分析了2021/2022年冬季云南气候异常的成因,得到(1)2021/2022年冬季,中低纬度地区维持北非槽、阿拉伯半岛脊、孟加拉湾槽的波列,有利于阿拉伯海、孟加拉湾、西太平洋和南海的水汽向云南境内输送,造成云南整个冬季降水偏多。(2)前(后)冬中高纬度的环流变化是造成冬季气温前暖后冷的直接原因。从前冬到后冬中高纬度欧洲大陆槽明显减弱北抬,西西伯利亚附近的脊增强,易形成阻塞高压;地面西伯利亚高压增强,东亚冬季风也明显增强。相应地冷空气从少而弱到频发并偏强,气温从明显偏高到显著偏低。(3)2021年12月到2022年2月东亚副热带急流从偏弱逐渐变为偏强,而极锋急流从偏强逐渐变为偏弱,导致冬季风逐渐增强,影响南下冷空气,致使云南冬季气温发生了前暖后冷的季节内异常变化。(4)云南上空整个冬季皆存在异常水汽辐合,水汽辐合抬升有利于降水生成。两个主要水汽输送通道一个是从阿拉伯海经孟加拉湾进入云南;另一个是从西太平洋海域经南海、中南半岛和孟加拉湾进入云南。     

1961-2020年ENSO事件下黑龙江省盛夏降水异常大尺度环流成因分析

利用1961-2020年黑龙江省盛夏（7、8月）降水量、NCAR/NCEP再分析高度场和Ni?o3.4 SST资料,采用定义亚洲环流/Ⅰ型,即ACⅠ西风环流指数分析,相关计算、高度场及物理量场合成等方法,分析ENSO事件下盛夏遥相关形势及与降水异常大尺度环流关系。结果表明：春、盛夏Ni?o3.4 SST为暖（冷）位相时,盛夏500 hPa高度场易引起西高（低）东低（高）或两高（低）一低（高）波列形式,ACⅠ环流指数正（负）值明显。揭示出降水异常主要受Ni?o3.4 SST遥相关与ACⅠ环流共同影响。降水偏多,高空200 hPa急流轴位于42°N,急流中心区出口左前方,低层气压降低,利于东北低涡发展;850 hPa风场南支急流和日本海急流输送大量水汽进入低涡;高低纬系统相互作用,北部冷气流与南部季风气流交绥有利于降水加强;黑龙江省区域整层垂直上升气流为多水提供了动力条件。     

2011年陕西秋季强连阴雨天气的大气环流异常特征分析

利用NCEP/NCAR再分析资料,分析了陕西2011年秋季强连阴雨期间的欧亚大气环流异常特征。结果表明:这次强连阴雨天气具有雨量大,暴雨范围广,站次多、降水集中等特点。欧亚500 hPa高度距平场"北高南低"的分布是这次强连阴雨天气产生的大气环流背景,500 hPa乌拉尔山到中亚阻塞高压稳定维持,脊前偏北气流引导冷空气从贝加尔湖与巴尔喀什湖之间的蒙新高地南下,在贝加尔湖与巴尔喀什湖之间形成一条冷舌,同时西太平洋副热带高压稳定,强度偏强,冷空气在东移南下过程中,在秦岭山脉附近与西太平洋副热带高压外围暖湿气流持续交汇,对流层低层秦岭山脉及其邻近地区有较常年同期明显偏强的上升气流,700 hPa流场台湾岛以东气旋性环流的异常维持,偏强的华南偏东气流和高原东侧偏南气流为陕西持续性强降水或连阴雨天气中暴雨发生发展输送了充足水汽。这种环流分布有利于陕西持续性强降水天气产生与维持。而西太平洋副热带高压稳定与副热带急流中心入口右前方动力强迫作用激发的垂直运动,也为陕西强连阴雨中强降水天气产生提供了有利动力环境场。     

我国东亚飞蝗发生的气候背景及长期预测

我国东亚飞蝗的发生发展与大气环流的变化密切相关。对1952—1999年我国东亚飞蝗的发生面积与大气环流的74项特征指标值进行了相关研究。结果表明，上一年9月到当年4月大西洋副高面积、强度、脊线位置、北界，上一年9月、10月西藏高原指数，当年1月、2月、5月亚洲区极涡面积。北半球1月极涡面积，亚洲3月纬向环流指数以及亚洲5月经向环流指数与我国蝗虫发生面积相关明显。其中大西洋副热带高压对我国东亚飞蝗发生的影响主要是通过影响秋冬季节蝗卵的孵化和越冬期间的地面温度，从而影响蝗卵基数和孵化为成虫的数量，进而影响着我国东亚飞蝗发生、发展和危害情况的变化。通过上述对蝗虫发生有明显影响的大气环流特征值进行回归分析，结果表明。上年9月和当年4月大西洋副高脊线、3月大西洋副高北界、上年9月西藏高原指数、5月亚洲区极涡面积和3月亚洲纬向环流指数与发生面积拟合较好，说明这些大气环流特征值的强弱是决定东亚飞蝗发生的关键因素。     

近48年来广东春旱的变化

为了更好地做好广东省春旱的短期气候预测，用EOF分析、小波分析和相关分析等方法，对近48年（1957—2004年）来广东受害较大的春旱（2—5月）的变化规律及其成因进行了研究。结果表明，广东春季降水具有明显的2～3年和4年左右的年际变化以及36年左右的年代际变化。春旱主要发生在1960—1971年和1994—2004年，20世纪90年代以来严重春旱的发生呈增多趋势。1976／1977年之后，阶段性的冷与涝、暖与旱相对应，而其之前的这一相关性则不好。广东春季降水的异常主要与极涡、西太平副热带高压的强弱、亚洲大陆及其以北的500hPa环流异常有关。异常春早年500hPa同期环流场上极涡较强，偏向鄂霍次克海，亚洲大陆及其以北为明显的正高度距平，冷空气的活动偏强，副高偏东偏弱。850hpa流场上广东到南海盛行偏北气流，不利于降水的产生。异常涝年的情况则基本相反。     

华北雨季不同时段严重旱涝特征的诊断研究

利用华北平原地区的１３个站点,４５年（１９５１～１９９５）的降水资料,对夏季４个时段（６月、７月、８月、４～８月）进行了Ｚ指数计算,确定了干旱则主要发生在８月,并可明显看出由５０～６０年代的多水期向７０年代中期以后的少水期的转变,另外,乌拉尔山到巴尔喀什湖附近的低压槽加深和西北太平洋副热带高压的北抬,对华北地区雨季持续性暴雨的产生起着决定性的作用。严重洪涝年的夏季（６～８月）,西北太平洋副热带高压     

青藏高原东北侧突发性暴雨特征综合分析

对1970-2007年发生在青藏高原东北侧陕西的突发性暴雨研究发现,其夜间降水特点明显,对流层中层较强的偏南气流是突发性暴雨水汽输送贡献最大者和低层辐合的主要动力来源。偏南气流北伸的位置决定突发性暴雨落区偏南或偏北,300hPa一致的纬向12～20m·s-1强风速带为突发性暴雨提供高层抽吸作用。上述两点对突发性暴雨落区有一定的预报指示意义。云图分析显示,突发性暴雨多有中尺度云团配合,上升运动最大值的高度层与突发性暴雨落区地域位置有关。     

广西两次罕见致灾冷空气活动过程中Rossby波作用的差异及成因

2016年1月广西出现了大范围的低温雨雪天气,多个市县出现1956年以来首次降雪观测记录,多地测站最低气温打破历史记录。在4年后的2020年1月,广西出现了当年首场区域性暴雨,此次过程具有明显的对流性质,伴有大范围的雷暴大风、短时强降水和冰雹等强对流天气。两次过程中均有冷空气活动,但在欧亚大陆上空南北两支Rossby波列的不同影响下,环流形势具有明显差异。北支波列在2016年过程中强度更强,调控了乌拉尔高压脊的发展以及横槽转竖,起到主导作用。而南支波列调控了印缅槽的减弱,使得低纬地区暖湿气流输送减弱,冷空气更易南下,使得此次过程主要以降温为主,雨雪并不明显。2020年过程则是南支Rossby波列起到了主要的调控作用,促进了南支槽的发展东移。而北支波列则起到了协同作用,促进了乌拉尔山冷槽与中东槽的发展合并,从而增强了南支扰动能量向下游的传播,进一步增强了南支槽。南支槽的增强不仅提供了动力抬升作用,还对暖湿气流的输送具有重要贡献,使得冷暖空气在广西上空交汇,导致大气对流剧烈。此外,两次过程中北大西洋Rossby波源地区具有不同的强迫背景。2016年和2020年过程中NAO分别维持负、正位相...     

2020年“6.9”湖南致灾暴雨预报偏差及成因分析

2020年6月8—9日湖南出现一次大范围的致灾暴雨天气过程(以下简称“6.9”过程),导致山体滑坡、重度洪涝等次生灾害,造成8人死亡(或失踪)。此次过程主、客观降雨量预报暴雨落区及强度均出现较大偏差。该文利用常规观测资料、NCEP逐6 h再分析资料,通过引入HYSPLIT4.0模式模拟,从环流背景、水汽特征、环境场条件等进行了偏差及成因探讨。结果表明：强降雨中心较分散,各模式对暴雨量级以上降雨空报漏报严重。高低空急流与低空涡旋的有利配置是导致“6.9”暴雨的主要影响系统,高空西风急流显著加强、低空两支暖湿气流汇合时段与降雨加强时段一致。暴雨区中低层水汽以少见的气旋式涡旋路径传输,这支以涡旋形式输送的偏东气流主流模式均未能捕捉到,这可能是导致“6.9”暴雨落区漏报的直接原因。暴雨区中低层均存在四支水汽传输通道,水汽源地主要为孟加拉湾和南海。水汽输入主要来自南边界,西边界次之,暴雨区域内水汽收入为正;南边界、西边界水汽输入呈同位相特征,波峰时段与暴雨时段相对应,水平水汽通量辐合是“6.9”暴雨区水汽来源的主要方式。强的上升运动和低层辐合、高层辐散有利配置存在一定的时间差;垂直螺旋度中心轴线...     

2005年渭河、汉江流域一次致洪暴雨过程浅析

采用了高空、地面常规气象观测资料、水文资料和NCEP格点资料,对2005年出现在渭河、汉江流域一次秋季连阴雨中的致洪暴雨过程进行了分析。结果表明:这次强降水持续时间长,降水总量大,地域集中,洪水汇流快,造成的灾害重;分别是渭河下游、汉江干流1981年和1983年以来的最大洪水过程。渭河洪水有7大特点,汉江洪水有3个明显特点;次致洪暴雨过程的主要影响系统是500 hPa的西风槽、副高、700 hPa及以下的低涡切变;暴雨的水汽主要来自孟加拉湾和南海;动力场上的高层辐散、中低层强辐合,使垂直上升运动强烈发展,为致洪暴雨的形成提供了非常有利的动力条件。     

广东2010年5月一周两次暴雨过程的对比分析

2010年5月中旬,广东省在一周之内连续遭受了两次区域性暴雨过程,其频次之高、雨量之多、强度之大为历史同期所少有。对这两次暴雨过程从水汽输送、动力结构、大气稳定度和雷达特征等方面进行了对比分析。结果表明:两次暴雨过程的环流形势及影响系统不同,水汽输送和辐合强弱与暴雨范围有密切关系,降水强度不但受大气不稳定度影响,动力触发更可能是引发强降水的关键因素;产生暴雨的飑线通过吸收合并其移动前方和沿近地层辐合带新生单体得以维持和发展,飑线上的HP型超级单体是产生降水峰值的主要载体。     

广西春旱的时空分布特征及成因分析

利用广西具有气候代表性的32个站点1961-2007年逐日降水量资料,引入季节无雨日作为划分干旱的标准,采用EOF分析等方法,分析了广西春旱的时空分布特征;并用NCEP再分析资料、NOAA海温资料、国家气候中心的74项环流特征量资料等,对广西春旱的成因进行了分析。结果表明:从时间变化看,广西春旱的趋势变化不明显,主要以年际、年代际变化为主,从空间分布看,广西春旱以全区一致性型为主要空间分布型;在春旱年,广西上空对流层低层出现偏南-西南气流距平强辐散异常,伴随有明显的水汽通量辐散异常,同时东亚大槽偏弱,阿留申低压明显减弱,中纬度大陆高压减弱,中高纬环流平直,不利于冷空气南下华南;广西春旱年前冬阿留申低压明显增强,大陆高压也增强,冷空气活动频繁,当前冬印缅槽偏弱时,广西春季发生干旱的可能性较大。     

2022年初湖南两次灾害性大暴雪成因分析

2022年2月6—7日(简称“2.6”过程)和21—22日(简称“2.22”过程)湖南出现了两次灾害性大暴雪天气过程,利用多源观测资料与再分析资料,通过HYSPLIT v4.9(空气质点轨迹追踪模式)及聚类算法,从环流背景、温度条件及水汽特征探讨两次强降雪特征及成因差异。分析表明：(1)“2.6”过程降雪持续时间短,降雪时段集中,小时雪量大;“2.22”过程强降雪持续时间长,累积降雪量大,部分站点雪深破历史极值,具有显著极端性。(2)两次过程均受南支槽影响,其中“2.22”过程南支槽更深厚,地面上两个强大的高压中心持续补充冷空气,造成长时间的地面低温。(3)温度平流差异明显,“2.6”过程主要受高空和地面冷平流共同作用造成温度下降,“2.22”过程由中层冷平流驱动冷空气下传,长时间维持深厚冷垫和10 m/s以上的边界层东北回流是造成持续性强降雪的重要成因。(4)两次大暴雪过程的主要水汽通道均是来自阿拉伯海的西南输送带,另外,还有一支来自西太平洋的偏东水汽输送带,经南海转为偏南路径向北输送至暴雪区,这也是湖南冬季暴雪需要特别关注的水汽传输路径。     

一次极端降水过程中不同相态降水过程的锋生特征对比研究

2015年1月8日夜间~10日,云南出现暴雨和暴雪并存天气,是1961年以来1月最极端的一次降水过程,利用NCEP/NCAR再分析资料,对不同相态降水过程中锋生作用及其伴随的次级环流特征进行对比分析,探讨强雨雪产生机制。结果表明,孟加拉湾至滇南的水汽输送偏离气候平均度达3σ,滇南锋区中心强度为-5×10-5K·m-1,异常冷暖气流在云南交汇造成此次强雨雪天气。进一步地锋生函数分析表明,2015年初强雨雪中,暴雨前期低层水平辐合及上升运动加剧,使降水出现峰值,此后水平变形场(主要是切变变形)的增长,使锋生作用维持,但强度明显减弱;对于暴雪而言,第一次降雪峰值的形成主要是倾斜项作用;第二次降雪峰值的形成则主要是水平变形项中的伸长变形增长和倾斜项作用。次级环流上升支处的强上升运动为强雨雪天气提供了有利的动力条件。     

吉林省夏季极端降水事件特征分析

利用吉林省46个气象站1961-2010年逐日降水资料,采用百分位定义极端事件阈值的方法,对吉林省极端降水事件的时空分布及变化趋势特征进行了分析。结果表明:(1)吉林省极端降水事件主要发生在夏季,其中5%的降水日数贡献了该季度25%～30%的降水量;夏季极端降水强度以通化地区最强、东部山区最弱,极端降水频率东部山区最大、西北部最小;(2)吉林省100mm以上的极端大暴雨天气也时有发生,通化地区南部发生几率最大,约为4～6 a一遇;中部一带约为8～10a一遇;西北平原区和东部山区出现大暴雨概率很小。(3)近50a吉林省夏季极端降水事件稍有增多的趋势,而强度变化趋势不明显,但存在明显的地域差别,西北部表现为频率减少、强度减弱,中部和东南部表现为频率增多、强度增强。(4)极端降水事件存在年代际差异,20世纪70年代极端降水频率最小,90年代极端降水强度最大,60年代初期极端降水强度存在由强转弱的突变。     

黑龙江省夏季干旱气候特征及成因分析

利用1954-2009年气候实测资料,分析了黑龙江省干旱发生的气候特征。结果表明,20世纪70年代与21世纪初的近10年为干旱盛行时期,尤其是2000年后至今,平均每2年发生一次干旱。大部分年份的干旱发生在拉尼娜事件或赤道东太平洋为冷水位相,副高较弱及偏东和北界偏北。从500hPa环流特点表明,东亚区盛行-、+、-距平场型式;冷空气偏向乌拉尔北部泰米尔至新地岛,黑龙江处在西风带高脊或高脊与副高结合体控制之下,维持高温少雨造成干旱。选取副高强、厄尔尼诺发生的年份的干旱典型年2004年。恰与过去年份发生的低温多雨形势相反,盛行-、+、-距平场型式,造成干旱。从旱年的水汽输送环境来看,来自欧亚大陆40°～50°N与孟加拉弯和南海的水汽输送通道,明显减弱或消失。     

北非Sahel地区夏季降水异常对华北平原旱涝指示意义

利用NECP/NCAR再分析和气象站点实测降水资料,辅以分段线性回归、趋势分析及相关分析方法,分析了近54a华北平原和Sahel地区的降水变化特征,探讨了Sahel地区夏季降水异常对华北平原旱涝变化的指示意义。结果表明:(1)华北平原与Sahel地区夏季降水异常相关性存在空间差异,显著相关区域位于800mm等降水线以北的地区,淮河平原的相关性较弱;(2)华北平原与Sahel地区降水关系既有稳定性,又存在明显的年代际变化特征。20世纪70年代中期和90年代末为相关性变化的重要转折点,这与NAO,PDO和东亚季风以及青藏高原积雪突变时间一致;(3)地形因素、城市因素对降水相关性影响较弱。在省域尺度上,山东省正相关特征最为突出,表现为全区一致性;京津冀平原区表现为显著正相关,河南省则以负相关为主,江苏、安徽表现为不显著负相关;(4)Sahel中区对黄河下游旱涝具有正向指示意义,Sahel东区对海河平原旱涝具有负向指示意义。