ISSN 1004-4965

CN 44-1326/P

用微信扫描二维码

分享至好友和朋友圈

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2020年  第36卷  第1期

论著
华南锋面和季风降水环流特征及加热结构对比分析
张艳霞, 蒙伟光, 徐道生, 戴光丰, 张诚忠
2020, 36(1): 1-12. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.001
摘要:
选取华南2017年5月15日两段不同系统影响的典型个例降水,基于ERA Interim分析资料和地面、雷达等观测资料,从两类降水的大尺度环境及中尺度特征方面探讨了两类降水系统的差异,并利用模式潜热廓线订正方案对两类降水个例的潜热进行反演。结果表明,季风降水主要受偏南风影响,边界层内强辐合、高温高湿,中高层(600~150 hPa)较强辐散,而锋面降水受低层锋面系统影响,对流层低层强辐合,800~300 hPa较强辐散,水汽输送深厚,斜压性结构明显,且垂直运动剧烈。除两者的辐合辐散中心、正涡度的中心以及水汽通量辐合中心和垂直运动大值中心所在的层次明显不同外,其强度也差别较明显,就垂直运动而言,锋面降水的最大值达-1.2 hPa/s,远远大于季风降水(-0.2 Pa/s)。两者的中尺度特征和加热结构也存在显著差异,季风降水中尺度雨团沿海岸线自西向东移动发展,潜热加热中心为单峰值,位于5~6 km;锋面降水中尺度雨团在一条西南-东北走向的雨带上不断向东南方向合并发展,潜热加热中心有两个,分别位于1~2 km和6~7 km。
1991、1998和2016年三个大水年长江中下游夏季降水季节内特征的对比
黄桢, 李双林, 张超
2020, 36(1): 13-24. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.002
摘要:
针对长江中下游三个大水年1991、1998和2016年,利用NCEP/NCAR大气环流再分析资料和CMAP降水资料,对比了夏季降水的季节内特征,分析了引起降水季节内变化的大气环流季节内振荡ISO演变及源地。小波分析表明,三年季节内降水周期差异明显,分别为20~30 d、20~40 d和10~20 d。随之,以东亚季风区季节内振荡指数及热带外Rossby波活动通量,诊断了引起三年季节内活动异常的热带和中纬度ISO变率特点。结果显示影响三年季节内降水的ISO差异较大。1991年受到来自印度洋10~30 d和中纬度高层Rossby波10~30 d的ISO共同影响,造成周期为20~30 d的低频降水;1998年ISO来源路径单一,受中北太平洋30~60 d和10~30 d的ISO西传叠加作用,降水表现为20~40 d的振荡;引起2016年季节内降水异常的ISO源地较多,既有来自印度洋向东北传播30~60 d的ISO,又有来自太平洋向西北传播10~30 d的ISO,还有来自热带外10~30 d的ISO,三者在长江中下游汇合,引起降水10~20 d的振荡。研究结果对认识长江中下游夏季集中降水的形成有重要意义。
太阳活动11年周期变化对南海夏季风爆发的可能影响
周群, 陈文
2020, 36(1): 25-31. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.003
摘要:
利用1948—2017年再分析资料以及反映太阳周期活动的太阳黑子数资料,研究了太阳活动11年周期变化对南海夏季风爆发早晚的可能影响及相关的物理过程,发现太阳黑子数与南海夏季风建立日期之间存在显著的正相关关系,即太阳活动偏强(弱)年南海夏季风爆发偏晚(早)。对相关大气环流特征进行合成分析表明,太阳活动峰值(谷值)年,5月菲律宾附近上空往往出现异常反气旋(气旋),西太平洋副热带高压偏强、西伸(偏弱、东撤)。一方面,这与赤道以南海洋性大陆的对流活动异常以及与之相联系的局地经向环流密切相关,另一方面,热带印度洋-西太平洋沿赤道的纬向Walker环流异常对此也有一定贡献。进一步的研究揭示出太阳活动影响南海夏季风爆发的信号最初很可能来源于平流层温度的响应,随着太阳辐射增强,春季前期整个南半球对流层下层-平流层上层一致偏暖,温度梯度的变化削弱了对流层的平均经圈环流,导致大气质量的重新分布,引起低层出现负的南极涛动(AAO)型分布,在南半球中纬度地区形成气旋性环流异常,造成索马里越赤道气流建立偏晚,进而有利于南海夏季风爆发的推迟。
影响宁夏的热带气旋远距离暴雨特征和预报概念模型
闫军, 王黎娟, 纪晓玲, 薛宏宇, 谭志强, 任小芳, 邵建
2020, 36(1): 32-41. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.004
摘要:
利用JMA最佳TC路径资料和NCEP/NCAR再分析资料,普查了1961—2010年宁夏的暴雨个例,并对影响宁夏的热带气旋远距离暴雨进行了统计和合成分析。结果表明:宁夏各测站远距离暴雨日数在暴雨总日数中普遍占比达30%~46%,是宁夏暴雨类型里十分重要的一类。远距离暴雨主要集中发生在8月,较宁夏暴雨气候多发期推迟10~20天。台湾岛及其以东洋面和海南岛附近是宁夏产生远距离暴雨的热带气旋高频影响关键区,在两个TC高频影响区域之间还存在一个少台风甚至无台风影响的海域。进一步诊断分析表明,热带气旋、中纬度槽(涡)、副热带高压、水汽通道及高空急流是产生远距离暴雨的主要影响系统。根据诊断特征将远距离暴雨分为两类,揭示其环流差异主要体现在热带气旋和副高位置、水汽输送通道及海平面气压场,并在此基础上归纳了两类远距离暴雨的预报概念模型。
珠海市台风及其次生风暴潮特征分析与评估
庞古乾, 黄玉明, 何健, 李文媛, 张柳红
2020, 36(1): 42-50. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.005
摘要:
基于1961—2018年广东省珠海市气象观测资料以及珠海三灶站1964—2018年逐日潮位数据,分别对珠海市台风及风暴潮进行特征分析和频率计算。通过构建台风数据集,计算得到影响珠海的可能最强台风的中心气压、移动速度、最大风速半径以及可能移动路径,并模拟该台风引起的珠海三灶站的最高潮位和极值增水,最后通过1713号台风“天鸽”和1822号台风“山竹”对模拟结果进行了验证,验证结果与计算方案下强台风级别在台山登陆引起的计算结果一致。
西北太平洋台风在S2S时间尺度预报效果评估
李慧, 王晓春, 赵立清, 钱苏伟
2020, 36(1): 51-59. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.006
摘要:
使用世界气象组织季节内至季节尺度(Subseasonal to Seasonal, S2S)预测项目数据库评估了多个集合预报系统在S2S时间尺度对台风的预报能力。评估的时间段为1999—2010年期间每年5月1日—10月31日。为评估S2S时间尺度台风的预报技巧,使用了台风密集度来描述台风的生成及移动状况。台风密集度定义为一段时间内500 km范围内台风出现的概率。台风密集度由6个S2S集合预报系统后报结果计算得出,它们分别由BoM、CMA、ECMWF、JMA、CNRM和NCEP开发使用。这6个预报系统台风密集度的预报技巧评分表明,当预报时效为11~30天时,ECMWF预报系统的评分为正值,比基于气候状态的参考预报能略好地预报台风。
在ENSO不同位相下青藏高原春季感热对华南盛夏降水的影响
单幸, 周顺武, 王美蓉, 郑丹, 王传辉
2020, 36(1): 60-71. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.007
摘要:
根据青藏高原(简称高原)春季感热(Sensible Heat,SH)异常和ENSO不同位相,划分出12种类型,研究了高原春季(5月)SH异常和前冬ENSO对华南盛夏(7—8月)降水的影响及相对影响程度。结果表明:高原春季SH和前冬ENSO均对华南盛夏降水有较显著的影响,即当两者分别处于各自正(负)位相时,华南盛夏降水普遍偏少(多);通过对两者的单独作用和协同作用的分析表明,高原春季SH对华南盛夏降水贡献要更大。影响机制分析发现华南盛夏降水受西太平洋副热带高压(简称西太副高)和南亚高压共同影响,ENSO直接影响西太副高,而高原春季SH异常则对南亚高压作用显著,因此在两者共同影响下,两个高压的变化共同导致华南盛夏降水出现异常。
1991年8月季风涡旋个例形成的模拟研究
李箭, 葛旭阳, 施东雷
2020, 36(1): 72-84. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2019.008
摘要:
季风涡旋对台风活动有重要的影响, 因此研究季风涡旋的形成机制有利于提高台风预报的准确性。此研究利用中尺度非静力数值模式WRF-ARW模拟1991年8月季风涡旋的生成过程, 并对其生成机制进行分析。模式结果表明, 此次季风涡旋个例是由一个中纬度气旋性低压发展而来。初期中纬度高层正位势涡度的强迫作用有利于对流层低层气旋性低压的发展和维持, 随后高层动力强迫作用减弱, 但中纬度气旋性低压在南移过程中其东南侧对流带逐渐与低纬地区的对流带合并, 使得对流潜热释放增强, 进而使低压在Gill响应的作用下不断加强并最终形成季风涡旋。同时, 涡旋的对流结构表现出明显的非对称性, 因而使其得以维持较大尺度。敏感性试验的结果表明对流层高层强迫对于初始低层扰动的发展至关重要, 而后期热带地区的潜热释放有利于季风涡旋的增强。
华北“7·19”暴雨中低涡系统演变及多尺度相互作用机制研究
陈碧莹, 闵锦忠
2020, 36(1): 85-96. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.009
摘要:
为探究华北暴雨的维持及中尺度系统演变机制,利用NCEP/NCAR的GFS资料、地面自动站观测资料等,借助数值模拟、涡度收支分析和尺度分离等方法,对2016年7月19日前后一次华北暴雨过程进行了观测分析和模拟研究。(1)本次极端降水过程与东移低槽切断形成的深厚低涡密切相关。低涡与副高脊线形成“东高西低”形势且雨区始终处于高层辐散低层辐合的动力配置下,有利于对流维持。涡旋与低空急流的配合使来自西南侧和东侧的水汽在华北辐合,并使雨区处于能量锋区,对流层中低层形成深厚逆温层,为暴雨维持提供水汽和能量保障。(2)低涡系统总体呈增强趋势,中心涡度最高达55×10-5 s-1以上。成熟阶段呈现贯穿对流层的直立正涡度柱,但涡度变化集中在500 hPa以下,中心维持在850 hPa附近。涡度增长主要受正涡度区与辐合中心重合产生的拉伸效应以及干侵入等因素的促进作用。(3)低层辐合中心由三种不同尺度系统叠加而成,其中中尺度系统对中心的强度和位置影响最大,而大中尺度风场间的辐合也使辐合区更大、强度更强。低层涡旋增长与风场辐合加强之间形成正反馈调节,有利于低涡和降水的维持。
基于BP神经网络与遗传算法反演大气温湿廓线
张天虎, 鲍艳松, 钱芝颖, 林利斌, 刘旭林, 李林, 侯岳, 雷红玉, 李广文, 马军, 管琴, 唐维尧
2020, 36(1): 97-107. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.010
摘要:
为提高地基微波辐射计大气探测精度,融合BP神经网络与遗传算法,研究0~10 km大气温湿度廓线。首先,结合数据特征,基于数值模拟技术,建立一套TP/WVP-3000型号地基微波辐射计的一级数据质量控制和订正模型。然后,为减小训练样本代表性误差对模型反演精度的影响,利用遗传算法优化训练样本数据,建立一套精度更高的神经网络大气温湿度反演模型。最后,利用构建的反演模型,开展大气温湿度反演试验,结合探空资料和微波辐射计二级产品,评价反演模型精度。研究结果表明:(1)经过质量控制后的实测数据与模拟数据之间的相关性有显著提升;(2)经过质量控制与订正后建立的神经网络模型对比原微波辐射计二级产品的反演精度有一定提升,温度提升6.77%,湿度提升20.11%;(3)经过遗传算法优化后的训练样本所建立的神经网络反演模型对比原微波辐射计二级产品反演精度有进一步的提升,温度提升10.21%,湿度提升23.75%,反演结果与该地区同类型研究结果相比有着较大提升。
华南地区秋季无降水日的变化特征及其与海温的联系
外力·吾甫尔, 严佩文, 黄丹青
2020, 36(1): 108-114. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.011
摘要:
选用中国气象局提供的华南地区(共48个站)1960—2011年共52年的逐日降水资料,通过EOF分解、回归分析等方法分析了华南地区秋季无降水日的变化特征及其与海温的联系。研究结果表明,在华南各个区域的无降水日数年均分布基本保持一致,但秋季的发生频次最多,且线性上升趋势最强。因此,侧重分析华南地区秋季无降水日数特征,EOF分解的主要模态在空间上表现为无降水日数呈现全区域一致变化,时间序列上包含年际和年代际变率。进一步寻找前期典型海区的影响,表明显著影响的海域为前期(7—8月)西北太平洋。该地区的海温将通过影响整层水汽通量散度和局地的下沉运动,不利于秋季降水的发生。
基于双频星载降水雷达GPM数据的华南地区降水垂直结构特征分析
杜爽, 王东海, 李国平, 蔡亲波, 许向春
2020, 36(1): 115-130. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.012
摘要:
华南汛期作为我国雨季爆发的第一阶段一直是预报与研究的热点问题,对其降水-云宏微观垂直特性的认识还不够深入。双频星载雷达资料对强、弱降水三维探测进行优化,并补充对洋面降水的探测。借助这两方面优势,对华南对流性、层云性两类主要降水类型的垂直特征进行统计,分析降水反射率因子与降水粒子垂直分布、亮带特征与垂直分层降水贡献,对比华南陆地在回波顶高方面与南海洋面的异同,最后针对华南前后汛期的降水垂直分布特征进行分析。(1)对流性降水反射率因子快速增长区域主要发生在低层,层云性降水反射率因子快速增长区域位于亮带层附近。(2)当发生强降水时,对流性降水的粒子浓度并不是总高于层云性降水,但前者粒子半径大于后者;强层云性降水往往来自于大小均一的粒子聚集,并没有形成更大直径的液滴。(3)华南陆地回波顶高季节变化较南海洋面强烈,浅薄对流降水发生频率受季风影响从春至秋存在先增后减特征,深对流发生频率在夏季增幅显著。南海地区回波顶高虽无明显季节变化但在3 km和5.5 km存在明显的双峰特征。(4)前汛期对流性降水的高浓度、大尺度的粒子更利于向更高高度发展,而层云性降水粒子浓度及半径的垂直分布在华南前后汛期无明显差异。前后汛期回波顶高异同主要出现在广西中部,广东中部和沿海地区。
一次多弓状中尺度雨带的成因机理及其与水平涡度的关系
王丹妮, 丁治英, 王咏青, 窦慧敏, 乔娜, 王联军
2020, 36(1): 131-144. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.013
摘要:
用WRF中尺度数值模式、NCEP/NCAR再分析资料、多普勒雷达观测资料等,对2018年5月5日发生在我国华中地区的一次多弓状雨带降水过程的形成机理及其与水平涡度的关系进行分析发现:雨带发生在切变线南侧的西南气流中,多弓状雨带出现前,大尺度高低层气旋式曲率的水平涡度和对流有效位能为降水提供了有利于上升运动的背景场。弓状雨带最初形成在对流不稳定和低层气流辐合条件下,局地强降水引发的下沉运动使中低层大风出现,大风中心南侧反气旋式的环流与背景场中的西南气流汇合构成了短波槽,尾部雨带出现在短波槽中,弓状头部生成于北侧的气旋式风场切变中,大风中心相较南北两侧更快的移速使雨带中部向前侧凸起。流场上的短波槽发生在700 hPa以下,在西南气流的背景场下,该槽向前后两侧的双向传播是多弓状雨带形成的重要触发因子。中尺度弓状雨带附近低层的水平涡度在强盛期、减弱期和消散期有着明显不同的结构特征;而在高层,雨带发展时和强盛期都为气旋式水平涡度控制,减弱期多为反气旋式水平涡度控制。