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2期

论著
初夏孟加拉湾地区风暴活动与季风爆发早晚的关系及其前兆信号
晏红明, 王灵, 陈艳, 杨坤琳, 金燕, 刘佳
2020, 36(2): 145-156. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.015
摘要:
孟加拉湾风暴(简称孟湾风暴)和孟加拉湾夏季风(简称孟湾夏季风)是初夏活动于孟加拉湾(简称孟湾)地区的两个重要环流系统, 对中国西南地区的天气气候和亚洲夏季风的季节进程有十分重要的影响。为了进一步认识两个环流系统活动异常的特征及其影响因子, 从气候角度出发初步分析了两者活动的相互联系及其影响的前兆信号因子和环流变化特征。结果表明两者有一定的联系, 孟湾夏季风爆发偏早时孟湾风暴活动时间偏早且活动频数偏多, 反之, 风暴活动时间偏晚且活动频数偏少。初夏两个系统的异常活动与前期环流变化密切联系, 由于孟湾夏季风爆发早晚与大尺度环流的季节转换有关, 爆发早晚其前期的环流变化有十分显著的差异, 对流层低层赤道印度洋异常西风(东风)和孟湾异常气旋(反气旋)活动, 以及对流层高层东亚持续稳定的异常反气旋(气旋)是孟湾夏季风爆发偏早(偏晚)的重要前兆信号特征, 而这些异常环流变化为孟湾风暴的生成发展提供了极为有利(不利)的环流背景条件。进一步分析发现, 前期冬季1月赤道太平洋地区西暖东冷的海温异常分布对后期2-4月孟湾区域异常气旋环流的生成发展有十分重要的影响, 其中赤道西北太平洋异常暖海温的变化有利于在其西北侧南海南部激发异常气旋环流, 而赤道太平洋西暖东冷的海温差异对赤道印度洋异常西风的加强及其南北两侧气旋对的发展西移有重要作用, 是影响孟湾区域气旋性环流发生发展的重要外强迫因子。
华南热带气旋影响时段的短期气候集成预测
李晓娟, 梁健, 谢定升, 梁巧倩
2020, 36(2): 157-165. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.016
摘要:
利用华南沿海代表站逐日历史资料和南海附近区域再分析格点资料, 采用灰色拓扑预测、天文周期、阴阳历叠加等方法, 建立非线性综合集成预测模型, 对上述站点和区域的逐日气压、降水量等要素进行气候预测; 通过分析沿海各代表站气压谷值、降水峰值的出现时间、以及南海区域气压场中低压环流的位置和动态, 综合确定年内影响华南的热带气旋可能出现的时间段和区域。该方法在广东省气象台投入业务应用多年, 经检验近5年(7-9月台风活跃季节)热带气旋影响时段的平均预测准确率达到70%左右。
基于交叉小波分析方法的西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性研究
洪梅, 刘科峰, 张栋, 张韧, 葛晶晶
2020, 36(2): 166-179. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.017
摘要:
西太平洋副热带高压的年际变率受热带多个关键海区的海-气相互作用过程调控, 但彼此间的因果关联和影响机制尚不清楚。为揭示西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常之间的内在关联特性, 定义了三个关键海区以及赤道纬向西风区的特征指数, 并分别与西太平洋副热带高压强度、脊线指数进行了交叉小波和相干小波分析。研究发现:西太平洋副热带高压指数存在显著的2~3年和准5年的周期振荡, 20世纪八九十年代后, 由于暖池区海温及赤道纬向西风区的Hadley环流强迫加强, 致使副热带高压特征指数的2~3年周期振荡加强; 从位相关系看, 先是西太平洋副热带高压减弱南撤导致纬向西风加强, 其后影响赤道东太平洋海温升高, 同时暖水向东传, 使赤道中太平洋以及暖池区海温逐渐升高, 在Hadley环流作用下使副高加强北抬。基于上述西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常变化相关性诊断研究, 进一步探讨了造成这种相关性的影响机理和因果关联, 为揭示西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性做探索研究。
深圳不同发展程度地区的舒适度特征分析
赖鑫, 卢超, 李磊, 赵春阳, 张丽, 张舒婷, 郑群峰
2020, 36(2): 180-188. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.018
摘要:
利用广东省深圳市22个气象站2013-2017年共5年的逐时气象观测数据, 计算了舒适度指数并分析其空间分布特征, 结合天空开阔度和社会人口、经济数据对深圳各区分类, 对比分析不同发展进程的3种典型区域的舒适度指数以及舒适、不舒适日数和日变化等特征。结果表明深圳舒适度指数分布具有较明显空间差异, 舒适日数最多的地区是生态环境保护最好的东部。深圳的天空开阔度(Sky View Factor, SVF)空间分布与夏季舒适度指数的空间分布存在显著关联, 夏季SVF数值较小的地区通常更趋向热不舒适。发达地区的舒适度指数明显大于新兴发展地区和未发展地区, 5年的舒适度指数时间序列表明, 新兴发展地区的夏季舒适度指数变化幅度最大, 这与近5年新兴发展地区发展迅速有关。3种典型区域的舒适度指数总体上均呈上升趋势, 这与全球变暖和珠三角区域的快速发展进程关系密切。此外, 发达地区和新兴发展地区的舒适度指数日变化幅度明显大于未发展地区。
深圳356米气象塔观测数据的质量控制方法和空气动力学参数研究
谢洁岚, 卢超, 高瑞泉, 王宝民, 孙天乐, 何龙, 范绍佳
2020, 36(2): 189-198. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.019
摘要:
气象高塔数据资料弥足珍贵, 对其进行质量控制将为后续科学研究和业务工作的开展提供便利; 此外, 利用塔基观测资料计算空气动力学参数有助于校正模式空气动力学参数理论值。对2017-2018年深圳356 m气象梯度观测塔共13层的每10 s风速、风向、相对湿度、温度探测资料进行数据质量控制, 基于莫宁-奥布霍夫相似理论和数据质量控制后的气象梯度观测塔近地层(10 m、20 m、40 m、50 m和80 m) 1分钟平均的风温资料, 利用最小二乘法拟合迭代计算了近中性条件下深圳气象梯度观测塔下垫面空气动力学粗糙度(z0)和零平面位移(d)。结果表明:深圳气象梯度观测塔的气象探测资料数据质量很高, 连续两年平均数据缺失率为1.28%, 数据错误率为0.01%。近中性边界层条件下, 深圳气象梯度观测塔下垫面空气动力学粗糙度均值为0.35 m, 零平面位移均值为5.33 m, 结果合理可信。研究表明空气动力学参数受下垫面非均匀性、植株柔软性、气流来向、风速等的共同影响。
复杂山地环境下雷暴天气中的地基微波辐射计影响距离分析
周永水, 原野, 万雪丽
2020, 36(2): 199-207. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.020
摘要:
利用2017年2月-2018年10月地基微波辐射计和无线电探空仪、闪电和雷达数据, 首先评估了微波辐射计温度和绝对湿度在不同高度的探测性能, 微波辐射计和无线电探空仪不同高度的温度的相关系数为0.800~0.985, 绝对湿度的相关系数为0.600~0.916;微波辐射计温度的标准差为3.9~6.1℃, 绝对湿度的标准差为0~4 g/m3, 无线电探空仪温度的标准差为4.2~6.1℃, 绝对湿度的标准差为0.1~4.2 g/m3; 微波辐射计和无线电探空仪温度绝对误差的标准差为1.06~2.90℃, 绝对湿度绝对误差的标准差为0.08~2.02 g/m3。二者K指数相关系数为0.945。其次利用K指数上升和下降到35℃的时次和不同距离闪电开始和结束时次做相关性分析, 结果表明在30 km处具有最大的相关系数(0.864), 这可能就是微波辐射计温度和湿度在复杂山地下雷暴天气中能够代表的大气层结的有效距离。最后统计分析了微波辐射计K指数上升达35℃时, 90%上游移向微波辐射计的雷暴回波(30 dBZ雷达回波超过-15℃高度层)距离微波辐射计平均距离为35.3 km, 移到微波辐射计附近平均需要92.8分钟, 局地雷暴(40 km以内)生成需要138.2分钟。
北大西洋热带气旋生成频数变化对海温异常响应特征的研究
赵晓彤, 余锦华, 廖桉桦, 顾人颖, 闻丹
2020, 36(2): 208-218. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.021
摘要:
利用美国国家飓风中心(National Hurricane Center, NHC)的Best Track Data (HURDAT2)数据和美国国家预报中心/大气研究中心(NCEP/NCAR)大气再分析资料, 运用广义平衡反馈分析方法(GEFA), 研究多个海盆主要海表温度异常(SSTA)模对北大西洋热带气旋生成频数(TCGN)气候变率的强迫作用。(1)北大西洋TCGN的气候变率对北大西洋三极型模态(NA1)和太平洋mega-ENSO式模态(P1)具有显著的响应, 对应的响应振幅分别为0.45和-0.28, 即当NA1(P1)的时间系数增加(减小)1个标准差时, 北大西洋TCGN将增加0.45(0.28)个。(2) TCGN对NA1、P1的气候变率、年代际变率有显著响应, 但对年际变率响应不显著。(3)北大西洋TCGN在1995年前后发生异常变化, 从平均8个增加到12.6个, NA1、P1对1995年后的TCGN异常增加的贡献分别为27%、45%。(4) NA1对北大西洋TC环境场的强迫中心多集中在20 °N附近, 而P1的多位于20 °N以南以及墨西哥湾地区, 为TC生成提供有利的动力和热力条件。
台风Rammasun(2014)与飓风Wilma(2005)快速增强过程的内核结构变化比较
郑秀丽, 吴立广, 周星阳, 邱文玉, 杨华栋, 谢彤
2020, 36(2): 219-231. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.022
摘要:
热带气旋的快速增强机制目前仍然不太清楚,不少研究开始关注快速增强过程中热带气旋内核结构的变化。通过比较模拟的西北太平洋超强台风Rammasun (2014)和大西洋5级飓风Wilma (2005)快速增强过程中内核结构的变化特点,理解内核结构在快速增强过程中的变化特点。飓风Wilma是一个典型的快速增强热带气旋,快速增强期间具有弱的环境垂直切变、对称的眼墙、较小的中心倾斜以及比较直立的眼墙。但是,台风Rammasun快速增强发生在较强切变(超过10 m/s)环境下,眼墙对流呈高度不对称,强对流基本固定在台风中心的南侧。整个快速增强期间,Rammasun在垂直方向上维持较大的中心倾斜以及较大的眼墙倾斜。结果表明,快速增强也可能在不完全对称的内核结构和倾斜垂直结构的情况下发生。
台风Faxai(1403)低纬变性的结构演变特征分析
江雨霏, 王咏青, 刘仁强
2020, 36(2): 232-243. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.023
摘要:
利用气旋相空间法(cyclone phase space,CPS)对1403号台风Faxai变性前后的环境场及结构演变特征进行分析。结果表明:相空间法能够很好地指示低纬变性台风Faxai的变性起止时间。此次过程是由减弱的台风环流与TC西北侧的短波槽结合发展产生,分析台风Faxai的结构演变特征可知,变性阶段TC低层厚度场由均匀对称分布转为非均匀分布,增大了环境斜压性,变性后B值最大达30 m,为弱的斜压非对称结构。Faxai东侧的偏南风暖湿气流与偏北风气流相交汇,使得经向位温梯度增加从而在TC东北象限形成一带状锋区,锋区正好位于南北两大风圈之间的位置。整个变性阶段Faxai西侧几乎无明显冷锋锋生,只在环流东北侧有一定程度的暖锋锋生,这与典型的锋面气旋的发展过程有所不同。变性前,TC呈现对称分布的暖核结构;变性阶段,冷空气从热带低压西侧对流层中低层下沉入侵,TC呈现左侧冷、右侧暖的非对称斜压结构,中层增温可能与槽后强的下沉气流有关。对锋生函数各分量分析发现,散度场主导了气旋周围的标量锋生,倾斜项的贡献次之,涡度场是引起旋转锋生的主要因素,其余两项可忽略不计。
ENSO发展年与衰减年夏季环境要素对热带气旋生成频数变化的贡献
杜新观, 余锦华
2020, 36(2): 244-253. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.024
摘要:
利用中国气象局上海台风研究所整编的热带气旋(Tropical Cyclone,TC)最佳路径数据集和欧洲中期天气预报中心的ERA再分析资料,分析了El Niño-South Oscillation (ENSO)发展年与衰减年西北太平洋(Western North Pacific,WNP)夏季(6—8月)总TC生成频数(Tropical Cyclone Genesis Frequency,TCGF)及其区域性特征,通过潜在生成指数(Genesis Potential Index,GPI)定量诊断各环境要素对TCGF变化的贡献。结果表明,西北太平洋TCGF总数异常在ENSO各位相并不显著,但其东南象限和西部的TCGF异常存在明显差异。在ENSO各位相,GPI异常的空间分布与TCGF异常的空间型相似。同一区域,各环境要素对TCGF异常的贡献不同,反映了ENSO不同位相影响TC生成变化的机理存在差异。WNP东南部(SEWNP)是对ENSO较敏感的区域,El Niño发展年,中东太平洋异常增暖激发的Rossby波西传导致SEWNP受异常正涡度环流控制,涡度对TCGF增加的贡献最大;El Niño衰减年,西北太平洋出现低层异常反气旋,其东侧异常东北气流将湿度相对较低的水汽输送至SEWNP,相对湿度降低导致TCGF显著减少。La Niña发展年,绝对涡度减小和垂直风切变增加对TCGF减少都有影响。WNP西部仅在La Niña衰减年出现TCGF显著负异常,低层绝对涡度减小的贡献最大,因为季风槽减弱,抑制了南海附近的TC生成。
积云对流参数化对东亚近海热带气旋活动模拟的影响
辅天华, 陈海山, 曾智华, 徐明
2020, 36(2): 254-262. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.025
摘要:
基于CWRF高分辨率模式的模拟结果,探讨了8种积云对流参数化方案对1986—2015年间东亚近海热带气旋的路径、频数及强度模拟的影响。结果发现:采用Kain-Fritsch方案模拟的热带气旋活动的空间分布与JTWC统计结果最接近。KF方案模拟的热带气旋生成频数(强度)明显高(强)于其他积云对流参数化方案,而BMJ方案模拟的热带气旋生成频数(强度)明显低(弱)于其他积云对流参数化方案。进一步分析发现,采用优化集合积云参数化方案(ECP)模拟热带气旋频数、ACE指数以及PDI指数的年际变化趋势较好,而采用KF积云对流参数化方案对热带气旋空间分布、频数及强度的模拟总体最优。
GOES-16大气温度产品资料同化在一次飓风预报中的应用研究
钱芝颖, 鲍艳松, 陆其峰, 张天虎, 唐维尧
2020, 36(2): 263-276. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.026
摘要:
为评价静止卫星大气温度廓线产品资料同化对飓风预报的影响,以2018年飓风“迈克尔”为例,选用GOES-16温度廓线产品,开展静止卫星资料同化及其对飓风预报影响的研究。首先,通过评估温度廓线产品精度,选取质量较好的高度层并以统计的各层均方根误差作为观测误差用于同化试验;然后,利用WRF-3DVar系统进行不同稀疏化及不同同化频次的循环同化敏感性试验;最后,利用WRF模式开展24 h数值预报。试验结果表明,在飓风“迈克尔”期间温度廓线在200~1 000 hPa之间的误差在2 K以内,将水平分辨率稀疏化为模式分辨率的6倍且循环同化频次为6 h时同化该资料对模式的初始场有最为合理的改进,从大尺度环境场上看使模式具备更合理的环流形势,能够有效提高对飓风的路径及强度的预报效果,更准确地模拟降水落区及美国佛罗里达州等降水关键区域的雨强。
基于WRF模式的青岛沿海地区近地面风的敏感性研究
于淼, 廉丽姝, 李宝富, 张文华, 冯亚洁, 张朝雨, 陈潇
2020, 36(2): 277-288. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2020.027
摘要:
沿海地区受风的影响较大,不仅受大尺度季风的影响还受到中小尺度局地风的影响,利用WRF模式从参数化组合方案、土地利用数据、水平网格精度以及耦合UCM四个方面对青岛沿海地区近地面风进行了模拟和比较。结果表明,微物理方案和边界层方案对研究区近地面风的影响较大,WSM3 + YSU + Revised MM5 Monin-Obukhov + KF的参数化组合方案对研究区的模拟效果较好,相关系数在0.50~0.75之间,均方根误差在1.44~1.61之间。LUCC2015和TM2015土地利用数据能够更好地反映研究区的土地利用类型的分布特征,两者的模拟效果优于MODIS2001和MODIS2013。随着水平分辨率的提高,对地形刻画越精准,模拟效果越好,并且WRF+UCM方案能显著降低城市地区近地面风速,优化模拟结果。沿海地区近地面风的影响因素较为复杂,考虑模式的参数化方案组合、土地利用数据、地形和城市等多种因素,以期为沿海地区近地面风的模拟提供依据。