ISSN 1004-4965

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2009年  第25卷  第1期

积云参数化和分辨率对MJO数值模拟的影响
贾小龙, 李崇银, 凌健
2009, (1): 1-12.
摘要:
用中国科学院大气物理研究所发展的一个大气环流模式,使用不同的积云参数化方案和分辨率进行了6个模拟试验,考察了积云参数化方案和模式分辨率对热带大气季节内振荡(MJO)模拟的影响。结果显示:积云参数化方案和分辨率都会影响MJO的模拟。但积云参数化方案决定了模式对MJO模拟的基本能力,决定了模拟的MJO的基本特征。分辨率的变化并不能使模拟的MJO发生本质的改变,分辨率的作用更多的是对MJO的模拟起一定的调制作用,而这种调制作用又受到积云参数化方案的制约。在改进积云参数化方案的基础上提高模式的分辨率会在某些方面改善MJO的模拟。但是分辨率的提高需要同时提高水平分辨率和垂直分辨率,单独提高水平分辨率会降低模式模拟MJO的能力,引入更多的小尺度的高频扰动。非绝热加热垂直廓线对模式模拟MJO有重要的影响,而非绝热加热廓线很大程度上取决于所使用的积云参数化方案。模式水平分辨率的变化不会对加热廓线的结构产生明显的影响,而垂直分辨率的变化会对加热廓线的垂直结构产生一定的调制作用,进而对模拟的MJO起到调制作用。
亚太季风各子系统的准两年变化特征及其比较
郑彬, 李春晖, 林爱兰, 谷德军
2009, (1): 13-21.
摘要:
亚太季风各子系统(南亚季风、南海季风、西北太平洋季风和东亚副热带季风)都具有显著的准两年变化周期,利用4个季风指数研究它们准两年模态振幅的演变和相关的环流变化。结果表明,亚太季风各子系统的准两年模态有明显的年代际变化,并不是一直有效地影响季风区。与亚太季风各子系统准两年变化相关的海温异常,低层风场也有不同的分布特点和演变特征。
台风“艾利”降水的非对称结构分析
吕梅, 邹力1, 姚鸣明, 王学忠, 黄小刚
2009, (1): 22-28.
摘要:
利用NASA提供的热带测雨卫星TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)的高分辨率资料分析了2004年台风“艾利”降水的结构特征,发现在不同发展阶段其特征存在着很大的不同。为了分析产生降水非对称的原因,又利用NCEP(the National Centers for Environmental Prediction) 再分析资料计算了垂直积分的水汽通量矢量。结果表明,本次过程由于伴随着双台风特有的环流形势,其北侧的偏东气流和南侧的西南气流对水汽输送的作用,在台风“艾利”发展的不同时期存在很大的不同,形成了这次台风过程特有的水汽来源特点。台风对流强降水区、水汽通量最大区和强上升运动区三者的分布在台风不同发展阶段存在着较大的差异,正是水汽通量和垂直运动的非均匀分布才造成这次台风降水的非对称分布。
近50年广东冬半年降水的变化及连旱成因
纪忠萍, 温晶, 方一川, 高晓容, 谷德军, 吴秀兰, 李茵茵
2009, (1): 29-37.
摘要:
利用EOF分析、小波分析、相关分析等方法,对广东近50年(1957—2006年)冬半年(当年10月—次年3月)降水的变化特征及其与太平洋海温场的关系进行了研究。结果表明,广东冬半年降水存在显著的准40年、准2年左右的变化周期,偏少阶段主要发生在1950年代末—1970年代初、1990年代末至今。冬半年发生连旱的频率远大于连涝的频率。广东冬半年降水与赤道中东太平洋的海温具有明显的正相关,与菲律宾以东的西北太平洋的海温具有明显的负相关。连续干旱年出现在Ni?o3.4区的海温为负、正异常年的频率分别为61.5%、38.5%。通过对冬半年异常连旱年Ni?o3.4区海温分别为正、负异常时的大气环流场进行合成分析,可知极涡偏弱,欧洲槽偏强,巴尔喀什湖附近的高压脊偏强,广东为一致的偏北风距平场控制,冷空气活跃,而亚洲大陆中低纬度西风带低压扰动不活跃,南支槽活动偏弱,是导致广东冬半年产生连续干旱的共同原因。
相似路径热带气旋“海棠”(0505)和“碧利斯”(0604)暴雨对比分析
余贞寿, 陈敏, 叶子祥, 陈宣淼, 庄千宝
2009, (1): 37-47.
摘要:
一般认为相似路径台风的影响大致相似,但实际上相似路径台风的风雨分布尤其是暴雨分布往往有很大差异,因此,对相似路径热带气旋“海棠”(0505)和“碧利斯”(0604)暴雨成因的对比分析有助于加强台风暴雨发生机制的认识和预报。“海棠”(0505)和“碧利斯”(0604)逐日降水分布对比分析表明,两者登陆前降水分布类似,而登陆后降水分布差异比较大。利用NCEP/GFS 1 °×1 °分析资料对热带气旋登陆前后天气形势、水汽通量和水汽通量散度进行诊断分析,结果表明:“海棠”(0505)和“碧利斯”(0604)登陆前引起浙闽沿海地区大降水主要是热带气旋外围偏东气流和地形共同影响下形成。“海棠”登陆后,维持在浙江东部沿海东南风急流不断输送水汽到“海棠”倒槽内引起浙东南沿海强降水,深入内陆后,降水主要由“海棠”自身环流携带的水汽辐合引起的,降水比沿海地区明显减弱;而“碧利斯”登陆后,有明显的南海季风环流输送水汽并入热带气旋南侧环流,在其南侧形成偏南风急流,使南侧水汽输送得到明显加强,造成“碧利斯”南侧水汽通量辐合,北侧水汽通量辐散,南侧降水比北侧降水强很多;深入内陆后,“碧利斯”环流仍维持并引导北方槽后弱冷空气渗透到其西南侧,使南侧降水进一步增幅。本文还探讨了包括热带气旋外核在内区域平均垂直风切变和热带气旋强降水落区的关系,结果表明:“海棠”和“碧丽斯”大暴雨落区均对应于暴雨区区域平均垂直风切矢量左侧水汽通量散度负值区。“海棠”垂直风切变矢量平行于移动路径并指向移动路径后方是造成“海棠”强降水分布在其移动路径右侧的重要原因,“碧利斯”垂直风切变矢量平行于移动路径并指向移动路径前方是造成“碧利斯”强降水分布在其移动路径左侧的重要原因。因此,利用垂直风切结合水汽输送条件可以作热带气旋大暴雨落区预报可能是一种比较有效的方法。
垂直切变基流中的非平衡不稳定
安洁, 张铭
2009, (1): 48-58.
摘要:
采用计算横波型扰动波谱和谱函数的方法,研究了当基本气流具有垂直线性切变、层结参数为常值时横波型扰动的不稳定,给出了不稳定扰动的结构,讨论了不稳定的性质。发现:对于三支波动连续谱区互不重叠的天气尺度情况,若此时出现不稳定扰动,其性质属于纯涡旋波的准地转不稳定,与Eady模态类似,是Rossby波的斜压不稳定;在中 尺度中高端,其不稳定性质仍是纯涡旋波的不稳定,即准平衡的斜压不稳定;在中 尺度低端则出现了第一类混合波的非平衡不稳定,包括涡旋-逆传重力惯性混合波的不稳定和涡旋-顺传重力惯性混合波的不稳定,前者低层体现了涡旋波的特点,高层体现了重力惯性波的特点,后者反之;在中 尺度波段,若存在不稳定则均为非平衡的涡旋-重力惯性混合波不稳定,其包括第一类和第二类混合波的不稳定,后者低层体现重力惯性波的特点,中层体现涡旋波的特点,高层则又体现了重力惯性波的特点。
华南前汛期起止日期的确定及降水年际变化特征分析
丁菊丽, 徐志升, 费建芳, 强学民
2009, (1): 59-65.
摘要:
利用国家气候中心提供的华南地区74测站1957—2001年的逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析资料,对华南前汛期雨季开始期与结束期的定义标准作了改进;研究了华南前汛期降水雨量、雨日的年际变化特征以及变化趋势的空间分布特征;用小波分析法分析华南前汛期降水的周期分布特征。分析结果发现:45年来前汛期开始期总体上呈现偏早趋势,而结束期具有偏晚的趋势,两者的年际变化十分显著;45年来华南全区总雨量、雨日呈正趋势变化,且两者的空间分布特征非常相似。华南前汛期内雨量、雨日总体上呈现增长趋势并且具有明显的年际变化特征,存在准2年、3~5年、6~8年的振荡周期。
多光谱云分类技术在锋面云系中的应用
朱亚平, 程周杰, 刘健文, 白洁, 彭国义
2009, (1): 66-72.
摘要:
将逐个修改聚类和模糊聚类的多光谱云分类技术应用于2002年6月10日03时锋面气旋云系的识别,并采用同一时次的地面常规观测与其进行了对比分析。结果发现,两种聚类方法对典型锋面气旋云系均有较好的识别能力,分类结果与天气概念模型云层分布情况一致;逐个修改聚类对组间差别较大的情况分类效果较好,而模糊聚类却对性质相近的类别有较好的识别;卫星图像分类结果与地面常规观测比较一致,但在层云、积云、层积云等性质较为相近类别的识别上存在一定差异。
基于MODIS数据的台湾海峡SST区域遥感监测模型研究
张春桂, 任雍, 蔡义勇, 曾银东, 张星
2009, (1): 73-81.
摘要:
采用SeaDAS模型开展基于MODIS数据的台湾海峡海洋表面温度SST遥感监测时,发现SeaDAS模型在台湾海峡中部SST的监测精度能够满足要求,但在台湾海峡近岸SST的监测误差明显偏大。为此根据2003—2006年台湾海峡近岸观测站点和台湾海峡中部浮标的实测SST数据,采用线性多通道算法建立台湾海峡SST区域遥感监测统计模型,并选择2007年30个SST数据样本对区域统计模型的监测效果进行验证分析。结果表明:在台湾海峡海域采用SeaDAS模型监测SST绝对误差的平均值是1.2 ℃,标准差是0.69 ℃,而采用区域统计模型监测SST绝对误差的平均值下降到0.89 ℃,标准差下降到0.52 ℃,区域统计模型优于SeaDAS模型。
三种云导风资料及其对台风数值预报影响试验的比较分析
河惠卿, 王振会, 金正润, 李峰, 徐爱淑
2009, (1): 82-88.
摘要:
由于在海面上缺乏重要的常规观测资料,因而云导风成为研究西太平洋台风一种不可缺少的重要资料。为了对“南京信息工程大学”开发的云导风系统(CWIS)进行质量评价及其对台风研究的贡献,选取了三种云导风资料进行综合对比。通过对比CWIS导出FY2C云迹风数据、中国气象局国家卫星中心(NSMC)导出FY2C云迹风数据和日本气象卫星中心(JMSC)的MTSAT云导风数据,采用逐点比较法分析了不同资料的精度与误差。所得结果发现:CWIS的风速与JMSC风速、NSMC的风向与JMSC风向分别均有较好的一致性。使用三重制约法获得了三种云导风资料的误差信息,风速误差标准差以JMSC最小、NSMC最大;风向误差标准差以JMSC最小、CWIS最大。云导风资料在中尺度对流云带和高空急流云带上,NSMC云导风风速大于CWIS、JMSC;而在台风云系上三种云导风资料没有特别的差异。根据以上比较的三种云导风资料的结果,进行了云导风资料对台风路径数值预报的影响的初步试验。结果表明:加入云导风资料模拟后得到的台风移动路径与实况总体上比较接近,不同的资料导出不同的结果,台风中心位置误差减小到23%~74%。
华南前汛期降水异常及其环流特征分析
马慧, 陈桢华, 毛文书, 王谦谦
2009, (1): 89-96.
摘要:
利用国家气候中心整编的中国160站的月平均降水资料和美国NCEP/NCAR的再分析资料,分析华南前汛期降水的异常及其环流特征。文中取“九五”重中之重项目执行组指出的华南地区的16站来代表华南地区,侧重分析了华南前汛期降水异常的年际、年代际变化特征及华南前汛期多、少雨年同期的环流特征。研究发现:华南地区降水的季节分布呈现双峰型,两个峰值分别在6月和8月。华南前汛期近50年的总的降水趋势变化不明显。1950年代前期和1960年代中期—1980年代中为相对多雨期,而1950年代中期—1960年代中期以及1980年代中期—1990年代初为相对少雨期,1990年代为正常波动期。华南前汛期降水存在3 a、5 a、7 a、14 a的周期。在分析华南前汛期多、少雨年大气环流场的特征时发现:华南前汛期多雨年时南亚高压和副高都偏弱,华南地区低层的水汽通量辐合加强,而且低空辐合,高空辐散,气流上升运动加强,容易形成降水;而少雨年的情况恰恰相反。
江苏省夏季持续高温集中程度的气候特征研究
王跃男, 何金海, 姜爱军
2009, (1): 97-102.
摘要:
基于日温度资料提出一种度量持续高温过程集中程度的指标,采用江苏省63个气象台站1961—2005年夏季逐日温度资料,研究分析了江苏省夏季持续高温过程集中度和集中期及其相关统计特征,结果表明:在对夏季持续高温过程研究方面,集中度和集中期具有表征高温在时空场上非均匀性的较好分辨力;江苏省夏季持续高温过程出现时,西南部比东北部集中程度稍大、出现的日期稍晚;采用EOF方法对夏季持续高温过程集中度和集中期的距平值进行分析,第一特征向量的变化均呈现同位相,其相应的时间系数变化显示出先减小再增大的总体趋势,趋势谷值出现在1980年代;而夏季降水量与夏季持续高温过程集中度和集中期分别存在显著负相关关系。
福建省降水量的趋势变化对旱涝灾害的影响研究
吴滨, 李玲
2009, (1): 103-109.
摘要:
应用福建省近45年(1961—2005年)来的降水资料,研究年降水量、干旱灾害、暴雨洪涝灾害的趋势变化特点。研究表明,近45年来福建省的年降水量有一定的增加趋势,但增加趋势不显著,增加最明显的地区在中南部沿海地区;福建省的干旱灾害有减少的趋势,其中夏旱减少最明显,其次是春旱;福建省的暴雨日数和暴雨过程都有一定的增加趋势,其中过程性暴雨增加更明显,1990年代以后是暴雨日数及过程性暴雨增加最明显的时期,洪涝灾害明显增多;虽然旱灾总的趋势是减少,但出现了有记录以来最严重的夏旱年。降水变化导致福建的极端旱涝灾害出现的机率增加。
2008年华南西部罕见低温冷害天气成因分析
高安宁, 陈见, 李生艳, 何冬燕, 黄明策, 罗建英
2009, (1): 110-116.
摘要:
利用ECMWF和Micaps提供的常规观测资料,对2008年1月华南西部遭遇50年罕见的低温雨雪冰冻极端天气事件过程进行分析。结果表明:蒙古横槽南压分裂小槽东移,使地面冷高压强度突然增强并爆发南下,是造成华南西部寒潮天气的起因;北半球中高纬度出现双阻型高压(乌拉尔山阻高和阿留申群岛阻高),使大气环流形势异常稳定,是导致低温雨雪冰冻天气持续性的直接原因;低纬度南支低压槽活跃,西南暖湿空气不断向我国南方输送,华南西部低空相对湿度大,水汽辐合条件及上升运动都对阴雨天气的维持有利;在850 hPa华南上空形成一支稳定的强锋区,大气层出现近地面冷、中层暖、高层冷的结构,加剧了雨雪冻雨的形成。
一种改进后的交叉相关法(COTREC)在降水临近预报中的应用
陈雷1, 2, 戴建华1, 2, 陶岚2
2009, (1): 117-122.
摘要:
利用多普勒雷达资料,采用一种改进后的交叉相关法(COTREC)建立了一种降水临近预报方法。COTREC法的基本原理是对传统交叉相关法(TREC)反演的风场进行水平无辐散处理,得到COTREC风场,用新的风场外推得出的回波能够保持平滑连续的形状。但是这种方法也存在缺陷,由于采用水平无辐散限制,使得外推反演得到的风场在不同程度上受到削弱,从而外推后的回波略慢于实况观测的回波。通过引入数值预报平均风场作为TREC风场背景场,较好地解决了TREC风场受到削弱的问题,并用该方法对2007年6月23—24日强雷雨天气和2007年台风“圣帕”两次降水过程进行了预报试验,试验结果表明:采用改进后的交叉相关方法的降水临近预报与雷达实际观测比较一致,可作为台风、强对流等灾害性天气的降水临近预报方法之一。
广东秋冬春连旱的时空变化及环流演变特征
梁巧倩, 梁玉琼, 纪忠萍, 吴秀兰, 李茵茵
2009, (1): 123-128.
摘要:
利用1948—2006年NCEP/NCAR的再分析高空资料以及广东省48个测站的降水资料,综合采用L指数和AWTP指数可对广东秋冬春连旱进行较好的描述;EOF的分析表明广东的秋冬春连旱空间变化具有全省一致性,时间上不仅具有明显的年际变化,还有阶段性变化和趋旱的趋势变化。广东秋冬春连旱异常年份的合成分析表明,从秋季到次年春季,极涡和南支槽的活动都较常年偏弱;秋季华南受偏强的反气旋环流影响,干燥少雨;冬季,小股的冷空气偏东路径活动,低层华南到南海大部有东北风距平,干燥少雨;春季,小股的冷空气频繁东移,华南处高空槽底偏西风场中,低层的西南风较常年偏弱,不利于华南地区冷暖气流的交汇,降水偏少。这些分析结果可为短期气候预测提供依据。