2013年 第29卷 第5期
2013, 29(5): 705-716.
摘要:
利用1979—2009年NCEP/NCAR再分析资料和地面观测站降水资料，研究了海洋性大陆（Maritime Continent，MC）区域的低频振荡气候学特征及其与中国东部降水扰动的关系。结果表明：气候平均状况下MC区域存在显著的低频振荡（CLFO），30～60 d季节内振荡在4—9月强度最大，且MC区域为低频OLR方差贡献率大值区。低频时间尺度上，MC区域OLR在4—9月有4次比较明显的活跃过程，在1～4（5～8）位相，对流相对较弱（活跃）。OLR的CLFO在热带地区显著东传，在南北方向亦存在位相的传播。从MC区域经南海、菲律宾群岛至中国长江流域存在类似于EAP波列（或P-J型遥相关）的扰动环流分布。不同位相上，低频环流及加热场的变化表明，中国降水的扰动在4—9月间受到MC区域CLFO的可能影响。低频热力场在南北方向上呈现EAP波列状或P-J型遥相关状分布。在OLR的CLFO的峰（谷）位相时，MC区域低层辐散（辐合），高层辐合（辐散），低频对流相对较弱（较强），在MC区域至日本海激发EAP波列（或P-J型遥相关）；在对流层上层南亚高压因低频气旋（反气旋）而位置偏东（偏西）；中国的江南及河套地区降水偏少（偏多），西南及青海、甘肃等地降水增加（减少）。在转换位相时，MC区域低频对流在部分地区更为活跃，在对流层低层激发低频的气旋-反气旋-气旋的波列，南亚高压偏南，长江中上游、吉林地区出现明显的辐合区，降水偏多，黄淮之间及云贵地区降水偏少。这些结果有助于人们深刻认识气候学意义上的低频振荡特征及LFO的季节锁相问题，有利于进一步认识中国不同地区降水扰动的成因。
利用1979—2009年NCEP/NCAR再分析资料和地面观测站降水资料，研究了海洋性大陆（Maritime Continent，MC）区域的低频振荡气候学特征及其与中国东部降水扰动的关系。结果表明：气候平均状况下MC区域存在显著的低频振荡（CLFO），30～60 d季节内振荡在4—9月强度最大，且MC区域为低频OLR方差贡献率大值区。低频时间尺度上，MC区域OLR在4—9月有4次比较明显的活跃过程，在1～4（5～8）位相，对流相对较弱（活跃）。OLR的CLFO在热带地区显著东传，在南北方向亦存在位相的传播。从MC区域经南海、菲律宾群岛至中国长江流域存在类似于EAP波列（或P-J型遥相关）的扰动环流分布。不同位相上，低频环流及加热场的变化表明，中国降水的扰动在4—9月间受到MC区域CLFO的可能影响。低频热力场在南北方向上呈现EAP波列状或P-J型遥相关状分布。在OLR的CLFO的峰（谷）位相时，MC区域低层辐散（辐合），高层辐合（辐散），低频对流相对较弱（较强），在MC区域至日本海激发EAP波列（或P-J型遥相关）；在对流层上层南亚高压因低频气旋（反气旋）而位置偏东（偏西）；中国的江南及河套地区降水偏少（偏多），西南及青海、甘肃等地降水增加（减少）。在转换位相时，MC区域低频对流在部分地区更为活跃，在对流层低层激发低频的气旋-反气旋-气旋的波列，南亚高压偏南，长江中上游、吉林地区出现明显的辐合区，降水偏多，黄淮之间及云贵地区降水偏少。这些结果有助于人们深刻认识气候学意义上的低频振荡特征及LFO的季节锁相问题，有利于进一步认识中国不同地区降水扰动的成因。
2013, 29(5): 717-726.
摘要:
利用台湾地区的地面观测资料证实了中国气象局台风年鉴资料中有些热带气旋(TC)靠近或穿过台湾岛时，伴有副中心产生的记录是真实的。分析发现，这些副中心是由强度相对较弱的TC(近中心最大风速Vmax≤50 m/s)与台湾岛内的中央山脉相互作用产生，且主要分布在台湾岛的西北和西南侧，但在生成机制上两者应该有所不同：台湾西北侧的副中心处于偏东气流过中央山脉北部的背风侧，是由地形背风侧下击流的增温降压作用产生的，生成初期是具有暖心结构的次生低压；而西南侧的副中心由台湾海峡上空偏西气流受南部中央山脉阻挡后形成的次级涡旋发展而成，生成初期不具有暖心结构及低压中心。
利用台湾地区的地面观测资料证实了中国气象局台风年鉴资料中有些热带气旋(TC)靠近或穿过台湾岛时，伴有副中心产生的记录是真实的。分析发现，这些副中心是由强度相对较弱的TC(近中心最大风速Vmax≤50 m/s)与台湾岛内的中央山脉相互作用产生，且主要分布在台湾岛的西北和西南侧，但在生成机制上两者应该有所不同：台湾西北侧的副中心处于偏东气流过中央山脉北部的背风侧，是由地形背风侧下击流的增温降压作用产生的，生成初期是具有暖心结构的次生低压；而西南侧的副中心由台湾海峡上空偏西气流受南部中央山脉阻挡后形成的次级涡旋发展而成，生成初期不具有暖心结构及低压中心。
2013, 29(5): 727-736.
摘要:
利用自动气象站、雷达和TRMM卫星的观测资料，对2009年广东登陆热带气旋(TC)“巨爵”(0915)的降水分布进行了分析。结果表明：登陆TC“巨爵”的降水具有明显的非对称性和中尺度特征，TC降水主要位于移动路径的左侧。通过对海表温度(SST)、水汽通量、Q矢量和环境风垂直切变等分析发现，SST分布、水汽辐合、低层对流上升运动和垂直切变都有利于在TC移动路径的左侧产生降水。通过Barnes带通滤波对中尺度结构进行分离发现，登陆TC“巨爵”的降水存在明显的围绕TC中心的中尺度螺旋结构，呈带状或块状形式；登陆TC“巨爵”的局地强降水主要与中尺度螺旋结构的降水有关。
利用自动气象站、雷达和TRMM卫星的观测资料，对2009年广东登陆热带气旋(TC)“巨爵”(0915)的降水分布进行了分析。结果表明：登陆TC“巨爵”的降水具有明显的非对称性和中尺度特征，TC降水主要位于移动路径的左侧。通过对海表温度(SST)、水汽通量、Q矢量和环境风垂直切变等分析发现，SST分布、水汽辐合、低层对流上升运动和垂直切变都有利于在TC移动路径的左侧产生降水。通过Barnes带通滤波对中尺度结构进行分离发现，登陆TC“巨爵”的降水存在明显的围绕TC中心的中尺度螺旋结构，呈带状或块状形式；登陆TC“巨爵”的局地强降水主要与中尺度螺旋结构的降水有关。
2013, 29(5): 737-748.
摘要:
利用1949—2009年台风年鉴和NCEP/NCAR再分析资料分析了热带季节内振荡(ISO)与南海热带气旋活动的关系。主要结论包括：(1) 针对南海地区定义了纬向风指数，经验证该指数能较好描述南海大气ISO的具体特征；(2) CPC120指数反映的对流空间尺度相对于南海小尺度海域太大，且不能很好判明南海地区气旋活动归属于活跃与否两类，这从反面证明了纬向风指数对南海地区热带ISO活动的适用性；(3) 利用纬向风指数把热带ISO活动划分了8个位相，发现其位相变化与南海热带气旋活动有较好的对应关系：不活跃期(第4～6位相)时，气旋在南海生成和登陆均明显减少，而在活跃期(第7～3位相)时情况相反；(4) 合成分析表明，热带ISO东传时，伴随对流中心位置的东移，南海气旋活动表现也不同，其活跃期以第2位相特征最明显，此时南海地区对应强对流和气旋式切变，同时副高强度较弱位置偏东，这些均有利于南海气旋的生成和发展；不活跃期则情况相反，以第6位相特征最明显；(5) 进一步从能源供应角度来探讨发现，南海地区的水汽凝结加热中心、强对流中心及水汽通量散度均配合一致。此外，活跃位相时整层热源垂直剖面均反映南海上空为强上升运动和中层加热；不活跃位相则情况相反。因此，热带ISO东传也会影响南海上空加热配置，从而影响热带气旋活动。
利用1949—2009年台风年鉴和NCEP/NCAR再分析资料分析了热带季节内振荡(ISO)与南海热带气旋活动的关系。主要结论包括：(1) 针对南海地区定义了纬向风指数，经验证该指数能较好描述南海大气ISO的具体特征；(2) CPC120指数反映的对流空间尺度相对于南海小尺度海域太大，且不能很好判明南海地区气旋活动归属于活跃与否两类，这从反面证明了纬向风指数对南海地区热带ISO活动的适用性；(3) 利用纬向风指数把热带ISO活动划分了8个位相，发现其位相变化与南海热带气旋活动有较好的对应关系：不活跃期(第4～6位相)时，气旋在南海生成和登陆均明显减少，而在活跃期(第7～3位相)时情况相反；(4) 合成分析表明，热带ISO东传时，伴随对流中心位置的东移，南海气旋活动表现也不同，其活跃期以第2位相特征最明显，此时南海地区对应强对流和气旋式切变，同时副高强度较弱位置偏东，这些均有利于南海气旋的生成和发展；不活跃期则情况相反，以第6位相特征最明显；(5) 进一步从能源供应角度来探讨发现，南海地区的水汽凝结加热中心、强对流中心及水汽通量散度均配合一致。此外，活跃位相时整层热源垂直剖面均反映南海上空为强上升运动和中层加热；不活跃位相则情况相反。因此，热带ISO东传也会影响南海上空加热配置，从而影响热带气旋活动。
2013, 29(5): 749-758.
摘要:
利用参加第五次耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5，简称CMIP5)的10个海气耦合模式的输出结果，比较了这些模式对6种季风指数年际变化的模拟能力，并从季风区大气环流场的气候态以及海表温度异常(SSTA)与季风的相关关系两个方面对季风指数的模拟差异原因进行了讨论。得到结论：CMIP5模式对于季风指数年际变化模拟的结果与观测资料差异较大，其中对南亚季风指数(Webster- Yang index)模拟最好，模式集合会显著改进对南亚季风指数的模拟效果；不同模式基本可以描述出各个季风区大气环流场的气候态分布特征；耦合模式对南亚季风指数模拟的关键可能在于对SSTA的年际变化以及SSTA与季风相关关系的准确模拟。
利用参加第五次耦合模式比较计划(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5，简称CMIP5)的10个海气耦合模式的输出结果，比较了这些模式对6种季风指数年际变化的模拟能力，并从季风区大气环流场的气候态以及海表温度异常(SSTA)与季风的相关关系两个方面对季风指数的模拟差异原因进行了讨论。得到结论：CMIP5模式对于季风指数年际变化模拟的结果与观测资料差异较大，其中对南亚季风指数(Webster- Yang index)模拟最好，模式集合会显著改进对南亚季风指数的模拟效果；不同模式基本可以描述出各个季风区大气环流场的气候态分布特征；耦合模式对南亚季风指数模拟的关键可能在于对SSTA的年际变化以及SSTA与季风相关关系的准确模拟。
2013, 29(5): 759-768.
摘要:
利用NCEP气候预报系统再分析资料（CFSR）和日本JRA-25再分析资料，对2010年西太平洋第5号热带风暴“蒲公英”的形成过程进行诊断，揭示南海海气相互作用对其初始涡旋生成的影响。分析表明，“蒲公英”的初始涡旋最早于8月20日00时出现在吕宋岛以东的对流层低层。西太平洋偏东风受到吕宋岛地形强迫可能是初始扰动形成的原因之一。在初始涡旋生成阶段，南海海域盛行较强的东南风，因风应力造成的Ekman输送导致南海中东部较暖海水流向吕宋岛附近，使得局地海温升高，自海洋向大气输送的感热通量增大。异常感热加热使其上空低层气压下降，近地层出现上升运动。但根据热力适应理论，感热加热随高度减小制造的低层负涡度不利于初始涡旋在异常感热加热区上空向高空进一步发展，可是在感热加热区东侧因涡度平流随高度增加，强迫出上升运动。该上升运动引起的凝结潜热释放，使得最大加热中心出现在对流层中层。于是，在对流层中低层非绝热加热随高度增加，制造正的相对涡度，使得初始涡旋在感热加热区的东侧生成，继而在对流层中低层增强。因此在初始涡旋增强阶段，凝结潜热加热及其对涡度的制造起主要作用。
利用NCEP气候预报系统再分析资料（CFSR）和日本JRA-25再分析资料，对2010年西太平洋第5号热带风暴“蒲公英”的形成过程进行诊断，揭示南海海气相互作用对其初始涡旋生成的影响。分析表明，“蒲公英”的初始涡旋最早于8月20日00时出现在吕宋岛以东的对流层低层。西太平洋偏东风受到吕宋岛地形强迫可能是初始扰动形成的原因之一。在初始涡旋生成阶段，南海海域盛行较强的东南风，因风应力造成的Ekman输送导致南海中东部较暖海水流向吕宋岛附近，使得局地海温升高，自海洋向大气输送的感热通量增大。异常感热加热使其上空低层气压下降，近地层出现上升运动。但根据热力适应理论，感热加热随高度减小制造的低层负涡度不利于初始涡旋在异常感热加热区上空向高空进一步发展，可是在感热加热区东侧因涡度平流随高度增加，强迫出上升运动。该上升运动引起的凝结潜热释放，使得最大加热中心出现在对流层中层。于是，在对流层中低层非绝热加热随高度增加，制造正的相对涡度，使得初始涡旋在感热加热区的东侧生成，继而在对流层中低层增强。因此在初始涡旋增强阶段，凝结潜热加热及其对涡度的制造起主要作用。
2013, 29(5): 769-781.
摘要:
干空气影响热带气旋活动的研究受到越来越多的重视。大西洋地区热带气旋的活动不仅受撒哈拉干暖空气层（SAL）的影响，还受副高下沉干空气的影响。通过模拟2006年大西洋地区SAL的活动以及热带风暴Debby等热带气旋的活动，着重研究影响Debby三个不同发展阶段的干空气源地。研究发现，从对流层中层进入热带风暴内核地区的干空气，除了以上两个源地外还包括来自中纬度对流层低层的干空气，以及来自中高纬度下沉气流的干空气。在Debby生成之初，中层有35.7%的格点气团来自干空气，其中51.9%来自SAL的干空气，剩余的干空气分别来自副高下沉气流及中纬度对流层低层运动的干空气。随着Debby逐渐向西北方向移动，来自SAL的干空气逐渐减少，来自中高纬度下沉气流的干空气逐渐占主导。
干空气影响热带气旋活动的研究受到越来越多的重视。大西洋地区热带气旋的活动不仅受撒哈拉干暖空气层（SAL）的影响，还受副高下沉干空气的影响。通过模拟2006年大西洋地区SAL的活动以及热带风暴Debby等热带气旋的活动，着重研究影响Debby三个不同发展阶段的干空气源地。研究发现，从对流层中层进入热带风暴内核地区的干空气，除了以上两个源地外还包括来自中纬度对流层低层的干空气，以及来自中高纬度下沉气流的干空气。在Debby生成之初，中层有35.7%的格点气团来自干空气，其中51.9%来自SAL的干空气，剩余的干空气分别来自副高下沉气流及中纬度对流层低层运动的干空气。随着Debby逐渐向西北方向移动，来自SAL的干空气逐渐减少，来自中高纬度下沉气流的干空气逐渐占主导。
2013, 29(5): 782-792.
摘要:
为了提高长江中下游地区高影响天气的数值预报，利用条件非线性最优扰动(CNOP)方法，对一次长江中下游地区冬季降水个例(高影响天气事件)进行目标观测研究，并通过观测系统模拟试验(OSSE)检验了该方法确定敏感区的有效性和可行性。试验结果表明，CNOP方法可有效识别对应于高影响天气事件的敏感区。通过对敏感区进行初始场修正后，可明显改善验证区内24 h累积降水预报误差和总能量预报误差。进一步分析发现，通过改善敏感区内的初始场信息(如水汽通量场和低层冷空气活动等)，使得数值模式不仅能更真实刻画该天气系统的初始结构，还能更好模拟出该天气系统随时间的演变特征，因而减少了验证区内对该天气系统的预报误差。这一结果表明可以把CNOP方法应用于长江中下游地区高影响天气事件的目标观测研究或实践中。
为了提高长江中下游地区高影响天气的数值预报，利用条件非线性最优扰动(CNOP)方法，对一次长江中下游地区冬季降水个例(高影响天气事件)进行目标观测研究，并通过观测系统模拟试验(OSSE)检验了该方法确定敏感区的有效性和可行性。试验结果表明，CNOP方法可有效识别对应于高影响天气事件的敏感区。通过对敏感区进行初始场修正后，可明显改善验证区内24 h累积降水预报误差和总能量预报误差。进一步分析发现，通过改善敏感区内的初始场信息(如水汽通量场和低层冷空气活动等)，使得数值模式不仅能更真实刻画该天气系统的初始结构，还能更好模拟出该天气系统随时间的演变特征，因而减少了验证区内对该天气系统的预报误差。这一结果表明可以把CNOP方法应用于长江中下游地区高影响天气事件的目标观测研究或实践中。
2013, 29(5): 793-802.
摘要:
利用常规天气图和T639分析资料，对2010年5月一次江淮气旋的形成及结构进行详细研究。结果表明，本次江淮气旋形成前，在青藏高原东侧的川、黔地区活动着准静止短波系统(500 hPa短波槽、700 hPa和850 hPa气旋性辐合环流)。当青藏高原北支槽从500 hPa输送正涡度、干冷空气，南支槽从700 hPa和850 hPa输送正涡度、暖湿空气进入导致准静止短波系统活跃并发展东移至长江下游时，向下伸展至地面向上伸展至高空，最终形成庞大深厚的温带气旋。其减弱过程与发展过程正好相反，先从高空开始减弱，然后地面减弱，最后低空低压环流消失。江淮气旋的形成阶段，中心垂线倾斜度≥60 °；在发展过程中上下层低压中心逐渐靠近，成熟阶段垂线倾斜度缩小至≤80 °。分析地面～200 hPa江淮气旋环流特征还发现，其外围直径是地面和低空大而高层小。水平风速则是低空大而地面和高层小。本个例的形成过程与已有研究的主要区别在于：经典模式温带气旋形成于一条温度或密度的不连续的锋面上，Petterssen模式由低层向高层自下而上发展，而本例最先形成于低空，然后向地面和上空伸展。
利用常规天气图和T639分析资料，对2010年5月一次江淮气旋的形成及结构进行详细研究。结果表明，本次江淮气旋形成前，在青藏高原东侧的川、黔地区活动着准静止短波系统(500 hPa短波槽、700 hPa和850 hPa气旋性辐合环流)。当青藏高原北支槽从500 hPa输送正涡度、干冷空气，南支槽从700 hPa和850 hPa输送正涡度、暖湿空气进入导致准静止短波系统活跃并发展东移至长江下游时，向下伸展至地面向上伸展至高空，最终形成庞大深厚的温带气旋。其减弱过程与发展过程正好相反，先从高空开始减弱，然后地面减弱，最后低空低压环流消失。江淮气旋的形成阶段，中心垂线倾斜度≥60 °；在发展过程中上下层低压中心逐渐靠近，成熟阶段垂线倾斜度缩小至≤80 °。分析地面～200 hPa江淮气旋环流特征还发现，其外围直径是地面和低空大而高层小。水平风速则是低空大而地面和高层小。本个例的形成过程与已有研究的主要区别在于：经典模式温带气旋形成于一条温度或密度的不连续的锋面上，Petterssen模式由低层向高层自下而上发展，而本例最先形成于低空，然后向地面和上空伸展。
2013, 29(5): 803-812.
摘要:
采用分辨率为1 °×1 °的NCEP全球格点再分析资料，应用新一代中尺度数值预报模式WRF V3.2，对比分析了不同微物理方案和边界层方案对2010年1013号超强台风“鲇鱼”路径和强度模拟的影响。结果表明：相对于边界层方案，微物理方案对台风路径的影响较大，其中与Ferrier方案相组合的试验中模拟的台风路径平均偏差最小；边界层方案对台风强度有明显影响，其中MYNN2方案模拟的台风强度变化与实况更接近。进一步对比分析了不同微物理方案和边界层方案对大尺度环流形势场、水汽通量场及台风暖心结构模拟的异同，探讨不同参数化方案对台风路径和强度模拟差异的动热力原因。分析表明：不同微物理方案在模拟副热带高压和东亚长波槽的演变特征上是不同的，于是导致对台风路径模拟的差异；不同边界层方案对边界层中水汽通量大小的模拟存在显著差异，而水汽供应的强弱会影响台风上层暖心结构的不同，从而导致对台风强度模拟的差异。
采用分辨率为1 °×1 °的NCEP全球格点再分析资料，应用新一代中尺度数值预报模式WRF V3.2，对比分析了不同微物理方案和边界层方案对2010年1013号超强台风“鲇鱼”路径和强度模拟的影响。结果表明：相对于边界层方案，微物理方案对台风路径的影响较大，其中与Ferrier方案相组合的试验中模拟的台风路径平均偏差最小；边界层方案对台风强度有明显影响，其中MYNN2方案模拟的台风强度变化与实况更接近。进一步对比分析了不同微物理方案和边界层方案对大尺度环流形势场、水汽通量场及台风暖心结构模拟的异同，探讨不同参数化方案对台风路径和强度模拟差异的动热力原因。分析表明：不同微物理方案在模拟副热带高压和东亚长波槽的演变特征上是不同的，于是导致对台风路径模拟的差异；不同边界层方案对边界层中水汽通量大小的模拟存在显著差异，而水汽供应的强弱会影响台风上层暖心结构的不同，从而导致对台风强度模拟的差异。
2013, 29(5): 813-823.
摘要:
利用1978—2007年NCEP/NCAR再分析资料、中国160站月平均降水资料，采用SVD方法分析了东亚地区低频振荡强度与中国夏季降水异常的联系。结果表明：东亚地区低频振荡强度年际变化与中国夏季降水异常分布密切相关，其前3个模态分别对应的降水型：江淮型、华南型及长江中下游型。根据前3个模态分别定义低频振荡强度指数，选定异常年份对相关要素进行合成差值分析发现：“江淮型”高低指数年西太平洋海域的低频环流、对流、热源呈现南北向的反位相分布特征，江淮流域位于异常较强的两个相反性质的低频气团系统之间的气流交汇带；而东亚副热带地区东西向系统波动对“华南型”降水有重要作用，华南地区的局地对流加热对降水异常的发生影响显著；“长江中下游”降水型不仅受西太平洋海区低频环流、热源的影响，热带中太平洋的对流活动与长江中下游地区降水也有重要联系。
利用1978—2007年NCEP/NCAR再分析资料、中国160站月平均降水资料，采用SVD方法分析了东亚地区低频振荡强度与中国夏季降水异常的联系。结果表明：东亚地区低频振荡强度年际变化与中国夏季降水异常分布密切相关，其前3个模态分别对应的降水型：江淮型、华南型及长江中下游型。根据前3个模态分别定义低频振荡强度指数，选定异常年份对相关要素进行合成差值分析发现：“江淮型”高低指数年西太平洋海域的低频环流、对流、热源呈现南北向的反位相分布特征，江淮流域位于异常较强的两个相反性质的低频气团系统之间的气流交汇带；而东亚副热带地区东西向系统波动对“华南型”降水有重要作用，华南地区的局地对流加热对降水异常的发生影响显著；“长江中下游”降水型不仅受西太平洋海区低频环流、热源的影响，热带中太平洋的对流活动与长江中下游地区降水也有重要联系。
2013, 29(5): 824-832.
摘要:
利用淮河流域1961—2009年39站逐日降水资料，通过趋势分析、EOF和REOF方法分析了近50年淮河流域暴雨的气候统计特征。利用NCEP/NCAR再分析资料和历史天气图资料，研究了淮河流域8个洪涝年份26个集中强降水过程的大气环流特征。结果表明：(1) 淮河流域年暴雨量多年平均在山东西部、江苏东北部以及河南南部有三个极值中心，REOF分析表明年暴雨量的空间分布可划分为4个分布型态：淮南型、中部型、东北型和西北型；(2) 淮河流域年暴雨量近50年来没有显著的变化趋势，但各分布型均具有明显的年代际变化，且存在明显差异；(3) 从上述26个集中强降水过程的大气环流形势中归纳出6类典型的环流型：梅雨型、江淮气旋型、江淮切变线型、暖切变线型、深槽型和台风北上型。
利用淮河流域1961—2009年39站逐日降水资料，通过趋势分析、EOF和REOF方法分析了近50年淮河流域暴雨的气候统计特征。利用NCEP/NCAR再分析资料和历史天气图资料，研究了淮河流域8个洪涝年份26个集中强降水过程的大气环流特征。结果表明：(1) 淮河流域年暴雨量多年平均在山东西部、江苏东北部以及河南南部有三个极值中心，REOF分析表明年暴雨量的空间分布可划分为4个分布型态：淮南型、中部型、东北型和西北型；(2) 淮河流域年暴雨量近50年来没有显著的变化趋势，但各分布型均具有明显的年代际变化，且存在明显差异；(3) 从上述26个集中强降水过程的大气环流形势中归纳出6类典型的环流型：梅雨型、江淮气旋型、江淮切变线型、暖切变线型、深槽型和台风北上型。
2013, 29(5): 833-840.
摘要:
利用WRF模式设计两个数值试验：敏感性试验（背景场云凝结核浓度为2 000 cm-3）和控制试验（背景场云凝结核浓度为300 cm-3）模拟气溶胶对登陆台风“莫拉克”(2009年第8号台风)降水的影响。结果显示大量气溶胶进入外围雨带中起到云凝结核作用，凝结水汽生成水滴，释放潜热有利于对流发展；气溶胶含量增多引起水滴半径减小，雨滴生成的时间加长，降水时间延后；大量液态水上升至冻结高度以上发生相变释放潜热，固态水物质含量增多；台风外围雨带的中小尺度对流云团增强，降水增加。
利用WRF模式设计两个数值试验：敏感性试验（背景场云凝结核浓度为2 000 cm-3）和控制试验（背景场云凝结核浓度为300 cm-3）模拟气溶胶对登陆台风“莫拉克”(2009年第8号台风)降水的影响。结果显示大量气溶胶进入外围雨带中起到云凝结核作用，凝结水汽生成水滴，释放潜热有利于对流发展；气溶胶含量增多引起水滴半径减小，雨滴生成的时间加长，降水时间延后；大量液态水上升至冻结高度以上发生相变释放潜热，固态水物质含量增多；台风外围雨带的中小尺度对流云团增强，降水增加。
2013, 29(5): 841-848.
摘要:
利用1979—2008年NCEP/NCAR再分析资料和中国区域160站降水资料，分析了热带印度洋及南亚地区夏季大气热源的气候特征，探讨了热带印度洋夏季大气热源主模态与中国东部降水的关系。结果表明：与春、秋、冬季相比，夏季大气热源强度强、范围广，热源最强中心在孟加拉湾北部大陆边缘；当孟加拉湾、苏门答腊岛西部海域、阿拉伯海的中东部以及恒河平原等地的夏季大气热源增加(减少)，而赤道印度洋的中西部地区、阿拉伯海北部边缘等地的夏季热源减少(增加)时，有利于长江中下游地区、华北北部、东北以及西南大部分地区夏季降水的增加(减少)，不利于华北南部以及江南地区尤其华南地区的夏季降水的增加(减少)；热带印度洋夏季大气热源的主模态主要通过影响对流层高、低层的环流来影响中国东部降水。值得注意的是，与热带印度洋夏季大气热源的主模态时间系数的年际变化相比，其年代际变化对中国东部降水影响更显著。
利用1979—2008年NCEP/NCAR再分析资料和中国区域160站降水资料，分析了热带印度洋及南亚地区夏季大气热源的气候特征，探讨了热带印度洋夏季大气热源主模态与中国东部降水的关系。结果表明：与春、秋、冬季相比，夏季大气热源强度强、范围广，热源最强中心在孟加拉湾北部大陆边缘；当孟加拉湾、苏门答腊岛西部海域、阿拉伯海的中东部以及恒河平原等地的夏季大气热源增加(减少)，而赤道印度洋的中西部地区、阿拉伯海北部边缘等地的夏季热源减少(增加)时，有利于长江中下游地区、华北北部、东北以及西南大部分地区夏季降水的增加(减少)，不利于华北南部以及江南地区尤其华南地区的夏季降水的增加(减少)；热带印度洋夏季大气热源的主模态主要通过影响对流层高、低层的环流来影响中国东部降水。值得注意的是，与热带印度洋夏季大气热源的主模态时间系数的年际变化相比，其年代际变化对中国东部降水影响更显著。
2013, 29(5): 849-856.
摘要:
在比较不同大尺度预报因子联合场、空间范围和数据预处理方法对统计降尺度模型预测能力影响的基础上，基于HadCM3和CCSM3两种分辨率大气环流模式(GCM)输出资料，采用主成分分析和多元线性回归相结合的降尺度方法，建立了渭河流域秋雨的统计降尺度模型，并根据分析两种GCM基准期内降尺度预测效果，对未来不同情景进行预估。结果表明，对降水量的3次方根正态化处理并不能改善模型的预测性能，而去趋势处理可提高模型对于9月的预测能力。850 hPa经向风和相对湿度组合是渭河流域秋雨的最佳预测因子。低分辨率的HadCM3模式降尺度预测效果优于高分辨率的CCSM3模式，具体表现在前者对整个流域的预测能力较高，后者只对中下游流域附近的预测效果较好。以基准期内可预报性较好的站点对渭河流域秋雨进行预测，两种模式的不同情景预估结果均表明，渭河流域2000—2099年9月降水量呈增加趋势，10月降水量呈下降趋势，降尺度模型成功预测了21世纪前10年的秋雨增加趋势。
在比较不同大尺度预报因子联合场、空间范围和数据预处理方法对统计降尺度模型预测能力影响的基础上，基于HadCM3和CCSM3两种分辨率大气环流模式(GCM)输出资料，采用主成分分析和多元线性回归相结合的降尺度方法，建立了渭河流域秋雨的统计降尺度模型，并根据分析两种GCM基准期内降尺度预测效果，对未来不同情景进行预估。结果表明，对降水量的3次方根正态化处理并不能改善模型的预测性能，而去趋势处理可提高模型对于9月的预测能力。850 hPa经向风和相对湿度组合是渭河流域秋雨的最佳预测因子。低分辨率的HadCM3模式降尺度预测效果优于高分辨率的CCSM3模式，具体表现在前者对整个流域的预测能力较高，后者只对中下游流域附近的预测效果较好。以基准期内可预报性较好的站点对渭河流域秋雨进行预测，两种模式的不同情景预估结果均表明，渭河流域2000—2099年9月降水量呈增加趋势，10月降水量呈下降趋势，降尺度模型成功预测了21世纪前10年的秋雨增加趋势。
2013, 29(5): 857-864.
摘要:
针对一次典型华南暴雨过程，利用适应性观测技术确定对华南暴雨预报起关键作用的敏感区，并设计一组试验方案，以目前国内实际地面观测站点分布为前提，在敏感区内增加不同数量的均匀随机分布的地面观测资料，通过MM5(The Fifth PSU/NCAR Mesoscale Model)三维变分(3DVAR)同化系统对已有的地面观测站点资料和敏感区内所增加的观测进行同化，考察地面观测站点的分布对关注区域内预报效果的影响。试验结果表明，各试验对降水的预报差异不大；而以扰动总能量的大小衡量预报水平，与CTRL试验相比，在敏感区内增加观测对短时临近数值预报效果的改善尤为明显，若敏感区内增加75%的地面观测，可使24 h后的关注区域内的数值预报水平提高12.6%，而随着敏感区内地面观测站点的增加，关注区域内的预报水平并没有得到相应提高，这说明布设过多的地面观测站点不但不能改善预报效果，反而造成资源浪费。因此，这一结果为充分利用有限资源、更好设计地面观测站网、最大限度提高华南暴雨的预报水平有很好的理论指导作用。
针对一次典型华南暴雨过程，利用适应性观测技术确定对华南暴雨预报起关键作用的敏感区，并设计一组试验方案，以目前国内实际地面观测站点分布为前提，在敏感区内增加不同数量的均匀随机分布的地面观测资料，通过MM5(The Fifth PSU/NCAR Mesoscale Model)三维变分(3DVAR)同化系统对已有的地面观测站点资料和敏感区内所增加的观测进行同化，考察地面观测站点的分布对关注区域内预报效果的影响。试验结果表明，各试验对降水的预报差异不大；而以扰动总能量的大小衡量预报水平，与CTRL试验相比，在敏感区内增加观测对短时临近数值预报效果的改善尤为明显，若敏感区内增加75%的地面观测，可使24 h后的关注区域内的数值预报水平提高12.6%，而随着敏感区内地面观测站点的增加，关注区域内的预报水平并没有得到相应提高，这说明布设过多的地面观测站点不但不能改善预报效果，反而造成资源浪费。因此，这一结果为充分利用有限资源、更好设计地面观测站网、最大限度提高华南暴雨的预报水平有很好的理论指导作用。
2013, 29(5): 865-873.
摘要:
选取2008年9月—2010年2月的中国2 400个国家级地面观测站降水资料和美国NOAA研发的CMORPH卫星反演降水产品，利用最优插值方法开展了两类降水资料的融合试验，并对试验效果进行评估。结果表明，利用OI方法形成的融合降水产品和地面观测降水分布特征基本一致，能反映西部台站稀疏地区的降水特征以及陆地与海洋之间降水系统的空间连续性。此外，该融合产品保留了高分辨率的卫星观测信息，在台站稀疏地区，一些通过地面观测无法反映出来的中尺度对流系统在融合产品中得到体现。交叉检验结果显示，融合结果和地面观测降水量、台站密度高度相关。样本网格分析结果显示，融合结果和地面降水的逐日时间序列具有较强的一致性。总的来说，OI方法在降水资料融合研究中具有较好的应用效果。
选取2008年9月—2010年2月的中国2 400个国家级地面观测站降水资料和美国NOAA研发的CMORPH卫星反演降水产品，利用最优插值方法开展了两类降水资料的融合试验，并对试验效果进行评估。结果表明，利用OI方法形成的融合降水产品和地面观测降水分布特征基本一致，能反映西部台站稀疏地区的降水特征以及陆地与海洋之间降水系统的空间连续性。此外，该融合产品保留了高分辨率的卫星观测信息，在台站稀疏地区，一些通过地面观测无法反映出来的中尺度对流系统在融合产品中得到体现。交叉检验结果显示，融合结果和地面观测降水量、台站密度高度相关。样本网格分析结果显示，融合结果和地面降水的逐日时间序列具有较强的一致性。总的来说，OI方法在降水资料融合研究中具有较好的应用效果。
2013, 29(5): 874-880.
摘要:
研究了前期热带海温分布型对6月西北太平洋异常环流的影响。结果表明，奇异值分解(SVD)的前期夏季、秋季至冬季热带海洋第一模态呈现出印度洋全海盆一致型海温异常和东太平洋西伸显著的ENSO事件，该模态与6月西北太平洋反气旋(气旋)环流场没有明显的关联。在第二模态中，前期热带太平洋海表温度呈现为ENSO正位相向负位相转换特征，印度洋海表温度变化呈现出赤道东南印度洋（90～110 °E，10 °S～0 °）显著的准IOD事件的变化特征。而这一联合模态与6月西北太平洋异常反气旋(气旋)环流场有显著关联。关联的可能原因是前期海温为El Ni?o和正IOD时，横跨热带印度洋-太平洋的沃克环流的减弱导致在西太平洋-海洋大陆的负降水异常，在Matsuno-Gill效应下西北太平洋形成反气旋异常环流。同时由于两大洋的共同作用和局地海气相互作用使得该环流加强并维持到6月。
研究了前期热带海温分布型对6月西北太平洋异常环流的影响。结果表明，奇异值分解(SVD)的前期夏季、秋季至冬季热带海洋第一模态呈现出印度洋全海盆一致型海温异常和东太平洋西伸显著的ENSO事件，该模态与6月西北太平洋反气旋(气旋)环流场没有明显的关联。在第二模态中，前期热带太平洋海表温度呈现为ENSO正位相向负位相转换特征，印度洋海表温度变化呈现出赤道东南印度洋（90～110 °E，10 °S～0 °）显著的准IOD事件的变化特征。而这一联合模态与6月西北太平洋异常反气旋(气旋)环流场有显著关联。关联的可能原因是前期海温为El Ni?o和正IOD时，横跨热带印度洋-太平洋的沃克环流的减弱导致在西太平洋-海洋大陆的负降水异常，在Matsuno-Gill效应下西北太平洋形成反气旋异常环流。同时由于两大洋的共同作用和局地海气相互作用使得该环流加强并维持到6月。
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