ISSN 1004-4965

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2011年  第27卷  第4期

太平洋经向模态对西北太平洋热带气旋影响的数值模拟研究
黄勇, 李崇银, 王颖
2011, (4): 433-441.
摘要:
在分析研究太平洋海气耦合经向模(Pacific Meridional Mode——PMM)和西北太平洋生成热带气旋频数变化关系的基础上,利用NCAR的大气环流模式CAM3模拟研究了太平洋海气耦合经向模态对西北太平洋生成热带气旋的影响。结果表明,海气耦合的经向模态通过影响热带气旋生成的大尺度环境从而影响热带气旋的频数和强度。在模式中当增加了PMM的海温强迫后,纬向风切变变小,对流层中低层相对湿度变大,热带西太平洋对流层低层出现西风异常,在西北太平洋地区形成一个异常的气旋性环流,并且匹配有较大的正涡度异常;对流层高层出现赤道东风异常和一个与低层气旋性环流相匹配的反气旋性环流,有利于对流活动的发展,从而有利于热带气旋的生成和发展。在增加了PMM的海温强迫的试验中,热带气旋中心的海平面最低气压降低,850 hPa中心附近最大切向风速增加,气旋中高层的暖心强度增强。热带气旋强度总体增加。数值模拟结果与资料分析相互映证,揭示了太平洋经向模态对西北太平洋热带气旋有重要影响。
全球变暖背景下我国热带气旋灾害趋势分析
张娇艳, 吴立广, 张强
2011, (4): 442-454.
摘要:
利用热带气旋(TC)灾害等资料,对全球变暖背景下我国TC灾害和防台减灾工作的成效等进行了初步分析。在过去25年中,每年平均有6~7个TC登陆我国沿海省份及海南岛,登陆时的平均强度达到29.9 m/s,平均在陆地上维持15.6个小时,导致505人死亡,造成370亿(2008年人民币水平)的直接经济损失,占GDP的0.4%。虽然总体TC登陆个数、登陆时强度和陆上维持时间均没有显著的变化趋势,但是由于经济的快速增长,全国总体的绝对直接经济损失呈显著上升趋势。在过去25年中,海南TC登陆时的强度有减小的趋势,而浙江省的登陆TC频数和福建省的登陆TC陆上持续时间有上升趋势,登陆TC的这种地区性变化趋势要引起重视,这些登陆TC的变化趋势可能与全球变暖有关。由于在浙江省登陆TC的登陆强度、陆上持续时间和造成的灾害都超过其它地区,因此这种登陆TC的地区性变化趋势对我国的防台减灾工作势必形成新的挑战。分析发现,在登陆TC活动的总体趋势没有显著变化的情况下,TC所造成的相对经济损失和死亡人数均有不同程度的下降趋势,说明在过去的25年中我国各级政府的防台减灾工作取得了一定成效。
西北太平洋双热带气旋相互作用统计分类及其特征分析
吴限, 费建芳, 黄小刚, 程小平, 任建奇
2011, (4): 455-464.
摘要:
采用中国气象局与上海台风研究所提供的1949—2007年西北太平洋热带气旋最佳路径资料,统计分析了西北太平洋上的双(多)热带气旋相互作用现象。针对统计出的双热带气旋样本,根据相互作用两气旋的单独移动路径和它们相互作用的路径特征,归纳得到7种相互作用类型(A~G),并用聚类分析方法拟合得到每种类型的平均回归路径。分析讨论了各相互作用类型的登陆情况、季节规律和两气旋共存时间等一般特性,着重分析在相互作用过程中大尺度背景场的变化特征。利用7种类型双热带气旋6小时一次的整层平均引导气流图,从每种类型中选取10个典型相互作用的个例,将它们相互作用发生、发展和结束阶段的整层平均引导气流进行平均,得到各相互作用类型在不同阶段的典型引导流场。
江淮流域梅雨环流结构特征及其演变分析
刘丹妮, 何金海, 姚永红, 祁莉
2011, (4): 465-474.
摘要:
通过对比1954—2001年江淮流域各省入梅日与国家气候中心划定的入梅日,选取入梅一致年份进行合成,分析了入梅前后大尺度环流场的变化特征及梅雨期间的典型环流结构,并用多年平均的逐候资料追踪了典型环流结构的演变过程。研究发现:(1) 入梅后,低空急流向西伸展至长江以南地区,高空急流北抬,有利于江淮流域垂直运动的发展。中、低层高度差值场出现“印度-我国东海-日本岛以东洋面-北太平洋中部”的波列,其中印度半岛、江淮流域及东部沿海、北太平洋中部变化显著。入梅前、后,低层辐合中心均与雨带配合,经向风散度的变化在总散度中起主导作用;(2) 梅雨期典型环流结构在我国东部经向剖面图上,表现为“双脚型”涡度场和“鞍型”温湿场及高而窄的θse 密集带(锋面/锋区),密集带与雨带对应。入梅前此典型结构已存在并与江南雨带相伴随,入梅后典型结构与雨带一致北推影响江淮。追踪其演变过程发现,梅雨期典型环流结构于3月底4月初开始建立,与东亚-西太平洋海陆温度热力差异的转向一致,可认为是东亚副热带季风开始的表现。
上海地区城市化速度与降水空间分布变化的关系研究
梁萍, 丁一汇, 何金海, 汤绪
2011, (4): 475-483.
摘要:
采用1960—2007年上海地区11个站的逐日降水资料,基于空间标准化相对降水量,研究上海城市化进程不同阶段的降水空间分布变化。结果表明,伴随城郊城市化进程差异的显著加快,上海年降水量的空间差异增大。城市化进程的快速增长期,年降水量和暴雨以上的强降水日数呈现出明显的城市雨岛分布特征;在城市化进程的缓慢增长期,该特征则不明显。年降水量变化趋势的空间分布格局在城市化进程的不同阶段也发生了变化。上海地区年降水总量从城市化进程缓慢增长期的城郊空间一致性变化趋势转变为快速增长期的不一致变化趋势,且后一阶段的中心城区(郊区)年降水量呈增多(减少)趋势。此外,城市化进程的快慢对于冬、春季节降水量的空间分布没有明显的影响;但在城市化进程的快速增长期,夏、秋两季(特别是夏季)降水量的空间差异呈现明显的城市雨岛特征。
南海地区对流层大气准两年振荡的垂直结构特征
卢峰, 王黎娟, 郑彬, 邓小金
2011, (4): 484-494.
摘要:
利用NCEP(the National Centers for Environmental Prediction)月平均再分析资料,并结合欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts,ECMWF)月平均再分析资料,研究了中国南海地区(South China Sea,SCS,105~120 °E,5~20 °N)平均时间序列的气候变量(包括风、温度、湿度、位势高度、气压垂直速度)准两年振荡的垂直结构特征。功率谱分析和滤波分析(整个垂直方向,从1 000~100 hPa,比湿在1 000~300 hPa)的结果表明:南海地区垂直方向上各气候变量的准两年振荡具有显著性,同时多数气候变量的准两年特征具有明显的年代或年代际变化。从总体来看,u、v和位势高度准两年振荡在整个对流层的传播方向主要是从下往上传;气压垂直速度和比湿仅在对流层低层有从下往上传播;气压垂直速度和温度在对流层高层有从上往下传的波动。此外,还讨论了SCS地区各气候变量准两年变化之间的位相关系。
华南及邻近海域夏季深对流活动气候特征
郑永光, 陈炯
2011, (4): 495-508.
摘要:
利用具有较高时空分辨率与很好时空完整性的11年(1996—2007年,无2004年)6—8月静止卫星数字红外云图和TBB资料,给出了华南及邻近海域夏季深对流活动气候分布特征,并同文献中给出的雷暴日分布和闪电分布进行了对比分析。结果表明,华南及邻近海域夏季深对流活动有5个活跃中心,其月变化特征与大尺度环流背景密切相关。6月华南陆地区域深对流活动较活跃,7、8月南海海域深对流活动较活跃。华南及邻近海域深对流活动具有间歇性发展特征,其周期大约为3~5候,但华南海岸线附近为海陆过渡区域,深对流活动持续比较活跃且间歇性特征不突出;深对流活动旬与候变化特征表明华南陆地区域和南海海域深对流活动呈现反相关变化趋势。深对流活动的日变化特征显示该区域陆地与海洋、山地与盆地的热力差异所导致的海陆风环流与山谷风环流使得华南海岸线附近区域的深对流活动具有午后向陆地传播、午夜后向海洋传播的特征,山地与盆地的深对流活动具有显著的午夜后向盆地传播的特征。深对流活动日变化特征还表明该区域不仅具有一般热对流、海洋深对流和双峰型深对流等多种类型对流活动,且两广海岸线邻近区域具有持续时间长、日变化较不显著的海岸线深对流和其它天气系统触发和维持的深对流。
印度低压异常特征及与印度、中国同期降水相关的分析
任律, 王盘兴, 李丽平, 郭栋
2011, (4): 509-518.
摘要:
用夏季的月、季平均1 000 hPa位势高度场定义了一组描述印度低压的环流指数,包括:印度低压指数P、面积指数S、中心位置指数( , )。用NCEP/NCAR再分析资料计算了1948—2008年逐年5—8月(用 月代表)、夏季(6—8月,用 月代表)印度低压的上述环流指数,用来分析夏季各月印度低压的气候和异常特征,并研究了P和 指数与印度、中国同期降水的相关关系。分析结果表明:(1) 印度低压5月形成后逐月西移、发展,7月达到最强(大)。(2) 印度低压指数P和中心位置指数 、 均存在显著年代际变化。 和 均在1960年代末发生年代际转变,它们的标准化距平 ( )由负转正(由正转负),印度低压由强转弱(中心位置由偏北转偏南); 在1980年代以前为负,以偏西为主,之后转为偏东。(3) 印度低压环流指数P、 与印度同期降水显著相关,与中国同期降水也有一定相关。P与两国同期降水以负相关为主,即印度低压强年,两国某些地区降水异常增多;而 与两国同期降水以正相关为主,即印度低压中心偏东,两国某些地区同期降水偏多;反之亦然。
一次热带海洋对流云微物理过程的数值模拟
王思慜, 银燕
2011, (4): 519-528.
摘要:
为了理解微物理过程以及次生对流云对热带对流云团发展演变过程的影响,利用二维云分辨模式对2006年1月20日靠近澳大利亚西北部的印度尼西亚暖池附近的一次对流云降水过程进行数值模拟,分析了对流云发展演变不同阶段各种微物理过程的特征,尤其对次生对流的形成以及并合过程进行了深入分析。结果表明:本个例所研究的热带对流云团具有发展速度快、云顶高度高等特点,冰相过程是降水形成的主要决定因素,主对流云消散阶段的下沉气流是次生对流生成的前提条件,加上温度场和湿度场的配合就能生成次生对流;次生对流不仅促进其他次生对流的形成,还能延长主对流云的生命史。
1949—2007年登陆我国变性热带气旋的特征统计及合成分析
袁娟娟, 丁治英, 王莉
2011, (4): 529-541.
摘要:
利用1949—2007年热带气旋年鉴等资料,统计分析登陆中国并在我国或附近变性的热带气旋的特征,着重分析不同区域及路径的变性气旋特征。分析结果得出,登陆我国的热带气旋很多,但在我国及附近沿海变性的却较少,大多数热带气旋变性后不发展或迅速衰减,只有约17%的变性热带气旋继续发展。热带气旋变性大多发生在114 °E以东,移动方向为东北;其登陆地点与路径有一定关系,在台湾登陆后又在福建或浙江登陆的变性热带气旋往往会到达我国北方地区,在广东登陆的变性热带气旋移不过32 °N。由合成分析得出,热带气旋变性前24小时,处在南亚高压脊线上,所有变性热带气旋均处在200 hPa的西南气流中,其北部有西南风高空急流,移向一般随南亚高压的中心移动。热带气旋变性后南亚高压一般迅速减弱。在广东登陆的陆地变性的热带气旋在变性前往往已经大大减弱。北方登陆的热带气旋的涡度场与其他类热带气旋的涡度场有较大差异,在热带气旋中心西北侧有一个正涡度中心,在500 hPa热带气旋中心并不与涡度中心对应,可见这类热带气旋变性前较弱。与正涡度中心对应的低涡的吸引作用可能是北方沿海热带气旋登陆的主要原因,热带气旋变性前24小时较弱可能也是大陆涡旋能吸引热带气旋登陆的主要原因。从垂直结构上看,一般情况下西部的θse比东部的密集,北部的θse比南部的密集。在热带气旋东侧受副高影响,东部风速大于西部,南部风速大大小于北部。
一次引发强降水的热带低压对流云团的多尺度特征分析
杨引明, 朱雪松
2011, (4): 542-550.
摘要:
利用每10分种一次地面自动站常规观测资料,以及每5分钟一次多普勒天气雷达和每小时一次卫星等非常规资料,对一次造成上海地区特大暴雨的热带低压对流云团的多尺度特征进行分析,取得主要结果:(1) 本次暴雨过程由三次强降水造成,每次强降水都由?和?中尺度雨团构成,表明引发强降水的热带低压对流云团内部的多尺度特征;(2) 热带低压对流云团在上海地区的维持和加强是由其移动方向右后侧的?和?中尺度对流单体不断新生、发展和合并的结果,这一过程对应于雷达强回波带的新生、发展和合并现象;(3) 自动站风场分析出中尺度辐合线的位置和强度与中尺度雨团的落区和强度对应,雷达基本反射率和径向风资料进一步证实了气流辐合区是对流单体生成的区域。
近二十年全球变暖背景下东亚地区云量变化特征分析
吴涧, 刘佳
2011, (4): 551-559.
摘要:
利用ISCCP的D2云气候资料集,采用趋势分析方法得到了东亚地区1984—2006年各种不同种类云量的变化趋势,并重点分析了全球变暖背景下气温与不同云量变化之间的关系。结果表明:近20年东亚地区总云量和高、低云量呈现波动减少趋势,减少量分别为2.24%、1.65%和1.68%,中云量呈增加趋势,增加量为1.07%;且云量变化存在较大的区域差异。温室效应所导致的东亚地区气温改变和水汽含量变化,是导致云量分布变化的重要原因,在青藏高原、孟加拉湾及热带辐合带区域的气温与高云存在显著负相关,与中、低云存在正相关,而在西太平洋、日本以东以北洋面的气温与低云呈显著负相关,与高云呈正相关。
夏季海洋性大陆区域OLR年际变动与中国长江中上游旱涝的关系
宋大伟, 管兆勇, 唐卫亚
2011, (4): 560-568.
摘要:
利用1979—2007年的NECP资料、GISST月平均资料和中国160个降水测站资料,用SVD方法分析了热带海洋性大陆区域OLR与夏季中国降水场的关系。结果表明:孟加拉湾、南海季风槽、南太平洋辐合带(SPCZ)、印尼群岛及其附近海域的对流活动与我国夏季长江中上游降水场存在密切联系。若孟加拉湾、南海季风槽、南太平洋辐合带区的OLR偏高(偏低),及东印度洋、印尼群岛附近的OLR偏低(偏高),则夏季长江中上游及以北地区的降水偏多(偏少)。定义了与长江中上游降水相关的海洋性大陆区域OLR指数IMCOLR,并由IMCOLR指数确定高低值年再进行合成分析,发现印尼群岛及其海域气柱内净的辐射和海表热通量的异常增加,有利于该地区对流活动增强和OLR负异常的产生和维持;而孟加拉湾、南海和热带西太平洋存在海表热通量的减弱和辐射冷却的加强,有利于对流活动减弱,导致潜热释放异常减少和维持OLR正异常。热带海洋性大陆区域对流活动IMCOLR与海表温度异常间的相关关系表明,热带海洋性大陆地区对流活动的年际变动可受到热带印度洋海温异常和太平洋区域“三级型”海温异常的共同影响。这些热力强迫异常可导致对流层低层大气异常响应,产生P-J类遥相关,影响中国长江流域中上游降水异常。
冬季黑潮延伸体异常增暖对东亚夏季风影响的数值试验
王晓丹, 钟中, 谭言科, 杜楠
2011, (4): 569-576.
摘要:
利用NCAR CAM3全球大气环流模式数值试验,研究了冬季黑潮延伸体的海温异常增暖对东亚夏季风的影响。结果表明,冬季黑潮延伸体海温异常增暖将导致东亚夏季风增强北推。表征夏季风强度的EASMI(the East Asian Summer Monsoon Index)和LSTDI(the Land-Sea Thernal Difference Index)在夏季风爆发后都呈现了明显的增强趋势,且LSTDI对海温异常增暖的响应更为敏感。华北、南海和菲律宾以东的低空西南季风显著增强,副热带西风急流轴以北(南)西风加强(减弱)。日本群岛及周边海域和中国东部长江以南至秦岭一线的降水明显减少;华北、南海、东海、黄海和菲律宾以东的西太平洋上的降水增多。华北是东亚夏季风对黑潮延伸体的海温异常响应最敏感的区域。东亚地区近地面温度表现为一致的增温特征,而30~50 °N之间对流层的整体升温导致了海陆热力差异的加大,这是促使东亚夏季风增强的重要原因。中国及周边地区环流和降水异常分布和西北太平洋副热带高压增强北抬有关。
基于最小二乘支持向量机集成的降水预报模型
罗芳琼, 吴建生, 金龙
2011, (4): 577-584.
摘要:
准确的降水天气预报是一个十分重要的研究课题。以中国气象局的T213和日本的细网格数据资料为基础,首先利用粒子群——投影寻踪对众多气象物理因子降维,其次在低维子空间利用四种线性回归方法提取降水系统的线性特征,四种神经网络模型提取降水系统的非线性特征;最后利用最小二乘支持向量机对其集成,对广西6月的逐日降水量进行试验结果表明,该模型预报稳定性好,预报准确率较高,具有较好的业务应用前景。
重庆极端高温指标的对比及其与区域性增暖的关系
张天宇, 程炳岩, 唐红玉, 李永华
2011, (4): 585-593.
摘要:
对重庆市极端高温指标进行了系统分类,即极值、绝对阈值和相对阈值指标,研究了1961—2008年各种极端高温指标自身变化规律及其与区域性增暖的关系,并对比分析了不同指标间的差异。结果表明,由于极端高温指标的定义不同在反映高温上存在一定差异。利用绝对阈值和极值指标能直观地看出极端高温事件的影响强弱,所以利用年极端最高气温、35 ℃以上高温日数等指标来判别高温影响强弱一直是业务上最常用的方法。相对阈值指标HWDI和WSDI,在定义上受到连续6天的限制,所以在某些高温年份与绝对阈值指标的高温指数差异明显。相对阈值指标(HWDI、WSDI和TX90p)在年内几乎所有季节都可能出现,所以作为年内指标而言,此类指标与年平均气温/最高气温变化的步调更加一致,尤其是TX90p,没有连续定义的限制,它与区域性增暖的关系更为密切。重庆是高温频发区,通过对不同高温指标的对比分析研究,能更好地为业务和科研人员提供参考,同时对极端高温的监测、检测及影响评估具有相当重要的意义。
全球季风槽
钱维宏, 汤帅奇
2011, (4): 594-600.
摘要:
根据先前的研究总结出,全球有22个地形槽,其中只有3个行星尺度的季风槽和6个半岛尺度的季风槽。全球季风系统是由行星尺度季风槽和半岛尺度季风槽组成的。活动于热带北太平洋、热带北大西洋和热带南印度洋的赤道辐合带是太阳辐射随季节强迫下位置发生变化的行星尺度季风槽。半岛尺度季风槽起源于区域海陆地形和随季节变化的海陆热力对比和干湿(降水)转换。在北半球夏季,亚洲-西北太平洋地区受到4个半岛尺度季风槽和1个行星尺度季风槽的影响。其他2个半岛尺度的季风槽位于南非和印度尼西亚-西澳大利亚地区。
雷达定量降水动态分级Z-I关系估算方法
汪瑛, 冯业荣, 蔡锦辉, 胡胜
2011, (4): 601-608.
摘要:
利用高时空分辨率的雷达定量降水估测和预报(RQPE和RQPF)对洪水监测、发布洪水警报起重要指导作用,目前国内外对其研究的方法主要采用概率配对法、Z-I关系法和基于Z-I关系的数学算法校正法,这些方法均存在强调某一因素忽略其它因素的问题,并且对短时强降水,尤其是极强降水低估严重。从统计和个例两方面对比分析了四种雷达定量降水方法的误差,致力于寻找一种将雷达回波反射率预报场反演为降水场时误差较小的技术方法,能改进对短时强降水、特别是极强降水严重低估问题的方法,并且该方法也能在业务应用中方便、快速、精确实现。对比研究结果表明:动态分级Z-I关系法是一种对雷达QPE和回波反射率预报场反演降水场都较好的方法,并且改进了对短时强降水、尤其是大于55 mm/h的短时极强降水低估的问题;在业务计算中仅需15秒,能满足6分钟更新一次计算结果的需要,而且不依赖气候统计,便于移植。