双月刊

ISSN 1006-9895

CN 11-1768/O4

  • 2011年第35卷第1期文章目次
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    • 山东半岛一次暴雪过程的海岸锋三维结构特征

      2011, 35(1):1-15. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.01.01

      摘要 (5449) HTML (0) PDF 4.26 M (4324) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用中尺度数值模式MM5对2005年12月山东半岛持续性降雪过程中的11~15日暴雪过程进行数值模拟试验, 利用高分辨率的模拟结果分析海岸锋的发展过程和三维结构特征以及对强降雪的影响等。结果指出, 海岸锋水平结构是偏北风和偏西风的气旋性切变; 气流在海岸锋西北侧辐合上升, 在东南侧辐散下沉, 上升气流最高达700 hPa。海岸锋锋区出现在900 hPa以下, 水平散度场在900 hPa以下是辐合区, 辐合中心正上方有辐散中心相配合, 造成较强的上升运动, 最大上升速度在海岸锋顶部和水平散度零线 (900 hPa) 附近。强烈的上升气流携带低层水汽在空中辐合和凝结, 使局地降雪增强, 强降雪落区位于海岸锋及其冷区一侧。海洋热通量是海岸锋形成的关键因子, 其中感热通量使海陆温差加大是形成海岸锋锋生的重要条件。

    • 区域海气耦合过程对中国东部夏季降水模拟的影响

      2011, 35(1):16-28. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.01.02

      摘要 (4719) HTML (0) PDF 4.45 M (3966) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文以区域环境系统集成模式 (RIEMS) 和普林斯顿海洋模式 (POM) 为基础, 建立了一个区域海气耦合模式, 评估了其对1985~2004年中国东部夏季降水的模拟性能, 并通过与观测海温强迫下单独大气模式模拟结果的比较, 分析了海气耦合过程对降水模拟性能的影响。结果表明: 耦合模式基本能够模拟出中国东部地区夏季降水的气候态分布及中国主要雨带的季节性进退, 模拟的降水在空间分布和强度上较单独大气模式都更为合理, 对华北和华南地区降水的模拟改进尤为明显。耦合模式能够较好地模拟出1985~2004年中国东部地区夏季降水主要的时空变化特征, 模拟的华北、 长江中下游以及华南地区夏季降水与观测的相关系数均高于单独大气模式。相比于单独大气模式, 耦合海洋模式之后海洋—大气反馈过程改善了模式对海洋—大气界面热通量的模拟, 使模拟的东亚地区海陆热力差异与NCEP/NCAR再分析资料结果更为一致, 由此提高了耦合模式对低层风场以及水汽输送的模拟能力, 从而改善了模式对中国东部地区降水的模拟。

    • 梅雨期西太平洋副热带高压异常东退与东风带扰动关系的合成诊断分析

      2011, 35(1):29-40. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.01.03

      摘要 (4757) HTML (0) PDF 5.95 M (4382) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用NCEP/NCAR日平均再分析资料, 对梅雨期热带对流层上空东风带扰动影响西太平洋副热带高压短期东退的过程进行了合成诊断分析。结果表明: 梅雨期西太平洋副热带高压 (简称西太副高) 的短期东退与低纬热带地区上空东风带扰动存在着密切的联系, 本文给出了在西太副高异常东退前后东风带扰动的结构及其演变特征, 揭示了东风带扰动所对应的正涡度减弱以及对流层高层北风加强发展对西太副高短期东退的指示意义; 东风带扰动西侧上升运动的增强有利于西太副高的异常东退。全型垂直涡度倾向方程的诊断进一步表明: 东风带扰动西侧的正变涡与西风带扰动东侧的正变涡南北打通有利于西太副高的异常东退; 在东风带扰动的西侧, 涡度平流是造成正变涡的主要因素; 空间非均匀加热效应在500 hPa附近对流层中层对正变涡贡献最大; 垂直运动项对正变涡的贡献为负。可见, 梅雨期西太副高的短期东退受东风带扰动影响, 其机制不仅表现在动力效应上, 同时热力作用亦不可忽略。

    • 辐射雾雾滴谱拓宽的微物理过程和宏观条件

      2011, 35(1):41-54. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.01.04

      摘要 (5333) HTML (0) PDF 2.70 M (4395) 评论 (0) 收藏

      摘要:为研究南京雾的物理化学过程, 2006~2007年冬季, 在南京信息工程大学 (原南京气象学院) 院内进行了雾的外场综合观测实验, 共获得27次雾过程资料, 其中有22次过程进行了全过程不间断的雾滴谱和湍流观测。根据雾滴谱分布特征可以将辐射雾分为宽谱辐射雾 (都为强浓雾, 最大直径大于40 μm) 和窄谱辐射雾 (多为浓雾, 最大直径小于22 μm) 两类。辐射雾由浓雾发展为强浓雾的过程中, 都具有爆发性增强特征, 其本质就是雾滴谱爆发性拓宽, 数密度和含水量骤然增大。本文详细分析了爆发性拓宽的宏观条件和微物理过程。结果指出, 雾滴谱爆发性拓宽是在降温速率加大 (即过饱和度加大) 条件下出现的, 浓雾阶段地面的弱冷平流及日出后湿地表水分蒸发都易引起雾滴谱爆发性拓宽。雾滴谱拓宽初期, 以核化、 凝结过程为主, 后期以碰并、 凝结过程为主。雾滴谱的 “拓宽” 具有阶梯式的特征; 当降温速率很大, 即过饱和度很大时, 各档雾滴数可不断增多, 谱宽可连续增大。湍流不仅对动量、 热量和水汽的垂直输送起着重要作用, 也是雾滴碰并增长过程不可缺少的条件。

    • 沙尘表面非均相吸附系数不确定性及其影响的数值模式研究

      2011, 35(1):55-67. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.01.05

      摘要 (5960) HTML (0) PDF 6.84 M (3747) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文从实验气溶胶样品、实验技术和分析方法三个方面对以往的实验室研究结果进行综合分析, 归纳总结出适合东亚地区沙尘气溶胶的非均相吸附系数γ的参考值, 并利用区域大气化学模式, 模拟研究了非均相吸附系数γ的不确定性对东亚地区沙尘气溶胶非均相化学过程的影响。为了研究非均相反应对γ的敏感性, 针对其中四种物质(HNO3、N2O5、O3和SO2) 的γ上限值和下限值, 分别进行了T-up (上限值) 和T-low(下限值)两个敏感实验; 针对相对湿度对HNO3和N2O5非均相吸附系数的影响进行了T-rh敏感实验。模拟结果与观测资料进行了对比分析, 结果表明模式可以比较好地反映气态物质、气溶胶浓度的演变过程和非均相反应过程。考虑非均相反应后模拟的硫酸盐和硝酸盐浓度与观测值更接近一些。采用γ参考值的模拟结果总体上比采用γ上限值和γ下限值更合理, 把γ系数作为相对湿度的函数来处理比作为常数处理更合理。沙尘气溶胶通过非均相化学反应, 可以使模拟区域内SO2、NOx和O3的平均浓度下降, 使硫酸盐和硝酸盐颗粒物浓度增加, 采用γ参考值计算得到3 km以下的上述物质的变化率分别为-3.44%、-5.92%、-1.75%、5.22%和23.25%, 显示沙尘表面非均相化学反应对大气化学成分特别是气溶胶有较大的影响; 不同γ取值对上述物质变化率有一定影响, 其中对硝酸盐和臭氧的影响较大, T-up和T-low 模拟结果之间可以相差13.4%和10.1%。

    • 登陆台风卡努(0515)内核区环流结构特征分析

      2011, 35(1):68-80. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.01.06

      摘要 (6195) HTML (0) PDF 7.90 M (4328) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文采用地基雷达轨迹显示技术 (Ground Based Velocity Track Display, 简称GBVTD) 反演的雷达风场资料, 分析台风卡努 (0515) 在登陆期间近中心环流结构特征。轴对称环流结构分析表明, 登陆前卡努轴对称切向风速最大值出现在眼墙区域2 km高度附近, 最大风速半径随高度向外倾斜。轴对称径向入流主要位于低层, 而上升气流主要出现在眼墙区和外围雨带区内。台风最大风速半径在登陆前几乎不变, 但登陆后逐渐內缩。登陆过程中, 轴对称切向风速值总体随时间呈明显减弱的趋势, 但在中低层存在波动, 特别是在登陆前半小时, 切向风速突然增强。此外, 登陆后最大轴对称切向风速高度明显抬升, 伴随着外围雨带区上升流显著减弱。同时台风低层入流增强、 厚度增加、 范围向内和向外扩展。非对称环流结构显示: 登陆过程中, 台风眼墙区切向风环流和雷达回波均呈显著的一波不对称结构。其中大风速区和强降水区的位置相对于台风移动方向和垂直风切变方向有显著的规律性分布。由于卡努移动速度较快, 且登陆期间受强垂直风切变影响。因此, 其不对称结构应是垂直风切、 台风移动和陆气相互作用三者共同作用的结果。

    • 梅雨锋对引发暴雨的中尺度对流系统发生发展影响的研究

      2011, 35(1):81-94. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.01.07

      摘要 (5514) HTML (0) PDF 7.32 M (4449) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对梅雨锋 (湿度锋) 上或附近偏南暖湿气流一侧中尺度对流系统不断发生发展和长时间维持而引发长江流域暴雨的观测事实, 利用中尺度数值预报模式WRF (V3.1.1) 设计了一系列三维理想数值试验, 研究了梅雨锋两侧自身水汽差异效应, 探讨了基本气流和风垂直切变对梅雨锋上中尺度对流系统发生发展的影响, 揭示了梅雨锋对中尺度对流系统的组织作用。结果发现: 梅雨锋两侧自身水汽差异造成的质量不平衡可在梅雨锋附近激发出小振幅重力波, 在梅雨锋暖湿气流一侧对流层低层产生上升运动, 并与非绝热加热过程耦合激发出对流形成一条平行于梅雨锋的对流降雨带, 对流系统的尺度一般为20~60 km, 对流雨带形成后逐渐向南传播, 其中对流扰动形成后激发出振幅更大的重力波向南传播以及对流雨带北侧干下沉气流支的低层回流对新对流系统的触发可能在对流雨带的南移中起到重要作用。梅雨锋对其附近的对流有一定的组织作用, 对流扰动在梅雨锋附近可发展成尺度为100~200 km的中尺度对流系统。对流扰动受到湿度锋在低层组织的偏北气流作用后, 它在低层出现辐合, 流场结构在垂直方向上发生倾斜, 这有利于对流系统的维持和发展。基本气流的平流效应使梅雨锋移动, 有利于抵消梅雨锋对流雨带南移效应, 它对水汽和能量的输送在梅雨锋中尺度对流系统的发生发展中起到了重要作用。风的方向变化引起的风垂直切变有利于梅雨锋对流的启动和中尺度对流系统的组织, 并影响中尺度对流系统的移动方向; 而风的大小形成的风垂直切变似乎并不利于梅雨锋上对流的启动和中尺度对流系统的长时间维持。

    • 典型南涝(旱)北旱(涝)梅雨大气环流特征差异及动力诊断分析

      2011, 35(1):95-104. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.01.08

      摘要 (4910) HTML (0) PDF 8.12 M (4355) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用NCEP逐日再分析资料, 采用合成分析和动力诊断方法比较研究了典型南涝 (旱) 北旱 (涝) 梅雨大气环流特征差异, 逐一考察了近20种物理量对其主雨带位置的诊断识别能力。结果表明: 典型南涝 (旱) 北旱 (涝) 梅雨极涡偏强 (弱), 亚欧中高纬槽脊振幅较大 (小), 中纬度110°E~150°E地区位势高度明显偏低 (高), 冷空气势力偏强 (弱); 相应南亚高压主体东段偏南 (北); 副高主体明显偏东 (西), 西伸脊线偏南 (北); 印度季风槽强度偏弱 (强); 高、低空急流在江淮流域形成的高空辐散和低空辐合均偏弱 (强); 江淮流域水汽输送偏弱 (强), 主要源于西南季风气流 (西南季风和副高南侧东风气流); 低空急流轴左侧经向风强梯度辐合区、 500 hPa垂直上升运动中心、 925 hPa和300 hPa总变形高值带、 低层水汽通量经向强梯度辐合区、 中层 Q 矢量辐合中心与主雨带位置吻合良好。

    • 2009年6月3~4日黄淮地区强飑线成熟阶段特征分析

      2011, 35(1):105-120. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.01.09

      摘要 (6116) HTML (0) PDF 13.47 M (9182) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用多种具有较高时空分辨率的地面观测资料, 及多普勒天气雷达三维数字组网系统和四维变分同化反演技术得到的高分辨率资料, 分析了2009年6月3~4日发生在我国黄淮地区的强飑线天气过程的形成背景和成熟阶段特征。高空槽后强西北气流带来的冷空气和黄淮地区近地面晴空辐射增温为本次飑线发生前对流不稳定能量的产生和积累提供了大尺度条件, 低层较干且温度直减率较大的环境大气有利于本次过程地面出现灾害性大风。对本次飑线系统及伴随的强对流天气现象的分析发现, 在系统成熟阶段, 地面雷暴高压和飑前阵风锋达到最强且强对流天气现象出现范围最大, 飑线系统水平尺度达到β中尺度上限, 系统内存在两条对流强回波带, 它们之间云的特征及强对流天气现象具有明显差异。根据反演出的风场, 分析了飑前弱回波区、 飑线主体对流强回波区、 飑后弱回波过渡带和层云次强回波区内水平散度和垂直速度的垂直分布, 弱回波过渡带和次强回波区在整个中低层均为下沉运动, 且弱回波过渡带内下沉运动要强于次强回波区, 下沉气流较强而低层辐散层较薄的结构特征与地面灾害性大风关系密切。

    • 陆面过程对全球变暖的响应及可能机制—基于CMIP3的多模式集合分析

      2011, 35(1):121-133. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.01.10

      摘要 (4940) HTML (0) PDF 6.02 M (4094) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用“国际耦合模式比较计划” (Phase 3 of the Coupled Model Intercomparison Project, CMIP3) 12个模式对20世纪 (The Twentieth-Century Climate in Coupled Models, 20C3M) 和21世纪SRES (Special Report on Emissions Scenarios) A1B 情景下的模拟结果, 通过21世纪 (2001~2099年) 与20世纪 (1901~1999年) 陆面能量和水文变量的对比分析, 揭示了陆面过程对全球变暖响应的基本特征, 并探讨了其可能的响应机制。结果表明, 与20世纪相比, 21世纪全球陆面平均的表面温度、 地表净辐射、 潜热通量明显增加; 而感热通量有所减小。降水、 径流、 蒸发等地表水循环分量也表现出不同程度的增加, 而土壤含水量有减小趋势。通过分析近地层主要大气强迫变量与陆面变量之间的联系, 发现陆面能量平衡过程对全球变暖的响应主要受向下长波辐射和气温变化的影响, 而温度的变化对陆面水文过程的影响起决定性的作用。进一步分析表明, 陆面过程对全球变暖的响应存在明显的区域性差异, 陆面温度和感热对全球变暖响应最显著的区域位于北半球中高纬, 而净辐射和潜热对全球变暖的响应在亚洲中部和非洲大陆最显著。相对于20世纪, 21世纪主要是长波辐射和温度对陆面能量平衡过程的贡献重要。对于陆面水文过程, 径流和土壤含水量对全球变暖的响应在亚洲中部以及北美最显著。在全球变暖背景下, 21世纪相对于20世纪, 温度对陆面水循环的影响更加显著, 主要体现在北半球中纬度地区。

    • 利用雷达和自动站资料综合分析风暴移动和发展规律

      2011, 35(1):134-146. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.01.11

      摘要 (5184) HTML (0) PDF 16.13 M (15647) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究地面中尺度辐合对对流回波发展趋势的影响, 本文利用多普勒雷达和经过质量控制的地面加密自动站资料, 选取浙江宁波地区较典型的10次强对流天气过程, 逐时统计地面辐合场、累计雨量、雷达回波之间的相互对应情况, 并进一步通过Shuman-Shapiro滤波来揭示地面中尺度风场辐合与风暴发展的内在联系, 最后基于所统计的回波发展和地面辐合的关系利用交叉相关法对风暴进行外推预报。结果表明: 雷达回波前沿的地面中尺度辐合区域对未来回波的发生、发展有着重要的作用, 特别是存在地面中尺度辐合线的区域更有利于对流单体的新生和发展, 同时对主回波未来的走向和形状也有较大的影响。通过Shuman-Shapiro滤波进行尺度分离后可以发现, 在风暴发展前沿和一些风暴团之间存在着明显的风场辐合作用, 它对未来风暴的发生发展起了重要的传递和媒介作用。最后, 基于地面辐合场用交叉相关法对风暴进行外推预报, 得到的外推回波场和实况回波场在形状、中心强度上都有较好的对应关系。

    • 大兴安岭林区地闪放电特征的观测与分析

      2011, 35(1):147-156. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.01.12

      摘要 (5990) HTML (0) PDF 767.24 K (4856) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用2009年夏季在大兴安岭林区开展的雷暴及闪电的多站GPS同步观测资料, 详细分析了该地区的地闪放电特征。通过对464次地闪资料的分析, 发现具有单次回击的地闪所占的比例高达69%, 且正地闪比例较高, 达到了22%。对连续电流的统计表明, 约有27%的地闪伴随有连续电流过程且长连续电流过程主要出现在具有单次回击的负地闪中, 其平均持续时间为127.4 ms。进一步分析发现连续电流的持续时间与引发连续电流的回击电场变化及其回击之前击间间隔具有较好的对应关系: 当引发连续电流回击电场变化及其之前击间间隔越小, 连续电流持续时间越长。对两次正地闪的拟合研究表明, 二者释放的电荷量相当可观, 分别为38 C、 36 C, 海拔高度分别为7.6 km、 7.0 km。

    • 华北汛期降水月内时间尺度周期振荡的年代际变化分析

      2011, 35(1):157-167. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.01.13

      摘要 (4816) HTML (0) PDF 4.17 M (4432) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用中国740站逐日降水资料和NCEP/NCAR逐日再分析资料, 使用小波分析等方法, 对华北汛期降水的月内时间尺度周期振荡的年代际变化及其原因进行了分析。结果表明: 由于西太平洋副热带高压和华北夏季风的月内时间尺度周期振荡存在显著的年代际变化, 使得华北汛期降水在两个不同阶段, 存在着显著不同的月内时间尺度的周期振荡。在华北汛期降水偏多阶段, 华北在整个汛期从开始到结束, 都存在单一的、 显著的3~8 d天气时间尺度的周期振荡高频降水; 华北日降水量具有典型的单峰结构, 汛期日降水于7月下旬达到最大, 随后逐步减弱, 遵循着 “7下8上” 之规律。华北汛期降水偏少阶段, 显著的天气时间尺度的高频降水, 直到7月中旬才开始出现, 出现时间较迟; 7月22日以后, 华北汛期日降水又存在着3~8 d和10~20 d两种时间尺度周期振荡的叠加; 日降水值于7月上旬出现次极大值, 随后降水有所减弱, 到8月上旬出现最大值, 随后降水再减弱, 显示出一定的低频振荡特征; 而且在7月26日至8月6日期间, 10~20 d低频降水又以负位相开始, 正位相结束, 这些都表现出和降水偏多阶段 “7下8上” 之规律不一样的特点。

    • 青藏高原夏季500hPa纬向风的时空演变特征及其与我国降水的关系

      2011, 35(1):168-178. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.01.14

      摘要 (5644) HTML (0) PDF 3.86 M (4145) 评论 (0) 收藏

      摘要:本文利用NCEP/NCAR月平均再分析资料及中国160个测站月降水资料, 采用经验正交函数分解 (EOF)、相关分析、合成分析等方法, 对青藏高原夏季500 hPa纬向风近59年来的年际、 年代际变化趋势及其与我国降水的关系进行了分析。时空演变特征的分析结果表明: 自1950年以来, 青藏高原夏季500 hPa纬向风总体呈现减弱趋势, 其中在1950年代西风偏弱, 1960年代西风明显偏强, 1970年代至21世纪初西风一直处于偏弱阶段; 纬向风变化趋势的空间分布表现为高原大部分区域上空纬向风呈现减弱趋势, 其减弱趋势由东南向西北递增, 高原西北部及中部地区减弱趋势最为明显; 对高原夏季500 hPa纬向风距平时间序列作EOF分解, 得出第一特征向量的空间分布表现为整体减弱型, 其时间权重系数呈现长期正趋势; 时间系数的11年滑动平均分析表明1950年代后期到1960年代中后期纬向西风整体增强趋势比较明显, 1960年代末到21世纪初为西风减弱阶段, 且期间没有出现明显的上升或下降趋势; 时间系数的突变分析表明纬向风在1967年发生了一次较明显的减弱突变; 时间系数的小波分析表明其具有2~4年的周期, 这一周期成分在1950年代前期和1990年代末至21世纪初这两个时段比较显著。年际、 年代际尺度上高原夏季500 hPa纬向风减弱与我国降水关系的分析均表明: 高原纬向风减弱时长江中下游以北的我国部分地区降水偏少, 以东北和华北表现明显, 长江中下游以南地区降水明显偏多, 降水场与大气环流、 水汽通量散度场都有较好的配置关系。

    • 东北冷涡及其气候影响

      2011, 35(1):179-191. DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.01.15

      摘要 (7868) HTML (0) PDF 3.07 M (4862) 评论 (0) 收藏

      摘要:基于自动识别、追踪方法得到的近50年东北冷涡数据集, 本文研究了东北冷涡的年际变率及演变趋势, 并分析了其持续性活动对我国气候的影响及相关联的大尺度环流异常特征。结果表明, 东北冷涡具有很明显的年际变率, 且存在2.5年左右的主振荡周期, 但没有显著的长期变化趋势。东北局地在持续性冷涡控制下, 四季气温均明显偏低, 并在春季和夏季能造成局部降水偏多。在东北冷涡活跃的夏季, 长江流域往往降水显著偏多; 而在冬季东北冷涡频繁活动时, 我国大部分地区往往低温少雨, 这与强盛的东亚冬季风密切相关。研究结果表明, 冬季东北冷涡活动和东亚冬季风强度之间的相关系数达到99%的信度水平。在东北冷涡活跃的夏季, 东亚地区对流层维持着深厚的偶极型位势高度异常, 高空急流向南偏移并略加强, 低层西北太平洋反气旋异常和中纬度地区的东风异常有助于局地的水汽通量的辐合, 进而有利于降水的偏多。