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气象学报 2019年第5期77卷 885-897页

作者：孙健李栋梁邵鹏程高娜南京信息工程大学大气科学学院/气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气候与环境变化国际合作联合实验室南京210044 中国气象局旱区特色农业气象灾害监测预警与风险管理重点实验室/宁夏气象局银川750001 国家气候中心/中国气象局气候研究开放实验室北京100081

基于1951-2014年中国160站月气温和NCEP/NCAR再分析资料,利用季节的经验正交函数分解(S-EOF)等方法,研究了中国冬季气温月际变化的时、空演变特征及其对大气环流异常的响应。结果表明,中国冬季气温在月尺度上常常出现前、后冬相反甚至... 详细信息

基于1951-2014年中国160站月气温和NCEP/NCAR再分析资料,利用季节的经验正交函数分解(S-EOF)等方法,研究了中国冬季气温月际变化的时、空演变特征及其对大气环流异常的响应。结果表明,中国冬季气温在月尺度上常常出现前、后冬相反甚至冷暖交替的现象。中国冬季气温月际变化存在3个主模态:全冬一致型、前后反相型和冷暖交替型。当西伯利亚高压冬季一致偏强(偏弱)时,冬季一致冷(暖);当海陆热力差异由强变弱、西伯利亚高压强度由强变弱,东亚西风急流比较稳定,强度偏强,位置由南向北移动时,冬季前冷后暖;当大气环流发生突变,尤其是海平面气压场和500 hPa位势高度场上大气活动中心的频繁调整,西伯利亚高压强度在月时间尺度上强弱交替时,冬季气温呈冷-暖-冷交替变化。

关键词：季节的经验正交函数分解冬季气温月际变化大气环流异常

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青藏高原大气热力异常对西风急流的影响

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气象科学 2019年第2期39卷 206-213页

作者：单幸周顺武王美蓉贲海荣乔钰南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气候与环境变化国际合作联合实验室资料同化研究与应用中心南京210044 台州市气象局浙江台州318000 山西省气象台太原030006

本文基于NCEP/NCAR月平均再分析资料,分析了对流层上层200 hPa纬向西风的时空变化特征,并通过EOF分解得到一个表征西风急流位置的指数(Westerly Jet Position Index,WJPI);同时基于对流层中上层(500~200 hPa)温度纬向偏差,构建了一个描... 详细信息

本文基于NCEP/NCAR月平均再分析资料,分析了对流层上层200 hPa纬向西风的时空变化特征,并通过EOF分解得到一个表征西风急流位置的指数(Westerly Jet Position Index,WJPI);同时基于对流层中上层(500~200 hPa)温度纬向偏差,构建了一个描述青藏高原(简称高原)大气热力特征的指标(Plateau Atmosphere Heating Index,PAHI),定量分析了该指数与西风急流位置的关系。结果表明:由冬到夏西风急流轴不断北抬西伸,风速逐渐减小;各季西风急流轴均处于西风变率的小值区,表明各季急流均轴的位置较稳定。各季PAHI与200 hPa纬向风的显著正相关区均分布在高原北侧,即高原PAHI增强时,其北侧西风增强,南侧西风减弱,对流层上层西风急流北移;各季WJPI与PAHI之间均存在显著相关,表明PAHI异常对西风急流位置的变化有重要作用。

关键词：青藏高原西风急流急流位置大气热力指数

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我国中部地区夏季干旱的多时间尺度特征及其环流、海温异常

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气象科学 2019年第3期39卷 386-395页

作者：赵昶昱陈海山孙善磊南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害教育部重点实验室南京210044 南京信息工程大学大气科学学院南京210044 宁波市气象站浙江宁波315012

基于CRU逐月降水和NCEP/NCAR再分析等资料,利用集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)方法,分析1948—2016年中国中部地区夏季降水变化的多时间尺度特征及其对应的环流、海温异常,进而解释不同时期影响干旱发... 详细信息

基于CRU逐月降水和NCEP/NCAR再分析等资料,利用集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD)方法,分析1948—2016年中国中部地区夏季降水变化的多时间尺度特征及其对应的环流、海温异常,进而解释不同时期影响干旱发生的背景场有何不同。结果表明,中部地区夏季降水以年际变化为主,周期长度为3.8 a和6.9 a,年代际和多年代际变化的方差贡献不足20%。然而,各时间尺度降水变化对不同时期干旱事件的贡献存在较大差异,1960s、1970s,降水年际变化偏弱,相反地,多年代际变化正处于负位相的极小值期;1980s、1990s,多年代际变化位相转正;2000s初,年际变化明显增强。此外,通过分析不同时间尺度降水变化对应的环流、海温背景场,发现热带印度洋海温异常及其引起的西北太平洋副热带高压的变化、大西洋北部海温异常激发的纬向波列以及贝加尔湖地区的阻塞活动、1970s末PDO位相转变伴随的东亚夏季风突变是分别解释降水年际、年代际和多年代际变化的主要原因,进而揭示影响中部地区夏季干旱发生的关键因子及其相对重要性。

关键词：中部地区干旱夏季降水环流和海温异常多时间尺度 EEMD方法

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2016年“7.19”京津冀极端降水系统的动热力结构及不稳定条件分析

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大气科学 2019年第4期43卷 930-942页

作者：张景周玉淑沈新勇李小凡南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴院重点实验室(LACS) 北京100029 中国科学院大学北京100049 浙江大学地球科学学院杭州310027

利用NCEP/NCAR的GFS再分析资料,结合中国气象局气象信息中心提供的全国自动站观测降水量资料、CMORPH卫星反演降水资料、FY2反演降水资料和雷达定量估测降水产品融合的降水资料,对造成2016年7月19~21日北京-天津-河北(以下简称京津冀)... 详细信息

利用NCEP/NCAR的GFS再分析资料,结合中国气象局气象信息中心提供的全国自动站观测降水量资料、CMORPH卫星反演降水资料、FY2反演降水资料和雷达定量估测降水产品融合的降水资料,对造成2016年7月19~21日北京-天津-河北(以下简称京津冀)地区的极端降水天气系统动热力结构演变以及不稳定条件进行了诊断分析,揭示了京津冀地区上空不同气压层上天气尺度系统的配置,水汽条件,降水发生的垂直运动条件及不稳定层结演变情况。结果表明:(1)500 hPa呈现东高西低的环流形势,与700 hPa低涡和高低空急流相配合,副高北抬阻挡华北地区低涡的东移,导致低涡在京津冀地区停滞是此次降水发生的环流背景;(2)低层的低涡东移发展与中高层正涡度叠加对暴雨发生有重要作用;(3)引用位势散度分析对流不稳定度变化的原因表明,降水区后部的京津冀西南地区,低层的位势不稳定主要由位势散度的水平风垂直切变部分决定,代表水平风垂直切变和大气湿斜压的共同作用,弱降水区以及降水区后方的低层位势散度为负值,有利于该区域位势不稳定加强,强降水区及降水区前方位势散度为正值,抑制了位势不稳定发展。位势散度变化可以通过影响大气稳定度变化进而影响降水落区,位势散度的高值区对应了降水大值区,尤其是700 hPa位势散度对降水落区有很好的指示作用,可以结合位势散度的变化对降水落区进行预估。

关键词：暴雨动热力系统位势不稳定位势散度

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南海季风爆发的年代际转折与东亚副热带夏季降水的关系

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热带气象学报 2019年第6期35卷 831-841页

作者：赵小芳王黎娟陈红王志强南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 海南省气象台海南海口570203 东航股份上海飞行部上海201100

利用1979—2016年NCEP再分析资料,分析了南海季风爆发的年代际转折与东亚副热带夏季降水的关系。结果表明:南海夏季风爆发时间在1993/1994年出现年代际转变,1979—1993年爆发时间相对偏晚,夏季华南降水偏少,长江中下游至日本南部降水偏... 详细信息

利用1979—2016年NCEP再分析资料,分析了南海季风爆发的年代际转折与东亚副热带夏季降水的关系。结果表明:南海夏季风爆发时间在1993/1994年出现年代际转变,1979—1993年爆发时间相对偏晚,夏季华南降水偏少,长江中下游至日本南部降水偏多;1994—2016年爆发时间偏早,夏季华南降水偏多,长江中下游到日本南部降水偏少。南海季风爆发时间年代际转折与夏季东亚副热带降水关系可能受到菲律宾越赤道气流强度的调控,季风爆发时间与菲律宾越赤道气流有显著正相关,且均在1993/1994年间存在年代际转变。在1994—2016(1979—1993)年南海夏季风爆发偏早(晚),菲律宾越赤道气流偏弱(强),澳大利亚北部有偏北(南)风异常,将暖池的热量往赤道输送,使得赤道对流增强(减弱),产生异常上升(下沉)运动汇入Hadley环流上升支,增强(减弱)的Hadley环流导致下沉主体偏北(南),促使副高脊线偏北(南),从西北太平洋(孟加拉湾)往华南地区(江淮到日本南部)输送水汽增强,所以华南(江淮到日本南部)夏季降水偏多。

关键词：南海季风年代际转折夏季降水副热带高压

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GFS模式地形高度偏差对地面2m气温预报的影响

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大气科学学报 2019年第5期42卷 652-659页

作者：智协飞吴佩俞剑蔚慕建利赵倩南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室江苏南京210044 南京大气科学联合研究中心江苏南京210008 江苏省气象台江苏南京210008 中国气象局公共气象服务中心北京100081

利用2016年1月1日—12月31日全球预报系统(GFS,Global Forecasting System)1~5 d的2 m气温预报资料,以及同期中国地面气象站2 m气温观测资料,研究模式地形高度偏差对地面2 m气温预报的影响。结果表明,较大模式地形高度偏差可严重影响2 ... 详细信息

利用2016年1月1日—12月31日全球预报系统(GFS,Global Forecasting System)1~5 d的2 m气温预报资料,以及同期中国地面气象站2 m气温观测资料,研究模式地形高度偏差对地面2 m气温预报的影响。结果表明,较大模式地形高度偏差可严重影响2 m气温模式预报性能,导致较大预报误差。随着模式预报时效延长,2 m气温预报均方根误差也略有增加。比较模式地形高度偏差和预报时效对于模式预报性能的影响,发现模式地形高度偏差对于模式预报效果的影响更加显著。两种地形订正方案,即不做温度垂直订正的线性回归以及对温度进行垂直订正的线性回归都能显著减小2 m气温模式预报的误差,后者的订正效果更好。

关键词： GFS 2m气温模式地形高度偏差垂直订正预报误差

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气候变暖背景下全球海温对中国东部夏季降水年代际转折的影响

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热带气象学报 2019年第3期35卷 398-408页

作者：王欢李栋梁四川师范大学地理与资源科学学院四川成都610101 南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心/气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室江苏南京210044

针对1970年代末及1990年代初中国东部夏季降水(ECP)的年代际变化格局,采用EOF分解、相关分析、回归分析等统计方法诊断了全球海表面温度对ECP年代际变化前两个模态(EOF1、EOF2)的影响。发现大西洋多年代际振荡(AMO)序列,印度洋偶极子(D... 详细信息

针对1970年代末及1990年代初中国东部夏季降水(ECP)的年代际变化格局,采用EOF分解、相关分析、回归分析等统计方法诊断了全球海表面温度对ECP年代际变化前两个模态(EOF1、EOF2)的影响。发现大西洋多年代际振荡(AMO)序列,印度洋偶极子(DMI)序列,太平洋年代际振荡(PDO)序列与ECP前两个模态时间系数(PC1、PC2)相关性较好,结合各海温指数的年代际变化特征,发现ECP在1970年代末受PDO及DMI的影响在低纬及中纬度地区分别呈现EOF1、EOF2的正位相分布特征;而在1990年代初受AMO及PDO的影响主要呈现EOF1的特征。由各海温指数及PC1、PC2重建的ECP分布特征可知,AMO及DMI与PC1重建的ECP型相近,对ECP的影响范围集中在低纬地区。除去变暖影响的DMI及PC1回归的高度场中发现一个源起大西洋的波列,黄河以北为异常反气旋中心,以南为异常气旋中心,低层南风异常,水汽被输送到北方,导致中国北方降水增加,南方降水减少。PDO与PC2重建的ECP型相近,对ECP的影响集中在中纬度地区。二者回归得到中国东部低层北风异常,水汽在长江流域辐合,长江流域降水增加。

关键词：中国东部夏季降水年代际转折全球海温统计分析

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南印度洋大气垂直环流与江西6月降水的关系

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热带气象学报 2019年第3期35卷 423-432页

作者：张黎谭桂容章毅之南京信息工程大学大气科学学院江苏南京210044 南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心江苏南京210044 江西省气候中心江西南昌330000

使用江西省82站1959-2016年6月降水资料和NCEP/NCAR逐月再分析资料,研究了南印度洋大气垂直环流与江西6月降水的关系,并运用大尺度局地涡度倾向变化方程诊断了年际、年代际变化引起的局地涡度倾向异常对江西6月降水的贡献,解释了南印度... 详细信息

使用江西省82站1959-2016年6月降水资料和NCEP/NCAR逐月再分析资料,研究了南印度洋大气垂直环流与江西6月降水的关系,并运用大尺度局地涡度倾向变化方程诊断了年际、年代际变化引起的局地涡度倾向异常对江西6月降水的贡献,解释了南印度洋大气垂直环流与江西6月降水年际关系发生年代际改变的原因。结果表明南印度洋大气垂直环流与江西6月降水有密切的关系,且两者的年际关系存在年代际变化:(1)二者关系在1960年代末和1990年代初发生了两次转变,1969年前为显著正相关,1969-1989年相关性不明显,1990年后又转变为显著正相关。(2)江西6月降水偏多年,500 hPa上东亚地区从中高纬到低纬为"+-+"距平符号分布,江西区域异常正涡度,低层南北风距平在江西上空交汇;降水偏少年环流异常则相反。(3)南印度洋大气垂直环流可引起东亚环流异常,使江西区域涡度正异常;但其影响与背景场的变化有关。动力诊断表明,1969-1989年南印度洋大气垂直环流年际异常对江西局地涡度为正贡献,但年代际异常为负贡献,削弱了年际异常的作用;1990-2016年阶段年际异常为正贡献,同时年代际异常也为正贡献,加强了年际异常的作用,使得其与江西6月降水的正相关显著。

关键词：南印度洋垂直环流江西6月降水年代际变化年际变化动力诊断

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天顶扫描模式在双偏振天气雷达Zdr系统偏差订正中的应用

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气象科学 2019年第5期39卷 599-607页

作者：胡汉峰楚志刚魏鸣南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 中国气象局气象探测中心天气雷达技术创新团队北京100081

双偏振天气雷达Zdr系统偏差是影响雷达数据质量的关键因素,本文利用南京信息工程大学C波段双偏振天气雷达,对90°仰角天顶扫描数据在Zdr系统偏差订正中的应用进行了分析,同时增加90°仰角定点观测模式,讨论并确认了方位旋转关节... 详细信息

双偏振天气雷达Zdr系统偏差是影响雷达数据质量的关键因素,本文利用南京信息工程大学C波段双偏振天气雷达,对90°仰角天顶扫描数据在Zdr系统偏差订正中的应用进行了分析,同时增加90°仰角定点观测模式,讨论并确认了方位旋转关节对Z dr测量结果的影响,在双偏振天气雷达雷达Z dr系统偏差订正中加入了方位旋转关节因素。研究结果表明:选择合适的90°仰角数据,不仅可以对接收双通道不一致造成的Z dr固定系统偏差进行订正,还能够进一步检测由方位旋转关节衰减不同引起的误差;利用90°仰角数据对Z dr的系统偏差进行订正,稳定性和精度较高,满足双偏振天气雷达Z dr精度要求。

关键词：天顶扫描双偏振雷达 Zdr偏差订正

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2014年11月上旬西北太平洋一次极端强度爆发气旋的数值模拟和分片位涡反演分析

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气候与环境研究 2019年第2期24卷 152-168页

作者：姜立智傅慎明孙建华刘靓珂沈新勇南京信息工程大学气象灾害教育部重点实验室/气候与环境变化国际合作联合实验室/气象灾害预报预警与评估协同创新中心南京210044 中国科学院大气物理研究所国际气候与环境中心北京100029 中国科学院大气物理研究所云降水物理与强风暴重点实验室北京100029

基于NCEP 6 h一次,0.5°(纬度)×0.5°(经度)水平分辨率的GFS(Global Forecasting System)再分析数据,利用数值模式WRF(Weather Research and Forecasting),对2014年11月上旬西北太平洋一次极端强度的爆发气旋事件进行了模... 详细信息

基于NCEP 6 h一次,0.5°(纬度)×0.5°(经度)水平分辨率的GFS(Global Forecasting System)再分析数据,利用数值模式WRF(Weather Research and Forecasting),对2014年11月上旬西北太平洋一次极端强度的爆发气旋事件进行了模拟。在成功复制爆发气旋主要特征的基础上,较详细的分析了本次爆发气旋快速发展的有利环境条件,并利用分片位涡反演的方法,对此次爆发气旋的快速发展过程进行了研究,主要结论如下:(1)本次爆发气旋的爆发性发展阶段维持了约27 h,其最大加深率约为3.98 Bergeron(气旋加深率单位),最低中心气压约为919.2 hPa。(2)爆发气旋的快速发展与对流层高层高空急流对热量的输送,对流层中层西风带短波槽槽前暖平流和正涡度平流的有利准地转强迫,以及对流层低层暖锋伴随的暖平流过程密切相关。(3)分片位涡反演的结果表明,对流层顶皱褶对应的平流层大值位涡下传和降水凝结潜热过程造成的正位涡异常是本次爆发气旋快速发展的主导因子,而对流层低层的斜压过程贡献相对较小。在气旋爆发期的前期和强盛期,降水凝结潜热释放是爆发气旋发展的最重要因子,而在爆发期后期,随着降水的减弱和爆发气旋的东北向移动,对流层顶皱褶作用所造成的正位涡异常成为维持气旋快速发展的最有利因子。

关键词：爆发气旋分片位涡反演

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