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大气热源对高原低涡不同发展阶段的影响——2013年7月个例分析

大气科学 2023年第3期47卷 907-919页

作者：周庶孙芳王美蓉周顺武青逸雨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 毕节市气象局贵州省毕节市551700 宁夏气象信息中心银川750002

高原低涡是夏季青藏高原(简称高原)及其下游地区的主要降水系统。本文利用ERA5逐小时再分析资料、FY-2E卫星云顶亮温逐小时数据和TRMM 3 h降水资料,对2013年7月19~21日活动于高原的一次低涡过程进行了诊断分析。此低涡在高原期间的活动... 详细信息

高原低涡是夏季青藏高原(简称高原)及其下游地区的主要降水系统。本文利用ERA5逐小时再分析资料、FY-2E卫星云顶亮温逐小时数据和TRMM 3 h降水资料,对2013年7月19~21日活动于高原的一次低涡过程进行了诊断分析。此低涡在高原期间的活动时间长达56 h,将其分为初生、发展及移出高原前三个阶段,着重分析了高原大气热源在低涡不同阶段的关键作用和机理。结果表明:此低涡在发展过程中表现为阶段性增强的特征,位势涡度倾向方程诊断发现非绝热加热的垂直梯度是造成低涡发展增强的主要因素,即非绝热加热极值所在高度的下方和上方分别有正的和负的位涡制造,从而加强了低层的气旋和高层的反气旋。进一步分析可知大气热源在低涡发展过程中也表现出阶段性增强的特征,最大值出现在正午时段,且在低涡移出高原前阶段最强。低涡的生成与地面暖中心有关,这归因于地表感热加热的作用;而低涡的后续发展则主要依赖于凝结潜热加热,加热高度位于对流层中层,这主要是由垂直运动将低层的水汽集中到中层,产生水汽凝结所致。

关键词：高原低涡不同发展阶段大气热源感热潜热

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初夏东北移高原低涡活动特征

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气象 2022年第3期48卷 324-333页

作者：孙芳周顺武王美蓉马淑俊周庶黄雨婧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 拉萨市气象局拉萨850011

高原低涡是青藏高原(简称高原)的主要降水系统,其移出高原后,往往会在高原下游地区造成大到暴雨甚至大暴雨。低涡移出高原后的移动方向主要有东移、东北移等。本文基于1979—2018年高原低涡数据库,选取初夏(6月)东北移低涡为研究对象,... 详细信息

高原低涡是青藏高原(简称高原)的主要降水系统,其移出高原后,往往会在高原下游地区造成大到暴雨甚至大暴雨。低涡移出高原后的移动方向主要有东移、东北移等。本文基于1979—2018年高原低涡数据库,选取初夏(6月)东北移低涡为研究对象,依据其移出位置,将其分为偏西型低涡(简称Ⅰ类低涡)和偏东型低涡(简称Ⅱ类低涡),对两类东北移低涡的源地、结构、环流及其对降水的影响等方面进行了统计分析,并与东移低涡进行了对比。结果表明:东北移低涡源地较东移低涡偏北,Ⅰ类低涡主要生成于高原西北部,而Ⅱ类低涡存在3个主要源地。移出高原后,Ⅰ类低涡最大上升运动主要出现在低涡东北侧,而Ⅱ类低涡同东移低涡相似,上升区主要位于低涡东南侧。低涡在高原上的移动方向及移出位置主要受到200 hPa中纬度引导气流的影响,移出高原后的移动方向则主要受500 hPa高原以东槽脊的影响,其中河套高压脊对东北移低涡的阻挡作用尤为重要。低涡移动速度受海拔高度差和移动方向的共同影响,移出高原前Ⅱ类低涡与东移低涡移动速度明显快于Ⅰ类低涡;移出高原后两类东北移低涡平均移动速度较东移低涡更慢。Ⅰ类低涡移出后主要影响河西走廊地区,且降水以小雨为主;Ⅱ类低涡主要影响西北地区东部,其中近七成的低涡会引起大到暴雨。

关键词：东北移高原低涡东移高原低涡高原低涡源地移动速度强度

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雅鲁藏布江河谷盛夏降水年际变化及其与环流的联系

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大气科学学报 2022年第3期45卷 469-479页

作者：边巴卓嘎赤曲周顺武吴萍孙阳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江苏南京210044 西藏自治区气象台西藏拉萨850000 国家气候中心北京100081

基于近57 a(1961—2017年)西藏雅鲁藏布江中游河谷地区(简称雅江河谷)4个站(拉萨、日喀则、泽当和江孜)盛夏(7—8月)月平均降水和同期NCEP/NCAR再分析资料,采用合成、相关分析等统计诊断方法,分析了雅江河谷盛夏降水的年际变化特征及其... 详细信息

基于近57 a(1961—2017年)西藏雅鲁藏布江中游河谷地区(简称雅江河谷)4个站(拉萨、日喀则、泽当和江孜)盛夏(7—8月)月平均降水和同期NCEP/NCAR再分析资料,采用合成、相关分析等统计诊断方法,分析了雅江河谷盛夏降水的年际变化特征及其与大气环流的联系。结果表明:1)近57 a雅江河谷盛夏降水无显著线性趋势,降水主要以3~4 a显著周期的年际振荡为主。2)雅江河谷盛夏降水年际波动与区域内水汽收支的变化直接相关,其中印度半岛-东南亚异常反气旋引起的水汽输送通量和水汽在高原腹地辐合上升的动力过程是盛夏降水年际变化的主要原因。3)对流层中低层印度半岛-东南亚异常反气旋环流是该地区盛夏降水年际异常的重要水汽输送通道,该通道将西太平洋、南海和孟加拉湾等地水汽不断输送到高原,期间西太副高和伊朗高压等大尺度系统异常对水汽输送过程起到了重要作用,同时高原盛夏季风低压和南亚高压异常给水汽在高原腹地辐合抬升提供了动力条件。

关键词：雅鲁藏布江河谷盛夏降水年际变化水汽输送大气环流

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青藏高原东部冬季降水对北极涛动异常的响应

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气象学报 2021年第4期79卷 558-569页

作者：刘胜胜周顺武吴萍孙阳谢洁宏李可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资料同化研究与应用中心南京210044 西藏自治区气象台拉萨850000 国家气候中心北京100081

基于1979—2015年中国区域CN05.1格点降水以及全球降水气候中心(GPCC)降水等数据资料,采用回归、合成分析等方法,分析了青藏高原东部(简称高原)冬季降水的南、北区域性差异及其年际变化对北极涛动(AO)异常的响应。结果表明:(1)高原北部... 详细信息

基于1979—2015年中国区域CN05.1格点降水以及全球降水气候中心(GPCC)降水等数据资料,采用回归、合成分析等方法,分析了青藏高原东部(简称高原)冬季降水的南、北区域性差异及其年际变化对北极涛动(AO)异常的响应。结果表明:(1)高原北部和南部冬季降水都与AO异常存在密切关系,但降水的年际变化并不一致,对AO异常响应的机理也不同。(2)高原北部冬季降水变化主要和东亚冬季风有关,AO正(负)异常时东亚冬季风减弱(增强),高原北部对流层各层均为东南(西北)风距平,有(不)利于西太平洋的水汽进入高原北部,导致北部降水增加(减弱)。(3)高原南部冬季降水变化主要和南支槽有关,AO正(负)异常时南支槽加强(减弱),有(不)利于源自孟加拉湾的水汽北上高原,低层辐合(散)高层辐散(合),上升(下沉)运动增强,导致南部降水增加(减弱)。简言之,AO通过影响东亚冬季风(南支槽),进而影响高原北(南)部冬季降水,但AO负异常对高原冬季降水的影响比AO正异常的影响更加显著。

关键词：北极涛动青藏高原东部东亚季风南支槽地形

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CMIP6全球气候模式对青藏高原中东部地表感热通量模拟能力评估

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大气科学 2022年第5期46卷 1225-1238页

作者：王美蓉周顺武孙阳王军马淑俊余忠水南京信息工程大学资料同化研究与应用中心/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 中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室北京100029 南京大学国际地球系统科学研究所南京210023 拉萨市气象局拉萨850011 西藏自治区气象局西藏高原大气环境科学研究所拉萨850000

利用青藏高原(以下简称高原)气象台站常规观测资料、国家青藏高原科学数据中心的青藏高原地气相互作用过程高分辨率(逐小时)综合观测数据集(2005~2016)、国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)的历史模拟试验数据和卫星辐射资料,定量评估... 详细信息

利用青藏高原(以下简称高原)气象台站常规观测资料、国家青藏高原科学数据中心的青藏高原地气相互作用过程高分辨率(逐小时)综合观测数据集(2005~2016)、国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)的历史模拟试验数据和卫星辐射资料,定量评估了12个全球气候模式对1979~2014年高原中东部地表感热通量的模拟能力,并对其模拟偏差进行了成因分析。结果表明,CMIP6模式可较好地重现高原地表感热通量的年循环和季节平均的空间分布型,但数值较计算感热通量偏低,主要表现为对感热通量大值区严重低估。区域平均而言,12个模式模拟的春季高原中东部感热通量的时间演变序列整体较计算感热通量偏低,其中偏差最大的模式为MIROC6,其多年均值仅为计算值的1/3左右。进一步分析发现多模式模拟的春季高原10 m高度处风速和地气温差分别偏强和偏弱,说明CMIP6模拟的春季高原感热通量偏低可主要归因于地气温差的模拟冷偏差。地气温差的模拟冷偏差在高原中东部地区普遍存在,且地表温度和空气温度均存在明显冷偏差,尤其地表温度偏差更大,这很大程度上可能与CMIP6多模式模拟的春季高原降水偏强有关。

关键词：青藏高原 CMIP6模式地表感热通量地气温差冷偏差

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郑州冬季黑碳气溶胶浓度变化特征及其与风速风向的关系

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气象与环境科学 2021年第1期44卷 13-20页

作者：秦亚兰郑丹周顺武马淑俊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 海宁市气象局嘉兴314400 拉萨市气象局拉萨850011

利用近12年(20062017年)郑州黑碳气溶胶(Black Carbon aerosol,BC)浓度观测数据,在揭示郑州冬季BC浓度变化特征的基础上,结合该站风向、风速观测资料,分析了在晴空和非晴空状态下,BC浓度与风向及与风速的关系。结果表明:(1)郑州冬季BC... 详细信息

利用近12年(20062017年)郑州黑碳气溶胶(Black Carbon aerosol,BC)浓度观测数据,在揭示郑州冬季BC浓度变化特征的基础上,结合该站风向、风速观测资料,分析了在晴空和非晴空状态下,BC浓度与风向及与风速的关系。结果表明:(1)郑州冬季BC浓度平均值为(9.80±6.34)μg/m3,其中12月的最高,2月的最低,1月的居中。(2)郑州冬季BC小时平均浓度日变化表现为明显的“双峰型”特征,最高峰出现在早上(09时左右),次高峰出现在晚上(20时左右),最低谷出现在下午(15时左右),次低谷出现在凌晨(03时左右)。(3)近12年郑州冬季BC浓度总体呈较明显的下降趋势,10 a趋势率约为-1.40μg/m3。(4)郑州冬季以西北风为主,晴空状态下偏西和偏东风向出现BC浓度高值;BC浓度与低层风速呈反向变化关系,当08时地面风速为2~4 m/s、20时地面风速为0~1 m/s、925 hPa和850 hPa风速大于10 m/s时,对BC浓度的稀释作用明显,且在晴空状态下更显著。

关键词：黑碳气溶胶浓度变化特征风速风向

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在ENSO不同位相下青藏高原春季感热对华南盛夏降水的影响

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热带气象学报 2020年第1期36卷 60-71页

作者：单幸周顺武王美蓉郑丹王传辉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江苏南京210044 安徽省气象局安徽合肥230061

根据青藏高原(简称高原)春季感热(Sensible Heat,SH)异常和ENSO不同位相,划分出12种类型,研究了高原春季(5月)SH异常和前冬ENSO对华南盛夏(7—8月)降水的影响及相对影响程度。结果表明:高原春季SH和前冬ENSO均对华南盛夏降水有较显著的... 详细信息

根据青藏高原(简称高原)春季感热(Sensible Heat,SH)异常和ENSO不同位相,划分出12种类型,研究了高原春季(5月)SH异常和前冬ENSO对华南盛夏(7—8月)降水的影响及相对影响程度。结果表明:高原春季SH和前冬ENSO均对华南盛夏降水有较显著的影响,即当两者分别处于各自正(负)位相时,华南盛夏降水普遍偏少(多);通过对两者的单独作用和协同作用的分析表明,高原春季SH对华南盛夏降水贡献要更大。影响机制分析发现华南盛夏降水受西太平洋副热带高压(简称西太副高)和南亚高压共同影响,ENSO直接影响西太副高,而高原春季SH异常则对南亚高压作用显著,因此在两者共同影响下,两个高压的变化共同导致华南盛夏降水出现异常。

关键词：青藏高原春季感热 ENSO 华南盛夏降水

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1961~2017年雅鲁藏布江河谷地区夏季气候暖干化趋势

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气候与环境研究 2020年第3期25卷 281-291页

作者：赤曲周顺武多典洛珠王传辉孙阳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 西藏自治区气象台拉萨850000 拉萨市气象台拉萨850000 安徽省气象局合肥230061

基于1961~2017年青藏高原腹地雅鲁藏布江河谷地区4个站(拉萨、日喀则、泽当和江孜)夏季(6~8月)月平均气温、降水和相对湿度等观测资料,分析了该地区夏季气候年际和年代际演变特征,并探讨了气温、降水和相对湿度在年际和年代际时间尺度... 详细信息

基于1961~2017年青藏高原腹地雅鲁藏布江河谷地区4个站(拉萨、日喀则、泽当和江孜)夏季(6~8月)月平均气温、降水和相对湿度等观测资料,分析了该地区夏季气候年际和年代际演变特征,并探讨了气温、降水和相对湿度在年际和年代际时间尺度上的相互关系以及与总云量和地面水汽压的联系。结果表明:(1)1961~2017年该地区夏季气候出现了暖干化趋势。气温(相对湿度)显著升高(下降),降水趋势变化不明显;本世纪初气温(相对湿度)均发生了显著的突变。(2)该地区夏季气候因子间在年际和年代际时间尺度上存在密切关系:气温与相对湿度和降水均存在明显的负相关,降水与相对湿度为正相关。(3)该地区夏季气候因子间的年际和年代际变化与同期总云量和地面水汽变化有关。1961~2017年总云量持续减少是气温显著升高的主要原因之一,气温的显著升高和降水变化不明显又造成了相对湿度的显著下降。

关键词：雅鲁藏布江河谷气候年际和年代际变化暖干化总云量地面水汽压

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郑州黑碳气溶胶质量浓度及气象要素日变化特征

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云南大学学报（自然科学版） 2020年第6期42卷 1137-1146页

作者：郑丹周顺武郭建平多典洛珠王传辉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/资料同化研究与应用中心江苏南京210044 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 安徽省气象局安徽合肥230061

依据郑州大气本底站近6 a(2006—2011年)黑碳气溶胶(Black Carbon aerosol,BC)质量浓度观测数据,结合地面气象观测资料,分析了该站四季BC质量浓度日变化特征,并利用谐波分析的方法,探讨了各季BC质量浓度和地面主要气象要素(气温、相对... 详细信息

依据郑州大气本底站近6 a(2006—2011年)黑碳气溶胶(Black Carbon aerosol,BC)质量浓度观测数据,结合地面气象观测资料,分析了该站四季BC质量浓度日变化特征,并利用谐波分析的方法,探讨了各季BC质量浓度和地面主要气象要素(气温、相对湿度和风速)的日变化特征.结果表明:①郑州站BC质量浓度年平均值较高,在BC质量浓度高值季节(秋冬季)其日变化呈现“双峰型”,而在BC质量浓度低值季节(春夏季)则为“单峰型”;②该站四季地面气象要素的日变化均表现为“单峰型”:BC质量浓度高值时刻对应地面气温低值、地面相对湿度高值以及地面风速低值时刻;③谐波分析发现,郑州站秋冬季BC质量浓度日变化具有24 h+12 h周期,春夏季BC质量浓度日变化具有明显的24 h循环;④该站四季气象要素日变化24 h循环显著且均超前于BC质量浓度1~2 h,表明气象要素会对BC质量浓度产生影响.

关键词：黑碳气溶胶质量浓度地面气象要素谐波分析郑州

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海宁市近地面臭氧污染特征及气象影响因素

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科技通报 2021年第2期37卷 7-13页

作者：秦亚兰何斌李可凌佳瑶朱情逸丁晓敏海宁市气象局浙江海宁314400 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 嘉兴市气象局浙江嘉兴314050 泗洪县气象局江苏泗洪223900

基于2015-2018年逐小时的臭氧(O3)浓度、逐日最大8 h滑动平均浓度数据,分析了海宁市近地面O3浓度、超标的主要特征,并结合气象资料初步讨论了气象因素对O3浓度的影响。结果表明:(1)海宁市O3污染季节特征明显,春季最重、夏季、秋季次之... 详细信息

基于2015-2018年逐小时的臭氧(O3)浓度、逐日最大8 h滑动平均浓度数据,分析了海宁市近地面O3浓度、超标的主要特征,并结合气象资料初步讨论了气象因素对O3浓度的影响。结果表明:(1)海宁市O3污染季节特征明显,春季最重、夏季、秋季次之、冬季最轻,主要污染时段是3~10月;2015-2018年O3浓度和各级超标日数总体上呈现出不明显地下降趋势,其中春、秋季保持平稳,夏季下降不明显,冬季下降趋势明显;(2)O3浓度呈现"单峰"型日变化特征,最低浓度出现在06时左右,最高浓度出现在14时前后,主要超标时段是12时~17时;(3)O3浓度与气温、日照时数表现为显著的正相关,与相对湿度、风速则表现为显著的负相关,表明较高的气温、较长的日照对于高O3浓度的出现具有正作用,而较高的相对湿度、较大的风速均不利于高浓度O3的出现。

关键词：臭氧浓度超标率气象因素相关关系

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