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气象科学 2021年第5期41卷 644-656页

作者：孙思远管兆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

2016年7月18—22日在华北地区发生了一次极端强降水事件,其中19—20日降水较为集中,20日降水最强。本文利用NCEP/NCAR再分析逐日风场资料和国家级地面气象站基本气象要素日值数据集,研究了本次事件的Rossby波活动及能量变化,结果表明:... 详细信息

2016年7月18—22日在华北地区发生了一次极端强降水事件,其中19—20日降水较为集中,20日降水最强。本文利用NCEP/NCAR再分析逐日风场资料和国家级地面气象站基本气象要素日值数据集,研究了本次事件的Rossby波活动及能量变化,结果表明:本次极端强降水事件持续时间约5 d,雨带呈西南—东北走向。华北地区受对流层中低层的气旋性异常环流和对流层上层反气旋性异常环流的控制,水汽则主要源于孟加拉湾和中国南海地区。发生极端降水期间,波扰动能量在对流层低层主要呈经向传播而在对流层上层呈纬向传播,对流层低层的波扰动能量对华北地区的影响比上层更为明显。涡动动能在华北地区的增强和维持主要是涡动非地转位势通量散度项、涡动有效位能和涡动动能的斜压转换项以及其他剩余部分与摩擦耗散引起的能量损耗之和的共同作用,涡动动能在19日增强、20日维持,随后减弱。涡动热量通量变化显示低层有暖湿空气向北输送,高层有干冷空气向南输送,支持了正压和斜压转换,而华北地区上空涡动动量通量的变化则使得基本气流中的涡动动能增强,这些变化影响到极端降水事件的发生发展。

关键词：极端强降水 Rossby波能量学华北地区

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冬季东北冷涡的时空变化特征

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气象科学 2021年第3期41卷 331-338页

作者：刘德昊朱伟军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

基于1967—2017年美国环境预报中心和国家大气研究中心(NCEP/NCAR)的逐日再分析资料及英国气象局哈德来中心(Hadley Centre)的海温资料,通过计算冬季东北冷涡结构的特征指数并利用经验正交函数分解等方法,研究了冬季东北冷涡的时空变化... 详细信息

基于1967—2017年美国环境预报中心和国家大气研究中心(NCEP/NCAR)的逐日再分析资料及英国气象局哈德来中心(Hadley Centre)的海温资料,通过计算冬季东北冷涡结构的特征指数并利用经验正交函数分解等方法,研究了冬季东北冷涡的时空变化特征及其与环流和海温变化的联系。结果表明:(1)冬季东北冷涡具有显著的年际变化与年代际变化特征,各指数年际分量的方差贡献率较大;冷涡强度与经、纬度呈正相关,且经、纬度之间呈正相关;(2)年际尺度第一模态反映了冬季东北冷涡气候平均位置以南为正(负)异常而以北为负(正)异常的南北反位相变化特征,第二模态反映了冬季东北冷涡在气候平均位置附近强度一致增强(强弱)的变化特征,而年代际尺度主要反映在第一模态,即冬季东北冷涡在气候平均位置附近强度一致增强(强弱)的变化特征;(3)北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)和西大西洋遥相关型(Western Atlantic,WA)的位相转换可能与年代际尺度冬季东北冷涡的强度强弱变化有关。

关键词：冬季东北冷涡年际变化年代际变化相关关系

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西北太平洋副热带高压的不同指数及其与中国东部夏季降水关系的探讨

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大气科学 2021年第4期45卷 833-850页

作者：聂俊刘鹏赵灿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 南京大学大气科学学院南京210023 陕西省气候中心西安710014

本文利用再分析资料与台站降水资料,比较了不同副高指数的变化特征,分析了不同指数与中国东部夏季降水的关系及相应环流变化。结果表明,副高指数可分为三类:绝对强度指数、相对强度指数和南北指数。绝对强度指数有上升趋势,对应5870 gp... 详细信息

本文利用再分析资料与台站降水资料,比较了不同副高指数的变化特征,分析了不同指数与中国东部夏季降水的关系及相应环流变化。结果表明,副高指数可分为三类:绝对强度指数、相对强度指数和南北指数。绝对强度指数有上升趋势,对应5870 gpm等值线向西的扩张;相对强度指数有下降趋势,对应扰动位势0线的缩小;南北指数无明显趋势变化,表现为副高脊线基本围绕25°N振荡。不同副高指数对应的环流与降水异常表明,绝对强度指数虽然不能较好的描述副高局地的涡度变化,但其与东亚EAP(East Asia–Pacific,东亚—太平洋)型遥相关关系较好,在这种情况下,该指数与长江流域降水存在高相关,指数正异常时,华北偏干,长江中下游水汽辐合降水增加;反之降水型相反。相对强度指数能较好的描述副高局地的涡度变化,但其与EAP型遥相关关系较弱,因此相对强度指数与降水关系较弱,指数正异常时,降水中心仅出现在长江中游;反之,受异常偏北风影响,我国降水体现为北旱南涝。南北指数对副高局地的涡度变化以及EAP型遥相关都有较好表征,该指数与长江以南以及华北的降水有较好的相关性,指数正异常时,水汽大量向北运输,造成华北多雨而长江干旱;反之,相反的环流型使雨带移至华南。

关键词：副高指数夏季降水分布环流变化

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FY-3D卫星MWHS-2辐射率资料直接同化对台风“米娜”预报的影响

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热带海洋学报 2022年第5期41卷 17-28页

作者：束艾青许冬梅李泓吴海英沈菲菲邓华白亚雯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 中国气象局上海台风研究所上海200030 江苏省气象台江苏南京210041 高原与盆地暴雨旱涝灾害四川省重点实验室四川成都610225

文章基于天气研究和预报(weather research and forecasting,WRF)模式中的FY-3D卫星微波湿度计Ⅱ(micro-wave humidity sounder 2,MWHS-2)辐射率资料的直接同化模块,采用三维变分(three dimensional variation,3DVar)方法在晴空条件下同化MWHS-2辐射率资料,考察MWHS-2辐射率资料同化对台风“米娜”(2019)预报的影响。文中设计了4组试验,第一组试验不同化任何资料,第二组试验同化了单独的全球通信系统(global telecommunications system,GTS)常规资料,第三组试验联合同化了GTS常规资料和MWHS-2辐射率资料,第四组试验将MWHS-2辐射率资料换成先进技术微波探测计(advanced technology microwave sounder,ATMS)辐射率资料同化。研究结果表明:偏差订正后各通道观测和背景场差值的均值趋于0,同化后分析场相对观测的标准差与均方根误差较背景场显著减小,同化过程是有效的。与仅同化GTS常规资料和同化ATMS资料的试验相比,同化晴空MWHS-2辐射率资料后的增量场在台风中心附近有负的高度增量和正的温度增量,从动力与热力上有助于台风的维持。在确定性预报最后的12h,同化晴空MWHS-2辐射率资料的试验能够改进500h Pa环流形势的模拟,加强西南方向引导气流的强度,从而最终减小台风路径预报的误差。

关键词：台风“米娜” FY-3D卫星晴空MWHS-2辐射率资料三维变分数值预报

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北大西洋多年代际振荡(AMO)对南海夏季风撤退年代际变率的影响及可能机理

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气象学报 2022年第5期80卷 668-684页

作者：宋成玉汪靖柳艳菊李巧萍丁一汇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 天津市气象科学研究所天津300074 国家气候中心北京100081 中国气象局地球系统数值预报中心北京100081 南方海洋科学与工程广东省实验室(珠海) 珠海519082

基于美国国家海洋和大气管理局(NOAA)物理科学实验室(PSL)和科罗拉多大学环境科学研究所(CIRES)重建的NOAA-CIRES 20th再分析数据和国际综合海洋大气数据集(ICOADS)的全球月海表温度数据(ERSST),并结合数值试验分析了南海夏季风撤退的... 详细信息

基于美国国家海洋和大气管理局(NOAA)物理科学实验室(PSL)和科罗拉多大学环境科学研究所(CIRES)重建的NOAA-CIRES 20th再分析数据和国际综合海洋大气数据集(ICOADS)的全球月海表温度数据(ERSST),并结合数值试验分析了南海夏季风撤退的年代际变率特征及北大西洋多年代际振荡(AMO)对其产生的影响。结果表明,南海夏季风撤退时间具有明显的年代际变率,南海夏季风撤退偏晚(早)年代中国南海及其附近区域上空有显著的气旋性(反气旋性)环流异常,降水偏多(少)。进一步研究发现,AMO与南海夏季风撤退年代际变率呈显著正相关,即AMO为正位相时,南海夏季风撤退偏晚;AMO为负位相时,南海夏季风撤退偏早。北大西洋海温升高(即AMO位于正位相),从海洋释放更多的热通量到大气,导致北大西洋上空对流层的对流活动明显增强,通过海-气相互作用激发北大西洋上空的波活动异常,进而影响与东北亚关键区域大气环流变化密切相关的中纬度欧亚遥相关波列的形成和传播,引起东北亚关键区的正位势高度异常和明显的下沉运动,并在其对流层低层产生辐散运动,能量伴随着偏北的辐散风气流传播至中国南海及邻近区域辐合上升,进一步加强了南海区域的气旋性环流异常,使得南海夏季风撤退偏晚。AMO负位相时,异常情况与之大致相反,使得南海夏季风撤退偏早。

关键词：南海夏季风撤退年代际变率北大西洋多年代际振荡(AMO) 机理

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1984−2017年影响中国热带气旋灾害的时空特征分析

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海洋学报 2021年第6期43卷 45-61页

作者：卢莹赵海坤赵丹李青青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/太平洋台风研究中心江苏南京210044 中国人民解放军93117部队江苏南京210018

本文基于1984−2017年热带气旋灾情资料和中国气象局上海台风研究所整编的热带气旋最佳路径资料,分析了中国热带气旋灾害的时空特征,比较了不同盛行路径下热带气旋灾害的差异,探讨了盛行路径下热带气旋陆上持续时间变化及灾害潜在风险。... 详细信息

本文基于1984−2017年热带气旋灾情资料和中国气象局上海台风研究所整编的热带气旋最佳路径资料,分析了中国热带气旋灾害的时空特征,比较了不同盛行路径下热带气旋灾害的差异,探讨了盛行路径下热带气旋陆上持续时间变化及灾害潜在风险。结果表明:(1)1984−2017年,直接经济损失呈现上升趋势,但该损失在国民生产总值中占比和死亡人数则呈下降趋势。(2)3类盛行路径热带气旋直接经济损失具有区域性差别。近海转向热带气旋登陆中国的数目少、灾害轻,西行和西北行的热带气旋登陆中国的数目多、范围广、灾害重。其中西行热带气旋主要影响广东、广西和海南,西北行热带气旋主要影响广东、福建和浙江。(3)台风潜在风险影响因子—热带气旋陆上平均持续时间,近几十年来增加趋势显著,但不同盛行路径陆上平均持续时间增加原因不一。近海转向的热带气旋陆上平均持续时间增加与陆上平均移速减小有关,西行和西北行的热带气旋陆上平均持续时间增加主要由陆上平均移动距离增加所致。

关键词：热带气旋灾害路径变化陆上持续时间时空分布

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CMIP6 HighResMIP对青藏高原气候模拟的评估和预估

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大气科学学报 2023年第2期46卷 193-204页

作者：杨珂珂郭东林华维马迪辛羽婷中国科学院大气物理研究所竺可桢-南森国际研究中心北京100029 三门峡市气象局河南三门峡472000 成都信息工程大学气候与环境变化联合实验室四川成都610225 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江苏南京210044 中国科学院西北生态环境资源研究院甘肃兰州730099 中国海洋大学海洋与大气学院山东青岛266100

高分辨率模式模拟被认为是研究资料相对欠缺的青藏高原地区气候变化的重要方法之一。第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)新增了高分辨率模式比较计划(HighResMIP),但其对青藏高原气候的模拟性能尚未系统评估。本研究分析了6对(更高、较... 详细信息

高分辨率模式模拟被认为是研究资料相对欠缺的青藏高原地区气候变化的重要方法之一。第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)新增了高分辨率模式比较计划(HighResMIP),但其对青藏高原气候的模拟性能尚未系统评估。本研究分析了6对(更高、较低分辨率)CMIP6 HighResMIP模式对青藏高原当前气候的模拟能力,并集合预估了近期青藏高原气候的变化趋势。相对较粗分辨率模拟,所有(2/3)模式的更高分辨率模拟减少了平均降水(气温)的区域平均偏差。泰勒图涉及指标的综合评估显示,约1/3模式的更高分辨率对平均气温和降水模拟效果优于较低分辨率,其余模式的更高分辨率则接近或者劣于较低分辨率。集合平均结果优于单个模式,且其更高分辨率模拟效果总体优于较低分辨率。更高分辨率模式集合预估显示,相对于1995—2014年,在SSP5-8.5情景下到2021—2040年青藏高原整体呈增温趋势,东南部增温相对较弱;降水从北到南呈增加-减少-增加的变化模态;青藏高原气温将平均增加(0.81±0.91)℃,降水将平均增加(0.05±0.25) mm/d。

关键词：青藏高原气候变化 HighResM IP 高分辨率模拟

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长江三角洲梅汛期降水与大气环流季节内演变的关系及延伸期预报

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气象学报 2022年第2期80卷 190-204页

作者：马悦信飞卢楚翰上海市气候中心/中国气象局上海城市气候变化应对重点开放实验室上海200030 上海市嘉定区气象局上海201800 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

基于1981—2020年长江三角洲(简称长三角)地区62个国家基本气象站的逐日降水量资料及NCEP/NCAR全球大气逐日再分析资料,分析了长三角地区梅汛期降水与前期大气环流季节内协同演变的关系,在此基础上利用改进的时空投影方法(STPM)构建了... 详细信息

基于1981—2020年长江三角洲(简称长三角)地区62个国家基本气象站的逐日降水量资料及NCEP/NCAR全球大气逐日再分析资料,分析了长三角地区梅汛期降水与前期大气环流季节内协同演变的关系,在此基础上利用改进的时空投影方法(STPM)构建了针对该地区梅汛期降水的延伸期预报模型。结果表明:(1)长三角地区梅汛期降水存在显著的10—80 d季节内振荡,且振荡强度有明显的空间差异和年际变化,降水量越大对应的季节内振荡越强。(2)梅汛期降水发生前15—10天大气环流发生季节内调整,热带低频对流活跃并出现经向传播,在西北太平洋、长江流域至黄淮—日本海的对流层低层(高层)激发反气旋(气旋)—气旋(反气旋)—反气旋(气旋)的低频波列,建立起低层辐合、高层辐散的环流配置,长三角地区对流增强;大气低频响应导致南亚高压季节内南北振荡和东西进退明显,西太平洋副热带高压在长三角东南侧稳定维持,上述低、中和高纬度环流的季节内动态协同演变共同促进了该地区梅汛期低频降水的发生。(3)将影响梅汛期降水的前期大气环流季节内动态演变过程作为预报因子,基于STPM方法训练得到长三角梅汛期降水的延伸期逐候预报模型,近10年的独立回报评估显示该模型对梅汛期未来10—25 d降水有较高的预报技巧。

关键词：长江三角洲梅汛期季节内演变延伸期预报

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我国北方地区夏季极端热应激事件的年际变化特征及影响因子

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气象科学 2021年第6期41卷 761-771页

作者：张欣馨徐海明马静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南京210044 南京信息工程大学大气科学学院南京210044

基于热应激指数,利用1961—2016年全国1814个气象站的日平均气温和相对湿度资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析了我国北方地区极端热应激年际变化特征及可能影响因子。结果表明,北方地区极端热应激事件的年际变化在1990年左右发生了年代... 详细信息

基于热应激指数,利用1961—2016年全国1814个气象站的日平均气温和相对湿度资料以及NCEP/NCAR再分析资料,分析了我国北方地区极端热应激年际变化特征及可能影响因子。结果表明,北方地区极端热应激事件的年际变化在1990年左右发生了年代际转折,1990年之前极端热应激事件频次的年际变化相对较小,其年际变化主要受到欧亚遥相关型、南极涛动和东亚太平洋遥相关型共同影响,而1990年之后极端热应激频次的年际变化显著增强,其变化则主要受东亚太平洋遥相关型的影响。

关键词：北方地区极端热应激年际变化

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南亚高压强度与邻近地区垂直速度的相互依赖关系

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地球物理学报 2020年第9期63卷 3240-3250页

作者：王惠平施春华郭栋覃皓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/大气科学学院南京210044

利用ERA-Interim 1979—2018年6—8月的再分析资料,通过相关分析、信息流、合成分析等方法研究了南亚高压强度与其邻近地区垂直速度的相互依赖关系.结果表明:南亚高压在上对流层-下平流层区域具有上冷下暖的热力结构,冷、暖中心分别在70... 详细信息

利用ERA-Interim 1979—2018年6—8月的再分析资料,通过相关分析、信息流、合成分析等方法研究了南亚高压强度与其邻近地区垂直速度的相互依赖关系.结果表明:南亚高压在上对流层-下平流层区域具有上冷下暖的热力结构,冷、暖中心分别在70 hPa和250 hPa,以这两层的温度异常建立的温差指数可以反映南亚高压的强度.在不同时间尺度上,南亚高压强度与其邻近地区垂直速度的相互依赖关系是不同的.在月时间尺度上,南亚高压强度通过动力作用影响邻近地区的垂直速度,南亚高压增强(减弱)时,其东部地区的上升运动和西部地区的下沉运动同步增强(减弱);在日时间尺度上,南亚高压中部的垂直速度通过热力强迫影响南亚高压强度,南亚高压中部地区上升运动增强(减弱)时,南亚高压增强(减弱)且位置偏西(偏东).

关键词：南亚高压强度垂直速度温差指数依赖关系

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