Based on the CN05.1 observation grid data and CMIP6 (Coupled Model Intercomparison Project Phase 6) model simulation data, this study comprehensively evaluated the simulation capability of CMIP6 models for scPDSI (self-calibrating Palmer Drought Severity Index) of China and selected seven model ensembles with relatively good performance to project the change characteristics of scPDSI, runoff, and soil moisture in China in the 21st century. On this basis, this study analyzed the uncertainty in the CMIP6 future projection. The results show that the simulation capability of CMIP6 models for scPDSI over China still needs improvement and the simulation performance of the multimodel ensemble is better than most individual models, but deficiencies remain in temporal and amplitude trends. The temporal trend of scPDSI shows a slightly increasing trend for the SSP1-2.6 and SSP2-4.5 scenarios, with trend values of 0.03 (10 a)−1 and 0.01 (10 a)−1, respectively, and decreasing for the SSP5-8.5 scenario [−0.05 (10 a)−1]. Soil moisture shows decreasing trends over time: the trend values of the surface soil moisture and total soil moisture are −0.30% (10 a)−1 and −0.26% (10 a)−1 for the SSP5-8.5 scenario, respectively. Runoff shows increasing trends with time: the trend values of the surface runoff and total runoff are 1.76% (10 a)−1 and 3.13% (10 a)−1 for the SSP5-8.5 scenario, respectively. At the end of the 21st century, the annual scPDSI over China generally decreases under SSP5-8.5scenario, changes in soil moisture are generally “high in the North and low in the South”, the downtrend is most significant in the Qinghai–Xizang Plateau region, and the change range of surface soil moisture is bigger than total soil moisture. Runoff tends to rise in most areas, except in Northwest China and Qinghai–Xizang Plateau region, and its change range is bigger with the emission scenarios. The probability density curves of most variables in the 21st century flatten as the emission scenarios increase, so future changes will become more dramatic.
Based on NCEP reanalysis daily data during 1979–2018, the spatiotemporal evolution of the 10–30-day atmospheric intraseasonal oscillations (ISO) at mid-high-latitude Eurasia and its effect on the Ural blocking frequency are investigated. The co-effect of the blocking and ISO on extreme hot event frequency is also investigated. The ISO exhibits two modes of eastward and westward propagation. During the eastward (westward) propagating mode, the northwest–southeast tilted quadrupole (east–west dipole) quasi-barotropic geopotential height anomaly coupled with the air temperature anomaly at the troposphere propagates southeastward (westward). The phase composite shows that, during both modes, the mid-high-latitude low-frequency Rossby wave trains significantly affect the frequency of the European blocking during the propagating journey. The most frequent European blocking appears in phase 2 during both the eastward- and westward- propagating mode. Compared with the situation without the Ural blocking, the blocking activity results in the positive geopotential height anomalies throughout Europe and north of 60° N in the Ural Mountains and the negative geopotential height anomalies in the south of 60° N in the Ural Mountains and north of the Japan Sea. The occurrence of Ural blocking is conducive to the occurrence of extreme high-temperature events in Europe and the high latitudes of the Ural Mountains, and a reduced frequency of extreme high-temperature events in the mid-latitudes of the Ural Mountains and north of the Japan Sea. Therefore, the Ural blocking activities significantly regulate the effect of the two propagating ISO modes on the extreme hot events over the middle and high latitudes of Eurasia.
This study investigated radiative effects on kinetic and potential energy budgets associated with the rapid intensification of typhoon Mujigae in 2015 by conducting sensitivity experiments using Weather Research and Forecasting(WRF)model simulations.The authors found that the radiations have a significant effect on the symmetric rotational kinetic energy and symmetric potential energy of typhoon.The infrared longwave radiation mainly enhances the symmetric rotational kinetic energy,the shortwave radiation being the main contributor to the symmetric potential energy.The comparison between sensitivity experiments excluding radiative effects and retaining solar shortwave radiative effects reveals that the inclusion of infrared longwave radiative effects destabilizes the moist atmosphere and augments the conversion from symmetric potential energy to symmetric divergent kinetic energy.This further enhances symmetric rotational kinetic energy through the strengthened conversion from symmetric divergent kinetic energy to symmetric rotational kinetic energy.
Currently,one of the major trends in the development of climate system models is the improvement of the simulation capability for multiscale interaction processes and extreme events in the climate system.This enhancement is mainly achieved by increasing the spatial resolution of these models.Over the past five years,scientists from the Institute of Atmospheric Physics(IAP)at the Chinese Academy of Sciences have developed and improved the 25-km resolution atmospheric circulation model"Finite Volume Atmosphere Model of IAP LASG version 2.2"(FAMIL2.2).Furthermore,they have improved the 1/10° resolution ocean circulation model"LASG/IAP Climate system Ocean Model version 3.0"(LICOM3.0).These advancements have culminated in the establishment of the high-resolution climate system model"Flexible Global Ocean-Atmosphere-Land System Model version f3-H"(FGOALS-f3-H).These high-resolution models have been used in many numerical experiments for climate simulations and forecasts/predictions.Their applications include the high-resolution model comparison project(HighResMIP)of the sixth phase of the international Coupled Model Inter-comparison Project(CMIP6)and the establishment of an ocean circulation prediction system known as the LICOM Forecast System.Preliminary diagnoses and analyses show that compared to their low-resolution counterparts,high-resolution models can better simulate mean climatology and climate variability.In particular,the high-resolution atmospheric model can better simulate typhoons and extreme precipitation events.Furthermore,the high-resolution oceanic model can better simulate the western boundary currents and mesoscale eddies.Finally,the high-resolution coupled model can more accurately reproduce mesoscale sea-air interaction processes and tropical instability waves.
2020年8月2日和18日(简称8?2 和8?18过程)中国西天山新源站出现短时强降水,应用自动气象站、GPS/MET水汽探测仪、二维视频雨滴谱仪、风云 2G静止卫星等高时空分辨率观测资料,研究降水过程的环流背景和雨滴谱特征.结果表明:(1)两次过程均是在中亚低涡有利的背景下产生短时强降水,8?2过程降水阶段性强,由低涡前部西风气流中生成的孤立β中尺度对流系统(Mesoscale convective system,MCS)造成,水汽源自低涡本身,水汽输送和辐合相对弱;8?18 过程持续 100 min阶段性不明显,由低涡层云中β中尺度MCS造成,水汽不仅来自于低涡而且还有新疆以外充沛水汽输送.(2)两次短时强降水天气雨滴谱特征有明显差异.两次过程雨滴粒子直径(Dm)＜2 mm的粒子频数占比约为 97%左右,即降水过程小粒子占绝大多数.8?2过程Dm＜2 mm粒子对降水量贡献达 66.75%,Dm超过 4mm的大粒子对瞬时强雨强贡献大,对流降水粒子谱分散,既有粒子大、浓度小的雨滴,又有粒子小、浓度高的雨滴;而8?18过程Dm＜2 mm粒子对降水量贡献达86.34%,其中Dm为 1～2 mm粒子对降水量贡献达 71.99%,且无Dm＞4 mm粒子,对流降水粒子谱相对集中,Dm＞2 mm粒子远少于 8?2过程,水平极化雷达反射率(ZH)、差分反射率因子(ZDR)和差分相移率(KDP)平均值和最大值比 8?2过程均明显偏小.(3)应用 2020～2021年夏季探测资料研究对流性降水雨滴谱,对流性降水雨滴谱特征年际差异大,呈雨滴粒子大、浓度低特征,表现出大陆性对流降水性质,ZDR和KDP比季风区对流降水明显偏小,加入偏振量的R(ZH,ZDR)、R(KDP,ZDR)拟合关系明显好于R(ZH)、R(KDP)关系.
2020年岁末至 2021年初前后两次强寒潮侵入我国,引起大范围的强烈而持续的降温.本文对于其相应的环流特点及成因进行了分析研究,主要结论是:(1)从环流形势看,两次寒潮的发展过程,都是属于"横槽转竖"的类型.但是,自 2020年的 12月中旬至第二次寒潮结束,乌拉尔地区始终维持着宽广的高压脊(阻高),并未出现阻塞崩溃或不连续后退的现象.这与多数东亚地区寒潮爆发时的环流特点有差别.(2)乌拉尔阻塞高压及其脊前北风的加强和维持,使其前侧的斜压性大大加强.下游槽底的等高线日益密集,冷平流也不断发展,增强和向南推进.这些都推动了西伯利亚高压的加强和南扩.(3)在两次寒潮过程发生之前,源自 0°E附近的低频静止波能量向东传播,有利于乌拉尔高压脊的维持、加强以及其下游低槽发展,为冷空气的向南爆发提供有利条件.
本文对飞机积冰概率预报方法进行了优化,该算法主要基于对流可分辨率数值模式输出的温湿层结结构进行计算,可输出高时空分辨率,且符合中国积冰情况的积冰潜势.相较于原始算法,从云层判断、对流云积冰、隶属函数三方面进行了优化.首先,优化后算法采用了更切合中国积冰分布的隶属函数.其次,使用随高度变化而变化的相对湿度阈值来判断云层,可以有效减少低层云和高层云的空报、中层云的漏报.第三,增加对流云中积冰条件的预报,进一步提高积冰潜势算法的预报准确率.通过对近600份国内飞机积冰报告的系统性检验评估,结果表明优化后的潜势预报方法在高阈值与低阈值区间预报效果均优于原始预报方法及传统IC算法.通过 2020年 3月陕西中南部的三次飞机飞机积冰场外探测个例检验,不仅对积冰条件的有无预报准确,而且在积冰强度方面也符合实际观测结果.
大气细颗粒物(PM2.5)和臭氧(O3)的污染趋势变化受气象条件和污染源排放共同影响.基于国家空气环境监测数据和ERA5再分析资料,本文分析了京津冀地区典型城市(包括北京、天津、保定和石家庄)2015～2021年大气PM2.5 和O3 与气象因子间的关联性,并结合随机森林算法定量评估减排和气象条件对PM2.5和O3 年际趋势变化的贡献.结果表明,除夏季外,日均PM2.5 与相对湿度和边界层高度均分别呈良好正和负相关;夏季日均PM2.5 与O3 和温度均呈良好正相关.分析PM2.5 和O3 不同污染类型天气中的气象条件变化特征发现,冬季和夏季PM2.5 单污染天均主要受不利大气扩散条件作用的影响.在PM2.5 和O3 双污染天,冬季强大气氧化性和高相对湿度条件是加剧PM2.5 污染的重要条件,而夏季高温和强太阳辐射条件是促进PM2.5 和O3 协同污染的重要气象条件.随机森林趋势分析发现,典型城市PM2.5 浓度呈下降趋势(-5.0～-10.8 μg m-3 a-1),减排主导了其趋势变化,相对贡献为 84%～95%.O3 浓度在 2015～2018年呈升高趋势,而在 2018年后呈下降趋势(-3.4～-6.4 μg m-3 a-1),其中天津、保定和石家庄排放对趋势变化的相对贡献约为 18%～34%,反映出近年减排措施对O3 污染治理产生有效作用.
本文利用国际耦合模式比较计划第六阶段(CMIP6)中 22个全球气候模式试验数据,通过MR评分(Comprehensive Rating Metrics)方法进行评估,择优选取了GFDL-CM4、EC-Earth3、MIROC6等 10个模式,使用这些模式在 SSP245和 SSP585两种共享社会经济路径(SSPs)下的预估试验数据,对未来 30年(2021～2050年)长江流域夏季降水,特别是极端降水事件的时空演变特征,进行了预估.结果显示,两种不同排放情景下,相对于 1980～2010年的平均,流域总降水量(PRCPTOT)、降水强度(SDII)均呈现显著增加趋势,特别是在上游高原和中下游平原地区;降水频次(R1mm)上游减少,中下游增加,二者相抵导致了流域降水频次整体变化不明显;强降水量(R95p)增加约 9.6%、16.5%(SSP245、SSP585),极端降水量(R99p)增加约 10.2%、15.5%,最大 5日降水量(RX5day)也为增长趋势;连续无降水日数(CDD)在整个流域呈现增多,特别是上游地区.两种排放情景相比较,高情景(SSP585)下的变化强度要比中低情景(SSP245)大.这些结果意味着,未来 30年长江流域降水气候可能变得更为极端,不仅总降水量增加,暴雨、大暴雨易于出现,而且连续无雨日长度也增加,干旱变得更为频繁.特别地,中下游地区要警惕发生极端暴雨、极端洪涝的风险,而上游地区要警惕发生干旱、极端干旱的风险.
本文利用NCEP/NCAR、ECMWF大气环流资料以及四川盆地 101站气象站点资料等,通过线性相关分析、合成分析等统计方法,分析了冬季四川盆地霾天气气候特征及其对应的关键环流系统和对前期青藏高原热力作用的响应.结果表明:冬季四川盆地季霾日数呈弱增加趋势;四川盆地三大城市群为冬季霾多发区.影响冬季四川盆地霾天气的关键环流系统是高低空正压结构的高度场正距平、异常下沉运动以及异常偏弱的西伯利亚高压;影响霾天气的关键环境条件为偏西北风异常控制、稳定大气层结易于建立、边界层高度偏低且相对湿度偏低.前期 11月青藏高原关键区热力作用是影响冬季四川盆地霾天气频发的重要外强迫因子.当前期 11月高原关键区热源指数偏低时,冬季阿留申低压及西伯利亚高压显著偏弱,自北大西洋到西北太平洋存在一个类似于南支槽波列系统的弓形波列,青藏高原—四川盆地为正位势高度场距平控制,盆地上空为反气旋环流控制,配合异常的下沉气流,从而有利于霾的形成.青藏高原大气热源的异常及其耦合的四川盆地霾日数异常都可能是上游波列,尤其是中纬度北大西洋的扰动传播的结果,并受到青藏高原"背风坡"东侧下沉气流影响,导致霾日数偏多.
本文基于高分辨率数值模式模拟结果分析了不同强度的环境垂直风切变影响下热带气旋外核区近地面冷池特征.结果表明:外核区对流性和非对流性冷池在不同切变环境中表现出相似的特征.两类冷池均伴随局地位温、相当位温和水汽混合比的降低和近地面高压扰动,冷池厚度通常低于 400 m,平均强度 4～6 m s-1,均远小于中尺度对流系统冷池,其中非对流性冷池的厚度和强度显著大于对流性冷池,表明外核区不同类型的冷池强度主要取决于冷池厚度.冷池内普遍存在下沉运动,对流性冷池中向下垂直质量输送约为非对流冷池的两倍.下沉运动导致冷池局地高压的主要原因为云下降水粒子的蒸发冷却和雨滴拖曳作用,对流云中的凝结潜热释放则不利于地面高压发展,其中对流性冷池中次云层蒸发冷却和降水拖曳作用较强,导致该类冷池地面增压也较大.不同强度的环境垂直风切变对不同类型冷池特征也有一定影响.弱切变环境中外核区冷池多表现为尺度较小且分布离散的对流性冷池,随切变增强,冷池总数目和对流性冷池数目减少,而尺度较大且多位于层云降水区域的非对流性冷池增多,同时厚度加深、强度增强.环境风切变增大还导致对流性和非对流性冷池造成的局地辐散出流均有所减弱但气旋式流速增强.
云与高影响天气有着密切的联系,卫星红外波段提供了大量的云区的观测信息,然而云参数的初始误差以及云对辐射过程的非线性影响造成的观测算子模拟误差偏大,并且误差呈非高斯分布给云区卫星红外资料直接同化带来困难.文章针对有云环境下卫星红外波段亮温资料直接同化的关键技术问题,回顾和总结了近二十年来国内外在同化方法、辐射传输模式、控制变量、背景误差、云检测、观测误差设置、质量控制及偏差订正等方面的研究进展.已有成果表明卫星资料直接同化的趋势是在晴空区同化技术基础上进一步补充云雨的信息,完善相应的技术,从而实现"全天候"的卫星资料直接同化.文章指出云区卫星红外资料直接同化在如何构造与云参数相关的控制变量及其背景误差、如何消除云对观测和观测算子的非线性影响等方面面临挑战.随着观测技术、同化技术、模式技术的共同发展,卫星红外资料必然在数值预报领域发挥更大的作用.
本文利用近 60年我国气象站的日最高气温、降水资料以及NCEP/NCAR大气多要素等全球格点资料,基于华南区域性持续高温历史过程定义夏季区域性持续高温指数(RPH),分析影响华南夏季区域性持续高温年际异常的大气环流及下垫面海温因子.主要结果表明,在华南夏季持续高温偏重年,华南区域对流层高、中、低层均受反气旋性环流异常控制,在华南上空垂直方向上表现出深厚的大气动力和热力异常,华南夏季持续性高温的年际异常也与欧亚东传波列和热带大范围环流异常密切联系.热带印度洋、热带太平洋以及北大西洋三大洋海温异常共同影响华南区域性持续高温的年际异常,其中热带印度洋、太平洋海温异常主要有利于南海—西太平洋反气旋性环流异常的形成,使副热带高压偏西偏强,北大西洋海温异常则有利于高层欧亚波列的加强,使南亚高压在东亚地区加强东伸.在各区域海温异常共同作用下,华南在对流层高、低层反气旋性环流的控制下,大气产生强烈的下沉运动,一方面大气绝热增温,另一方面使大气晴空少云、地面接收更多的太阳辐射,从而有利于高温偏重.
应用 1989～2018年 6～8月ERA-interim再分析资料,在西南涡之九龙涡新定义的基础上,通过观测、诊断、合成分析,深入研究了川西高原涡源子区域 1和子区域 2源地型、偏东型、东北型、偏南型九龙涡的水汽输送、热力特征及其变化.结果表明:(1)夏季九龙涡水汽主要来源于印度洋,受多尺度系统协同作用影响,源地型、偏东型、东北型生成区主要为西南水汽输送,偏南型则为西北水汽输送.伴随九龙涡生成,生成区水汽辐合逐渐加强,结束时次,移动型九龙涡在对应的移动方向下游具有异常的水汽通量辐合.(2)九龙涡涡区主要为热量消耗,其中源地型九龙涡热量消耗较大且无充足补给成为其消亡的原因之一,初生时次低层(高层)水汽消耗(增加),但发展后均为消耗;子区域 1(子区域 2)下垫面、环流影响复杂(简单),视热源、视水汽汇项垂直分布多样(单一),具有多个(一个)极值中心;辐射冷却和小尺度涡旋垂直输送可使视热源项中心高于视水汽汇项中心.(3)九龙涡的视热源、视水汽汇的大值区主要位于低涡东北部,且视水汽汇强于视热源,分别对应低涡强对流区和强夜发性;移动型的视热源和视水汽汇分布及变化一般都强于源地型,其中,子区域 1的东北型、偏南型始终保持较强分布,子区域2的移动型和源地型初生时次差异不大,结束时次东北型显著增强.(4)源地型低涡的消亡最先表现为视水汽汇在低涡外围的减弱,而偏东型、东北型则在移动方向扩展、增强,形成视热源、水汽汇大值区,分别预示着九龙涡的减弱消亡和发展移动;偏南型西南侧有一热源大值系统,可能成为其偏南移出的外强迫因素.综上,区域和环境水汽、大气热力条件等异常变化与九龙涡演变密切相关,两者可能是九龙涡生成、消亡、发展、移动的重要原因.
利用 1979～2019年全国 160站逐月降水资料、Hadley中心海表面温度资料、NOAA的向外长波辐射资料以及NCEP/NCAR再分析资料,结合相关分析、信息流以及合成分析方法,分析了夏季热带大西洋海温变化对华南前汛期降水的影响.结果表明:前一年夏季热带大西洋海温升高(降低)在一定程度上导致了华南前汛期降水的减少(增多).关键区(10°S～5°N,35°W～10°E)海温偏暖增强了Walker环流导致赤道太平洋下沉辐散增强,造成赤道中西部太平洋上空的东风异常,在海气相互作用下促进了随后秋冬季La Ni?a的发展.海温负异常时形势则大致相反,促进了El Ni?o的发展.冬季太平洋La Ni?a(El Ni?o)发展到最盛期,西太平洋的对流增强(减弱)在其北侧低对流层激发出异常气旋(反气旋).直到第二年的前汛期,仍存在残余的海温异常形势,这一方面使得西北太平洋异常气旋(反气旋)依然维持,有利于西太平洋副热带高压减弱东退(加强西伸),减少(增多)了南海水汽向华南的输送;另一方面有利于热带地区对流活跃(抑制)从而增强(减弱)了局地Hadley环流,造成华南地区为下沉(上升)运动异常,抑制(增强)了对流.除此之外,赤道东太平洋的海温负(正)异常激发了指向北美洲的类太平洋—北美波列,北大西洋的海温异常在其基础上进一步激发了向下游传播的欧亚波列,使得欧亚中高纬呈现负(正)—正(负)—负(正)的位势高度异常特征,不利于(有利于)冷空气南下影响华南,最终造成前汛期降水负(正)异常.
本文利用多种观测资料和 ERA-5再分析资料对 2021年 7月 11～13日(过程 1)和 2016年 7 月19～21日(过程 2)华北地区两次低涡暴雨过程的降水特征和成因进行了对比分析.结果表明:这两次暴雨过程均发生在南亚高压东伸加强、副热带高压西伸北抬、中纬度西风带低涡系统东移北上发展、下游高压坝稳定维持的环流背景下,但过程 1的累计雨量、降雨强度、影响范围、持续时间和极端性均不及过程 2.两次过程的低空急流差异明显,过程1以低涡南侧的西南急流为主,过程2不仅西南急流更强,低涡北侧的偏东风急流同样显著,低层偏东风在太行山东麓地形的作用下产生了更明显的强降水.两次过程的低涡强度、结构及路径存在明显差别,过程 1的低涡发展较为浅薄,仅在对流层中低层存在明显的正涡度,且在过程后期移动速度较快,一路沿太行山北上并最终在河北北部消散;而过程 2的低涡更为深厚,后期在河北西南部稳定少动直至消散.两次过程的阶段性发展特征也存在一定差异,在第一阶段,过程 1的低层辐合主要出现在低涡中心附近的山西南部至河南北部,而过程 2的辐合主要出现在低涡北侧偏东风急流与地形交界处的河北西部地区;在第二阶段中,两次过程均出现了类似于台风螺旋雨带结构的低涡螺旋型对流雨带,但过程 1主要出现在低涡东侧,而过程 2主要发生在低涡北侧,这可能是由于水平涡度旋度、差动垂直涡度平流、暖平流以及非绝热加热的分布差异导致的;在第三阶段,过程 1的低涡已移至华北北部,低涡中心附近的强辐合配合不稳定层结和地形抬升产生了较强降雨;而过程 2的低涡仍然位于河北西部,低涡东北侧的暖切变辐合不及过程 1,但对流不稳定层结更深厚,从而产生了更强的垂直上升运动及更强的降雨.上述结论有助于理解两次暴雨过程的时空分布和强度差异及可能成因.
利用第二次青藏高原科学考察及其他数据,结合 5层网格嵌套、高分辨率(最高 333 m)的WRF(Weather Research and Forecasting)可分辨云数值模拟,研究了局地山谷风环流在青藏高原东南林芝地区2019年 9月 17～18日一次地形云和降水形成过程中的作用.结果表明,此次降水过程由西风槽天气过境造成,林芝位于西风槽底部,具有弱不稳定层结,云和降水过程呈现明显的午后、傍晚和凌晨三个阶段的变化特征,并且发现局地山谷风环流在这三个阶段的变化中具有重要作用.午后阶段,由于山区强烈的太阳辐射加热,首先产生明显的上坡风和强上谷风环流,在山坡迎风坡受阻挡抬升,并激发出强的地形波,产生了强对流云和降水;傍晚阶段,由于山脉强烈的长波辐射冷却效应,产生的强下坡风在谷底辐合抬升,促进了山谷上空的弱对流、层状云发展;凌晨阶段,下坡风达到最强,产生了强下谷风环流(山风),下坡风在谷底产生强烈的抬升作用,形成深厚的层状云降水过程.
基于 1980～2019年 11月至翌年 3月全国低温灾害性天气文字记录,结合高精度再分析资料NASA MERRA2,构建了我国低温灾害(低温、降温、冰冻、雨雪、雪灾)的精细化格点数据,采用线性趋势分析、集合经验模态分解(EEMD)和小波分析等方法研究了我国低温灾害的时空分布特征,初步描绘了我国低温灾害图谱.研究表明:干低温灾害(低温、降温、冰冻)往往不是单一灾种致灾,而湿低温灾害(雨雪、雪灾)多为单一灾种致灾.不同灾种的发生频次具有显著的区域和季节内差异:1月低温的致灾范围最广,发生频次由南向北呈现"高—低—次高"的三极型分布;降温灾害在 12月发生频次最多,呈"东高西低"分布;雨雪灾害在 1～2月的南方地区发生最多;雪灾发生频次明显多于前四个灾种,多分布在牧区等高敏感地带.就全国而言,干低温和雨雪灾害的发生频次和受灾面积呈现长期上升趋势,而雪灾则在前后冬有相反趋势,其受灾面积的上升趋势主要来自 1月,发生频次的减少趋势来自 3月;干低温和雨雪灾害的灾情指数年代际变率在 2000年之后波动增加,而雪灾则在 2000年之前变率较大;大部分低温灾种(除雪灾)发生频次的年际变率在 2005年后均有显著增加.单一灾种中,仅降温受灾面积有显著的上升趋势,主要归因于 1月.复合灾种中,降温与湿低温的组合呈显著上升趋势.
亚洲季风降水的季节演变对亚洲农业生产和社会经济有重要的影响.本文通过与观测资料对比,评估了中国科学院大气物理研究所研发的最新版本的气候系统模式FGOALS-g3相对于上一版本FGOALS-g2对亚洲季风降水季节演变的模拟能力,并通过与FGOALS-g3海温驱动的大气模式结果对比,研究海气相互作用对季风降水量年循环模拟的影响.结果表明,FGOALS-g3提高了对南亚和西北太平洋降水量年循环的模拟能力,部分源于大气模式的改进,但对其他区域模拟性能改进不明显.FGOALS-g3对西北太平洋季风爆发、撤退、峰值和持续时间、阿拉伯海东部季风撤退和持续时间以及印度半岛至中国南海季风峰值时间的模拟偏差有所改进,且考虑模式自身海气耦合过程后,可显著改善西北太平洋区域降水量年循环等模拟偏差.与FGOALS-g2相比,在南亚和中南半岛区域,FGOALS-g3模拟的季风爆发更晚,这是由非洲大陆降水量干偏差导致索马里越赤道急流减弱,加剧该区域 5月负降水量偏差导致.在西北太平洋,FGOALS-g3显著改善了季风爆发西侧推迟而东侧提前的模拟偏差,原因是太平洋东暖西冷的海温偏差显著减小,局地Hadley环流增强,在该区域产生异常下沉运动,减小了西侧 1月降水量湿偏差,使 5月相对于 1月的降水量增加,而东侧 5月降水量与 1月降水量的干偏差得以互相抵消.研究表明热带大尺度海温型模拟偏差的改进对提高亚洲季风降水量年循环的模拟能力有重要作用.
研究表明东亚地区严重的近地层空气污染与高空急流之间存在着一定的联系.本文利NCEP/NCAR逐日风场、垂直速度资料以及Science Data Bank的地面污染物和气象要素数据,运用统计分析法研究了冬季东亚高空急流与近地面空气污染物高浓度区的关系并初步探讨了两者之间的作用机制.结果表明,2013～2018年冬季我国华北平原是颗粒物的高值区,华北平原污染物PM2.5、PM10 的平均浓度分别为80.65 μg m-3、118.62 μg m-3,超标天数分别共计 459 d、489 d.颗粒物浓度均呈逐年缓慢下降趋势,PM2.5/PM10 平均浓度约为 0.65,该比值保持多年稳定.该地区的空气污染物浓度与东亚高空温带急流和副热带急流之间的强度反位相变化关系显著,两者可能通过地面温度以及经向风进而产生联系.当冬季高空温带急流强度偏强时,平均状态下副热带急流强度会偏弱,温带急流与副热带急流之间通过次级环流进行质量交换并稳定在这一状态,此时由于华北平原处于减弱的副热带急流右侧,上升气流减弱,地面温度升高,有增强的异常南风出现,有利于华北平原中部的PM10、北部PM2.5 的堆积.反之,当冬季高空温带急流强度偏弱时,平均状态下副热带急流强度会偏强,此时上升气流增强,地面温度降低,有减弱的异常北风出现,此时不利于华北平原中部的PM10、北部PM2.5 的堆积.
