冬季北半球风暴轴的多尺度能量变化特征及其可能机制     

李欣  朱伟军 《气象科学》2019,39(2):143-152

基于1971—2016年NCEP/NCAR(美国环境预报中心和国家大气研究中心)的逐日再分析资料及NCPC(美国国家海洋和大气管理局气候预报中心)的海温、大气环流及海洋指数等资料通过多尺度能量分析(MS-EVA)等方法,把冬季北半球风暴轴看做一整体,分析了风暴轴区域多尺度的能量变化特征及其可能机制。主要结论概括如下:(1)多年气候平均状态下,风暴轴的动能来源主要表现为在风暴轴中上游先由低频尺度向天气尺度输送有效位能,随后在风暴轴主体区再由天气尺度有效位能转换为天气尺度动能,其中风暴轴西端可直接由低频尺度向天气尺度输送动能。(2)北半球三大风暴轴联合EOF结果表明:第一模态下,主要体现了北西伯利亚风暴轴与北太平洋风暴轴强度的减弱(增强),同时伴随着北大西洋风暴轴位置北抬(南压);第二模态下,主要体现了北西伯利亚风暴轴强度减弱(增强),同时北太平洋风暴轴位置北抬(南压)中东部强度增强(减弱),而北大西洋风暴轴位置南压(北抬)。(3)回归分析表明:北半球风暴轴异常在不同模态下与低频尺度环流联系密切。低频尺度波动可通过海温及西风急流等异常变化先影响风暴轴区域多尺度间的能量转换,进而影响风暴轴整体的异常变化。  相似文献   

两类El Niňo事件次年夏季长江-黄河流域降水低频特征及低频水汽输送途径差异          下载免费PDF全文

李丽平  倪语蔓  杨春艳  马晨誉 《大气科学学报》2019,42(3):420-433

利用1961年1月—2014年12月Hadley气候预测研究中心的全球海表温度(SST)资料,NECP/NCAR逐日风场、比湿等再分析资料,国家气象信息中心提供的中国753站逐日降水、160站逐月降水资料,对比分析了东部(EP)型和中部(CP)型两类El Niňo事件次年夏季长江-黄河流域降水(简记为EP型和CP型降水)低频特征,以及与之相关的低频水汽输送差异。结果表明,1)平均而言,EP型降水主要有10～20 d(最显著)以及20～30 d(次显著)低频周期;CP型降水主要有10～20 d的低频显著周期。与之相关的纬、经向水汽通量最显著低频周期也为10～20 d。2)影响EP、CP型低频降水共同的低频水汽环流系统主要有:菲律宾群岛附近的异常反气旋式水汽环流和渤海湾附近(日本东南侧)的异常气旋式(反气旋式)水汽环流。另外,影响EP(CP)型低频降水的还有来自巴尔喀什湖东北部异常气旋式水汽环流(孟加拉湾、苏门答腊岛以西的异常气旋式水汽环流对和贝加尔湖西、东两侧的异常气旋式、反气旋式环流)。3)EP型降水暖湿水汽主要源自南海,冷湿水汽主要源自西北太平洋,冷空气来自巴尔喀什湖东北部和贝加尔湖西北侧。CP型降水暖湿水汽少量来自阿拉伯海和印度洋,大量来自热带西太平洋,冷空气主要来自贝加尔湖西北侧。  相似文献   

京津冀地区一次强沙尘天气过程的成因及特征   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

彭舒龄  周树道  卫克晶  沈奥 《大气科学学报》2019,42(6):926-935

利用常规污染物监测资料、卫星资料和再分析资料等,对京津冀地区在2017年春季遭遇的一次强沙尘天气过程进行分析。结果表明,此次过程是由地面冷锋过境,高空槽后冷空气持续补充引起,沙源地主要位于巴丹吉林、腾格里沙漠,随后以西北路径输送至京津冀地区。前期沙源地感热通量迅速增大,与中低层冷平流叠加,导致不稳定层结增强,助于起沙;高空强风速带加强并向下延伸,中低层次级环流发展,不但使沙尘传输并下降至地面,而且使高层高动量和高位涡冷空气下传,促进低空急流形成、低层系统发展,使大风及沙尘天气维持;沙尘过境时,地面至4 km高度存在沙尘型气溶胶,PM_(2.5)和PM_(10)浓度变化趋势较一致并达到重度污染水平,且气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)与空气质量指数(Air Quality Index,AQI)具有较好的时空匹配关系,重污染时段AOD值大于1,污染减弱时AOD值降至0.6以下。  相似文献   

GRAPES全球集合预报系统模式扰动随机动能补偿方案初步探究   总被引：10，自引：5，他引：5       下载免费PDF全文

彭飞  李晓莉  陈静  李红祺 《气象学报》2019,77(2):180-195

为了体现次网格尺度能量升尺度转换过程中存在的不确定性, 文中将随机动能补偿(Stochastic Kinetic Energy Backscatter, SKEB)方案应用于GRAPES(Global/Regional Assimilation and Prediction System)全球集合预报系统(GRAPES-GEPS), 以更好地表征模式误差并且增大集合离散度。使用的SKEB方案基于具有一定时、空相关特征的随机型以及由数值扩散导致的局地动能耗散率来构造随机流函数强迫。并根据流函数与水平风速旋转分量的关系, 将SKEB方案中的流函数强迫转化为适用于GRAPES全球模式的水平风速扰动。结果表明, SKEB方案的使用一方面能够提高GRAPES对大气动能谱的模拟能力; 另一方面能够改善GRAPES-GEPS的集合离散度与集合平均误差的关系, 增加了集合离散度, 并在一定程度上减小了集合平均误差, 尤其是在热带地区这种改进更为显著。而且该方案使得热带地区连续分级概率评分(CRPS评分)显著减小。就降水预报而言, 从Brier评分与相对作用特征面积(AROC, Area under the Relative Operating Characteristics)的结果来看, SKEB方案有助于改善中国地区小雨[0.1 mm, 10 mm)、中雨[10 mm, 25 mm)与大雨[25 mm, 50 mm)量级降水的概率预报技巧, 而对暴雨[50 mm, ∞)量级降水预报技巧影响很小(24 h降水量)。总体上, 模式扰动随机动能补偿方案提高了GRAPES-GEPS的概率预报技巧。   相似文献   

Response of ocean dynamics to multiple equilibria of the Kuroshio path South of Japan     

《Dynamics of Atmospheres and Oceans》2019

Variability of the Kuroshio path to the south of Japan plays a central role in the local climate change and exerts tremendous influences on the local atmosphere and ocean. In this study, the response of ocean dynamics, in terms of the eddy kinetic energy (EKE), potential vorticity (PV), relative vorticity, and eddy-mean flow interaction, to the Kuroshio path change is discussed. Kuroshio path south of Japan includes the near-shore non-large meander (nNLM), the off-shore non-large meander (oNLM), and the typical large meander (tLM). Analyses reveal that the distribution of EKE, PV, relative vorticity, and energy exchange between the eddy field and the mean flow respectively varies with the Kuroshio path: (1) The tLM has the maximum EKE along the path; (2) The positive and negative PV are located at the onshore and offshore side of Kuroshio axis, respevetively; (3) The distributions of anomalous relative voritcity of nNLM, oNLM, and tLM are consistent with sea surface height anomalies (SSHAs); (4) The tLM has the largest energy exchange between the eddy field and the mean flow in terms of the rate of barotropic energy conversion. On the other hand, the stability analysis of ocean currents suggests that the three Kuroshio paths south of Japan have their own intrinsic properties of the instability.  相似文献   

Kinetic energy budget and moisture flux convergence analysis during interaction between two cyclonic systems: Case study     

《Dynamics of Atmospheres and Oceans》2019

An analysis of the kinetic energy budget during a case of interaction between middle latitude and extratropical cyclones has been made in this work. Horizontal flux convergence constitutes a major energy sink. Generation of kinetic energy via cross-contour flow is a persistent source throughout the growth and decay periods. Dissipation of kinetic energy from subgrid to grid scales is an important source during the pre-storm period; it acts as a sink during the growth and decay periods. The major contribution to kinetic energy comes from a persistent upper tropospheric jet stream activity throughout the period of the cyclone development. The characteristics of moisture-flux components (divergent and rotational) along with precipitable water content for different tropospheric layers throughout the life cycle of our cyclone are also studied in this work. It is found that most of required humidity for our cyclone are initiated from Arabian Sea and then to some extent are reinforced over Gulf of Aden and east of central Africa and then by passing over Red sea enter to the south and south east of Mediterranean Sea. The rotational component of the moisture transport brings moisture from two regions; the first which is considered the main region is the Indian Ocean, Arabian Sea, Gulf of Aden and north east of Sudan. The second source region is the Atlantic and Mediterranean Sea. In the middle troposphere, the primary moisture source is found over central Africa, which in turn is traced to the Atlantic Ocean, the Indian Ocean, and the Arabian Sea. The upper-level moisture fluxes are weak and play a minor role over the area of interaction between two cyclones.  相似文献   

Polar WRF模式海冰密集度方案对北极海雾模拟效果的个例研究          下载免费PDF全文

宋姝彤  衣立  张苏平  王晓宇  刘一林  陈显尧 《山东气象》2019,39(2):34-42

全球变暖的背景下,北极航线的常规通航甚至商业运营有望实现,而海雾会严重影响航道上船只的航行安全。海冰的存在使海气之间相互作用变得更为复杂,是研究北极海雾不可忽略的因素。船载观测发现,与中纬度常见平流冷却雾形成时气温下降速度往往超过海水降温速度不同,北极海雾发生时海冰的存在还会使海水降温速度超过空气降温速度。然而目前海冰分布是否会影响模式模拟海雾的准确性还不得而知,因此本文利用Polar WRF（Polar Weather Research and Forecasting）模式模拟了中国第七次北极考察中观测到的一次海雾过程,并进行海冰密集度敏感性试验。通过与船载观测和欧洲中期天气预报中心再分析数据比对发现,在低浮冰区内（海冰密集度小于50%）考虑海冰分布时可以更加准确地刻画潜热通量与水汽通量,模拟出与观测事实相符的表层空气降温与增湿过程以及相对湿度的变化,因此能够更好地刻画海雾的三维结构及其生消演变。  相似文献   

中国能源生态效率的空间格局与空间效应   总被引：13，自引：0，他引：13  

关伟  许淑婷 《地理学报》2015,70(6)

能源生态效率兼顾能源利用中的生态效益与经济效益,是对能源—环境—经济3E系统效率的度量。基于考虑非期望产出的SBM模型对中国1997-2012年省际能源生态效率进行测度,从空间格局规模、格局强度与格局纹理三个方面分析能源生态效率的空间分布特征和演变规律,运用空间计量模型验证中国省际能源生态效率的空间溢出效应及其影响因素。研究表明:1中国能源生态效率整体偏低,低效率省份约占40%,广东、海南、福建位于能源生态效率值的最前沿,宁夏、甘肃、青海、新疆为主要的低能效地区。全国能源生态效率总体上呈U型演变格局,局部地区主要有增长型、波动型、突变型和平稳型等4种演变类型;2中国能源生态效率在省际尺度上表现出显著的全局与局部空间集聚特征,高高集聚区主要分布在东部沿海和南部沿海地区,低低集聚区主要分布在西北地区和黄河中游地区。空间格局的变化主要发生在高低集聚区与低高集聚区,其中又以京津冀地区的集聚类型演变最为显著;3中国能源生态效率存在着明显的空间效应,某一地区的能源生态效率对相邻地区的空间溢出程度均强于相邻地区的误差冲击对该地区的影响程度;在影响能源生态效率空间效应的诸多因素中,产业结构的影响最大。  相似文献   

The fate of waste in Hawaii: Technology assessment and solid waste planning in Hawaii, 1968–78          下载免费PDF全文

Jordan P. Howell 《Singapore journal of tropical geography》2015,36(1):67-82

In this article I consider the initial period of solid waste management planning in the US state of Hawaii. The State encountered a number of economic and ecological controversies during its solid waste management planning, a process that was prompted by the US Environmental Protection Agency. Some issues, like project financing, were common across the US, while others, such as the potential of waste materials to reduce reliance on imported food and materials, were more unique to Hawaii. The controversies from this initial planning period were never quite fully resolved; as they lingered, they were interpreted differently across the Islands. Based on a close reading of government, advocacy group, waste industry and news media documents, I examine the controversies over solid waste management of the time and consider how the ‘dual nature’ of waste in Hawaii—simultaneously an ecological threat and (potential) economic input—shaped the adoption of solid waste management systems there. This article adds to an expanding literature examining infrastructure in environmental and technology histories.  相似文献   

2011年盛夏石家庄一次短时暴雨分析     

孙云  刘伟  李国翠  马贵东  冯洋 《干旱气象》2015,(1):156-161

2011年7月26日石家庄市出现一次暴雨冰雹天气,其特点是500 h Pa及以上高空强冷空气导致高空形势在12 h内发生剧变,短波槽快速南下,致使探空观测和数值预报失灵。本文对其他监测资料进行分析,发现这种剧烈变化的天气有明显特征:卫星云图上河套北部逗点云系尾长而粗壮,有向南发展趋势,云系后部的暗区表明干冷空气侵入,与低层暖湿空气形成对流云,尾部断裂表明冷空气加速南下。单站要素变化显示,石家庄地面假相当位温比正常值高了8℃,出现异常不稳定能量。强对流天气发生在假相当位温密集带内,能量中心假相当位温最高达到90℃以上,100 km内假相当位温温差超过25℃,最大降雨出现在假相当位温密集带内。雷达回波呈西南—东北带状排列,前部最大强度为65 d BZ,强回波前形成阵风锋,正负最大速度均超过20 m/s,飑线自西向东移动,它的移向和发展程度决定降雨和冰雹的路径和强度。石家庄市区风向转变和形成地面辐合线分别较降水起始时间提前21 min和30 min。  相似文献