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夏季热带大西洋海温变化对华南前汛期降水的影响

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大气科学 2023年第5期47卷 1309-1324页

作者：覃皓伍丽泉何慧广西壮族自治区气象台南宁530022 广西壮族自治区气候中心南宁530022 广西壮族自治区气象灾害防御技术中心南宁530022

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... 详细信息

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 Niña的发展。海温负异常时形势则大致相反,促进了El Niño的发展。冬季太平洋La Niña(El Niño)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。

关键词：热带大西洋海温前汛期降水因果联系影响

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基于CMIP5年代际试验的AO预测评估

基于CMIP5年代际试验的AO预测评估

作者：伍丽泉南京信息工程大学

学位级别：硕士

北极涛动(AO)对欧亚冬季气候以及极端天气事件有重要影响,也是反映气候变化的强信号。耦合模式是描述气候系统的客观工具。目前如何提高模式年代际试验对AO的预测能力仍是一个难题。本文基于观测资料、9个CMIP5模式逐年起报的年代际预... 详细信息

北极涛动(AO)对欧亚冬季气候以及极端天气事件有重要影响,也是反映气候变化的强信号。耦合模式是描述气候系统的客观工具。目前如何提高模式年代际试验对AO的预测能力仍是一个难题。本文基于观测资料、9个CMIP5模式逐年起报的年代际预测试验和BCCSM1.1模式历史试验的结果,探究了年代际试验对AO的预报能力,研究了预报的统计订正方法和误差来源。主要结论如下:(1)BCCSM1.1模式年代际试验模拟的AO模态与观测的空间相关系数高于历史试验。与历史试验相比,年代际预测试验回报月和冬季AO指数与观测的相关系数更高,特别是年代际试验与观测的月AO指数相关系数达到了0.1的显著性水平。年代际试验回报月AO指数的变化周期更接近观测结果。因此,年代际试验中初始状态使用海温资料进行初始化,在一定程度上可以提高AO的回报能力。(2)在提前1-9年和4年平均预测时效中,9个CMIP5模式年代际试验提前1年回报的冬季AO模态和变率最接近观测结果。其中,GFDL-CM2.1、EC-Earth和GEOS-5模式提前1年对冬季AO特性的刻画能力较高。(3)模式提前1年对AO正距平中心的回报技巧,与模式再现关键区的秋季海温(海冰)及其与冬季AO的联系的能力密切相关。模拟的平流层和对流层的耦合作用比观测结果弱,导致模式低估了AO的北极中心强度。另外,提前1年预测冬季AO模态活动中心的偏差,与AO相关的风暴轴异常偏差一致,也受冬季风暴轴气候态的预测能力影响。模式能合理再现观测的冬季AO模态,可以归因于模式能抓住天气尺度涡旋活动对AO的正反馈。为此,在未来的年代际预测试验中,可通过改进海温(海冰)、平流层环流和风暴轴活动的预测能力,进一步提高模式对AO的预测技巧。(4)模式年代际试验回报的AO与观测结果存在一定的偏差。采用去除北太平洋模态(NPM)和多元线性回归方法订正冬季AO模态各有优势,前者主要纠正AO北太平洋中心的偏差,后者能综合改进AO三个中心的预测。

关键词： CMIP5 气候模式年代际试验北极涛动预测

能量转化视角下一次引发冬季区域强对流的南支槽研究

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气象 2023年第3期49卷 304-317页

作者：覃皓伍丽泉石怡宁刘乐广西壮族自治区气象台南宁530022 广西壮族自治区气象灾害防御技术中心南宁530022 广西壮族自治区气候中心南宁530022 中国气象局地球系统数值预报中心北京100081 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081

2020年1月24—25日广西出现一次罕见区域性强对流,过程伴随近20年最大范围冰雹天气。南支槽异常发展东移是此次过程的扰动背景,提供了必要的热动力及水汽条件。基于波作用通量及多尺度能量诊断方法,利用常规观测资料、风云卫星资料、NCE... 详细信息

2020年1月24—25日广西出现一次罕见区域性强对流,过程伴随近20年最大范围冰雹天气。南支槽异常发展东移是此次过程的扰动背景,提供了必要的热动力及水汽条件。基于波作用通量及多尺度能量诊断方法,利用常规观测资料、风云卫星资料、NCEP/NCAR以及ERA5再分析资料,从能量转化角度对此次引发区域强对流的南支槽过程进行研究。结果表明:整个过程中纬度和副热带西风急流均较历史同期偏强,有利于上游扰动向下游传播。欧亚大陆上空存在南北两支活跃Rossby波列。源自地中海一带的南支副热带西风急流Rossby波列对南支槽起到主要调控作用,Rossby波能量沿急流频散并在南支槽区辐合,促进了南支槽发展东移。源自北大西洋阻塞高压内部的北支Rossby波列则起到协同作用,促进了乌拉尔山冷槽发展及其与中东槽合并,从而增强了南支波列向下游的传播,进一步增强南支槽;天气尺度有效位能向天气尺度动能的转换以及由背景场向天气尺度的动能输送是南支槽天气尺度扰动发展的主要贡献项。动能的平流输送将获得的天气尺度动能在空间上再分配,维持南支槽稳定发展东移。在此背景下,天气尺度向对流尺度的降尺度动能串级是区域强对流最主要能量源,同时对流尺度有效位能向动能的稳定转换促进了中低对流层的对流扰动发生发展。

关键词：能量转换南支槽区域强对流 Rossby波波作用通量

广西前汛期降水变化特征及其与东南太平洋海温变化的因果联系

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热带气象学报 2022年第2期38卷 265-274页

作者：覃皓伍丽泉何慧广西壮族自治区气象台广西南宁530022 广西壮族自治区气候中心广西南宁530022 广西壮族自治区气象灾害防御技术中心广西南宁530022

利用1979—2019年全国160站逐月降水资料、国家气候中心的西太平洋副热带高压特征指数逐月资料、英国Hadley中心逐月海表面温度资料以及NCEP/NCAR逐月再分析资料,结合小波分析、相关分析、信息流以及合成分析方法,分析了广西前汛期降水... 详细信息

利用1979—2019年全国160站逐月降水资料、国家气候中心的西太平洋副热带高压特征指数逐月资料、英国Hadley中心逐月海表面温度资料以及NCEP/NCAR逐月再分析资料,结合小波分析、相关分析、信息流以及合成分析方法,分析了广西前汛期降水的变化特征及其与东南太平洋海温变化的因果联系。结果表明:近40 a来广西前汛期降水呈弱增多趋势,在1980年代末至21世纪初存在显著的3~5 a周期。在1980年代至1990年代初为少雨期,而在20世纪末至21世纪初期转为多雨期。东南太平洋是海温影响广西前汛期降水的关键区,同年春季以及同期该区域海温变化是造成广西前汛期降水变化的原因之一,海温升高(降低)能够部分导致降水的减少(增多)。同年春季海温偏冷年,关键区西侧为对流抑制,南太平洋出现异常反气旋环流响应,通过垂直环流引起澳大利亚西北侧上升运动异常,减弱了局地Hadley环流。该异常通过大气桥一方面使得副高增强增大,位置偏西偏南,有利于副高西侧的西南气流向广西输送水汽;另一方面使得广西地区上空局地Hadley下沉支减弱,受异常上升运动控制,对流增强,导致降水正异常。反之亦然。

关键词：广西前汛期降水东南太平洋海温因果联系信息流

台风威马逊(1409)强度与降水变化的相互作用

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应用气象学报 2022年第4期33卷 477-488页

作者：覃皓郑凤琴伍丽泉广西壮族自治区气象台南宁530022 广西壮族自治区气候中心南宁530022 广西壮族自治区气象灾害防御技术中心南宁530022

利用2014年7月10日00:00—19日18:00(世界时)热带降水测量(TRMM)卫星3B42降水估测数据以及ERA5再分析数据,结合傅里叶变换以及Liang-Kleeman信息流等方法,分析台风威马逊(1409)强度与降水变化的相互作用。结果表明:台风威马逊(1409)降... 详细信息

利用2014年7月10日00:00—19日18:00(世界时)热带降水测量(TRMM)卫星3B42降水估测数据以及ERA5再分析数据,结合傅里叶变换以及Liang-Kleeman信息流等方法,分析台风威马逊(1409)强度与降水变化的相互作用。结果表明:台风威马逊(1409)降水具有明显的非对称性,降水主要位于台风中心偏西一侧,在该区域台风强度与降水相互影响。相较于台风强度对降水的影响,由降水到台风强度的信息流减小接近1个量级,表明在两者的相互作用中,台风强度变化的影响占主导。在水汽条件上,台风强度的增强(减弱)导致台风中心西南侧水汽通量辐合(辐散)的增强,进而与该区域的降水建立联系。此外,台风威马逊(1409)移动过程中随着强度变化,南海以及西太平洋水汽通道均存在明显响应。在动力条件上,中低层垂直螺旋度强值中心主要位于台风中心西侧,台风强度的增强(减弱),导致台风中心西侧的垂直螺旋度绝对值增大(减小),一定程度促进(抑制)了该区域上升运动的发展,造成更多(更少)的水汽凝结致雨。

关键词：台风强度降水信息流相互作用非对称

CMIP6年代际试验对中国气温预测能力的初步评估

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气候变化研究进展 2021年第2期17卷 162-174页

作者：汤秭晨李清泉王黎娟伍丽泉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 国家气候中心中国气象局气候研究开放实验室北京100081 广西壮族自治区气候中心南宁530022

利用参加第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)年代际气候预测计划(DCPP)的加拿大CanESM5模式和日本MIROC6模式的结果,评估了模式对中国近地面气温的预测能力。在年代际尺度上,两个模式年代际试验对近地面气温的回报技巧均高于历史试验的... 详细信息

利用参加第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)年代际气候预测计划(DCPP)的加拿大CanESM5模式和日本MIROC6模式的结果,评估了模式对中国近地面气温的预测能力。在年代际尺度上,两个模式年代际试验对近地面气温的回报技巧均高于历史试验的模拟能力,采用海温初始化可以提高模式对中国近地面气温的年代际预报技巧。对年代际回报试验的进一步分析表明,两个模式均能较好地预测年平均气温的变化;对季节平均气温,模式在秋季的回报技巧最高,在冬季较低。就区域平均气温而言,两个模式对中国各个地区年平均和季节平均气温都有较高的回报技巧,其中我国南方和西部地区的气温回报技巧比北方高。年平均以及春季、冬季的气温年代际回报技巧总体随提前时间的增加而降低,夏季和秋季的气温回报技巧随提前时间的增加提高。各区域内年代际预测技巧随提前时间的变化特征与全国整体基本一致。

关键词： CMIP6 气候系统模式年代际预测中国近地面气温

BCC＿CSM1.1气候模式年代际试验对北极涛动季节回报能力的初步评估

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气候变化研究进展 2019年第1期15卷 1-11页

作者：伍丽泉李清泉丁一汇王黎娟辛晓歌魏敏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 国家气候中心中国气象局气候研究开放实验室北京100081 中国气象局国家气象信息中心北京100081

本文基于国家气候中心气候系统模式BCC_CSM1.1自1960—2004年每年起报的年代际预测试验结果,初步评估了该模式对北极涛动(AO)的预报技巧。同时,把该模式年代际预测结果与历史试验模拟比较,分析了气候模式初始化对年代际试验预测季节尺... 详细信息

本文基于国家气候中心气候系统模式BCC_CSM1.1自1960—2004年每年起报的年代际预测试验结果,初步评估了该模式对北极涛动(AO)的预报技巧。同时,把该模式年代际预测结果与历史试验模拟比较,分析了气候模式初始化对年代际试验预测季节尺度AO及其年际变化的贡献。结果表明,年代际试验和历史试验均能反映出AO模态是北半球中高纬大气变率第一模态的特征,其中年代际预测试验回报的AO模态与观测的空间相关系数高于历史试验。两组试验基本能再现AO指数冬季最强、夏季最弱的特征。与历史试验相比,年代际预测试验回报月和冬季AO指数与观测的相关系数更高,特别是年代际试验与观测的月AO指数相关系数达到了0.1的显著性水平。年代际试验回报月、春季AO指数的变化周期更接近观测结果。因此,年代际试验中初始状态使用海温资料进行初始化,在一定程度上可以提高AO的回报能力。

关键词： BCC_CSM1.1 气候模式年代际北极涛动(AO) 季节回报

信息流因果理论在分析双台风相互作用中的应用

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气象研究与应用 2021年第3期42卷 55-61页

作者：覃皓郑凤琴伍丽泉广西壮族自治区气象台南宁530022 广西壮族自治区气候中心南宁530022

利用上海台风研究所热带气旋最佳路径数据以及ERA5再分析资料,以台风天鹅(0907)和莫拉克(0908)为例,应用Liang-Kleeman信息流因果理论分析了双台风的相互作用机理。结果表明:(1)台风天鹅强度的变化是造成莫拉克强度变化以及经向移动的... 详细信息

利用上海台风研究所热带气旋最佳路径数据以及ERA5再分析资料,以台风天鹅(0907)和莫拉克(0908)为例,应用Liang-Kleeman信息流因果理论分析了双台风的相互作用机理。结果表明:(1)台风天鹅强度的变化是造成莫拉克强度变化以及经向移动的部分原因,而台风莫拉克强度的变化在一定程度上造成了天鹅的南北移动;(2)台风天鹅主要是通过双台风间的"连体"通道向莫拉克输送位涡以及水汽,进而影响后者强度的变化,影响时段主要在莫拉克的发展初期以及登陆阶段;(3)台风莫拉克对天鹅移动路径变化的贡献不仅包括双台风互旋的直接作用,还包括其调整大尺度环流形势的间接影响。

关键词：双台风信息流因果联系相互作用

广西不同下垫面轨温对比及其与气象条件的关系研究

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气象与环境科学 2024年第3期47卷 30-37页

作者：伍丽泉曾鹏郭晓薇广西壮族自治区气象灾害防御技术中心南宁530022

利用广西水体、林地、城市、耕地4种下垫面的钢轨温度(轨温)和常规气象要素,研究不同下垫面轨温的特征及其与气象条件的关系,并在不同条件下建立多元回归拟合方程。结果表明:轨温与气温日最高(最低)值的差值为0~18℃(0~5℃)。不同下垫... 详细信息

利用广西水体、林地、城市、耕地4种下垫面的钢轨温度(轨温)和常规气象要素,研究不同下垫面轨温的特征及其与气象条件的关系,并在不同条件下建立多元回归拟合方程。结果表明:轨温与气温日最高(最低)值的差值为0~18℃(0~5℃)。不同下垫面的逐日轨温极值与气温极值呈显著的正相关,表明气温是影响轨温变化的决定性因子之一。典型高温、低温过程中,轨温与气温极值变化的同步性较好。与不区分天空类型相比,雾天、多云到阴天、晴天到少云3种不同天空类型下轨温与气温极值的相关性有所提升。在3种条件下利用气温、降水量、相对湿度和风速4个气象因子对4种下垫面的轨温进行多元回归拟合,所得轨温拟合值与观测值的相关系数均超过了0.90,平均绝对误差为0.42~3.33℃,除晴天到少云类型,其余类型的相关值为0.94~0.99,平均绝对误差不超过2.58℃,拟合预测效果可信。

关键词：轨温气温不同下垫面回归拟合