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2013年暴雨研究动态
 
2013年暴雨研究动态
 
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2013 年第一期
来源: 发布时间: 2013年04月19日 发布人:邓雯

暴雨研究动态

                  

BAOYU     YANJIU      DONGTAI

 

 2013   1期(总第1期)   (PDF格式下载)

 

中国气象局武汉暴雨研究所                                  20133

                                                     责任编辑:邓 雯 

   

“流域水文气象耦合关键技术研究及其应用”通过科学技术成果鉴定……………………(2)

AREM中尺度数值预报模式资料同化及关键物理过程技术研究”获

2012年度省科技进步二等奖…………………………………………………………………(2)

《暴雨灾害》被列入气象正研评审刊物………………………………………………………(3)

《暴雨年鉴》已由中国气象局武汉暴雨研究所编撰出版……………………………………(3)

论文摘要                                                    

北美季风对流层高空槽的增雨机制…………………………………………………………(3)

萨赫勒地区中尺度对流系统跟踪:云参数与降水之间的关系……………………………(4)

台风路径和岛屿地形对与2009 Morakot 相关台湾强降水的影响…………………(5)

定量研究飓风与极端降水事件的关系………………………………………………………(5)

TRMM 降水雷达获得的热带气旋雨带的垂直结构…………………………………………(5)

气候变暖背景下极端降水的变化程度………………………………………………………(6)

瞬变涡扰动法在极端天气事件预报中的应用………………………………………………(6)

NCEP/NCAR 再分析资料所揭示的全球季风降水变化………………………………………(7)

台风远距离暴雨有待深入研究的几个方面…………………………………………………(8)

一次暴雨过程中重力波参数演变特征的模拟结果………………………………………(9)

  

美中西部半世纪来极端降水事件倍增………………………………………………………(9)

新模型可解释极端天气形成原因……………………………………………………………(9)

部分极端天气与全球变暖直接相关…………………………………………………………(10)

日新型气象雷达可在10秒内观测雨云……………………………………………………(11)

美发现暴风雨引发剧烈对流有损大气臭氧………………………………………………(12)

空气穿过热带森林易促成降雨………………………………………………………………(12)

 

 

流域水文气象耦合关键技术研究及其应用”通过科学技术成果鉴定

2013 35日,湖北省科技厅在北京组织召开了中国气象局武汉暴雨研究所“流域水文气象耦合关键技术研究及其应用”成果鉴定会。鉴定专家委员会由国家气象中心李泽椿院士、中国气象科学研究院徐祥德院士、中国科学院地理科学与资源研究所刘昌明院士以及中国气象局预报与网络司、南京大学、水利部水文局、长江科学院等单位的9名专家组成。

鉴定委员会一致认为:“流域水文气象耦合关键技术研究及应用”应用气象研究最新成果,发展了实时洪水预报中水文气象耦合的关键技术,属气象行业首个长江、淮河流域气象业务应用的流域水文气象耦合预报模式。项目总体达到国际先进水平,在水文气象耦合中降水时空匹配技术、基于GIS的起伏地形下栅格化土壤湿度计算、增长繁殖模方法下的QPE初值扰动生成技术等方面处于国际领先水平。

该成果由中国气象局武汉暴雨研究所联合武汉大学、南京信息工程大学、武汉中心气象台等十几家科研业务单位共同完成。项目组通过研究,自主研发了基于定量降水估算(QPE/定量降水预报(QPF)的流域分布式水文模型,实现了45种气象要素1千米×1千米高分辨率网格的分布式模拟,研发了QPEQPF新技术,发展了实时洪水预报中水文气象耦合的降尺度关键技术,建立了基于Web的流域水文气象实时预报系统,实现了与Micpas系统的融合。

  该系统成功应用于江淮地区、三峡库区等区域 ,为江淮流域防洪减灾提供了重要的科学依据和技术支撑,取得了明显的经济和社会效益。

                                                

(武汉暴雨研究所 彭涛 孙京)

 

AREM中尺度数值预报模式资料同化及关键物理过程技术研究”获2012年度省科技进步二等奖

 201293湖北省科学技术厅“2012年度湖北省科学技术奖励授奖项目公告”得知,中国气象局武汉暴雨研究所主持牵头的公益性行业(气象)科研专项“AREM中尺度数值预报模式资料同化及关键物理过程技术研究”荣获湖北省2012年度科技进步二等奖。

“AREM中尺度数值预报模式资料同化及关键物理过程技术研究为我国首批公益性行业(气象)科研专项之一,由中国气象局武汉暴雨研究所主持,中国科学院大气物理研究所、北京应用气象研究所、湖南省气象台、中国气象局成都高原气象研究所、安徽省气象台、河南省气象台与江西省气象台7家协作单位共同承担。该项目基于我国科学家自主发展的Advanced Regional Eta ModelAREM)模式,围绕资料同化、物理过程、区域集合预报技术等方面开展AREM中尺度数值预报模式关键技术研究,通过项目的实施 ,建成一个具有先进的资料同化系统、物理过程较完善的中尺度暴雨数值预报模式快速更新循环系统,并将建立首个基于BGM方法并具有区域特色的短期区域暴雨集合预报系统,有效提高了我国数值天气预报的水平。

 

(武汉暴雨研究所 林春泽 李俊)

《暴雨灾害》目前被列入气象正研评审刊物

201212月,来自《中国科技期刊引证报告》(CJCR)2012年版)的数据显示,中国气象局武汉暴雨研究所主办的《暴雨灾害》又上一级新台阶,其影响因子排名跃居218名,已被中国气象局人事司列入气象正研评审刊物之一,视为二级核心期刊。

《暴雨灾害》自2007年取得连续出版物标准刊号以来,立足气象学科发展前沿,及时报道暴雨监测预警技术、暴雨形成机理和预测方法、暴雨数值预报技术等方面的科研成果,办刊成绩显著,201112月被正式收录为中国科技论文统计源期刊” (中国科技核心期刊),一年来,其影响因子增长较快,同时总被引频次、他引率等指标也不断提高。

                                               

(武汉暴雨研究所 廖移山 邓雯)

 

 

《暴雨年鉴》已由中国气象局武汉暴雨研究所编撰出版

在中国气象局及预报网络司的关心支持下,武汉暴雨研究所承担了我国《暴雨年鉴》的编纂工作。这是我国关于暴雨的第一部专业性年鉴,它的出版,使暴雨这类对我国影响极为严重的气象灾害开始有了科学、系统、连续的记载,并填补了我国在暴雨专业年鉴方面的空白。

暴雨作为一种以高强度降水为主要特征的天气现象,其准确预报一直是气象部门的难点和重点。因此,加强暴雨科研,提高其预报准确率,减轻暴雨灾害对社会经济造成的损失,是政府决策部门和社会公众的期望所在。研究和探索暴雨发生、发展和变化的规律,需要大量的探测资料作支撑,需要大量暴雨发生的历史史实为基础,编纂出版《暴雨年鉴》,既能够提供一本全面反映、准确记录当年我国暴雨状况的资料汇集,供广大科研业务、教育培训、决策管理及相关工作的同志参考,为暴雨监测预报、防灾减灾及水资源调配管理等提供服务;又可以为气象部门开展暴雨科技攻关、暴雨灾害评估、暴雨预报总结提供基础检索资料;同时,随着岁月积累,也能形成一套反映我国暴雨状况的历史典籍,丰富我国的气象文化。

《暴雨年鉴》主要针对当年全国暴雨概况进行统计分析并加以综述,并从单站暴雨、连续性暴雨、区域性暴雨等几个方面进行索引,年鉴还对当年主要暴雨过程及重大暴雨事件进行综合分析,书后还附录了全国暴雨气候概况。

《暴雨年鉴》从2008年开始整编,现已编撰完成了20082010年的《暴雨年鉴》,2011年的年鉴也即将出版发行。

                                                  

(武汉暴雨研究所 廖移山 闵爱荣)

 

 

北美季风对流层高空槽的增雨机制

Mechanisms for Precipitation Enhancement in a North American Monsoon Upper-Tropospheric Trough

Andrew Newman 等研究了北美季风对流层高空槽的增雨机制。热带对流层高空槽(TUTTs)是多发生在太平洋和大西洋上空的夏季瞬变扰动,也观察到经常在北美季风(NAM)地区发生。然而,与太平洋和大西洋的对流层高空槽的主导降水出现在扰动的东侧不同,在北美季风(NAM)地区,当扰动通过墨西哥北部山区时,其西侧的降水明显增强。为了研究这一现象,对2004712-14日北美季风实验期间NAM核心区域的TUTT事件进行了convection-permitting simulations试验。使用一种去除涡旋与其异常联系的方法将TUTT的影响分离出来,采用了六个模拟试验,三个涉及TUTT的影响,另外三个没考虑TUTT。结果发现,TUTT的平均模拟导致地面至500hPa以及700-400 hPa之间的切变增强,沿西马德雷山脉(SMO)的对流有效位能(CAPE)也逐渐增大。这些差异导致对流的变化,考虑TUTT的模拟具有更强的对流,较大的最大上升速度以及低海拔地区更多的降水。总的来说,在TUTT与北西马德雷山脉(SMO)相互作用的主要时期,考虑TUTT的模拟平均多出15%的降水,也存在与偏振雷达观测相一致的轻微的模拟微物理差异。最后,TUTT经过对流修正去除了713海湾潮事件的影响。

                           

 邓雯 编译自J.Atmos.Sci.201269(6):1775-1792

 

 

萨赫勒地区中尺度对流系统跟踪:云参数与降水之间的关系

Tracking mesoscale convective systems in the Sahel:relation between cloud parameters and precipitation

Clémence Goyens 等研究指出,虽然中尺度对流系统(MCSs)是半干旱的萨赫勒地区降水的主要来源,但MCS特征及其与降水之间的关系仍然不清楚。然而,要想深入了解二者之间的联系,只有对该地中尺度对流系统(MCSs)进行分类并最终通过系统总降水量或最大降水强度的代用变量——云参数来到达提高定量降水估计的目的。因此 ,本研究的目的是分析云参数和降水变量的分布以及它们的一致性,量化它们之间的关系 。通过使用EUMETSAT逐小时气象卫星红外(10.8μM)图像,来自美国国家航空和航天局(NASA)的热带降雨测量的3小时降水数据和MCS的跟踪算法。试验范围为乍得湖地区,时间长度为200661922。结果表明 ,萨赫勒地区的中尺度对流系统通常表现为最大的云覆盖大约57 000平方公里,9小时的寿命,一个存在6小时的隐嵌对流核心,降水峰值为12.3毫米/小时。另外还可看到,云和雨变量之间存在一个回归序列;最大云覆盖总是跟随在冷对流核心最低亮温之后并伴随着降水峰值。更长寿命和更大的中尺度对流系统以及中尺度对流系统嵌入非常寒冷和长寿命的对流核心表现出增强时,可能引起更强烈的降水。关注冷对流核心的特性而不是整个系统的特性能更确切地预测降水,前者与降水产生的相关性更好,可作为代理参数利用二维非线性回归模型估计最大降水强度。

                    

邓雯 编译自Int.J.Climatol.2012,32(12):1921-1934

 

 

台风路径和岛屿地形对与2009 Morakot 相关台湾强降水的影响

Impacts of Typhoon Track and Island Topography on the Heavy Rainfalls in Taiwan Associated with Morakot (2009)

Baoguo Xie等利用WRF模式进行云分辨集合模拟和灵敏度试验来研究台湾2009年莫拉克台风引起的破纪录降雨和洪水事件的动力学特征和可预测性。结果表明,好的降雨预报依赖于台风登陆时准确的轨迹预测。而好的轨迹预报,与台风环流及台南复杂地形的相互作用密切相关,后者在暴雨预测中起主导作用。通过理想化的一维降雨率预测模型研究表明,地形坡度、水平风强度及西南上坡气流中的中—低对流层水汽含量是决定降雨位置和强度的主要因素。台风环流及西南季风气流输送充沛的水汽进入台湾南部与该地区复杂地形相互作用产生强降雨。与此同时,作为华南季风的一部分,西南气流可能受台风环流影响明显增强。

                          

邓雯 编译自Mon.Wea.Rev.2012,140(10):3379-3394

 

 

定量研究飓风与极端降水事件的关系

Quantifying the Relevance of Cyclones for Precipitation Extremes

Stephan Pfahl 等研究了飓风与极端降水事件的关系。由于极端降水事件对社会巨大的潜在影响,且其就气候变化而变化,了解导致这些事件的机制是十分重要的。在这项研究中,对天气系统的一类特殊类别,即导致区域尺度极端降水事件发生的气旋,使用ECMWF再分析全球中期数据进行了量化处理。这样一个基于极端降水事件的气候方法补充了以前的个例研究,确立了气旋和强降水量之间的物理关系。研究发现 ,高百分率的极端降水事件与气旋的影响直接相关 。热点区域被确定,该区域由飓风引发极端降水事件的百分率超过80%(例如,地中海地区、纽芬兰岛、日本附近以及南中国海)。结果表明,在这些区域,由全球变暖而引起的强降水的变化对动力强迫的变化尤其敏感。例如,与风暴轨迹的漂移相关,此外 ,该文还研究了飓风特性与极端降水的关系。在北半球的风暴路径的出口区域,这些气旋比极端降水事件没有关联的低压系统稍稍强烈,但在中纬度的其他大部分地区 ,核心低压并不存在差别。飓风和极端降水之间的基本联系可以为洪水预测提供指导 ,但仅基于单纯的飓风特性来确定预测规则是不太可能的。

                           

邓雯 编译自J.Climate2012,25(19):6770-6780

 

 

TRMM 降水雷达获得的热带气旋雨带的垂直结构

Vertical Structure of Tropical Cyclone Rainbands as Seen by the TRMM Precipitation Radar

Deanna A. Hence 等利用十年的热带降雨测量卫星降水雷达数据(TRMM PR)研究热带气旋雨带的垂直结构。雷达回波统计数据显示,雨带呈双层结构,通过融化层分离成不同的形式。冰层是来自于眼壁和冰左侧高空衰减对流单体的颗粒组合物。该层是风暴内部区域最明显的,且随着风暴强度增强而发展。内部雨带的垂直结构受眼壁出流的限制,尽管它由强大的嵌入式对流单体和充沛的层状云降水组合而成,二者在强气旋中变得更为明显。雨带区的辐合强度、垂直结构和对流活动量的变化表明雨带区域内外200公里半径范围内降水特性的变化。在此半径之外的区域,存在更多的对流性降水,其雨带分布也更加稀疏。外部区域雨带的结构对暴雨强度的变化相对不敏感。雨带的内外区域受环境风切变矢量影响。切变的右象限包含新的对流而左象限主要为层状雷达回波。当环境风切变增强时,雨带结构的不对称分布也加强。凉爽的海表阻碍了雨带对流均匀性。

                            

邓雯 编译自J.Atmos.Sci.2012,69(9):2644-2661

 

 

气候变暖背景下极端降水的变化程度

How much do precipitationextremes change in a warming climate?

许乾忠等使用ECMWFNCEP逐日再分析资料,分析了全球变暖环境下降水强度的变化。研究结果表明,基于两种再分析资料得到的结果和以往基于GPCP的有关研究结果具有很好的一致性,再分析资料给出了极端降水变化的又一种独立证据。研究指出,全球平均温度升高1,前10%的强降水的年降水量就会增加大约一倍,而小雨、中雨的年降水量会减少约20% 。这些变化会使干旱、洪涝风险加剧,从而严重影响全球生态系统。由于观测到的风场和湿度场的数据同化 ,再分析使用的大气模式能够较好地模拟随全球温度变化的降水强度变化。耦合气候模式也可以模拟出降水强度的变化,但对变化幅度的估计偏低约一个量级 。出现这种低估的最可能原因是由于气候模式的空间分辨率不高,无法准确反映大气对流情况。

                                   

 邓雯 编译自Geophys.Res.Lett., 2012, 39

 

 

瞬变涡扰动法在极端天气事件预报中的应用

钱维宏介绍了一种新的大气变量物理分解法,大气变量物理分解可得到逐日气候波、行星尺度的瞬变波和天气尺度的瞬变涡。

大气变量物理分解采用如下方法:全球大气观测变量可以分解成纬圈和时间平均的气候对称部分、时间平均的气候非对称部分、纬圈平均的瞬时对称部分和瞬时非对称部分。满足这四部分分解的方法称为物理分解。全球大气温度、位势高度和风等都可以物理分解为四个部分。以下的分解式中,V(λ,φ,t)Y*’是第Y年第t日确定时刻(如世界时00时)的瞬时天气尺度扰动风(或位势高度、温度)的分量:

V(λ,φ,t)Y*’= V(λ,φ,t)Y-[ ]-Vt*(λ,φ)-[V(φ,t)]Y’                  

其中,V(λ,φ,t)Y为大气观测的变量。[ ]反映的是太阳辐射季节变化对应的第t日确定时刻的纬圈平均气候风。Vt*(λ,φ)是相对第t日确定时刻用第1年至第N年时间平均的空间格点风减去相对第t日太阳辐射对应的纬圈平均季节变化风分量[ ]后的逐日确定时刻的空间气候风分布 ,它反映的是海陆、地形(包括局地环境)差异季节调节的逐日确定时刻的气候风。[ ]Vt*(λ,φ)之和为太阳季节辐射与海陆环境共同影响下的逐日确定时刻的气候风,可用过去历史资料确定。

[V(φ,t)]Y’  是纬圈平均的行星尺度瞬变扰动风。它的分离方法是用全球观测的风先做行星尺度的纬圈平均,再减去气候对应日确定时刻的纬圈平均风。

V(λ,φ,t)Y*’ 与“传统天气图”上的变量不同的是,它不包含逐日的气候分量和逐日的行星尺度瞬变扰动分量。

观测大气变量物理分解后的扰动分量可以从原始观测资料中显现出来,方便监测、跟踪和预报。这些瞬变涡旋扰动是相对逐日气候和行星尺度瞬变扰动的距平,是一些异常的高值与低值系统。这些扰动系统的强弱 、稳定和持续时间与极端天气事件(暴雨、热浪、低温、冰冻、干旱)有直接的联系 。因此极端天气事件的预报可用瞬变涡扰动法。                           

 

摘自《气象科技进展》2012,25):44-48

 

 

NCEP/NCAR 再分析资料所揭示的全球季风降水变化

林壬萍,周天军等基于观测事实,从降水气候态特征、季风降水的长期和年际变化三个方面,评估了NCEP 再分析降水资料对全球季风降水的模拟能力。由于再分析资料同化了各类观测资料和卫星资料,其大气环流基本可被视作是“真实”的,再分析资料中的降水场可被视作是环流预报堪称“准确”的大气环流模式的预报结果。主要结论如下:

(1) 在气候态上,观测资料表明,年平均降水的大值中心位于赤道上,且雨带相对于赤道呈现对称分布;主要的季风降水区域均位于靠近赤道的两侧,南北纬45°以内;季风区中小雨和大雨的累积降水量低 ,而中雨的累积降水量显著高于前两种降水。NCEP1 能够较好再现观测季风降水的气候分布、季风模态和春秋非对称模态的空间分布,其中两个模态的空间相关系数达到0.8 以上,均方根误差小于2 mm/dNCEP1 模拟的小雨和大雨的累积降水量略小于观测 ,但是中间强度降水的累积降水量显著高于观测,可见即使大气模式对环流的预报堪称完美,其物理过程上的误差依然会导致低估小雨的贡献。(2) 关于全球季风降水在过去三十年里的变化特点,观测资料显示全球季风指数GMI 没有明显的变化趋势 ,北半球陆地季风降水在1990 年之后呈现减弱的趋势,而南半球陆地季风降水在1990年之后呈现增加的趋势。同时 ,季风指数以及年循环指数ARI 的时间序列均显示季风降水存在很显著的年际变率。(3) 趋势和年际变率的模拟上,NCEP1 能够总体再现陆地季风区夏季平均降水的长期变化趋势和年际变率,北半球好于南半球。通过对AR 的经验正交分析,可以看出NCEP1 能够模拟出观测中季风强度的主要空间分布特征,对应的时间序列与观测非常一致,相关系数接近1。这表明,环流模拟准确的大气模式亦能够准确再现出季风强度的主要的空间分布特征是年际变率特征。同时 ,观测中所体现出的 AR 的统计学显著性空间分布特征, NCEP1 中几乎都能得以再现,说明NCEP1 大体上能够模拟出季风区各个格点降水强度的长期趋。但是在北非季风区,NCEP1 模拟的趋势显著性与观测正好相反,这也对应了AREOF 第一模态分布上,NCEP1 在北非季风区的结论与观测相反。本文的结论对当前大气模式物理过程的改进,有参考价值。模式对降水的模拟偏差来源除了环流场和模式物理过程,还包括湿度场、云水 、云冰等的偏差 。再分析资料中的湿度场,经过同化后接近真实值(Kalnay et al., 1996)。而云水和云冰等物理量,在该再分析系统中是依赖于模式物理过程的诊断量,偏差亦源于模式物理过程。因此,模式对降水的模拟偏差主要由环流场和物理过程决定。当环流场接近真实时 ,误差主要来自于模式物理过程。此外,NCEP1 再分析资料模拟的海洋降水与观测的较大偏差究竟是由于模式物理参数化过程的误差导致、还是由于观测本身的不确定性导致,有待进一步研究。与此同时,陆地上站点观测资料的数量和质量远高于海洋上的观测资料 ,这会使得同化后的NCEP1 环流场在陆地上好于海洋上,因此其模拟的陆地降水会比海洋降水更接近于观测。

                        

摘自《大气科学》2012,365:1027-1040

 

 

台风远距离暴雨有待深入研究的几个方面

丛春华,陈联寿等对台风远距离暴雨的研究现状进行了阐述。探讨了台风远距离暴雨的显著特征 ;台风与西风槽、东北冷涡、西南涡、弱冷空气、高低空急流的相互作用;以及台风和中纬度系统对降水的影响。提出了值得深入思考和研究的几个方面:

1)台风远距离暴雨的气候特征。目前关注和研究台风远距离暴雨的气象学者大多是一线预报员。受日常工作关注重点的限制 ,各省一线预报人员多关注本省个例,除对山东、陕西影响本省的台风远距离暴雨的相关统计工作外 ,其他均属个例的诊断分析或数值模拟,涉及气候特征的研究甚少。而对气候特征的分析有助于从总体上把握相互作用的一般规律:包括地理区域的分布特征,不同地域的台风远距离暴雨不同的流型,不同系统间的影响机理等。在有了台风远距离暴雨的判断标准后,就可以开展相关统计研究工作。

2)中低纬系统相互作用机理。台风远距离暴雨涉及到其与多种中纬度系统的相互作用,形势多样、机理复杂,有关的研究尚不深入。如地形在台风远距离暴雨的作用如何?台风远距离暴雨中的触发机制是什么?在不同的台风远距离暴雨过程中台风的作用有何不同?这些问题目前尚找不到满意的答案,台风与中纬度系统相互作用的机理还有待于进一步的探索研究和突破。

3)台风远距离暴雨的物理概念模型。由于台风可以与很多的中纬度系统相互作用产生远距离暴雨,且相互作用时的大气环流形势和机理存在明显的不同。单个个例的诊断分析很难给出一个完整的物理概念模型供预报员参考 。而一个正确的物理概念模型对一线预报员非常重要。

                               

摘自《热带气象学报》,2011,271):264-270

 

 

 

一次暴雨过程中重力波参数演变特征的模拟结果

邓少格、钟中等利用中尺度数值模式WRF2003745日淮河流域特大暴雨过程进行了数值模拟 ,并利用高时空分辨率模拟结果资料,提取了暴雨中心区大气重力波频率、周期 、水平波长、垂直波长、水平相速和群速等特征参数,分析了暴雨过程中重力波参数随时间的演变特征。分析结果表明,对此次暴雨强降水过程影响较大的重力波主要是发展的α中尺度波和β中尺度波 ,暴雨后期随着重力波的频散,周期和水平波长有减小趋势 ,频率有增大趋势。非降水区的重力波参数特征和降水中心区有明显不同,大气中小振幅的α中尺度和β中尺度重力波是否发展和暴雨强降水的发生关系密切。

 

摘自《地球物理学报》2012556):1831-1843

 

 

美中西部半世纪来极端降水事件倍增

美国落基山气候组织和自然资源保护委员会2012 5 16 日联合发布报告称,过去半个世纪以来 ,美国中西部地区发生极端降水事件的频率增长一倍多,气候变化是可能诱因之一。

报告显示,1961 年至2011 年间,美国中西部地区单日降水量超过约76 毫米的极端降水事件的发生频率上升了103% ,其中增长最多的州为威斯康星州,上升了203%。研究人员利用气象站数据完成的报告显示,1961 年至2011 年间,中西部地区年降水量增加大约23% ,洪灾最严重的年份是2008 年,当年中西部地区各州经济损失达到160 亿美元。

“极端降水事件发生频率的增加 ,再加上由此引发的洪水,很可能代表了中西部地区在气候变化面前的巨大脆弱性。”落基山气候组织主席史蒂芬.桑德斯表示。桑德斯认为,人类日益增加的二氧化碳等温室气体排放引发气候变化 ,而气候模型预测,气候变化将导致更多极端降水和洪水事件,因此,美国中西部地区极端降水事件增多不能被认为是单纯的自然灾害,而应被视为自然 、非自然混合灾害。如果温室气体排放继续增加,中西部地区预计会有更多极端降水事件。

 

摘自http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2012/5/264275.shtm

 

 

新模型可解释极端天气形成原因

——人为造成的气候变化扰乱了北半球大气流动模式

近年来,世界多地遭受了区域性极端天气,如美国、俄罗斯分别于2011年和2010年遭遇热浪,此时巴基斯坦却遭前所未有的洪灾。据物理学家组织网225报道,德国波茨坦气候影响研究院(PIK)科学家认为,这些个别的破坏性气候事件背后有着共同原因:人为造成的气候变化通过一种难以觉察的共振机制 ,屡屡扰乱了北半球的大气流动模式。相关论文将发表在本周的美国《国家科学院学报》上。

 “中纬度地区是全球大气运动的重要部分,这里形成的大气波动会绕整个地球徘徊,在热带和北极区之间来回振荡。当气流向上摆时,这些波会从热带吸收热空气送到欧洲、俄罗斯或美国;向下摆时,同样会将北极的冷空气送到那些地方。”论文领导作者弗拉迪米尔·皮托克弗解释说,“我们发现,在最近的几次极端性天气事件中,这些全球性大气波的摆动轨迹几乎停滞了,且时间达几周之久。在上一次带来热空气后,并没有带来冷空气,所以热空气就一直停在那里。而我们观察到,通常虚弱无力地缓慢移动着的那部分波,此时被明显放大。”

研究人员开发出一种能描述天气尺度波在热带以外运动的方程,并用美国国家环境预报中心的每日标准天气数据进行了检验,在发生近几次极端天气事件期间,方程模型明确显示了某些特殊波,如“波7wave seven,有7个波谷和波峰跨越全球)慢慢停滞并被显著放大的情况。数据还显示,特殊大气运动模式增加了。

皮托克弗指出,这里的时间是关键。两到三天达到30摄氏度还不要紧,如果超过20天,就会导致极端的热压力。因为许多生态系统和城市不能适应这一点,热季延长会导致死亡人数增加、森林火灾和收成损失。

温室气体排放造成的气候变化不一定会导致全球统一变暖。皮托克弗指出,在北极,温度相对增高使冰雪融化,放大了升温效应,使其高于全球平均升温水平,这反过来缩小了北极和欧洲之间的温差——温差是空气流动的主要推动力量。此外,陆地比海洋更容易变暖或变冷。“这两个因素是我们发现的共振机制的关键,它们导致了中纬度地区非自然的空气流动,使天气尺度波受困时间延长。”

研究人员指出,近些年极端天气频发,人们不知道气候将会怎样发展。这些异常天气并不是对平均变暖趋势的线性反应,新模型有助于人们理解极端天气和人为气候变化之间的关系。论文合著者、PIK主管汉斯·约阿希姆·斯凯胡伯说:“我们的动态分析有助于解释为何新型极端天气增多。以往研究将其归因于气候变化,但并未发现它们背后的机制。这是一次非凡的突破。”

但他还指出,事情并非如此简单,出现极端天气的增加可能还有其他因素的作用,包括自然变化。此外研究只用了32年的数据,时间跨度还太短,不足以得出定论。

 

摘自http://www.stdaily.com/stdaily/content/2013-02/27/content_576697.htm

 

 

部分极端天气与全球变暖直接相关

在美国国家海洋与大气管理局和英国气象局的支持下 ,2012 710 日出版的《美国气象学会学报》打包刊载了6 项同行评审的研究成果 。研究人员通过各种各样的技术手段搜寻了大气中增加的温室气体与发生在世界各地的极端天气和气候之间的任何联系。有些方法涉及到气候建模,而其他方法则利用了相关地区的长期气候记录。

2011 年,得克萨斯州经历了自 1895 年有记录以来最热和最干燥的春夏季生长季节 。尽管拉尼娜现象造成的低于正常水温的海水在热带太平洋海域有助于增强得克萨斯州的高温和干旱,但科瓦利斯市俄勒冈州立大学的气候科学家David Rupp 和他的同事发现,同全球变暖在50 年前刚刚开始时相比,与拉尼娜现象相关的热浪出现的几率已经达到了前者的20 倍。同样,英国牛津大学的气候科学家Neil Massey和同事发现,拜全球变暖所赐,英国在2011 11 月出现的非同一般的暖冬——这是自1659 年以来第二个最暖的 11 月——再次发生的可能性是50 年前的62倍。这种关联似乎很难与英国在2010 12 月发生的极端严寒相调和——后者是英国有记录以来第二个最冷的冬天,但是Massey 和同事强调,全球变暖并不能排除极端寒冷天气的出现。他们认为,异乎寻常寒冷的冬季还将持续,只是发生的几率将越来越低。事实上,今后像2010 12 月那样的严冬出现的可能性比上世纪60 年代减少了一半。

然而德比尔特市荷兰皇家气象研究所的气候科学家Geert Jan van Oldenborgh 和他的同事报告指出,并非每一种极端气候都与全球变暖有关 。他们分析了去年对泰国湄南河流域造成沉重打击的灾难性洪水。事实证明,流向下游的河水总量并没有明显的不同。实际上,气候模型并没有显示该地区的降雨量在目前或未来将有显著的增加。相反,研究人员推断认为 ,在洪水造成的破纪录损失的背后可能是河流上的水库管理以及在河两岸大量增加的建筑所引发的问题。这个第一次极端天气和气候事件即时分析的支持者希望使其成为一个年度的 “归因服务”,从而理顺全球变暖对这些引人注目的事件的影响——这些事件在公众和决策者的脑海中依然记忆犹新。然而并非所有的研究人员都认同这一想法 。美国科罗拉多州博尔德市国家大气研究中心的气候科学家KevinTrenberth 就表示:“我完全赞成这个目标,但这种努力并不会有什么效果。”他说,如果有的话,目前对于全球变暖影响的估计是保守的。Trenberth 指出 ,现在使用的为了这一目的的数据集往往太短缺,而模型通常也都存在严重缺陷。他说:“这是在正确的方向上前进,但还有很长的路要走。”

 

摘自《图书馆文献资料通讯》2012年第156

 

 

日新型气象雷达可在10 秒内观测雨云

日本信息通信研究机构和大阪大学、东芝公司的研究小组日前正式公布了一款新型气象雷达,这种雷达能在最短10秒内对迅速变化中的积雨云进行立体观,这种积雨云往往会引发暴雨和龙卷风。

据介绍,现有的小型气象雷达需要多次旋转天线才能进行立体观测,花费约5 分钟,所以无法充分观测积雨云并预报突发性暴雨和迅速移动的龙卷风。新型雷达只要旋转一次天线就能进行立体观测,如果观测半径是30 公里,只需10 秒,如果观测半径是60 公里,也仅需30 秒。

目前已有一部新型气象雷达安装在大阪大学一栋教学楼屋顶上,并且从6 月开始就进行了试验观测。雷达能对半径60 公里、高14 公里的立体范围内进行观测。

 

摘自http://www.stdaily.com/stdaily/content/2012-09/03/content_514071.htm

 

 

美发现暴风雨引发剧烈对流 有损大气臭氧

美国的一项新研究显示,暴风雨引发的剧烈大气对流会导致水蒸气进入距地表更高的平流层,“破解”部分臭氧分子。

哈佛大学等机构的专家在《科学》上报告说,美国夏季的暴风雨会“搅动”距地表最近的局部大气对流层,使部分水蒸气上升进入更高的大气平流层底部,

推动臭氧发生化学反应。臭氧对氯和溴等元素非常敏感,而水蒸气会把大气中的氯和溴变成自由基,进而“破解”部分臭氧分子并生成氧气。是否发生这种“破解”反应取决于大气温度和水蒸气含量。

研究人员指出,尽管这项研究主要基于美国地区收集的数据,但其他中纬度地区也会出现类似情况。

此前有研究显示,类似情况曾在地球南北极上空出现过。这份研究报告的主要作者、哈佛大学大气学专家詹姆斯·安德森说,全球变暖可能使暴风雨更加频繁,从而提升地球臭氧层如此受损的风险。

臭氧层可以阻挡太阳射向地球的大部分紫外线,保护人类、动物和农作物免受过强的紫外线辐射侵害。研究人员表示,太阳紫外线对地辐射是否会因上述“破解”反应出现变化,还有待长期深入研究予以解答。

 

摘自http://www.stdaily.com/stdaily/content/2012-07/31/content_50133htm

 

 

▲ 空气穿过热带森林易促成降雨

这一全球性观测分析表明,森林通过一个水循环反馈机制对顺风方向数百公里距离的降水施加很强的控制。在降水时,其中一部分通过蒸腾和蒸发返回大气中。在热带,这一过程长期被认为是降水总预算的一个重要部分。但大部分证据都来自模型研究,这些研究仍存在不确定性。

英国利兹大学地球与环境科学学院DominickSpracklen 及其同事采用遥感和大气反向轨迹模拟方法发现,空气穿过致密森林时所产生的降水量比其穿过稀疏植被所产生的降水量多约两倍。他们估计,如果亚马逊地区森林砍伐情况以当前速度继续,那么季节性降水将减少12%21%。他们的结论是,如果要避免对区域降水产生很大影响,那么遏制森林砍伐的努力将至关重要。

 

    摘自《图书馆文献资料通讯》2012年第159

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