来源:Atmosphere 发布时间:2022/2/17 17:31:39
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Atmosphere:气象学领域编委精选文章 | MDPI 编辑荐读

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Atmosphere 期刊下设11个专题,包含气溶胶、空气质量及其对人类健康的影响、空气污染控制、气象学、气候学、生物气象学、生物圈/水圈/陆地-大气相互作用、大气技术、仪器和建模的研究、高层大气以及行星大气。本期整理了五篇2021年发表于Atmosphere 期刊气象学专题的编委精选文章,主题涉及强降水气候学研究、逆尺度对流增长、地中海强气旋预测、大气河流、太平洋沃克环流等方面,希望为相关领域学者提供一些新的思路与参考。

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1. A 7-Year Climatology of Warm-Sector Heavy Rainfall over South China during the Pre-Summer Months

夏季前华南暖区暴雨的7年气候学研究

Tao Chen and Da-Lin Zhang

DOI:10.3390/atmos12070914

华南地形背景下线性MCS概念模型。

由于目前对强降雨 (Heavy Rainfall, HR) 事件预测与相关中尺度对流系统 (Mesoscale Convective System, MCS) 物理机制的了解仍然存在局限性,本研究对2008年-2014年间4月-6月华南地区暖区 (即地面冷锋远端) 的58个HR事件,即暖区暴雨 (WSHR, Warm-Sector Heavy Rainfall) 事件进行了降水、大尺度环流、风暴前环境条件及中尺度对流系统类型等方面的综合分析。结果表明,WSHR事件的大尺度环流可分为锋前、西南暖湿上升气流、低层涡等类型,且前两种类型发生频率较高;同时,基于变量的合成分析,风暴前环境特点主要体现为:具有50 mm以上可降水量的深厚湿层、850 hPa的高对流有效位能、相当位温≥340 K、400 hPa 以下弱垂直风切变、925 hPa存在低空急流并伴随弱的暖平流;对流活动高峰出现在下午和凌晨,对应的3类MCS分别为线状、一条后面跟随层云降水的对流带及逗号状。研究发现,沿海地区的许多线状MCS由局部地形引发,受海风的影响而增强,而后两类MCS则在西南暖湿气流中绝热抬升。它们都是在有利的准地转强迫环境中发展起来的。研究最后建立了概念模型,有利于对华南地区WSHR事件的理解和预测。

2. On the Relationship of Cold Pool and Bulk Shear Magnitudes on Upscale Convective Growth in the Great Plains of the United States

冷池和整体切变强度与美国大平原逆尺度对流增长的关系

Zachary A. Hiris and William A. Gallus, Jr.

DOI:10.3390/atmos12081019

图为在 (a) 控制实验:(b) SBL250 (变更250m高度以下的温度廓线);(c) SBL750 (变更750m高度以下的温度廓线) 和 (d) WINDR 实验 (MCS和非MCS事件的风廓线互换) 中模拟 2016年6月13日MCS事件的最低模型反射率。

对流演变研究中,逆尺度对流增长仍缺乏全面认知,数值天气预报模型难以准确描述对流形态。为更好了解促进逆尺度对流增长的物理机制,本文采用天气研究与预测模型 (Weather Research and Forecasting, WRF) 模拟了2016年美国大平原上的30次暖季对流事件,以确定逆尺度对流和非逆尺度对流环境的差异。利用Bryan Cloud Model (CM1) 完成不同的热力学环境和风廓线的敏感性测试,检测其对逆尺度对流成长的影响。WRF模拟表明,在对流开始的最初几个小时内,与非对流增长的情况相比,大规模对流增长的情况下冷池明显更强,而垂直风切变强度与中尺度对流系统 (Mesoscale Convective System, MCS) 或非MCS事件没有统计上的显著关系。CM1模拟进一步验证了这一点,其中,使用MCS热力学环境时,即使采用非MCS运动学廓线的测试也能生成大型对流系统。同样,即便使用MCS运动学廓线,对非逆尺度对流成长的CM1模拟同样不会产生MCS。总体结果表明,在确定大平原的逆尺度成长潜力方面,临近风暴和对流前的热力学环境可能比运动学发挥更大的作用。

3. Temporal Variability and Predictability of Intense Cyclones in the Western and Eastern Mediterranean

西地中海和东地中海强气旋的时间变化和可预测性

Veronika N. Maslova et al.

DOI:10.3390/atmos12091218

西地中海和东地中海的总气旋/强气旋/极端气旋频率的时间分布,(a,b) 冬季平均值;(c,d) 年平均值。

地中海地区强气旋的时间变异性对气候异常的长期预测十分重要,但目前这一方面的研究仍不够充分。本研究统计了1951年-2017年间西地中海、东地中海的强气旋、极端气旋的月度变化与可预测性。结果表明,由于春季和秋季的贡献,西地中海地区气旋的年发生频率较高;而12月及1月-3月,东地中海强气旋、极端气旋的月平均值更高。在全球变暖背景下,除东地中海秋季极端气旋呈正趋势外,强气旋和极端气旋的变化没有呈现出显著线性趋势。西、东地中海的气旋时间序列均表现出明显的年际变化,具有明显的年代际调制。根据光谱分析,这些年际周期是2-3年的倍数,对应于主要的全球遥相关模式。气旋频率与主要大气模式指数的相关性分析表明,9月-4月强烈和极端地中海气旋的主要同步模式是地中海涛动 (西地中海和东地中海相反)、斯堪的纳维亚遥相关 (正相关) 和东大西洋涛动 (负相关)。作者使用人工神经网络模型,输入大气和海洋中的全球遥相关指数,以描述西地中海和东地中海强烈气旋频率的时间变化。强气旋的可预测性分析表明,西地中海 10 月、1 月、2 月、4 月和5月和东地中海 1 月、2月、3月、4月和5月的提前期分别为0、2、4、6个月。该模型可应用于提前 2 至 6 个月预测地中海地区气旋每月频率的演变。

4. Decadal Variation of Atmospheric Rivers in Relation to North Atlantic Tripole SST Mode

大气河流年代际变化与北大西洋三极型海温模态的关系

Jie Zhang et al.

DOI:10.3390/atmos12101252

图为正负NAT相位大气锋频率 (a,b), 相关降水 (d,e) 和水汽输送的合成及正负相位间差异 (c,f)。

北大西洋三极海温模态 (the North Atlantic tripole, NAT) 是十年时间尺度内海面温度 (Sea-Surface Temperature, SST) 的主导模态。虽然NAT受到北大西洋振荡 (North Atlantic oscillation, NAO) 的强迫,但它对大气也产生了影响,例如初冬的三极海温信号会影响三月的风暴轨迹。由于NAT不仅改变了低层的斜压性,同时改变了释放到大气中的水分,作者推测,NAT在年代际时间尺度上对水分输送和大气河流带来影响, 作者利用ERA5再分析资料,研究了北大西洋大气河流 (Atmospheric Rivers, ARs) 在冬季与NAT相关的年代际变化。在正NAT相位,北大西洋中部和西部的正SST异常增加了湿度并引起反气旋风响应,从而增强了水分向东北的输送。因此,AR往往更长,向西北欧输送更多的水分。这也是导致英国和挪威极端降雨增多的影响因素。在负NAT相位,北大西洋南部和东部的正SST异常提供了更多的水分,导致AR向南移动并增强伊比利亚半岛的极端降雨。墨西哥湾流 (the Gulf Stream, GS) 锋在负NAT阶段更强,增加了AR中的大气锋频率及降雨率。

5. Structure of the Pacific Walker Circulation Depicted by the Reanalysis and CMIP6

使用再分析资料和CMIP6气候模式资料分析太平洋沃克环流的结构

Emmanuel Olaoluwa Eresanya and Yuping Guan

DOI:10.3390/atmos12091219

图为1979–2019年热带太平洋沃克环流平均状态,(a) 为ERA5再分析资料结果,(b) 为 NCEP2再分析资料结果,(c)为二者差异。

太平洋沃克环流 (The Pacific Walker circulation, PWC) 是大规模热带大气环流最重要的组成部分之一,PWC及其影响已通过数值模型和再分析得到广泛研究。为更好地了解未来的气候变化,对PWC再分析产品进行评估十分重要。因此,作者比较了使用ERA5和NCEP2再分析数据集描绘的PWC结构在月到季节时间尺度上呈现的不同。本研究使用赤道太平洋上空的纬向质量流函数 (zonal mass streamfunction, ZMS) 来指示PWC的强度:PWC的平均月度或季节性峰值出现在 7 月左右、从2月到6月,NCEP2显示出更高的PWC强度、而ERA5则在7月到12月显示出更高的PWC强度。NCEP2中的环流中心通常比ERA5中的强度更强、范围更广。然而,ERA5显示,与NCEP2相比,PWC的西边缘 (西太平洋上的 ZMS 零线) 向西移动了10度。此外,作者比较了再分析资料和CMIP6气候模式资料的PWC平均状态:CMIP6多模式集合 (MME) 中热带PWC的平均状态垂直结构与再分析资料描述的结构相似,但其强度更弱、范围更大。CMIP6资料中PWC西部边界分别比ERA5和NCEP2向西偏7度和17度。这项研究表明,在使用再分析数据集评估PWC强度和西边界的变化时,应十分谨慎小心。

Atmosphere 期刊介绍

主编:Allison C. Aiken, Los Alamos National Laboratory, USA

期刊研究内容涉及气溶胶、空气质量及其对人类健康的影响、空气污染控制、气象学、气候学、生物气象学、生物圈/水圈/陆地-大气相互作用、大气技术、仪器和建模的研究,以及高层大气和行星大气等。目前期刊已被SCIE、Ei Compendex、Scopus等数据库收录。

2020 Impact Factor: 2.686

2020 CiteScore: 2.9

Time to First Decision: 14.3 Days

Time to Publication: 38 Days

 
 
 
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