中国东部春季不同尺度气旋活动规律及对江淮极端天气气候事件的影响

Our proposal will study the variation of springtime multi-scale cyclone in East China and their impacts on extreme weather and climate events over Jianghuai region by using statistics methods and dynamic diagnostics. Our research will focus on the followings: Developing an auto detection and tracking algorithm for extratropical cyclones based on an outmost enclosed contour method, and defining the cyclone affected domain; Studying the interannual variability of statistic characteristics of multi-scale cyclones, such as their source, frequency, developing and elapsing rate et. al., which are derived from the defined cyclone domain; Assessing the contribution by different types of cyclone over the Jianghuai region; Analyzing the spatial-time characteristics of explosive cyclones and extreme strong cyclones; Diagnosing the change of related dynamic factors, energy budget process during the development stage of cyclone, and their associated circulation pattern and maintenance mechanism; Studying the relationship among different atmospheric fields and quantifying their local impact on the extreme precipitation and strong wind events over the Jianghuai region; Defining the intensity indices and their relationship with precipitation and wind speed over the Jianghuai region.

项目将通过观测资料分析、动力学诊断研究春季影响我国东部的不同尺度气旋的变化规律及其对江淮极端天气气候事件的影响。拟研究：基于最外围闭合等值线判定的气旋自动识别和追踪算法,并定义气旋的影响区域（气旋区）；根据气旋区面积，研究不同尺度气旋的生成源地、频率、强度、发展率以及消亡率等统计特征的年际变化规律；分析各类气旋的活动差异及对江淮地区气旋总体活动的贡献；研究爆发性气旋以及极端强气旋的时空变化特征；分析有利于不同尺度气旋增强的环流配置以及动力机制，诊断气旋在发展过程中相关动力因子的变化、相对贡献以及能量转换关系；分析气旋内部不同物理要素之间的联系，进而定量估算气旋对江淮地区强降水以及极端大风事件的局地影响程度；定义区域气旋强度指标，研究不同尺度气旋与江淮地区风速/降水的关系。结果将有利于深刻理解我国气候变动规律并为预测提供线索。

.春季东亚地区温带气旋活动具有多尺度特征，同时结构复杂多变，利用计算机技术进行自动识别与追踪过程的具有较大不确定性，研究多尺度温带气旋活动及其气候效应是广大气象学者关注的热带之一。本项目通过研究适用于东亚地区春季气旋活动的自动识别算法，揭示了影响我国江淮地区气旋活动的多尺度活动特征以及对江淮极端天气气候事件的影响。所得主要结论包括：（1）基于最外围闭合等值线框架开发的2D温带气旋算法能有效地降低多中心气旋和不闭合系统情况对于气旋追踪的不确定性，并对短生命周期的强风暴气旋有较好的分辨能力。（2）春季影响江淮流域气旋中，次天气尺度气旋是春季影响该区域的主要系统（68.6%），天气尺度气旋次之（27.4%），中尺度气旋最少。其中，天气尺度气旋与区域降水异常联系最为紧密，同时次天气尺度对江淮地区东南部降水影响显著。（3）江淮区域北部异常的正涡度平流输入，以及江淮区域南部及其上游地区低层涡旋增长率增强，是天气尺度气旋发展与维持的有利动力条件；江淮南部的大气斜压性增强则有利于次天气尺度气旋的增强。（4）在江淮区域25%的极端降水事件与气旋发生有直接联系，安徽与江苏中部及北部联系概率甚至超过55%。致暴江淮气旋暴雨落区与江淮气旋的路径有一定的对应关系，在淮北和江淮地区，雨在致暴江淮气旋过境地区均匀分布，但在苏南地区，暴雨主要集中在苏南的中西部。