西北地区东部风变率特征与异常机理

风变率是近地层风场对大气环流调整的响应。风变率、特别是气旋性风矢量变率将直接影响控制区域的天气、气候与降水分布，是区域气候变率的重要强迫。由于诸多原因，目前国内对风变率研究甚少，缺乏对近地层风变率特征及其异常机理的客观与定量化认识，还不能较好地解决气候变率预测基础及可持续利用风资源的成本与风险问题。本项目拟利用西北地区东部近300个气象站和NCEP/NCAR再分析及环流特征量资料，在订正城市化和观测条件改变对关键点风速资料影响基础上，结合风能观测网最新数据，研究给出不同季节和年风变率异常或处于转型期的基本型态，摸清70年代以来风变率异常变化的年代、影响波及范围；依据不同时期气候型态差异，阐明风变率异常成因，给出最大变异中心移动、传播的主要原因，重点揭示风变率异常变化的主要驱动力，解决气旋性风矢量分布和风资源详查与评估中的一些基本问题，并为我国今后开展降水、沙尘暴及风能年景预测提供新线索。

风变率是近地层风场对大气环流调整的响应。风变率、特别是气旋性风矢量变率将直接影响控制区域的天气、气候与降水分布，是区域气候变率的重要强迫。气旋性风矢量既可作为反映降水出现频率和雨日多寡的一个关键性指标，又能反映冷暖空气交互作用，以及一些重要天气系统在该地区活动的频率。项目组依据前期业务与科研积累，利用气旋性辐合区定义与自主研发算法，对逐日风场资料进行了风切变辨识。通过与近3年逐日实况场比对，主要气旋性切变系统的位置与空间尺度均较为准确。.　　依照计划书研究任务，取得了以下进展与成果：.　　⑴根据中国区域内753个站点的风场观测资料和NCEP再分析风场资料，利用cressman插值法，分别计算两种资料在不同区域、不同季节以及不同高度的绝对误差和相关系数，对再分析风场资料在中国区域内的可信度进行了检验，发现风速资料的可信度比风向资料的高，且地形对可信度的影响较大。.　　⑵利用1953-2012年NCEP/NCAR再分析风场资料，通过相关分析、M-K检验、小波分析等合成分析方法，研究表明西北地区东部低层气旋性风切变发生频次的年际变化在近60年来呈显著的减少趋势；风切变频次在1976年出现较明显的由多到少的突变。.　　⑶利用同期NCEP全球月平均再分析资料和74项环流特征量资料，通过对西北地区气旋性辐合点出现频次多年、少年高低层高度距平场进行合成对比分析，基本摸清了气旋性辐合点由多到少突变的基本环流型态。通过相关分析等方法，发现西北地区东部低层气旋性风场演变的主要原因是大气环流在同期发生显著的调整。.　　⑷利用西北地区东部61个气象站1960-2009年逐日降水资料，分析了雨日的演变特征。风场的变化及其辐合辐散作用能引起水汽输送调整，进而影响降水。结合近50年西北地区东部低空气旋性风切变的演变特征，分析表明：雨日变化和低空气旋性风场切变存在显著的正相关，但季节差异明显。进一步研究发现：水汽在雨日和低空气旋性风切变的关系中起重要作用。.　　⑸引入700hPa气旋性风切变降水效率。这一指标不仅可直接反映气旋性风切变和雨日相关性程度及系统性降水的时空变化特征，且其物理意义更清晰。同时，相比其他指标，在实际应用中更能突显影响系统在不同区域、不同季节对降水预报业务的指示性。.　　截止2013年底，本项目共计撰写研究论文13篇，其中，已发表核心期刊6篇，定稿4篇，投稿3篇