论文

• 青藏高原鄂陵湖结冰期升温特征研究
• 王梦晓;文莉娟;李照国;苏东生
• 2021 Vol. 40 (5): 965-976.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00112
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• 大部分结冰湖泊在封冻期的湖温都稳定维持在一定温度， 而在青藏高原典型湖泊鄂陵湖2015 -2016年观测到的湖温在冰期会出现持续上升现象， 且这种现象普遍存在于整层水体， 但目前出现这一现象的原因尚不明确。本文利用鄂陵湖站点观测数据和湖温观测数据、 Enonteki? Kilpisj?rvi Kyl?keskus站点观测数据、 MODIS地表温度数据、 中国气象局降水数据和NCEP-DOE再分析资料评估了LAKE2.3模式在鄂陵湖的适用性， 分析了局地气候特征和影响水体中辐射传输的主要物理参数对冰期湖温持续上升的影响。评估结果表明， LAKE2.3能够很好的模拟出鄂陵湖的温度变化及其内部的热力层结， 特别是结冰期， 模拟和观测的湖温廓线较为吻合。冰厚的模拟值较观测值偏小约30%， 可能是由于岸边观测和一维模式的限制， 无法模拟出由于三维动力作用而造成的湖冰在岸边堆积现象。敏感性实验结果显示， 高原较强的向下短波辐射是造成鄂陵湖冰期湖温持续上升的主要气候因子， 较大的风速使湖温上升幅度和速率增大， 较小的向下长波辐射使冰期明显缩短。冰期湖温上升速率和幅度随着冰反照率和冰消光系数的增大而减小， 无冰期较深层的湖温随着水消光系数的增大而减小。

• 多模式产品对青藏高原极端气候模拟能力评估
• 陈虹举;杨建平;丁永建;贺青山;冀钦
• 2021 Vol. 40 (5): 977-990.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00104
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• NEX-GDDP数据具有分辨率高且其中所有模式分辨率统一的优点， 其对青藏高原地区极端气候的模拟能力如何， 鲜见报道。使用1986 -2005年青藏高原地面气象台站逐日观测资料， 选取了最能体现高原地区自然生态环境与社会经济活动受气候变化影响的10个极端气候指数： 霜冻日数（FD）、 结冰日数（ID）、 最低气温极小值（TNn）、 最高气温极大值（TXx）、 暖日持续日数（WSDI）、 冷日持续日数（CSDI）、 年降水量（PRCPTOT）、 连续无雨日数（CDD）、 连续有雨日数（CWD）和日最大降水量（RX1day）， 从极端降水与极端温度两方面， 全面评估了NEX-GDDP中21个模式对青藏高原极端气候的模拟能力。结果表明： （1）TNn和TXx的模式模拟结果平均值小于观测值， 而其余8个极端气候指数的模式模拟平均值大于观测值。从变化趋势看， FD、 ID、 CSDI和CDD的观测值与模式模拟值变化趋势一致性强， 其余6个极端气候指数的一致性较弱。（2）21个模式对所选极端气候指数的空间模拟能力和时序模拟能力差异较大， 就相关系数而言， 多模式产品的空间模拟能力好于时序模拟能力， 就中心化均方根误差而言， 时序模拟能力又优于空间模拟能力。（3）按照极端气候指数识别所用数据不同将其分为三类： 日最低气温类极端气候指数（FD、 TNn和CSDI）、 日最高气温类极端气候指数（ID、 TXx和WSDI）和日降水量类极端气候指数（PRCPTOT、 CDD、 CWD和RX1day）。基于21个模式对极端气候指数时序与空间模拟能力的评估， 综合评选了三类极端气候指数的5个最优模式， 各自依次分别为： ①日最低气温类GFDL-ESM2G、 GFDL-CM3、 CCSM4、 MIROC5和ACCESS1-0； ②日最高气温类CanESM2、 BNU-ESM、 MIROC-ESM-CHEM、 inmcm4、 和CCSM4； ③日降水量类BNU-ESM、 CanESM2、 CSIRO-Mk3-6-0、 MIROC-ESM和MIROC-ESM-CHEM； 在利用NEX-GDDP研究青藏高原未来极端气候事件变化时， 建议将它们作为优选模式。

• 增暖背景下青藏高原雨季环流演变特征
• 温婷婷;高晓清;余迪;申红艳;王紫文;汪青春
• 2021 Vol. 40 (5): 991-1001.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00096
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• 利用1961 -2017年青藏高原110个气象台站逐日降水观测资料及美国环境预报中心（NCEP）逐日再分析资料， 通过气候平均候雨量稳定通过阈值法和有序样本最优分割法相结合划分青藏高原雨季起讫期， 分析起讫期时空演变特征， 重点探讨了高原雨季开始/结束早晚的大气环流异常特征。结果表明： （1）高原雨季开始期呈明显的提前趋势， 结束日期呈微弱推迟趋势， 进入21世纪后， 高原雨季开始期明显提前、 结束期逐渐推迟， 因而雨季持续期延长； （2）高原夏季风的建立为高原低层气流提供了辐合上升条件， 随后东亚夏季风爆发， 孟加拉湾西南暖湿气流进入高原提供了利于降水的水汽条件； （3）南亚高压从中南半岛建立开始， 其西北向的移动与高原雨季开始的演变具有很好的一致性， 40候之后向东南缩小减弱， 与雨季结束时间的演变具有很好的一致性； （4）雨季开始前对流上升运动最先在高原南部中低层开始， 随着雨季推进， 高原自南向北整层均为不断增强的对流上升运动， 雨季结束后， 无明显上升运动； （5）雨季开始/结束偏早、 偏晚的合成差值表明： 南亚高压偏南偏弱、 副高位置偏西偏强、 高原夏季风偏强有利于高原雨季开始偏早、 结束偏迟， 反之雨季开始偏迟、 结束偏早。

• 青藏高原天气系统对昆仑山北坡一次罕见暴雨过程影响分析
• 张俊兰;杨霞;施俊杰
• 2021 Vol. 40 (5): 1002-1011.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00111
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• 利用南疆塔里木盆地加密自动站数据、 常规地面观测和高空探测资料、 NCEP 1°×1°再分析资料和欧洲中心ECMWF模式预报初始场资料（空间分辨率0.125°×0.125°）， 针对2019年6月24 -26日发生在昆仑山北坡罕见的暴雨过程， 分析了南亚高压、 高原低涡和切变线等高原天气系统对昆仑山北坡暴雨的影响。结果表明， 暴雨出现在100 hPa南亚高压双体型转为青藏高压单体型的大尺度环流下， 500 hPa中低纬呈“两高夹一低”经向环流， 西太平洋副热带高压（简称西太副高）不断西伸， 外围偏南风盛行， 伊朗高压东进加强， 两高之间的高原切变线和低涡维持。500 hPa偏西和偏南两条水汽输送路径中， 偏南水汽输送持续更长， 偏南气流将孟加拉湾水汽输送至青藏高原和昆仑山脉， 水汽辐合明显， 暴雨出现在中层水汽输送和辐合的叠加区， 水汽源地来源于孟加拉湾、 里海和咸海， 孟加拉湾水汽贡献更大。高空偏南暖湿气流沿低层“冷垫”爬升， 有利于动力抬升并加剧垂直方向的冷暖交绥。

• NCEP CFSv2对北半球平流层极涡边界年代际变化特征模拟的评估
• 刘雅静;韦志刚;陈广宇;刘雨佳
• 2021 Vol. 40 (5): 1012-1023.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00076
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• 利用欧洲中心ERA-I和NCEP CFSR再分析资料、 NCEP CFSv2回报和预报资料， 分析了20世纪80年代以来北半球平流层极涡边界的年代际变化特征， 评估了CFSv2系统对北半球极涡边界的模拟能力。结果表明： 1980 -2017年， 从整体趋势来讲， 冬季北半球极涡在北美区域回缩北退， 在欧亚区域扩张南进； 秋季北半球极涡在北美地区呈扩张趋势， 在欧洲地区呈回缩趋势， 在亚洲地区从20世纪80年代到21世纪00年代是明显扩张的趋势， 10年代又为明显回缩趋势。在冬季， 北美区域极涡回缩主要在20世纪90年代， 欧洲区域极涡的南扩主要在21世纪00年代， 亚洲区域极涡的南扩主要在20世纪90年代。在秋季， 北美地区极涡边界的南扩主要在20世纪90年代， 欧亚区域极涡的回缩发生在21世纪10年代， 西欧地区的回缩最明显。CFSv2模拟的冬季极涡边界和面积的20世纪80年代至21世纪10年代的总体变化趋势与ERA-I资料一致， CFSv2尤其对21世纪10年代北美和亚洲极涡都扩张的趋势模拟的很清楚， 但模拟的北美区域极涡边界呈回缩趋势的范围偏东， 在10年代明显偏南， 模拟的欧洲区域极涡边界20世纪90年代偏北， 21世纪10年代偏南， 没有模拟出亚洲区域极涡边界在20世纪90年代和21世纪00年代的扩张。CFSv2对秋季极涡边界和面积的模拟水平比冬季的低， 对极涡边界和面积变化总体趋势的模拟较差， CFSv2模拟的北美地区极涡边界在20世纪90年代和21世纪10年代与ERA-I的一致， 但20世纪90年代扩张的区域偏大， 模拟的欧洲区域极涡边界的回缩主要在21世纪00年代， 而ERA-I的在10年代， 模拟的亚洲区域极涡边界在20世纪90年代与ERA-I的一致， 但在21世纪00年代和10年代与ERA-I的误差较大。

• 河套及周边地区干线触发对流天气特征初步分析
• 张一平;俞小鼎;王迪;郭雅凯;武文博;郝晓珍
• 2021 Vol. 40 (5): 1024-1037.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00068
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• 利用高空、 地面、 卫星云图等资料， 对2013 -2017年5 -9月中国黄河河套及周边地区52次干线触发对流天气个例进行了初步分析， 统计了干线时空特征、 影响系统及干线两侧地面气象要素以及基于探空的环境参数等特征。结果表明： （1）河套及周边地区干线主要出现在河套北部（包括其西北部、 东北部）和河套内， 其走向以东东北-西西南和东北-西南向为主。干线宽度多在80~100 km， 长度多在300~800 km。干线频次年际变化大， 上述5年间年平均10.4次， 集中出现在6 -8月。干线多出现在每天11:00（北京时， 下同） -17:00， 14:00干线特征最明显。（2）干线触发对流天气多发生在高空西北气流和蒙古低涡（低涡南部低槽影响）形势下， 大气边界层内多有辐合线或切变线， 地面图上干线多位于大陆低压或蒙古低压南部偏西气流与沿海高压西部偏南气流交汇处。（3）地面要素统计结果表明： 干线两侧温度干侧大于湿侧， 其差值在1~2 ℃； 海平面气压湿侧略高于干侧， 其差值多在1.5~2 hPa。干线两侧露点差值大， 湿侧与干侧平均相差11 ℃， 露点梯度多在10 ℃·（100 km） ^-1或以上， 最大可达20 ℃·（100 km） ^-1或以上。干线干侧和湿侧之间常常存在汇合流场， 干侧风向以偏西风为主， 湿侧风向以偏南风为主， 这是干线的另一个重要特征。（4）探空环境参数统计结果为： 大气可降水量、 700和850 hPa比湿湿侧均明显高于干侧， 大气可降水量湿侧均值在2.5 cm， 干侧均值在1.5 cm， 干线两侧700和850 hPa层以及边界层以下比湿差别较大， 该差异随着高度的升高而减小。对流有效位能湿侧CAPE均值在1442.5 J·kg^-1， 而干侧CAPE平均值很小， 不足10 J·kg^-1， 湿侧深厚湿对流（雷暴）发生潜热明显大于干侧。干线两侧深层垂直风切变（0~6 km风矢量差）多在中等强度或以上， 湿侧、 干侧均值分别为12.2 m·s^-1和13.1 m·s^-1， 干侧切变值略大于湿侧。

• 1961 -2017年青海高原雨季和降水的变化特征
• 李红梅;申红艳;汪青春;马有绚
• 2021 Vol. 40 (5): 1038-1047.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00113
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• 基于青海高原46个气象观测站1961 -2017年逐日降水观测资料， 采用REOF方法将整个高原分为3个区域， 分析不同区域雨季起讫期、 降水量的分布态和变化特征。结果表明： （1）自高原东南部向西北部雨季开始期逐渐推迟、 结束期逐渐提前、 持续期逐渐缩短、 降水量逐渐减少； （2）在高原西北部和南部地区经度变化对雨季影响明显， 经度每增加1°， 雨季开始期分别提前2.4 d和2.0 d； 结束期分别推迟2.3 d和1.2 d； 持续期分别延长4.6 d和3.2 d。（3）海拔对整个高原的雨季降水量影响很大， 在海拔相对较低的高原西北部和东部地区， 每上升100 m， 降水量分别增加46.8 mm和8.3 mm， 而在平均海拔4000 m以上的高原南部地区， 每上升100 m， 降水量减少20.3 mm。（4）1961 -2017年高原平均雨季开始期平均每10年提前1.4 d， 结束期推迟0.8 d， 持续期延长2.2 d， 降水量增加6.5 mm。（5）高原雨季降水极端性增强， 尤其是2007年以来表现明显， 2007年前后中雨日数、 1日最大降水量、 强降水量和降水强度分别增加1.0 d、 9.3%、 16.9%和0.4 mm·m^-1。

• 中巴经济走廊极端降水时空变化
• 陈金雨;陶辉;刘金平;翟建青;苏布达;姜彤
• 2021 Vol. 40 (5): 1048-1056.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00103
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• 基于1961 -2015年中巴经济走廊地区逐日降水观测数据， 采用专业气候数据空间插值软件ANUSPLIN对观测数据进行格点化处理， 利用改进的百分位法计算了极端降水阈值， 分析了中巴经济走廊地区极端降水量、 强度与频率的时空分布特征， 采用广义极值分布估算了该研究区极端降水的重现期。研究表明： （1）近55年来， 极端降水量与极端降水日数均呈增加趋势但均不显著， 极端降水强度变化趋势平稳； （2）研究区极端降水量与极端降水阈值的空间分布特征相似， 极端降水频率的空间分布则较为均匀且呈“西南低—东北高”阶梯状分布； 极端降水强度最高的地区主要集中在信德省南部和35°N地区， 达到50 mm·d^-1以上； （3）不同重现期的极端降水表现出较强的区域性， 随着重现期的逐渐增加， 35°N地区高重现水平的区域范围逐渐减少， 30°N地区在25年一遇中出现高重现水平区域且在50年一遇重现期中区域范围逐渐增大。

• 甘肃河东地区不同环流形势下短时强降水的雷达回波特征分析
• 孔祥伟;杨建才;李红;杨毅
• 2021 Vol. 40 (5): 1057-1070.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00084
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• 为了尝试建立天气尺度环流分型与中小尺度雷达特征的衔接， 本文基于2010 -2015年15次区域性短时强降水天气过程， 提炼总结了甘肃河东地区高原槽东移型、 副高边缘型、 西北气流型3种主要的短时强降水环流形势配置， 并分析了不同环流形势下中小尺度系统雷达回波结构、 演变的共性特征。结果表明： （1）高原槽东移型的雷达回波常为NNE~SSW走向的中β尺度层积混合带状回波， 与700 hPa冷式切变线右侧的低空急流轴走向和位置较为一致。带状回波多在陇东南地区形成， 偏南风低空急流对其传播方向产生重要影响， 使其在陇东南维持3~4 h， 多则5~6 h， 常伴有“列车效应”。回波质心低， 暖云降水为主， 降水效率高。（2）副高边缘型的雷达回波常为NE~SW走向的中β尺度窄带状回波， 位于略比700 hPa冷式切变线超前的地面锋线附近。往往在冷空气侵入到甘肃中部地区时生成， 随着冷锋快速的由西北向东南方向移动， 移至陇东南附近时， 逐渐演变为具有高原槽东移型的雷达回波特征， 但其向东南方向的移动速度相比高原槽东移型快。（3）西北气流型的雷达回波较为分散， 局地性很强， 主要是中γ尺度块状回波， 主要有短生命周期的单体生消和多个单体组织、 合并、 加强两种形式， 对流单体的发展较前两类更旺盛， 属于深对流型。

• 短时强降水和冰雹云降水个例雨滴谱特征分析
• 王俊;王文青;王洪;张秋晨;龚佃利
• 2021 Vol. 40 (5): 1071-1086.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00091
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• 为了更好地理解暖云和冷云过程影响下雨滴谱和降水积分参数分布特征的差异， 利用Parsivel激光雨滴谱仪和CINRADA/SA多普勒雷达观测资料， 分析了两次强对流性降水（一次短时强降水和一次伴随降雹的飑线对流带降水）雨滴谱特征， 研究表明： （1）短时强降水的对流降水雨滴谱谱型包括单峰谱（峰值直径0.2~0.3 mm）、 双峰谱（峰值直径0.9 mm和2.0 mm）和多峰谱（粒子直径1.0 mm和2.0 mm同时出现第二、 三峰）， 显示暖云中雨滴碰并、 碰撞-破碎机制对雨滴谱形成有重要影响。归一化Gamma函数的截距参数和平均质量加权直径（lgN_w-D_m）分布显示短时强降水的雨滴谱具有大陆性对流降水特征； Z-R关系与新一代多普勒雷达的Z-R关系接近。（2）伴随冰雹的飑线对流降水雨滴谱主要是单峰谱（峰值直径0.2~0.7 mm）， 缺少较大直径的第二峰， 有较多的小和较大直径粒子， 大于峰值直径的粒子分布曲线是向上凹的。lgN_w-D_m分布显示比大陆性对流降水的雨滴谱有更大D_m； Z-R关系具有较大的指数和系数， 明显偏离新一代多普勒雷达的Z-R关系。表明冷、 暖云过程的差异导致地面雨滴谱和积分参数之间有明显不同。（3）尺度律方法分析发现， 短时强降水主要雨滴谱的广义函数g（x）可以是指数函数、 也可以是形状因子小于1.0的Gamma函数， 而伴随冰雹的强降水雨滴谱广义函数更适合形状因子小于0的Gamma函数。

• 北上台风“安比”后期两个阶段暴雨落区分布的差异性分析
• 陈宏;杨晓君;易笑园;尉英华;杨洋;张庆;孙晶
• 2021 Vol. 40 (5): 1087-1100.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00088
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• 利用CMA最佳路径数据、 逐时自动站资料、 NCEP/NCAR（1°×1°）再分析资料、 FY-2F卫星的云顶亮温（TBB）、 雷达资料和常规观测资料， 对1810号台风“安比”北上过程中台风强度保持不变却造成山东暴雨位于台风路径东侧而天津暴雨位于路径西侧的原因进行详细分析。结果表明： 台风“安比”北上之后， 外围云系发展为非对称云系， 降雨和环流结构具有明显的不对称性， 山东和天津两个暴雨区的降雨增强发展与对流云团的发展特征一致， 低质心的短时强降雨站点分布于TBB梯度高值区。台风在山东境内时， 中尺度云团和强降雨主要位于台风路径东侧的鲁中地区， 这是由于弱的垂直风切变利于台风的暖心结构和强度维持， 台风本身携带的高温高湿环境引起了对流层低层为条件性对称不稳定， 并引发了台风东侧的短时强降雨导致暴雨， 暴雨中心位置受到正涡度、 垂直速度、 水汽辐合和泰山地形的共同影响。台风进入天津后， 高空槽东移携带的冷空气从西北侧侵入台风环流， 引起冷暖空气交汇， 并激发出非对称的中尺度系统、 导致垂直风切变和正涡度显著增强， 高层辐散与低层辐合引起了明显的抽吸作用， 它们共同造成了台风西侧强烈上升运动和不稳定层结的厚度明显增加， 并为中尺度系统的发展提供有利的条件， 同时对流层低层东南急流经过渤海后水汽得以补充， 在台风西北部形成明显的带状水汽辐合带， 因此台风云系西北侧的京津交界地区存在沿气旋式环流的带状中尺度云团发展， 共同导致台风西北侧持续5个小时的短时强降雨， 造成了大暴雨。

• 2019年主汛期湖南两次致灾暴雨过程对比分析
• 刘红武;胡燕;苏涛;刘焕乾;傅承浩
• 2021 Vol. 40 (5): 1101-1114.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00087
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• 2019年主汛期湖南出现了两次罕见极端暴雨过程， 多个气象观测站雨量突破历史极值， 共造成十余人死亡（失踪）。利用美国国家环境预报中心的GDAS资料、 观测资料以及再分析资料， 基于HYSPLIT4 （Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory 4）质点轨道模式追踪及聚类算法， 对比分析了2019年6月6 -9日（简称过程一）、 7月6 -9日（简称过程二）两次致灾暴雨过程的异同。结果表明： （1）两次过程具有极端性、 持续性、 对流性等特点， 过程二降雨强度更大、 强降雨落区更集中， 受灾更严重。（2）两次过程环流形势场存在明显差异， 过程一副热带高压强度显著偏强、 位置偏北， 588 dagpm西脊点较历年同期偏西26个经距， 东北冷涡发展深厚， 850 hPa急流核风速最大达14 m·s^-1， 且存在双低涡、 切变线共同影响； 过程二副热带高压稳定维持、 脊线偏南超8个纬距， 850 hPa上存在显著冷式切变， 切变南侧风速大， 强烈的冷暖交汇使暴雨的对流性特征更清晰。（3）两次过程中尺度云团的发生演变略有不同， 过程一表现为人字形切变线东段触发β中尺度对流云团生成， 弱冷空气加入后使其得到有组织化的发展壮大； 过程二受西风带长波槽槽前暖湿气流与冷空气交汇， 不断有α、 β、 γ中尺度云团新生、 合并发展， 多尺度对流云团移经同一地点的“列车效应”造成了强致灾性暴雨发生。（4）水汽来源和分布不尽相同， 过程一水汽显著汇合中心位于850 hPa， 水汽源地为南海海域， 有三条水汽传输通道， 主要水汽通道为南海的偏南气流； 过程二显著汇合中心位于925 hPa， 水汽源地为印度洋， 有四条水汽传输通道， 主要水汽传输通道来自孟加拉湾的西南气流。

• 1961 -2019年广东前汛期持续性暴雨的变化及前兆信号
• 于玲玲;纪忠萍;麦健华
• 2021 Vol. 40 (5): 1115-1126.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00108
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• 为了提高前汛期降水集中期及雨量的短期气候预测能力， 利用小波分析、 相关分析等方法研究了近59年广东前汛期持续性暴雨日数的变化特征， 探讨了它在前冬大气环流场和海温场上的前兆信号及影响的物理机制。结果表明： （1）近59年广东前汛期持续性暴雨过程108次， 总日数398日， 主要发生在5 -6月， 达到或者超过10日的长持续性暴雨过程主要出现在6月。持续性暴雨日数具有准2年、 准7年及准12年的周期振荡； （2）前冬大气环流影响持续性暴雨日数异常偏多（少）的前兆信号： 500 hPa欧洲（45°N -60°N， 0° -30°E）脊（槽）偏强、 西亚北部和中亚地区（30°N -50°N， 50°E -70°E）及其以北的高空槽（脊）偏强， 850 hPa南海北部（18°N -22°N， 107°E -120°E）南风偏强（弱）， 它们主要通过调节后期东亚大槽和南海北部南风的强弱影响前汛期持续性暴雨日数； （3）前冬北太平洋中部（15°N -30°N， 170°E -160°W）SST是影响广东前汛期持续性暴雨日数的SST关键区。在4~8年和8~18年尺度上它与广东前汛期持续性暴雨日数具有较好的相反变化关系。它通过影响后期大气环流影响广东前汛期持续性暴雨日数变化。

• 2019年5 -8月山西省中南部严重干旱气候特征及其成因分析
• 王大勇;陈颖;张冬峰;闫加海;张国宏
• 2021 Vol. 40 (5): 1127-1135.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2021.00036
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• 2019年5 -8月山西省中南部（区域内重要的农业生产基地）出现了严重的干旱气候事件，并造成了很大的经济损失，这次大范围严重干旱是由于较长时间降水稀少所造成。本文利用山西省108站点月降水资料、NCEP/NCAR再分析资料和日本气象厅提供的COBE-SST海温资料，分析了干旱时期的大气环流异常特征和海温异常特征及其对干旱的影响。结果表明：（1）500 hPa高度场上，亚洲中高纬以纬向型环流分布为主，受贝加尔湖附近较强高压脊影响，山西上空整体受高度场正距平控制；西太平洋副热带高压较常年偏西偏南，不利于水汽向我国北方地区输送；南亚高压较常年偏大、偏强、偏东超10个经度，有利于山西降水偏少。（2）低空850 hPa风场上，山西上空为弱北风异常，多支越赤道水汽和西太平洋水汽汇合到达我国长江以南地区，较强的水汽输送偏南，山西水汽条件不充沛。（3）赤道中东太平洋总体呈现中性偏暖状态，印度洋海温呈现全区一致偏暖模态，北大西洋三极子海温呈现正位相，有利于山西降水偏少。另外，事件前期2019年冬季海温异常特征亦有利于山西2019年5 -8月降水偏少。总体而言，此次旱期的大气环流异常特征和海温异常特征符合山西典型降水偏少年份的大气环流和海温异常特征。

• 干旱指数在中国东北、 西南和长江中下游地区适用性分析
• 谢五三;张强;李威;吴必文
• 2021 Vol. 40 (5): 1136-1146.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00102
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• 基于气温、 降水、 土壤墒情以及历史干旱灾情等资料， 从干旱时空分布特征、 典型干旱过程诊断、 不合理跃变分析以及与土壤墒情、 干旱灾情的相关性等方面， 分析标准化降水指数（SPI）、 标准化降水蒸散指数（SPEI）、 相对湿润度指数（MI）、 气象干旱综合指数（MCI）在我国东北、 西南和长江中下游地区的适用性。结果发现， 四种指数对干旱的年际变化诊断基本一致， 而对干旱空间分布的诊断， MCI与MI指数与实况更加吻合。针对典型干旱过程的逐日诊断， MCI指数对干旱过程的刻画效果最好， 不合理跃变次数较SPI、 SPEI和MI指数分别下降82.6%、 73.8%和97.8%； 各指数在长江中下游地区不合理跃变次数最少， 其次为西南地区， 东北地区相对较多。与土壤墒情的相关性方面， MCI指数最好， 均通过99%的信度检验， 较SPI、 SPEI和MI指数分别提高9.2%、 54.7%和68.8%； 西南地区代表站与土壤墒情的相关性最好， 其次为长江中下游地区， 东北地区相对较差。与干旱受灾面积的相关性方面， MCI指数也是最好的， 较SPI、 SPEI和MI指数分别提高16.9%、 37.1%和27.6%； 各指数在东北地区与灾情的相关性优于长江中下游地区， 西南地区总体较差。综合来看， MCI指数适用性最好， 这与干旱指数的构造方法及其考虑的干旱影响因子、 时间尺度、 不同时段降水权重等因素密切相关。

• 乌拉特草原2018年上半年干旱监测与成因浅析
• 梁凤娟;张保龙
• 2021 Vol. 40 (5): 1147-1153.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00083
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• 干旱是自然界一种复杂的异常现象， 基于气象因素对干旱分析研究具有重要意义。选取1971 -2018年降水量和气温资料、 2018年3 -6月气候概况， 结合欧亚大陆大气环流演变， 分析研究气象因素对干旱的影响； 采用土壤测墒、 无人机航拍等方式， 在乌拉特草原选取了具有典型代表的22个区域， 对土壤深度10、 20、 30、 40 cm进行土壤相对湿度的测定； 利用高分卫星， 对乌拉特草原6月中旬植被长势情况进行遥感监测， 并与去年同期以及近3年同期植被长势进行比较分析， 研究干旱等级空间分布及旱灾发生程度。结果表明： （1）2018年春季， 东亚大槽偏弱、 亚洲纬向环流异常偏强， 位于阴山北麓的乌拉特草原3 -5月份500 hPa在高压脊控制下， 降水异常偏少， 气温异常偏高、 日照时间长， 风沙天气多， 地表水分蒸发量大， 加剧地表土层水分散失， 导致牧草迟迟不能返青。（2）2018年春夏之交， 副热带高压依然偏南且呈纬向型分布， 阻碍了偏南、 东南、 西南水汽向北输送， 致使乌拉特草原直到6月中旬没有出现透雨， 土壤水分没有得到有效补给和保持， 土壤保墒差， 干土层厚， 导致乌拉特草原干旱的发生发展， 出现严重旱灾。

• 华山景区大风变化特征及偏南大风的天气学研究
• 白爱娟;张永红;吴佳浩;于进江;丁李敏
• 2021 Vol. 40 (5): 1154-1163.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00101
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• 利用2012 -2017年逐小时风速资料， 分析了华山景区大风天气不同时间尺度的变化特征， 并以春秋季对景区索道运行产生严重影响的两次偏南大风为例， 分析了大风形成机制。结果表明： 以17 m·s^-1作为大风阈值， 景区大风多发生在21:00（北京时）至次日凌晨， 相反午后到黄昏大风较少发生。华山南峰站位置偏南， 海拔高， 偏南气流与秦岭北坡夜间下山风作用， 导致偏南大风多。华山站靠北， 海拔低， 除偏南大风外， 冷锋后偏北气流影响， 西北大风频次也较高。两次偏南大风前环流一致呈“东高西低”形势， 华山位于华北高压向西北低压过渡的南北向等高线密集带中， 梯度风原理是风速加大的动力机制。大风发生前， 陕西关中为-4 hPa的强3 h变压区， 变压风引起辐合上升， 与高压后部偏南风越过秦岭后的干绝热下沉运动， 加上关中不稳定上升运动， 诱导夜间下山风增强， 是偏南大风形成的热力因子。分析气象要素的变化， 大风前3 h华山站降温5 ℃以上， 前7 h降压4 hPa以上； 且大风前温度露点差大于10 ℃， 气压和气温的超前降低可作为大风预警的有效因子。大风时景区附近的雷达图像有片状弱回波， 但没有大风速区， 表明受地形遮蔽， 距离景区最近的泾河雷达不足以反映大风特征。

• 双流机场雷暴天气特征及天气形势分类研究
• 李典南;许东蓓
• 2021 Vol. 40 (5): 1164-1176.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00110
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• 利用双流机场2013-2018年逐小时气象观测资料、 欧洲中心ERA5再分析资料、 MICAPS常规气象资料以及多普勒天气雷达反射率因子资料， 从双流机场雷暴天气的时空特征和分类特征两方面， 对双流机场雷暴天气进行分析。结果表明： 2013 -2018年双流机场发生的雷暴有77.03%伴有降水， 夏季发生的雷暴次数占全年总次数的50%以上， 并具有“夜雷多、 日雷少”特征。持续时间在3 h以内的雷暴占比82.7%。雷暴在机场的偏东方向发展最为活跃。依据雷暴所处环境场的斜压锋生作用和热力条件的差异， 将双流机场的雷暴天气分为冷平流强迫类、 暖平流强迫类、 斜压锋生类和弱平流类。冷平流强迫类雷暴是高空西北冷空气起主导作用。雷暴发生时双流机场多位于500 hPa槽后， 对流层中上层风向随高度逆转， 大气层结的不稳定能量较强， 形成的雷暴常伴有大风、 冰雹或局地短时强降水。雷达回波图上表现为积状云和层状云混合性降水回波。暖平流强迫类雷暴是强盛的偏南暖湿气流起主导作用。雷暴发生时双流机场多位于500 hPa槽前， 对流层中低层风向随高度顺转。大气层结的不稳定能量相对较弱， 但大气层结整体湿润， 易出现短时强降水。雷达回波图上表现为以层状云为主的降水回波。斜压锋生类雷暴发生于中低层冷暖空气强烈交汇的背景下， 锋生作用显著。雷暴发生时大气斜压性较强， 动力条件较好， 易形成多种天气现象相混合的强对流天气。雷达回波图上本场附近有由多个雷暴单体侧向排列、 呈东北-西南向的弓形回波带。弱平流类雷暴发生于大气斜压性弱的背景下。雷暴发生时大气近似准正压状态， 锋生函数小、 温度平流不明显。大气水汽的水平分布较均匀， 近地面为高温高湿， 低层有不稳定能量积累， 当配合适当的触发机制， 可克服对流抑制形成伴有雷阵雨、 阵性大风的雷暴天气。雷达回波图上本场周围分散着许多范围小、 强度弱的回波， 典型特征不明显。

• 江苏不同等级雾的宏观和微观特征
• 王宏斌;张志薇;刘端阳;祖繁;朱毓颖;吴泓
• 2021 Vol. 40 (5): 1177-1188.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00106
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• 利用2013年1月1日至2018年12月31日的江苏70个自动气象站观测的分钟级气象要素资料、 3个探空站秒级探空资料和3个浓雾野外观测试验站共21个浓雾过程的秒级雾滴谱资料， 分析江苏不同等级雾的分钟级时空分布、 边界层结构及微物理结构特征。结果表明： 近6年雾时数的空间分布与1961 -2010年江苏省年平均雾日数分布明显不同， 近6年江苏雾时数的大值分布在长江沿线和淮河沿线及其以北两个地区， 强浓雾和特强浓雾集中在淮河沿线及其以北地区。在05:50（北京时， 下同）江苏发生各等级雾的概率最高， 四个季节分别在07:10（冬季）、 05:50（春季）、 05:20（夏季）和05:50（秋季）存在雾的概率最高； 各站点发生雾的年均时数为318.5 h， 强浓雾和特强浓雾两级总时数占雾发生总时数的16.4%； 持续时间越长的雾发生频次越小， 冬季雾的持续时间明显大于其他季节。0~1500 m高度不同等级的雾的温度结构均有逆温层存在， 且随着雾强度的增加， 逆温强度增加； 有雾时相对湿度在下层饱和， 但随着雾强度的增加， 上层相对湿度更小。随着雾强度的增加， 不同大小的雾滴数浓雾均增大， 强浓雾或特强浓雾发生时， 雾滴谱明显拓宽。

• GPS掩星观测误差和边界层高度的判别
• 孟恬;杨胜朋;程华
• 2021 Vol. 40 (5): 1189-1201.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00098
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• 使用2007 -2014年COSMIC全球海洋掩星资料， 分别用弯角和折射率梯度的极值来判别全球海洋边界层高度（分别记为PBL^BA和PBL^N）， 探讨了边界层高度处的局地波谱宽度（local spectral width，LSW）、 折射率的垂直梯度、 以及弯角和折射率判别的边界层高度差（记为PBL^diff， PBL^diff=PBL^BA-PBL^N）之间的关系。结果表明： 大气折射率的垂直梯度与LSW存在明显的线性关系， 在第一、 第二边界层高度处， 其相关系数可达0.60和0.68。折射率垂直梯度主要由干项和湿项构成， 在低纬度地区， 湿项是折射率的主要贡献项。折射率垂直梯度湿项与LSW在第一、 第二边界层相关系数可达0.68和0.69。 第一边界层PBL^diff随着折射率垂直梯度增大而增大， 当折射率梯度绝对值达到80 N-unit·km^-1和100 N-unit·km^-1， PBL^diff可达100 m和160 m。

• 基于遥感和数值模拟的重庆海绵城市热岛效应分析
• 朱浩楠;刘晓冉;孙佳;周杰;程炳岩;张宁
• 2021 Vol. 40 (5): 1202-1212.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2020.00089
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• 为探索海绵城市规划对城市热岛效应的减缓作用， 利用MODIS地表温度资料， 使用考虑了复杂地形环境的城市聚类法构建热岛强度指数， 对比分析采用海绵城市规划的新城区与无海绵城市规划的老城区以及无海绵城市规划的新城区间的热岛强度时空变化差异； 同时， 进一步通过多尺度数值模拟进行了海绵城市规划、 传统城市规划和在传统规划基础上单纯增加平均绿化率等三种土地利用规划方案的敏感性试验。结果表明， 采用海绵城市规划的新城区其热岛效应主要来自周边城市的热岛辐射， 且相对于传统城市， 其平均热岛强度更小、 强热岛增长趋势相对缓和。数值模拟试验表明， 海绵城市通过更合理的土地利用空间布局， 相比另外两种规划方案较好地降低了近地面气温并改善了局地通风环境， 最终起到减缓热岛效应的作用。

• 1990 -2019年中国北方沙区太阳能资源评估
• 刘淳;任立清;李学军;贾冰;鱼腾飞;张成琦;肖建华;赵春彦;朱猛
• 2021 Vol. 40 (5): 1213-1223.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2021.00058
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• 沙漠地区太阳能资源丰富且地表植被稀疏， 非常适于太阳能资源开发。然而目前针对中国北方沙漠地区太阳能资源的评估仍然较少。本研究利用中国北方沙区（含沙漠、 沙地、 戈壁和盐碱地）46个太阳辐射站和189个常规气象站数据， 基于极端梯度提升算法（xgboost）估算了太阳总辐射量， 分析了总辐射量年、 季和月的时空分布并进行太阳能资源评估。结果表明， 中国北方沙区1990 -2019年平均日照时数和太阳总辐射量为2927.90 h和5888.39 MJ·m^-2， 且以分别以22.48 h·（10a）^-1和8.66 MJ·m^-2·（10a）^-1的速率减少， 但这种趋势并不显著（p>0.05）。日照时数和太阳总辐射量空间分布呈现出东西低中部高的特点， 青海和甘肃河西的沙区总辐射量最高， 在6300 MJ·m^-2以上， 东北地区的沙地总辐射量最低， 不足5300 MJ·m^-2。季节变化表现为夏季太阳总辐射量最大， 春季次之， 秋冬季最低。总体上看， 青海和河西走廊西部沙区太阳能资源丰富， 其他沙区较丰富， 但就太阳能资源稳定度而言， 仅青海、 河西走廊南部沙区为较稳定， 其他沙区为欠稳定或一般。因此， 青海和甘肃河西沙区太阳能资源开发潜力最大， 应加大对该区太阳能资源的开发投入， 提高区域经济发展水平， 改善沙区生态环境。