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• 2015 Vol. 34 (5): 0-0. 
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论文

• 夏季青藏高原深厚及浅薄降水云气候特征分析
• 潘晓;傅云飞
• 2015 Vol. 34 (5): 1191-1203.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00112
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• 利用1998-2007年热带测雨卫星TRMM搭载的测雨雷达PR和可见光/红外扫描仪VIRS的融合资料,研究了夏季青藏高原深厚降水(深厚强对流和深厚弱对流)及浅薄降水的水平分布、垂直结构及红外信号特征,并对其日变化特点和降水的经向移动特征进行了分析。结果表明,夏季高原降水主要以深厚弱对流降水为主(67.8%),浅薄降水次之(26.4%),深厚强对流降水出现最少(5.8%)。不同云顶红外辐射温度的平均降水廓线表明,深厚降水从雨顶高度至近地面高度均经历先增大后减小的过程,而浅薄降水只有增大过程。深厚强对流和深厚弱对流的降水频次峰值均出现在16:00(地方时,下同),降水强度峰值分别出现在18:00和13:00,其中深厚强对流降水强度在00:00还出现次峰值。浅薄降水的降水频次及强度峰值均出现在20:00,呈现夜雨特点。深厚降水和浅薄降水的云顶红外辐射温度日变化特征相似,最低值均出现在19:00。深厚强对流和深厚弱对流降水具有明显的东移特征,其中深厚弱对流降水的东移特征更为明显,而浅薄降水无明显的经向传播特征。

• 夏季青藏高原及周边热力特征与东亚降水的区域关系
• 敖婷;李跃清
• 2015 Vol. 34 (5): 1204-1216.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00100
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• 基于1979-2011年欧洲中心ERA-interim月平均再分析资料,采用倒算法计算了夏季青藏高原(下称高原)及周边地区大气热源和水汽汇,并通过REOF分析其空间分布特征,划分了5个重要热源区域,最后对比分析各区域的热力特征与东亚地区降水的关系。结果表明,夏季高原及周边地区热源空间分布复杂,局地特征显著,不同区域热源异常具有显著的差异性,其与降水的关系也同样具有显著的区域差异性。其中,高原南侧热源强时,高原主体及印度北部降水增多;高原东北侧热源强时,华北及邻近地区降水增多;高原主体东部热源强时,江淮流域降水增多;高原东南侧热源强时,长江流域降水增多;高原主体西部热源强时,华南降水增多。并且,高原及周边地区不同区域热源异常,影响东亚地区不同区域异常的水汽输送,从而对东亚地区降水产生重要影响。

• 青藏高原那曲高寒草甸生态系统CO₂净交换及其影响因子
• 朱志鹍;马耀明;胡泽勇;李茂善;孙方林
• 2015 Vol. 34 (5): 1217-1223.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00135
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• 利用2008年中国科学院那曲高寒气候环境观测研究站(下称那曲站)的观测资料,分析了青藏高原腹地的高寒草甸生态系统碳通量的日变化和季节变化特征及其影响因子。结果表明,那曲站年平均气温在0℃以下,90%降水主要集中在夏季;在生长季,生态系统白天碳吸收和夜间碳排放速率均达到最强,最大吸收速率和最大排放速率分别为5.3和1.7 μmolCO₂·m^-2·s^-1,与低海拔地区草地生态系统相比要偏小;高寒草甸生态系统碳汇作用较为明显,年吸收量为151.5 gCO₂·m^-2(即41.3 gC·m^-2);5-9月生态系统呼吸占总初级生产力的比重约为76%,这表明生态系统通过光合作用固定的碳,大部分通过呼吸作用消耗;在高寒草甸植物生长旺盛的月份,白天生态系统与大气间CO₂净交换(NEE)受光合有效辐射PAR的影响,表观光量子产率α为-0.0255±0.0105 μmol CO₂·mol^-1 photons。在生长季,尽管在昼夜温差相近时,NEE变化较大,但是随着昼夜温差的增大,NEE绝对值趋向增大,即昼夜温差越大越有利于生态系统吸收CO₂。生长季末期的降水事件促进了高寒草甸生态系统的碳排放,对生态系统的碳平衡有重要的影响。

• 砾石对青藏高原土壤水热特性影响的数值模拟
• 潘永洁;吕世华;高艳红;李照国
• 2015 Vol. 34 (5): 1224-1236.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00055
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• 针对青藏高原土壤砾石含量较高的特点, 对陆面过程模式CLM4.0土壤结构进行改进, 发展了较适合青藏高原土壤特性的土壤参数化方案, 在青藏高原那曲(BJ)站进行了应用, 通过模拟结果和观测资料的对比, 客观评估了新方案的模拟性能。结果表明: 砾石含量越高的土壤, 其导水率越大。土壤含水量较大时, 土壤水势随砾石含量增高而变小; 反之, 土壤含水量较小时, 土壤水势随砾石含量增高而变大。考虑了砾石对土壤水热过程影响后的新方案对土壤含水量和温度的模拟均有一定的改进, 其中新方案较原方案对模拟的各层土壤含水量的平均均方根误差降低了32.7%; 模拟的各层土壤温度平均均方根误差降低了24.6%。

• 拉萨一次热力雷暴的结构特征及数值模拟
• 王天义;朱克云;张杰;周筠珺
• 2015 Vol. 34 (5): 1237-1248.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00054
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• 利用三维对流风暴云模式对拉萨地区的一次热力雷暴进行了数值模拟和结构特征分析, 结果表明, 该模式较好地模拟出了此次高原地区热力雷暴在发生、成熟、消亡阶段的结构特征。热力雷暴发生阶段上升气流较小, 成熟阶段热力雷暴的总水汽混合比最大, 上升速度也达到最大值, 随后热力雷暴单体不断下降, 进入消亡阶段。热力雷暴的水成物粒子(冰晶、雪、霰和雹粒子)中, 以冰晶粒子为主, 整体生成量最高, 但在热力雷暴初期阶段, 以霰粒子为主, 热力雷暴水汽含量偏少, 出现在日最高温度之后, 有着高原热力雷暴的独特特征.热力雷暴风场结构表现为低层辐合、高层辐散。高原热力雷暴的不稳定能量较小, 午后热力扰动是主要的触发机制。

• 云贵高原东段山地MCC的普查和降水特征
• 杨静;杜小玲;齐大鹏;罗喜平
• 2015 Vol. 34 (5): 1249-1260.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00060
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• 利用2006-2010年夏季FY静止气象卫星1 h间隔相当黑体亮温TBB、高空及地面天气观测、贵州85个气象站降水和2010年乡镇加密观测自动站逐时降水数据, 普查云贵高原东段山地中尺度对流复合体(MCC), 统计分析了MCC的时空特征、强度特征、生命史、移动路径及其降水分布和强度特征。结果表明, 夏季云贵高原东段山地MCC主要出现在5-7月, MCC形成时间在19:00(北京时, 下同)至次日03:00, 生命史普遍在8 h以上; 发展为MCC的初生对流云团主要生成在13:00-18:00, 初生源地主要出现在贵州西部区域(103°E105.6°E、25°N27.5°N), 贵州西部边缘涡是造成对流云团频繁生成的直接影响系统; 贵州山地MCC内部最大降水集中在MCC形成中心的西北和东北象限, 且距MCC形成中心3个经纬度范围内, 山地短历时强降水出现在MCC的发展成熟阶段, 在临近预报中可以将TBB≤-70℃的区域作为重点监测防范区。

• 2008-2012年四川强小时雨强的时空分布特征
• 周秋雪;刘莹;冯良敏;牛俊丽
• 2015 Vol. 34 (5): 1261-1269.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00070
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• 利用2008-2012年四川157个基本测站和895个区域自动站的逐时降水资料, 通过统计诊断方法分析了四川的强小时雨强发生频次、极值的时空分布特征, 得到如下主要结论: (1)四川每年出现20 mm·h^-1以上的强小时雨强达3537.8次, 平均每年的强小时雨强极值均超过了100 mm·h^-1, 并在2012年呈一个跃升的趋势。(2)四川强小时雨强落区主要集中在四川盆地及攀西南部的大部分地区, 且强降水高发中心主要位于从盆地向山脉过渡的纵向陡峭地形区。雨强极值超过了30 mm·h^-1的落区也集中在盆地及攀西地区。频次及雨强极值的变化与海拔有密切联系, 迎风坡的陡峭过渡地形削弱了频次及雨强极值随海拔的增高而减少的速率。(3)频次的月变化比强小时雨强极值的月变化更显著。7月发生强小时雨强的次数最多, 其次是8月, 5月最少。6-9月雨强极值均超过100 mm·h^-1。(4)20 mm·h^-1和30 mm·h^-1以上的强小时雨强频次日变化均呈夜间活跃的单峰型特征, 而50 mm·h^-1以上的强小时雨强突发性较强, 日变化呈多峰型结构, 且盆地不同区域的日变化特征及峰值活跃时间也有较大差异。

• 基于MODIS产品估算黄土高原半干旱区的净辐射通量
• 王丽娟;郭铌;左洪超;胡蝶;沙莎
• 2015 Vol. 34 (5): 1270-1278.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00096
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• 利用中分辨率成像光谱仪(MODIS)的一级数据产品,通过三种不同的方法(两种通过估算各辐射分量来得到净辐射和一种直接通过短波辐射得到净辐射的方法)估算了2007年4 — 8月兰州大学半干旱气候与环境监测站(SACOL)的短波辐射、长波辐射和净辐射值,进一步利用2006年6—8月SACOL站实测资料对第三种方法的系数进行修正,并将不同方法估算的净辐射与实测资料进行对比。结果表明,在MODIS一级数据产品基础上,估算的卫星过境时刻短波辐射精度较高,长波辐射稍差;在各辐射分量基础上得到的卫星过境时刻的净辐射较好,平均相对误差最小为9.98%,且通过时间尺度扩展得到的净辐射与实测值较为接近,平均相对误差<25.0%;而使用短波辐射直接估算的净辐射较实测值偏大,但相关性较好;在利用实测数据对算法进行修正后得到的SACOL站净辐射较修正前有了较大的改善。值得注意的是,卫星过境时刻各辐射分量的计算不需要任何地面观测资料辅助,计算过程需要的所有参数可以直接由MODIS数据反演,且该方法得到的净辐射精度仅次于修正后的方法,普适性较好,所以,在缺乏地面观测资料的情况下,这种方法可以为大尺度的净辐射估算提供一条有效途径。而通过短波辐射直接估算净辐射的方法,其最大的优势就是避免了长波辐射的估算,可以直接利用短波辐射估算净辐射,对该方法的经验系数局地修正后估算的结果更优,但这种方法需要地面观测资料的辅助,所以在有地面观测资料的情况下,可以通过修正模型的系数获得更高精度的净辐射。

• 全球典型干湿变化区域水汽收支与降水变化的对比分析
• 蒋贤玲;马柱国;巩远发
• 2015 Vol. 34 (5): 1279-1291.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00109
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• 利用NCEP/NCAR再分析资料和CRU降水数据,分析了1948-2009年全球典型干湿变化区域水汽收支的时间变化特征,并比较了这些区域净水汽收支、可降水量与降水的变化关系。结果表明:(1)亚洲大陆东部、非洲大陆年水汽收支显著减少,而北美大陆显著增加,三个地区的净水汽收支变化与区域的干、湿变化特征相一致;(2)对于亚洲大陆东部,春、夏、秋季和年水汽收支状况较一致,即经向收支和净收支均呈显著减少趋势,纬向收支均呈增加趋势。冬季与年平均状况有所不同,三种收支都增加;(3)在北美大陆,夏、秋和冬季的水汽收支趋势与年水汽收支趋势基本一致,即经向收支增加,纬向收支减少,净收支增加;仅春季经向收支减少,纬向收支增加;(4)在非洲大陆,四个季节的纬向收支和净收支均减小,纬向水汽的变化主导着净水汽的变化;与年变化特征不同的是,春、夏季的经向收支减少;(5)近几十年来,在亚洲大陆东部和非洲大陆,伴随着各季及年降水的减少,同期净水汽收支和可降水量也随着减少,且相关显著。在北美大陆,伴随着各季及年降水的增加,同期净收支也随着增加,且相关也较显著。值得注意的是,北美大陆的可降水量与降水没有很好的相关性。

• 中国北方春季沙尘暴活动与高空西风急流变化的联系
• 李雪;刘晓东
• 2015 Vol. 34 (5): 1292-1300.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00067
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• 利用1954-2007年中国国家气象信息中心提供的强沙尘暴序列数据集和美国国家环境预报中心与国家大气研究中心(NCEP/NCAR)提供的再分析资料, 分析了30°N以北的中国北方沙尘暴活动与东亚高空西风急流变化的联系。结果表明, 中国北方春季沙尘暴出现频数与亚洲大陆对流层高层200 hPa中纬度西风急流的位置和强度变化存在着密切的联系。这种关系在年际和年代际时间尺度上均得到体现, 在多(少)沙尘暴活动年, 急流轴位置比正常年偏北(南)。在研究时段内, 沙尘暴活动呈现减少的趋势, 同时高空西风急流表现出系统性南移趋势。这种相关性存在内在的联系, 反映了高空西风急流轴位置变化对地面沙尘暴活动的影响: 当春季200 hPa高空西风急流轴位置比正常偏南时, 中国北边界至蒙古国一带的一个关键区(70°-E120°E, 42.5°N-52.5°N)对流层高层西风显著减弱, 该区高空急流减弱一方面通过动量下传造成沙尘源区低层西风减小, 削弱沙尘暴产生所需的动力条件, 另一方面使风切变和斜压性减小, 不利于地面气旋的生成, 从而使沙尘暴活动减少。

• 河套及其邻近地区汛期降水的变频特征
• 李潇;李栋梁;张莉萍
• 2015 Vol. 34 (5): 1301-1309.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00142
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• 利用河套及其邻近地区39个站的逐日降水资料,采用LFV(Local Fractional Variance)谱分析等方法研究了近50 年该地区汛期降水的变频特征。结果表明,河套及其邻近地区汛期降水总体存在明显的2年、3年周期,但这一周期(频率)随着时间的发展其显著性在发生变化。1958—1982年以3年周期为主,1990—1999年以2年周期为主,进入21世纪以来2 年、3 年周期的振幅均有所增加,但不显著。就4个时段而言,3年周期显著时段对应降水量最多,年际波动大,降水最不稳定;2年周期显著时段降水量最少,但相对稳定;过渡时段(1983—1989年)以及21世纪以来(2000—2010年)降水量较少,但较为稳定。

• 边界层准静止干线触发的中尺度暴雨机理分析
• 王晓玲;王海燕;王珊珊;吴翠红;张萍萍
• 2015 Vol. 34 (5): 1310-1322.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00056
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• 利用NCEP GFS 0.5°×0.5°再分析资料, 结合卫星、雷达、加密自动气象站资料, 通过合成诊断分析研究了湖北10次由边界层准静止干线触发的中尺度暴雨过程的形成机理, 结果表明, 该类型暴雨多发生在暖区内, 强降水中心稳定少动, 范围小, 降水维持时间长, 雨强一般在30~50 mm。动力机制主要为500 hPa正涡度平流向暴雨区伸展, 促使边界层气旋性涡度加强, 正涡度柱发展; 同时, 干线两侧干湿平流加强, 产生局部锋生, 且边界层正、负温度平流呈偶极分布, 产生边界层小扰动, 加强了上升运动的发展。对流系统运动表现为明显的后向传播, 且后部新生对流单体呈线性排列, 依次经过同一位置产生列车效应, 有利于降水在同一地点长时间维持。其暴雨落区主要位于边界层干线南侧的湿舌顶端、靠近温湿平流零线的暖湿一侧。

• 近139年中国东南部站点气温变化的多尺度特征
• 梁萍;陈葆德
• 2015 Vol. 34 (5): 1323-1329.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00058
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• 基于中国东南部5个百年站点年气温序列和3套全球表面温度资料(HadCRUT3、GISSTEMP、20CR再分析资料), 采用处理非线性、非平稳时间序列的新方法—集合经验模态分解(Ensemble Empirical Mode Decomposition, EEMD), 分析了以上海为代表的中国东南部5个站点1873-2011年气温演变的多时间尺度特征, 并讨论了多时间尺度影响的全球一致性。结果表明, 1873-2011年期间, 中国东南部百年站点的年温度演变呈现年际、年代际、多年代际多个时间尺度的准周期变化和长期上升趋势。准64年周期的多年代际振荡和上升趋势分量对长期气温变化均有重要贡献。长期上升趋势分量在100年以上的观测温度变化趋势中占主要贡献, 但准64年周期振荡对近50年观测温度变化趋势的贡献要大于上升趋势分量。百余年期间两个明显升温阶段(20世纪30-40年代和20世纪90年代至21世纪初)的形成与准64年周期的多年代际变化的相关关系最为显著, 而长期趋势和6~16年的年际—年代际变化对高温期的形成也有一定贡献。准64年周期的多年代际振荡对百余年温度变化趋势的阶段性转变起重要作用。中国东南部百年站点温度演变的多时间尺度特征具有全球性。准64年周期振荡对北半球温度趋势演变也有重要贡献, 且北半球温度准64年周期振荡与百年站点温度变化速率的关系也较其长期升温趋势更为密切。北大西洋多年代际振荡对百年站点温度准64年周期振荡及其全球一致性有调节作用。

• 三维云场分布诊断方法的研究
• 蔡淼;周毓荃;欧建军;刘建朝;蔡兆鑫
• 2015 Vol. 34 (5): 1330-1344.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00061
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• 利用2007-2008年Cloudsat云检测产品与ECMWF再分析资料的相对湿度进行统计分析, 得出了中国云內外相对湿度判別阈值及其随高度的变化, 提出了基于再分析资料的三维云场分布诊断方法, 应用于实例三维云场诊断, 并与卫星、雷达、地面云降水观测等资料进行了对比分析, 得到的主要结论有: (1)Cloudsat云判别有效值>20的云区位置与Cloudsat辅助产品给出的ECWMF再分析资料的相对湿度高值区有较好的时空对应; (2)不同高度范围的云内相对湿度都呈单峰型分布, 峰值在相对湿度100%附近, 晴空相对湿度受当地大气环境影响, 各地各高度都有差别; (3)通过相对湿度对云区和晴空的TS评分测试, 得出了诊断云区的相对湿度阈值及其垂直分布; (4)利用NCEP再分析资料对中国三维云场的分布进行个例诊断应用, 与卫星、雷达和地面云降水观测的对比表明, 云区附近的湿度梯度大, 相对湿度阈值法诊断的云区总体比较稳定; (5)诊断的云区与上升气流区对应较好, 云区和晴空的分布与卫星TBB观测大致对应, 云厚(即云格点总数)与光学厚度和地面降水的分布比较一致; (6)云场垂直剖面可以清晰地看出其分布同天气系统的关系, 诊断的云区与地面云观测比较一致, 云层密实深厚的区域通常对应着地面降水; (7)单点的云垂直结构随时间演变与当地的雷达和地面云降水观测都比较一致。

• 基于动力统计方法对中国夏季温度模式误差订正的研究
• 苏海晶;封国林;杨杰;王启光
• 2015 Vol. 34 (5): 1345-1356.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00069
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• 利用气候趋势系数分析1983-2012年NCEP/NCAR温度逐日再分析资料和国家气候中心全球海气耦合模式(CGCM)逐月温度资料, 得出近30年中国夏季观测温度和模式预报温度趋势变化特征。通过经验模态分解方法拟合并去除观测温度整体趋势得到无趋势温度资料, 结合系统误差订正和最优多因子组合动力统计相结合两种不同的模式误差订正预测方法, 分析了全球变暖对中国夏季温度预测的影响。结果表明: 近30年来中国夏季大部分地区观测温度呈上升趋势, 且通过了0.01显著性水平检验, 而模式预报温度几乎无趋势变化, 对全球变暖存在明显的模拟不足。为避免这种模式对观测气温整体趋势的模拟不足对预测效果的影响并得到最优的预测结果, 利用经验模态分解方法拟合并去除观测温度的整体趋势, 对观测温度的拟合趋势预测时采取先去除预测后再回加的方式在预测过程中避开模式结果模拟不足的问题。近10年独立样本回报预测结果表明, 上述方法可以有效地提高预测效果, 并解决直接预测出现的预测结果偏低的问题, 说明了在对模式预报结果后处理过程中去除增温趋势的重要性。

• 基于接近度概念的强对流天气预报方法研究
• 曾明剑;张备;吴海英;王文兰;谌芸;张冰;周嘉陵
• 2015 Vol. 34 (5): 1357-1368.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00143
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• 采用邻(临)近原则对江苏2000-2010年2-9月2668次区域性普通雷暴、雷雨大风、冰雹、龙卷和短时强降水等5类强对流天气,首先,利用同期每天4次1°×1° NCEP FNL分析资料回算的56种热力、动力、能量、水汽等对流参数进行了匹配,获得了各类强对流天气在不同月份的对流参数特征值,并以此作为参考序列,以10 km分辨率、逐时预报输出的中尺度数值模式探空计算的对应对流参数作为比较序列。然后,以各月各类强对流天气的对流参数特征值相对气候基态的差异性和自身稳定性为评价指标,采用相对偏差模糊矩阵评价技术对其进行了权重分配。最后,应用模糊数学、灰色理论及经济学方面的有关方法和概念,从考察序列间接近程度角度出发,引进、构建了系列“接近度”指数并用于强对流天气实时预报,取得了较好业务预报效果。

• 夏季西太平洋副热带高压指数的统计预测模型
• 贾亚俊;胡轶佳;钟中;朱益民
• 2015 Vol. 34 (5): 1369-1378.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00079
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• 利用国家气候中心提供的1959-2013年74项环流指数和美国NOAA气候预测中心提供的Niño 3区海温指数等气候指数, 采用相关分析和最优子集的原理选择预测因子, 建立统计预测模型, 并对夏季西太平洋副热带高压(西太副高)各特征指数的年际增量进行预测, 进而预测实际特征指数。为检验该预测模型的预测效果, 对2001-2013年西太副高指数进行了独立样本回报检验, 结果表明: 该预测模型能够较好地回报出2001-2013年夏季西太副高脊线、西伸脊点以及强度指数, 回报指数与观测的距平相关系数分别为0.64, 0.67和0.78, 预测准确率分别达到84.63%, 76.92%, 69.23%。因此, 该预测模型对汛期气候预测具有潜在的应用价值。

• 背景场云凝结核浓度对理想热带气旋强度的影响
• 杨玉华;陈葆德;王斌;王晓峰;张蕾;王平;许晓林;黄伟
• 2015 Vol. 34 (5): 1379-1390.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00095
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• 采用中尺度模式WRF中“Aerosol-aware”Thompson云微物理方案,分别进行了干净、污染、重度污染大气情景下的3个试验,研究了背景场凝结核浓度对理想热带气旋(Tropical Cyclone,TC)强度的影响。结果表明,凝结核增加导致TC强度减弱,而最大风速半径和外围风圈半径变化不明显。不同试验眼墙降水的时空分布差异较大,但降水总量的变化较小。重度污染大气下的云滴数量远大于干净大气下,不同试验中水物质变化及其形态间转换的分布存在较大差异。正是这种差异导致了不同的潜热加热分布特征,与热力动力过程作用,对TC强度产生了不同影响。如重度污染下发展的TC外围潜热增加,减少了和TC中心的气压梯度,导致水平方向气压梯度力减弱,TC强度减弱。TC减弱和外雨带的发展也密切相关,外雨带降水过程中,形成地面冷池流入TC眼墙,可导致TC强度减弱。这表明“Aerosol-aware”Thompson方案对气溶胶影响描述较为合理。

• 玉溪一次强对流天气的中尺度特征分析
• 艾永智;杨传荣;李蕊
• 2015 Vol. 34 (5): 1391-1401.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00068
• 摘要 ( ) PDF (10787KB) ( )
• 利用常规探空资料、NCEP/NCAR再分析资料、地面自动站加密观测资料及T639数值模式资料对2013年6月9-10日发生在玉溪的一次强对流天气进行了诊断分析。结果表明, 此次强对流天气是高空槽后西北气流引导冷空气南下并与西南暖湿气流在云南中北部交汇引发的, 对流层低层切变线和地面中尺度辐合线、气旋式辐合中心等是此次强对流天气的直接影响系统。其水汽主要源于孟加拉湾, 水汽在低层集中和输送并在云南等地上空辐合, 为此次强对流天气的发生提供了有利的水汽条件。中尺度强对流云带与地面中尺度辐合系统及对流有效位能(CAPE)不连续带有较好的对应关系, 中尺度强对流云带发生、发展的位置和走向与前期地面辐合线基本一致, 对流单体在CAPE不连续带大值区一侧容易加强和发展。综合分析地面流场和高分辨CAPE的分布, 对强对流天气的短时临近预报有一定指示意义。

• 基于构成要素的一次切变线暴雪天气分析
• 杨成芳;周雪松;李静;孟宪贵
• 2015 Vol. 34 (5): 1402-1413.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00108
• 摘要 ( ) PDF (9567KB) ( )
• 2013年1月20-21日山东出现了一次暴雪过程,此次过程具有冷空气弱、东西雨雪共存及存在两个强降水中心等特点,济南至淄博(鲁中的北部地区)的次暴雪中心为预报难点。为了探讨此类暴雪过程降水落区、强度和相态变化的物理机制,根据常规观测、NCEP/NCAR再分析逐6 h及多普勒天气雷达资料,采用基于构成要素的预报方法(Ingredients-based Methodology,IM),从动力抬升、水汽、降雪效率和相态等四个方面进行了分析。结果表明:(1)高层两个短波槽、低层切变线、地面华北锢囚锋和倒槽等天气系统相继共同作用造成了此次暴雪过程,其中500 hPa短波槽对降雪的阶段性表现最明显。(2)四个有利构成要素相叠加导致鲁中地区产生暴雪:中低层有西南和东南两支气流输送了充足的水汽;低层经向切变线和暖切变线造成了强上升运动;云中温度在-15～-14℃之间达到最佳降雪效率;低层温度低。(3)低层经向切变线对次降水中心的暴雪形成有重要作用,暴雪发生在经向切变线的右侧东南风减小的区域。(4)最强降雪发生在对流层中高层西南风和低层东南风强盛的时段。(5)对流层低层冷暖平流导致边界层内温度垂直变化出现差异,从而产生不同降水相态,其中1000 hPa至近地面的温度最为关键,尤其2 m气温在1℃左右时,更需综合分析925 hPa以下各层的温度;同时复杂下垫面对降水相态的影响也不容忽视。

• 南疆西部一次罕见大暴雪过程分析
• 杨霞;张云惠;赵逸舟;马超;赵凤环
• 2015 Vol. 34 (5): 1414-1423.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00063
• 摘要 ( ) PDF (12097KB) ( )
• 利用高分辨率卫星资料、多普勒雷达产品、常规观测和再分析资料, 分析了2011年2月25-28日南疆西部一次历史罕见大暴雪天气过程的多尺度特征和物理量配置。结果表明: 中亚低涡是此次大暴雪天气过程的主要影响系统, 强降雪期间高、低空风场配置与夏季南疆西部典型暴雨过程类似。冬季低空偏东急流中心最大风速超过20 m·s^-1较为罕见。南疆西部三面环山, 低空偏东急流先于高空西南急流12 h在南疆盆地东部建立, 有利于将南疆盆地东部的水汽向西输送并在南疆西部汇合; 受地形影响低层气流向西汇合过程中也有利于垂直上升运动的生成。大暴雪过程中存在偏西、偏东和偏南三支异常水汽输送, 其中偏东水汽输送最为重要。两个β中尺度云团是造成大暴雪的主要系统, 强降雪出现在云团内部局地增强阶段。大暴雪过程中以层状云雷达回波为主, 局地回波强度梯度较大、边界清晰, 具有一定短时弱对流特征。

• 吉林地面和高空风速变化特征及成因分析
• 谢今范;刘玉英;李宇凡
• 2015 Vol. 34 (5): 1424-1434.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00047
• 摘要 ( ) PDF (1524KB) ( )
• 利用1975-2012年吉林50个地面气象站观测资料和3个探空站测风资料,对地面和0.5～40 km高空风速的时空变化特征进行了分析,并分析了高、低空风速变化的原因。结果表明:吉林地面(10 m)年和四季平均风速均呈现中西部和东部近海区较大、东南部地区较小的空间分布特征;近38年吉林地面年平均风速平均每10年减少0.21 m·s^-1,高于全国平均和大部分区域平均,大风区或大风季节的风速减小幅度最大;在1975-2012年期间,吉林高空风速随高度增加呈先减小后增大的变化趋势,对流层和平流层下层的夏季平均风速趋于减小,冬季平均风速趋于增加,而且冬季风速增加对年平均风速增加的贡献最大。大气环流系统对吉林地面和高空风速均有影响,城市化的发展、观测环境的改变减小了地面风速。

• 长生命史冷涡背景下内蒙古地区强对流天气分析
• 马素艳;韩经纬;斯琴;常煜
• 2015 Vol. 34 (5): 1435-1444.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00098
• 摘要 ( ) PDF (9087KB) ( )
• 利用常规观测资料、卫星云图、探空资料及2.5°×2.5°的NCEP再分析资料,对2012年6月8—18日一次西折型冷涡影响天气过程的原因进行了分析,并在暴雨时段(13—14日)对比分析了内蒙古东北部和东南部地区强对流形成的原因。结果表明,来自西西伯利亚脊前的冷空气及正涡度不断向冷涡后部补充,使冷涡中心向西移动,而冷涡路径西折是这次冷涡过程持续时间长、影响范围广、连续多日产生强对流天气的最主要原因;内蒙古东部地区均处于高位温区和高位温梯度区,在强对流影响区域上,内蒙古东北部强降水是由两个中小尺度对流云团的强烈发展与合并造成,最强降水出现在亮温(亮温梯度)迅速减小(增大)时,地形造成的迎风坡上升运动和水汽在垂直方向辐合,为局地暴雨提供重要动力条件和水汽条件;内蒙古东南部强降水则是由上游多个对流云团合并,形成的水汽输送带直抵内蒙古东南部影响所致,低空急流、低空切变等次天气尺度系统触发作用更为显著,具有中高层干侵入,强降水出现在次级环流的上升支。

• TJ-WRF逐时地面太阳辐射的预报订正
• 黄鹤;王佳;刘爱霞;刘寿东;冯帅
• 2015 Vol. 34 (5): 1445-1451.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00116
• 摘要 ( ) PDF (2054KB) ( )
• 利用中尺度数值模式TJ-WRF对2012年1月9日至2月29日逐时地面太阳辐射通量进行了模拟,评估了模式预报效果并对其进行统计订正。结果表明,TJ-WRF模式对地面太阳辐射具备一定的模拟能力,预报值与实测值的相关系数为0.831,其中,晴天预报效果最好,相关系数高达0.978;云量预报的准确度及未考虑气溶胶的影响是导致模式误差的主要原因,建立TJ-WRF预报值与实测值的差值和气象要素模拟量之间的关系实现对地面辐射预报的订正效果最佳,订正后相对均方根误差降到24.75%,平均绝对百分比误差为19.34%。

• 一次阵风锋触发强对流过程雷达资料特征分析
• 胡文东;杨侃;黄小玉;纪晓玲;穆建华;王敏;杨建玲;郑晓辉
• 2015 Vol. 34 (5): 1452-1464.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00099
• 摘要 ( ) PDF (21670KB) ( )
• 为了进一步探索西北高原干旱区强对流触发机制,提高灾害性天气监测预警能力,以新一代天气雷达探测资料为核心,针对一次阵风锋触发的逆向传播强对流过程,进行了雷达气象学诊断分析。结果表明:(1)天气系统配置为有利的大气环境,CAPE、CIN与LFC均适合强对流的触发与发展,原生对流消亡后产生的3条阵风锋共同作用触发新生强对流。(2)新一代天气雷达能有效监测到阵风锋产生、发展、成熟、汇合、消失以及触发新生对流的过程,揭示了3条阵风锋及下击暴流的细节。(3) 强反射率因子区域快速下沉且强度减退及径向速度模糊,对雷暴大风灾害的预警具有指示意义。(4) 各条阵风锋的长度变化普遍经历快速增长、增幅减缓和趋于减小3个阶段,其宽度变化也具有相似的较强规律性。(5)阵风锋的运动受下垫面特别是城区较强磨擦作用影响显著,存在一定波动。阵风锋合并后,新生对流的增强需要18～30 min的成长期,为准确预警强烈天气提供了宝贵的时间提前量。(6)在天气背景分析基础上,利用雷达资料关注阵风锋初生、发展、运动情况,可望提前1 h左右发现触发新生对流征兆。通过雷达资料可准确掌握阵风锋细致变化、形成近地层急流、下击暴流,以及新生对流的发展,是监测强对流触发与预警的关键手段。

• 联合遥感技术对X波段雷达反射率的衰减订正
• 范根昌;肖辉;吕峰;秦彦硕;刘亚男
• 2015 Vol. 34 (5): 1465-1473.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00125
• 摘要 ( ) PDF (1940KB) ( )
• 由于在使用X波段雷达时,必须要对雷达反射率进行衰减订正,本文发展了X波段雷达和微波辐射计联合遥感技术对雷达反射率进行衰减订正的方法。并选用两个不同降水系统个例(积层混合云降水和层状云降水),分析了联合遥感方法的订正效果,结果表明,联合遥感方法可对雷达反射率进行有效的衰减订正,订正后雷达回波的空间结构、回波强度和路径分布较为合理,订正后雷达反射率因子平均值在两个个例中分别增加1.71 dBZ和0.84 dBZ,略小于双偏振方法订正后的结果。

• 两次对流云合并过程的双偏振雷达观测研究
• 黄勇;吴林林;冯妍;翟菁;刘慧娟;袁野
• 2015 Vol. 34 (5): 1474-1485.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00057
• 摘要 ( ) PDF (9233KB) ( )
• 为了研究对流云合并过程中的微物理特征, 利用2008年7月在安徽寿县进行观测的双线偏振多普勒天气雷达的资料, 对两次不同类型的对流云合并过程进行了观测分析, 研究合并后对流云中偏振量和粒子相态的变化情况。结果表明, 卫星云图观测到的对流云合并过程在雷达回波上表现为小回波块之间的合并; 回波合并以后强度、径向速度和差分传播相移率等物理量均增大, 差分反射率因子大值区向回波连接处转移, 并出现一个与大值中心相对称的负值区; 合并时在连接处出现一片雨水区, 并且只有在中下部开始的合并过程中才会出现冰相粒子增多的现象。

• 源于飑线前期和强降雨带后期的弓形回波雷达产品特征及预警
• 刁秀广;孟宪贵;万明波;张骞;李静
• 2015 Vol. 34 (5): 1486-1494.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00097
• 摘要 ( ) PDF (21792KB) ( )
• 利用多普勒天气雷达探测资料,结合环境物理量和地面中尺度站监测实况,对4次弓形回波的形成与特征及所致灾害性天气现象进行了综合分析,其中这4次弓形回波包含2次产生于飑线发展的前期,2次产生于强降雨带减弱阶段。结果表明,源于飑线发展前期的弓形回波所致大风明显大于源于强降雨带减弱阶段的弓形回波所致大风,前者可致10级甚至以上大风,后者可致9级大风。风暴后部中低层径向速度“异动”现象,即径向速度绝对值迅速增大,预示着风暴后部倾斜下沉气流迅速加强,导致低层反射率因子上出现明显后部入流缺口,从而产生弓形回波。飑线发展前期阶段,其后部中层出现绝对值≥27 m·s^-1的径向速度时,比弓形回波形成时间提前18～30 min;强雨带减弱阶段,其后部中低层出现绝对值≥25 m·s^-1的径向速度时,比弓形回波形成时间提前6～12 min。

• 复杂地形下多普勒雷达资料同化的研究
• 杨银;朱克云;张杰;戴昌明
• 2015 Vol. 34 (5): 1495-1501.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00059
• 摘要 ( ) PDF (2818KB) ( )
• 针对2010年7月16日四川地区一次强降雨过程, 以1°×1°的NCEP再分析资料为背景场, 四川923个国家级自动气象站逐时降雨资料为观测场, 地形高度采用数字地形高程模型(DEM)的地形高度数据替代了模式地形数据, 应用WRF模式及其三维变分同化系统, 对成都、绵阳、达州、西昌、南充5部雷达反射率因子进行了直接同化试验。结果表明: 同化反射率因子之后, 各层嵌套初始场的水汽通量分布改变较小, 但数值和范围改变明显, 第一重嵌套水汽通量高值中心显著增强, 800 hPa改变较500 hPa明显; 同化试验、控制试验均能模拟出此次降雨过程; 同化试验在降雨量值、面积、落区上较控制试验均有所改进, 对四川盆地东北部的达州和巴中两市改进尤其明显; 12 h降雨预报改进优于24 h降雨预报。

• 空间电荷分布特征对云闪传播行为的影响
• 谭涌波;梁忠武;师正;朱俊儒
• 2015 Vol. 34 (5): 1502-1510.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00064
• 摘要 ( ) PDF (2846KB) ( )
• 在已有的随机放电参数化方案的基础上, 建立了雷暴云电荷分布, 并进行二维高分辨率闪电放电的模拟试验, 定量探讨了雷暴云的空间电荷分布特征对云闪传播行为的影响, 结果表明: (1) 雷暴云顶部的屏蔽层电荷以及底部正电荷区会限制触发于雷暴云主正、负电荷区的云闪正、负先导的垂直传播范围, 使云闪通道在一定垂直范围内传播, 并最终趋向于沿水平方向传播; (2) 电荷区的电荷密度或分布范围的增大都会导致云闪通道长度增大, 但增大方式不同, 电荷密度主要是通过增加高密度中心附近的通道分枝数, 并且通道长度随电荷密度的增加呈非线性增大, 分布范围则是通过扩展通道的水平传播范围, 并且通道长度随分布范围的扩大呈线性增大; (3) 电荷区电荷密度的增大会增加云闪通道的分枝数, 尤其在高密度中心附近, 最终使云闪通道的分形维数呈增大趋势, 但基本上不会改变云闪通道的双层分枝结构, 电荷区分布范围的扩大则不影响云闪通道的分形维数。