高原气象
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- 2015 Vol. 34 (6): 0-0.
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论文
- 青藏高原东侧MODIS地表温度产品验证
- 闵文彬;李跃清;周纪
- 2015 Vol. 34 (6): 1511-1516. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00082
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- 利用青藏高原东侧理塘大气边界层观测站的热红外测温仪和长波辐射表的实测数据, 分析了实测地表温度Ts的精度及其影响因子, 对MODIS地表温度(LST)产品进行了评估。结果表明, 与用红外测温仪测量的地表辐射温度Tr相比, 考虑了地表辐射率和大气下行辐射后的地表温度 Ts_R偏低, 差值随着地表发射率递减, 随着长波净辐射递增, 白天偏低可达1.9 K, 夜间偏低可达1.1 K。当地表温度<285 K时, Ts_R与用长波辐射估算的地表温度Ts_L之间的差值集中在2.5 K以内; 而当地表温度>285 K时, 偏差可达10 K。地表发射率的误差≤0.01时, 地表温度计算误差≤0.5 K。Tr, Ts_R和Ts_L与LST之间都存在显著正相关, 其中Ts_L与LST的相关系数最大。夜间的相关系数大于白天; Terra卫星的相关系数(尤其是白天)大于Aqua卫星。基于LST的Ts_L回归模型估算标准误差为4.4904 K, 达到99%的置信水平。
- 高原季风的分布特征及其指数对比分析
- 周懿;范广洲;华维;王炳赟;朱丽华;周定文
- 2015 Vol. 34 (6): 1517-1530. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00111
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- 利用NCEP/NCAR再分析资料,在P、Z和σ三种坐标系中对青藏高原地区冬、夏季各环流场要素进行了分析,得到了高原季风的主要分布区域,并得出对流层高原季风的主要特征体现在由散度场表征的风场辐散、辐合上。同时,利用高原主体中心的散度区域平均值定义了一个新的高原季风指数Div-PMI。对比分析新、旧几种高原季风指数的计算方法、物理意义、年变化及年际变化,表明Div-PMI指数计算方法简单,且能较好地解释高原季风的产生机理,在反映高原季风的季节演变特征上也具有一定的优势。通过各种高原季风指数与1、4、7、10月中国降水的相关性分析表明,Div-PMI指数与高原地区降水呈一致负相关,且相关最为显著。
- 全球变暖背景下青藏高原气温变化的新特征
- 郑然;李栋梁;蒋元春
- 2015 Vol. 34 (6): 1531-1539. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00123
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- 利用1971-2011年青藏高原81个站点经均一化处理的气温资料,采用面积权重方法对青藏高原近41年气温变化的特征进行了研究。结果表明,青藏高原在1997年存在更为明显的增暖突变,落后于华北(1989年)、东北(1987年)8 ~ 10年,比西南、华南(1996年)和华东、西北(1994年)落后1 ~ 3年。高原内部的突变发生过程与高原地形有明显的关系,表现为海拔越高,突变发生越晚。此外,突变前后的增暖形式也存在一定的差别,即突变前增暖幅度随海拔的升高而减小,突变后则表现为海拔越高气温倾向率越大,且通过了99%的显著性检验。突变前后高原增暖幅度最大均在冬季,突变后秋、冬季增暖幅度有所减小,夏季有所增大。相比全球近15年增暖趋缓现象,高原在突变后表现为更大幅度的增暖,高原气温与全球气温的同期波动形态相似,两者具有较好相关性。
- 高原低涡移出高原后持续的对流层中层环流特征
- 郁淑华;高文良;彭骏
- 2015 Vol. 34 (6): 1540-1555. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00134
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- 利用NCEP/NCAR再分析资料、历史天气图与青藏高原低涡切变线年鉴,在普查和分析1998 -2012年持续强影响青藏高原低涡移出高原与持续强盛时的500 hPa环流形势及影响系统的基础上进行了分类,并对不同类型的持续强影响高原低涡在移出高原与持续强盛时的物理场进行了合成与对比分析。结果表明:持续强影响高原低涡以两高切变东阻型对中国降水影响最大,主要影响河套地区,切变线类、热带低压影响型、低槽前部类主要影响地区分别是黄淮流域、西南地区、长江流域;持续强影响高原低涡移出高原后,对40°N以北环流形势依赖性不强,主要是受高原低涡周边对流层中层西风带天气系统、副热带天气系统与热带天气系统相互作用造成的。研究分析还揭示了各类高原低涡移出高原后持续的对流层中层共同的大尺度条件及其主要差异。
- 高原涡与西南涡相互作用引发四川暴雨的位涡诊断
- 邱静雅;李国平;郝丽萍
- 2015 Vol. 34 (6): 1556-1565. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00117
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- 利用自动气象站逐时降水量资料和欧洲中期天气预报中心ERA-interim再分析资料,对2013年6月28日至7月2日一次高原低涡(高原涡)与西南低涡(西南涡)相互作用引发四川盆地暴雨的天气过程进行了位涡诊断分析。根据Hoskins位涡理论,对比分析了位涡、高度场、风场中低涡中心的位置差异,分别揭示并验证了高原涡、西南涡在移动过程中的强度变化。结果表明:在高原涡、西南涡形成阶段,位涡中心都位于高度场、风场低涡中心的西侧。高原涡在东移到高原东部的过程中,强度加强;进入四川盆地继续东移的过程中,强度减弱。当高原涡与西南涡实现垂直耦合后,高原涡的强度再次加强;高原涡与西南涡处于非耦合状态时,高原涡东侧的下沉气流将抑制盆地西南涡的发展;而当高原涡东移出高原与盆地西南涡垂直耦合后可激发西南涡加强,高原涡与西南涡垂直合并为一个深厚强涡。从位涡剖面的垂直方向上不仅清晰地反映高原涡与西南涡相互作用过程以及两涡的移动,还可以表示低涡中心强度的变化。等熵位涡水平面上能较好地反映高原涡、西南涡的移动及演变情况,对强降水中心也有指示作用,可从水平方向显示两涡相互作用过程。
- 高原夏季风对中东亚干旱半干旱区夏季降水的影响
- 齐玉磊;冯松;黄建平;冉津江;龙治平
- 2015 Vol. 34 (6): 1566-1574. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00088
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- 通过比较7种再分析资料计算的高原夏季风指数, 并分析了高原夏季风与中东亚干旱半干旱区夏季降水的关系, 总体上7种再分析资料得到的高原夏季风指数是相当一致的, 并且在滤去10年以上周期的长波后, 7种再分析资料计算的高原夏季风指数之间的相关系数比滤波前都有一定程度的提高, 说明再分析资料在描述高原夏季风年际变化时是一致的。相关分析和合成分析的结果表明, 高原夏季风对中东亚干旱半干旱区的夏季降水变化有重要的影响。高原夏季风偏强时, 中亚地区偏南风异常并伴有辐合, 南疆地区为异常东风, 有利于水汽输送到这一地区, 降水偏多, 华北地区为异常东北风, 阻碍了西南气流水汽的输送, 降水偏少; 高原夏季风偏弱时, 中亚地区为北风异常并伴有辐散, 南疆地区为异常西风, 降水偏少, 华北地区为异常西南风, 降水偏多。
- 青藏高原与黄土高原过渡区雷暴活动特征及东亚夏季风的影响
- 李江林;余晔;刘川
- 2015 Vol. 34 (6): 1575-1583. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00001
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- 利用1951-2012年青藏高原与黄土高原过渡区(下称研究区)54个站点雷暴日数观测资料,分季节统计了研究区雷暴发生日数的年际和季节变化特征及其对东亚季风的响应。结果表明,研究区夏季雷暴日数最多,春季次之,秋季较少,冬季几乎无雷暴发生。青藏高原东部的甘南地区年平均雷暴日数最多,其次为祁连山东部的永登和乌鞘岭地区,靠近黄土高原地区的年平均雷暴日数相对较少,研究区雷暴日数总体呈下降趋势。夏季(6-8月)雷暴日数多年对应强夏季风年,雷暴日数少年对应弱夏季风年。东亚夏季风强年,研究区水汽通量明显偏大,西太平洋副热带高压西伸脊点位置偏东,新疆东侧和内蒙古西北侧500 hPa高度场偏低,蒙古热低压处于发展阶段,这些特点都有利于强对流天气的产生;东亚夏季风弱年,情况则相反。小波分析结果表明夏季雷暴日数与东亚夏季风都存在准30年的振荡周期。
- 冬季欧亚中高纬陆面热力异常与同期大气环流的联系
- 徐晨;陈海山;黄菱芳
- 2015 Vol. 34 (6): 1584-1592. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00062
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- 利用欧洲中心ERA-40月平均再分析资料, 分析了1958-2001年冬季欧亚中高纬陆面热力状况的变化特征, 重点讨论了冬季陆面热力异常与中高纬大气环流的联系及其可能影响机制。结果表明: 由于全球变暖的区域非均匀性, 近年来冬季欧亚中高纬陆面增温趋势显著且增温幅度较大, 中低纬陆面增温幅度相对偏小, 陆面热力变化的经向非均匀性造成欧亚大陆中纬度区域(40°N50°N附近)的陆面经向温度梯度在20世纪80年代初发生了显著的年代际减弱。由于陆面对大气的加热作用, 导致蒙古高原至中国东北地区对流层低层大气经向温度梯度减小, 从而使得对流层大气斜压性减弱, 根据热成风原理, 纬向风垂直切变减小, 最终导致欧亚中高纬高空西风环流异常偏弱。
- 中国气候态变化特征及其对气候变化分析的影响
- 林婧婧;张强
- 2015 Vol. 34 (6): 1593-1600. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00092
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- 利用1961-2012年中国2000多个气象站气温、 降水量资料, 对1971-2000年、 1981-2010年气候态与气候标准态进行了对比, 分析了不同气候态下气象要素的基本特征, 并运用气候评价等级指标和极值标准对中国历年基本气象要素数据进行了定量分析。结果表明: (1)1971-2000年、 1981-2010年所描述的气候态与气候标准态相比, 分别表现为略偏高和略偏低, 由此对气候分析和评价产生减轻或加重的影响; (2)不同气候态下, 气温等级中异常偏冷的频率均增大, 异常偏热的频率有所不同; (3)在分析中国同时期同类要素极端高值出现概率时, 采用不同气候态分析的结果出现了截然相反的变化, 然而在分析气象要素极端低值概率时则一致出现概率增多现象, 1981-2010年气候态的增多现象更为明显。
- BCC-AGCM-Chem0模式对20世纪全球O3气候平均态及季节变化特征的模拟研究
- 李书博;吴统文;张洁;张芳;WANG Jun
- 2015 Vol. 34 (6): 1601-1615. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00119
- 摘要 ( ) PDF (13315KB) ( )
- 利用由国家气候中心最近研发的全球大气环流化学模式BCC-AGCM-Chem0对1871-1999年全球大气O3浓度进行了模拟,并利用全球臭氧和紫外线辐射数据中心(WOUDC)提供的O3台站观测资料以及第5次耦合模式国际比较计划(CMIP5)整理的一套全球O3分析资料对BCC-AGCM-Chem0模拟的O3的气候平均态及季节变化特征进行了评估。结果表明:(1)BCC-AGCM-Chem0模式模拟出了全球年平均的O3空间分布特征,表现为北半球O3浓度高于南半球,O3的经向分布大致呈由低纬向高纬递增;模式可以再现台站观测的O3浓度垂直分布结构;相对于CMIP5分析数据,BCC-AGCM-Chem0模拟的O3气柱总量在40°S以南的南大洋区域,模拟值偏低3~6 DU,在40°S 50°N中低纬地区略偏高3~6 DU,陆地地区差异明显大于海洋地区,这些模拟偏差与地面排放和模式中O3水平和垂直平流输送的影响有关。(2)BCC-AGCM-Chem0模式对全球O3浓度的季节变化特征也有较好的模拟能力,模拟的O3柱浓度与CMIP5资料的结果在1、4、7和10月的全球格点空间相关系数分别达到0.89,0.97,0.86和0.91;模式再现了南、北半球O3浓度春季偏大、秋季偏小的特点;(3)从模式模拟和台站观测的对比分析来看,500 hPa以上的对流层中高层与以下的对流层中低层的O3季节变化峰值存在明显的不一致性,表明500 hPa以下的中低层区域O3变化可能受地面排放和干、湿等过程的影响较大,而对流层中高层的O3变化可能与化学过程和平流层向下的输送影响较大有关。
- 几种干旱指标对西南和华南区域月尺度干旱监测的适用性评价
- 王素萍;王劲松;张强;李忆平;王芝兰
- 2015 Vol. 34 (6): 1616-1624. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00089
- 摘要 ( ) PDF (5282KB) ( )
- 利用西南和华南区域129个气象站逐日和逐月气象数据, 计算并对比分析了7种干旱监测指标在该区域的适用性, 结果表明: MCI指数和K干旱指数在研究区各季干旱监测中表现均较好, 其中, 夏、 秋季K指数优于MCI指数, 冬、 春季MCI指数优于K指数; DI指数对冬、 春季旱情监测较好; PDSI指数和GEVI指数在夏、 秋季监测能力较强; SPI指数夏季监测效果较好; SPIW60指数在各季的监测能力都较弱。K指数对干旱演变过程的刻画能力最强, 其次是DI指数; MCI指数在干旱缓解阶段存在监测偏重的情况;SPI、 SPIW60以及GEVI指数对干旱的累积效应考虑不够, 存在监测偏轻、 缓解或解除过快情况; PDSI指数对干旱波动发展过程反映能力较差。综合来看,MCI指数和K指数优于其他指数, K指数更适用于研究区的月尺度干旱监测。
- 中国及周边地区白天各类云及其水凝物变化特征研究
- 李浩然;孙学金;王旻燕;卫克晶;张日伟;刘磊;李岩;周永波
- 2015 Vol. 34 (6): 1625-1635. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00129
- 摘要 ( ) PDF (23008KB) ( )
- 利用2011年12月至2013年11月CloudSat的2B-CLDCLASS和2B-CWC-RO产品分析了中国及周边地区白天各类云的云量和云水路径(CWP)分布特征,研究了该区域CWP的季节变化并分析了大尺度环流对我国CWP季节性变化的影响。结果表明,中国及周边地区单层云的年平均云量和CWP总体而言大于多层云,30°N是各类云云量和CWP的南北分界线,30°N以南地区云中水凝物含量相对较多;该区域的CWP受大尺度环流条件、水汽条件和地形影响较大,南北差异明显;西风气流的季节性变化对CWP的分布也具有重要影响。
- 一次四川特大暴雨灾害降水特征及水汽来源分析
- 周长艳;唐信英;邓彪
- 2015 Vol. 34 (6): 1636-1647. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00121
- 摘要 ( ) PDF (3824KB) ( )
- 利用四川气象台站观测资料、JICA项目地基GPS水汽站观测资料以及NCEP/NCAR再分析资料,研究分析了2013年7月7-12日四川特大暴雨灾害过程中的降水变化特征及水汽来源。结果表明:此次特大暴雨灾害主要发生在四川盆地西部,强降水带从盆地西北部的广元一直向南延伸至南部的雅安、乐山,呈西南-东北走向;灾害过程具有降水总量大、强度大、降水中心稳定少动、持续时间长等显著特点。暴雨灾害的最大累积雨量出现在成都都江堰地区,都江堰站过程总降雨量达到744.9 mm,创下了有气象记录以来该站过程降雨量的极大值和四川省国家级观测站暴雨过程降雨量的极大值。此次暴雨过程的水汽来源和气候平均状态并不完全一致,除了南海、西太平洋地区的偏南风水汽输送,孟加拉湾北部的西南风水汽输送以及高原主体上空的偏西风水汽输送以外,还出现了一条新的水汽输送路径:阿拉伯海北部的西南风水汽输送途经高原主体、高原东南部进入四川。充足的水汽条件、有利的水汽辐合辐散形势以及亚洲中高纬度大尺度环流形势的稳定维持等因素的共同作用导致了此次暴雨过程雨带稳定、雨量超常。
- 一次异常路径持续强降水中尺度对流系统分析
- 郭大梅;刘勇;马晓华;李萍云
- 2015 Vol. 34 (6): 1648-1657. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00076
- 摘要 ( ) PDF (6519KB) ( )
- 利用实况观测、 NCEP、 卫星云图FY-2E和自动气象站资料对一次从华北到西北地区东部持续强对流暴雨天气进行了分析, 结果表明: 500 hPa东北冷涡底部的短波槽、 大陆高压东侧的东北风、 低层切变线及冷平流、 地面冷高压底部的冷空气为中尺度系统的产生、 发展、 移动提供了有利的天气背景; 强对流暴雨天气是由β中尺度、 α中尺度对流系统造成的, 中尺度对流系统大致是由东北向西南方向移动, 历时23 h。东路冷空气与华北暖湿气流交汇, 触发对流产生; MCS的移动方向取决于高低空的风向、 风速。当中高层风速较弱、 低层风速较强、 风向相反时, MCS移动路径与低层风向一致; 当中高层风速较强、 低层风速较弱、 风向相反时, MCS移动路径与中高层风向一致。强对流暴雨过程发生前, 整层温度平流为零, 中高层的风较弱, 风垂直切变较小。
- 孟加拉湾感热净通量与陕西秋季降水的联系
- 王丹;盛立芳;黄少妮;白光弼;高红燕
- 2015 Vol. 34 (6): 1658-1667. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00073
- 摘要 ( ) PDF (5606KB) ( )
- 利用1979-2011年9-10月陕西96个台站的逐日降水资料和NCEP/NCAR再分析月平均资料, 研究了孟加拉湾感热净通量与陕西秋季降水的关系, 并对其成因机制进行了初步分析。结果表明, 陕西秋季降水与孟加拉湾感热净通量为显著负相关。秋季当该海域感热净通量偏弱时, 乌拉尔山附近易于形成阻塞高压, 西太平洋副热带高压位置偏西偏北, 陕西地区来自太平洋和印度洋的偏南水汽输送增强, 大气辐合上升运动也增强, 同时, 9月南亚高压位置偏北、 南亚夏季型季风偏强, 易造成陕西秋季降水偏多的环流形势。陕西秋季降水异常与低纬度海温的年际背景场有关, 秋季低纬度海洋SST的EOF第二模态的空间型一定程度上可以解释孟加拉湾感热净通量与陕西降水的联系。孟加拉湾秋季的感热通量与上一年冬季和当年夏季的感热净通量呈显著正相关, 可根据该海域上一年冬季和当年夏季的感热净通量强弱估计其秋季感热状况, 从而预测陕西秋季降水的多寡。
- 热力作用对宁夏不同强度沙尘天气的影响
- 陈豫英;陈楠;谭志强;郑晓辉
- 2015 Vol. 34 (6): 1668-1676. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00090
- 摘要 ( ) PDF (4228KB) ( )
- 利用常规气象观测资料和ECMWF ERA-Interim逐6 h的0.25°×0.25°再分析资料, 对宁夏2013年5月18日雷暴大风、 2月28日大风沙尘、 3月9日大风强沙尘天气过程的锋生函数和地表热通量进行了对比分析, 结果表明: 冷锋前部蒙古气旋或热低压的发展, 造成地面强烈增温, 受地表感热加热影响, 冷锋前后气压、 温度梯度和边界层层结不稳定增强, 促使锋生和干对流发展, 为大风沙尘天气的产生和加强提供了重要的热力条件; 大风沙尘天气出现在地表感热通量梯度密集带上, 强沙尘天气靠近感热通量变幅中心。同时, 冷空气强度、 高压脊线位置、 锋生函数中心值、 地表感热通量和对流层中低层以下是否有明显锋生等变化, 是宁夏大风沙尘天气预报预警的重要指标。
- 两次冰雹过程边界层气象要素变化特征
- 姚日升;涂小萍;杜坤;丁烨毅;朱佳敏;杨豪
- 2015 Vol. 34 (6): 1677-1689. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00072
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- 基于常规气象观测、 浙江省自动气象站、 宁波多普勒雷达和凉帽山岛370 m高塔边界层资料, 对宁波市2012年7月7日(个例1)和2013年3月22日(个例2)两次冰雹过程进行了比较分析, 结果表明: 两次过程发生在不同季节和天气背景下, 个例1由强热对流单体所致, 个例2则是具有高架雷暴特征的移动性强对流带所造成。地面流场都显示: 雹暴前侧入流辐合带和后侧下沉气流辐散区相对雹暴中心位置变化不大, 两次过程前部冷出流边界前沿距离降雹中心约8~10 km及其后约4 km处形成了下沉尾涡。雹暴前侧入流区边界层主要表现为气压下降、 气流转向雹暴中心、 风速及辐合加大等; 而下沉辐散区则表现出天气要素的剧烈变化。个例1高塔处于冰雹前侧入流区, 边界层气象要素变化低层先于高层, 临近降雹时由于拖曳作用削弱了抽吸作用, 近地层各气象要素均有短时间的反向变化。个例2高塔处于低层入流区时, 风速增大也最先出现在塔层底部; 雹暴过境时, 冷高压出流造成高塔处边界层风向、 风速剧烈变化, 上下各层时间较一致。
- 北京一次对流暴雨过程的干冷空气活动及作用
- 吴庆梅;张胜军;刘卓;赵玮
- 2015 Vol. 34 (6): 1690-1698. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00081
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- 利用常规观测资料、 1°×1° NCEP再分析资料、 微波辐射计及风廓线雷达等加密观测资料, 针对2011年6月23日北京地区发生的一次强对流暴雨过程, 对高低层干冷空气活动及其作用进行了分析。结果表明: 北京地区高低层配置符合干侵入三维模型, 中层以上的干区与水汽图像的暗区相吻合, 同时配合有自高纬向低纬传播的高位涡带, 北京地区干侵入特征明显。微波辐射计与风廓线雷达观测能够实时追踪干冷空气造成的温度、 湿度和风场变化, 6 km高度以上的温度和湿度变化最为显著, 两者下降到最低点的时间与强对流的触发时间有较好的一致性, 高层干冷空气对强降水有一定激发作用。干侵入降低了大气稳定度, 造成高层θse低值中心垂直位于低层θse高值中心之上, 探空曲线呈典型的喇叭形开口结构。回流干冷空气与气旋前部暖湿气流形成准静止锋, 850 hPa以下低层温度锋区显著, 为对流的发展加强提供了热动力条件, 回流冷空气形成的东部高压有利于雷暴系统在北京地区滞留, 延长了降水时间。
- 河北一次降水层状云系结构和增雨条件的模拟研究
- 孙晶;杨文霞;周毓荃
- 2015 Vol. 34 (6): 1699-1710. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00086
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- 利用中尺度模式模拟结果和卫星、 雷达、 飞机、 地面雨量站等观测资料, 对2012年9月21日河北一次西风槽降水层状云系的宏微观结构和增雨条件进行了分析。结果表明: 此次西风槽降水过程的影响系统为500 hPa低槽和700 hPa切变线, 地面并没有伴随冷锋系统; 西风槽云系不同部位具有不同云层性质和垂直结构特征, 前端为高层冷云, 云顶温度为-35 ℃, 云体由冰相粒子和过冷水组成, 没有暖云, 有少量冷云降水; 槽线附近云系为冷暖混合云, 云顶温度为-20 ℃, 云体最为密实, 地面降水较强; 槽后云系为低层液态水云, 云顶温度为-5 ℃, 有少量暖云降水; 云水分布对应上升运动和高饱和区, 高饱和区越深厚、 上升运动越强, 产生的云水值越大; 利用模式过冷水含量、 上升运动区、 冰晶浓度、 温度和逐时雨强对冷云催化增雨作业条件进行分析, 槽线附近云系过冷水含量较多, 存在强可播区, 播撒高度为3.8~6.5 km, 最适宜冷云播撒增雨作业。
- 一次中亚低涡的动力热力结构及演变特征
- 李曼;杨莲梅;张云惠
- 2015 Vol. 34 (6): 1711-1720. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00077
- 摘要 ( ) PDF (11426KB) ( )
- 利用NCEP再分析1°×1°资料对2009年9月47日造成新疆西南部一次暴雨过程的中亚低涡的动力热力三维结构及演变特征进行了分析, 并初步探讨了低涡的发生、 发展机理。结果表明: 此次中亚低涡具有明显的冷心结构且较为深厚, 首先在对流层中高层发展(300 hPa高度上低涡中心及演变特征最为明显), 随时间向低层延伸, 其发展-成熟-减弱过程是一个斜压-正压-斜压的过程。成熟期, 300 hPa之下均为冷异常, 冷中心与高度中心相重合, 轴线趋于垂直; 低涡中心附近对流层整层均为正涡度区, 在其东西两侧300 hPa高度上存在对称的正涡度中心; 低涡中心附近对流层低层辐合、 中高层辐散的结构有利于上升运动及中亚低涡的维持发展。减弱期, 冷中心强度明显减弱, 轴线向西倾斜, 低涡中心附近对流层中高层出现负涡度区, 无明显辐散辐合和上升运动。此次过程中, 上升运动与充足的水汽相互配合, 引发强降水。对流层“上干下湿”的空间结构、 冷空气向下传递以及高位涡的侵入和向下传递对低涡的发展演变有重要意义。
- 东北冷涡暴雨的特点及其非对称结构特征
- 王宗敏;李江波;王福侠;林朝旭
- 2015 Vol. 34 (6): 1721-1731. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00084
- 摘要 ( ) PDF (15836KB) ( )
- 以2009年6月8日个例为主, 对东北冷涡造成的华北暴雨的卫星云图、 雷达回波特征及降水特点进行了分析, 并利用NCEP FNLs分析资料分析了东北冷涡的非对称结构特征、 对流不稳定的建立过程和可能的释放机制。结果表明: 东北冷涡具有非对称结构特征; 除对流层中层风场、 温度场结构较对称外, 冷涡在对流层高层对应低槽、 暖中心和高空急流, 在对流层低层对应倒槽、 暖舌, 冷中心不明显; 冷涡的负涡度、 主要辐合辐散和上升运动中心分布在冷涡东南部; 在冷涡东南部, 对流层中层自西北伸向东南的干冷平流叠加在自西南伸向东北的暖湿平流上, 造成对流不稳定迅速增长, 且午后晴空辐射增温进一步加强了对流不稳定; 冷涡系统建立对流不稳定的同时, 冷涡东南部的上升运动为对流有效位能的释放提供了有利条件。
- 豫中北一次重致灾强对流天气过程剖析
- 司福意;周顺武;王传辉;徐威
- 2015 Vol. 34 (6): 1732-1740. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00027
- 摘要 ( ) PDF (9121KB) ( )
- 利用常规观测资料、0.5° × 0.5° NCEP FNL资料和雷达资料,基于“流型识别”和“配料”方法,对2013年8月1日发生在河南省中北部一次致灾严重的混合性强对流天气过程进行了分析,得到以下主要结论:(1) 这是一次由西风槽前倾引起的罕见区域性强对流天气过程,而致使冷槽前倾的原因是近地面暖湿空气对中低层东移南下冷空气的阻挡和削弱;(2) 在“流型识别”基础上,结合分析了强对流天气4大构成要素的动态演变,有助于提高强对流天气预报能力;(3) 当豫北处于副热带高压边缘时,西风槽的出现加大了中低纬度环流的经向度,使得水汽输送和辐合条件改善较快;(4) 中空干冷急流入侵叠加到近地面风场之上所形成的强高低空垂直风切变是风暴系统发展和维持的重要因素;(5) 雷达跟踪显示该风暴系统源于两条“弓形”(飑线)回波的交汇合并,在激发出强对流天气之后主系统再次发展成典型的飑线,并沿着地面辐合线由西南向东北传播,可采用外推法确定其下一步影响区域,有30 min以上的提前预警时效。
- 山东极端强降雨风暴传播类型及流场结构特征
- 万明波;孟宪贵;刁秀广
- 2015 Vol. 34 (6): 1741-1750. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00012
- 摘要 ( ) PDF (13178KB) ( )
- 根据雷达反射率因子和径向速度产品演变特征,结合天气实况,对山东短时极端强降水反射率因子和流场结构进行了综合分析。结果表明,山东极端对流性强降水单体演变特征有4种类型:后向传播型、前向传播型、准静止型和再生型。后向传播型的主体降水回波产生的下沉气流与一侧的低层环境气流产生辐合上升运动,激发新的对流单体;前向传播型的主体回波后部下沉气流在地面附近辐散形成低层前沿的阵风锋,而低层暖湿入流经过阵风锋抬升进入到回波前沿的对流塔成为上升气流;准静止型回波常与中低层长时间维持的γ尺度气旋性涡旋有关;再生型回波的再生区内总是有新的单体不断生成,常与稳定少动的局地辐合区相对应。在大范围的强降水过程中,包含两种或以上演变方式。
- BP神经网络在估算模式非系统性预报误差中的应用
- 李虎超;邵爱梅;何邓新;王越亚
- 2015 Vol. 34 (6): 1751-1757. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00120
- 摘要 ( ) PDF (1562KB) ( )
- 基于数值天气预报误差在时间上的相依性,采用BP神经网络方法建立预测数值模式非系统性预报误差的模型,并利用2003 2007年T213模式分析场和24 h高度预报场资料验证了该模型的预测能力,结果表明:所建立的3层BP神经网络模型对未来24 h的非系统性预报误差有较好的预估能力,对大多数样本而言所估测的非系统性预报误差的分布特征和其真值较为一致。BP神经网络模型估测的非系统性预报误差可以在系统性预报误差订正的基础上进一步对预报做出修正,其订正效果好于仅进行系统性预报误差订正的效果。
- 利用卫星分析对流云成冰能力与繁生机制及气溶胶影响
- 朱延年;余兴;徐小红;刘贵华;戴进
- 2015 Vol. 34 (6): 1758-1764. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00083
- 摘要 ( ) PDF (3431KB) ( )
- 为了进一步了解复杂的对流云冰相过程和气溶胶的成冰作用, 利用多源卫星反演得到深厚对流云晶化温度(Tg)和-5 ℃有效半径(re-5), 结合气溶胶分类和光学厚度, 通过中国及周边141个个例统计分析结果表明: (1)污染气溶胶与沙尘具有相当成冰能力, 当re-5<12 μm时, 随气溶胶光学厚度的增加Tg变暖, 成冰能力增强; (2)当re-5≥12 μm时, 气溶胶使滴径减小, 减弱冰晶繁生作用, 从而降低云成冰能力; (3)对洁净海洋对流云而言, 冰晶繁生机制为主要成冰机制, 而大陆性对流云繁生作用仅占20%。
- MODIS气溶胶光学厚度的PM2.5质量浓度遥感反演研究
- 夏志业;刘志红;王永前;陈洪滨;孙明江;焦露
- 2015 Vol. 34 (6): 1765-1771. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00075
- 摘要 ( ) PDF (1110KB) ( )
- 以北京为研究区域, 利用MODIS气溶胶光学厚度产品AOT(Aerosol Optical Thickness)定量反演北京近地面PM2.5质量浓度。首先对MODIS AOT与对应地面实测PM2.5质量浓度为数据源, 两者的线性相关系数为0.323, 经过AOT标高订正和PM2.5湿度订正后, 两者相关系数升高为0.467; 进一步分析AOT与PM2.5的季节变化特征发现, 秋季相关性最高(0.802), 春季最低(0.252), 其他季节介于之间, 并深入分析了AOT与PM2.5自身物理化学特性及气象因子对两者相关性的影响机制; 最后在耦合标高和湿度订正基础上, 建立了一个近地面PM2.5质量浓度对数反演模型, 并与地面实测PM2.5样本进行对比分析, 结果显示均方根误差为2.84%, 平均误差为9.53%, 验证了该对数反演模型能较好的依据AOT反演近地面PM2.5质量浓度的可行性, 为卫星遥感高精度定量反演PM2.5提供了科学依据。
- 新一代天气雷达降水估算的区域覆盖能力评估
- 王红艳;刘黎平
- 2015 Vol. 34 (6): 1772-1784. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00122
- 摘要 ( ) PDF (7798KB) ( )
- 准确分析雷达的覆盖能力是应用新一代天气雷观测数据的重要基础,本文提出依据0 ℃层高度和雷达波束阻挡来分析雷达降水估算有效覆盖范围的方法,并以浙江为例,客观评估了新一代天气雷达针对降水估算的区域覆盖能力。分别评估雷达网当前业务中默认的降水估算混合扫描方法和考虑地形影响的混合扫描方法的覆盖效果,结果表明:相对SA雷达230 km的降水估算半径,本地主汛期内有17%的区域因波束太高而不适宜于降水估算;而在适宜高度范围内的有效覆盖与波束阻挡直接相关;无论哪种方法,因波束阻挡产生的盲区都较小;而业务默认方法由于未处理波束阻挡,导致35%的降水低估风险区,浙江大部分地区都存在低估风险;而考虑波束阻挡后有效覆盖区达82%以上,且对全年绝大部分降水的区域覆盖效果都相当好。鉴于浙江雷达网良好的覆盖能力,提出改进的雷达降水估算混合扫描方法,即在应用波束阻挡的同时,以本地0 ℃层为波束高度约束,从所有仰角中提取混合扫描数据。对比分析表明,该方法不仅满足区域覆盖的要求,而且估算的降水空间分布与地面观测实况的一致性最好。
- 雷达估测对流性降水的误差空间分布及Z-R关系的优化
- 杨杰;刘黎平;赵城城;吴亚昊
- 2015 Vol. 34 (6): 1785-1796. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00074
- 摘要 ( ) PDF (5585KB) ( )
- 新一代天气雷达联合雨量站数据进行定量降水估测中, 雷达回波强度和雨量站观测值较好的匹配是准确拟合出Z-R关系的关键。对流性降水回波强度具有时空变化大的特点, 严重影响了雷达和雨量站数据的匹配以及定量降水估测的精度。利用河南地区3次强对流天气过程的雷达和雨量站数据, 通过分析雷达对流性降水与地面雨量站观测值的误差空间分布, 找到如下规律: 雷达回波强度严重高估点和低估点大部分位于强回波的边缘地区(单点回波强度随时间变化较大); 部分位于强回波中心的雨量站观测值为零(部分时刻)。通过分析可知, 突发的强降水和强回波中心容易造成雨量站观测值误差较大, 因此对Z-R关系拟合造成了较大的影响。根据对流性降水回波强度变化特点和本文得到的回波强度与雨量站雨量匹配关系, 在Z-R关系拟合中, 提出了加入回波强度随时间变化的指标对误差较大雨量站进行剔除的方法, 也提出了一种优化的回波强度平均方法和累积时间, 得到了用于对流性降水估测的最佳方案。详细分析以上因素对降水估测的影响表明, 通过根据回波强度随时间变化的指标对雨量站进行剔除和使用最佳降水估测方案, 提高了对流性降水估测的精度。
- 大气动力学方程谱模态系统的拓扑结构
- 刘春;刘思波;李秀梅;张春辉;周文鳞;乔前东
- 2015 Vol. 34 (6): 1797-1804. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00065
- 摘要 ( ) PDF (408KB) ( )
- 首先从线性化入手, 讨论了无辐散正压大气三阶截断谱模态方程实平衡点的拓扑结构, 详细分析了谱模态方程的线性系统鞍点结构, 并简单讨论了强迫加热对正压大气的影响。其次, 采用局部不变流形方法, 讨论了在强迫加热相对较小的情况下, 非线性系统平衡点附近的拓扑结构。最后, 根据鞍点结构难以进行同向积分的特点, 采用分向积分的方法给出了平衡点附近谱模态方程解的结构。
- 三波作用下准地转模式的周期轨道存在性
- 刘春;刘思波;李秀梅;张春辉;冷礼冬
- 2015 Vol. 34 (6): 1805-1811. DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00066
- 摘要 ( ) PDF (658KB) ( )
- 鉴于准地转模式和n≥3动力系统周期轨道存在性对湍流结构的重要性, 对模式的4个鞍型平衡点所对应的同(异)宿轨道进行了分析。结果表明: 在Poisson辛叶上, 模式除了存在4条同(异)宿轨道外, 对于每一个中心型平衡点, 均存在一列周期轨道环绕对应的中心。通过对扰动系统中心型平衡点附近周期轨道的讨论, 获得了原始三波作用下准地转模式周期解存在的条件。