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• 2016 Vol. 35 (3): 0-0. 
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论文

• 青藏高原一次MCC转MCV过程研究
• 丁治英;王一颉;刘瑞翔
• 2016 Vol. 35 (3): 561-573.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2016.00020
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• 利用WRF(ARW)模式、WRF-3DVAR系统以及ATOVS卫星资料,对2013 年7 月22-23 日高原上的一次MCC转化MCV的过程进行了直接同化试验和数值模拟。同化的模拟结果表明,同化不同传感器资料效果相差较大;同时同化多种传感器资料并未比单一资料效果好;连续循环同化有效改善了高原MCV的强度和位置模拟。选定循环同化AMSUB资料为最优同化方案,对此次高原MCC转化为MCV的过程进行分析:中尺度涡旋和强降水均发生在湿等熵面下陷区域。高空正的湿位涡异常叠加低层正温度异常,在此过程中经历对流不稳定度的减弱,诱生出气旋性环流并向下伸展,使得气旋性涡度发展,降水发生,而水汽的凝结潜热释放进一步加剧了湿等熵面的倾斜,从而使得垂直涡度进一步发展。同时,在此过程中受水汽加热的影响,水平相当位温梯度减弱,负的斜压项减弱,使得总的湿位涡正值增大。另外,比较了东部MCV与高原MCV的差异,发现后者由于高原的加热作用,低层的涡度值较大。

• 青藏高原极端气温的动力降尺度模拟
• 肖林鸿;高艳红;Chen Fei;许建伟;李凯;李霞;蒋盈沙
• 2016 Vol. 35 (3): 574-589.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2016.00039
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• 利用ERA-Interim再分析资料作为边界条件,基于耦合陆面模式Noah-MP的区域气候模式WRF在东亚区域进行了动力降尺度模拟(简称WRF2),对比格点观测资料,评估了动力降尺度对青藏高原极端气温指数的模拟能力,在此控制试验基础上,分别将WRF的陆面模式替换为Noah LSM,边界条件替换为CCSM4,进行了两组敏感性试验(分别是WRF1 和WRF3),通过与控制试验的比较,分析了边界条件和陆面模式对极端气温指数模拟的影响。结果表明,WRF2 能较好地模拟青藏高原极端气温指数气候态的空间分布,但存在一定的冷偏差;受边界条件影响WRF3 模拟的极端气温指数的气候倾向率存在负偏差。同时,尽管采用不同的边界条件,耦合相同陆面过程的两次数值试验对极端气温空间分布的模拟能力相似,相比WRF2,WRF1 表现出更强的冷偏差;但边界条件对极端气温指数气候倾向率的影响大于陆面模式,WRF3 模拟的极端气温指数气候倾向率与观测结果更为接近。

• 青藏高原沙漠化对东亚沙尘气溶胶的敏感性模拟分析
• 熊洁;赵天良;刘煜;韩永翔;Liu Feng;李德俊
• 2016 Vol. 35 (3): 590-596.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00024
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• 为了认识青藏高原严重沙漠化将产生的沙尘气溶胶及其影响,利用全球气溶胶气候模式CAM3.1 对青藏高原沙漠化进行了敏感性模拟试验,进而探讨了高原沙漠对东亚大气气溶胶的最大可能贡献。结果表明,青藏高原上潜在的起沙源区主要分布在临近柴达木盆地的高原西部、藏南地区以及青南高原;高原起沙量春季最大,秋季次之,冬季第三,夏季最小。沙漠化的高原除了显著增加了高原上大气沙尘气溶胶的浓度,也显著增加了中国中西部地区近地面大气边界层的沙尘气溶胶浓度,远距离传输至中国中西部地区、东伸到达中国东海岸,甚至朝鲜半岛、日本直至太平洋上空对流层中部的沙尘气溶胶浓度同样增加明显。青藏高原沙源在近源区(即青藏高原及周边地区)的高贡献主要在低层,而在远源区(如日本岛南部海域及中太平洋区域)的贡献主要在高层。高原沙尘气溶胶极易被扬升到西风带,成为全球最高效率的沙尘远程传输源地。青藏高原沙漠化可能使其成为全球重要的沙尘气溶胶源地。

• 青藏高原东南缘低层风场垂直结构与变化特征
• 董保举;李建;孙绩华;徐安伦;苏锦兰
• 2016 Vol. 35 (3): 597-607.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00041
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• 为进一步认识青藏高原山地低层风场特征、长期变化规律,利用2008 2012 年青藏高原东南缘云南大理站边界层铁塔和风廓线雷达的长期观测资料,初步分析了该地区低层风场垂直结构及其变化特征。结果表明:(1)从地面到高空,风速、风向频率分布随高度的增加而变化,2~400 m高度风速基本为2 级,盛行风向为偏东风,这说明边界层铁塔和风廓线雷达的风速、风向具有连续性。(2)从垂直高度上看,风速存在明显季节变化特征,冬季风速较大,夏季风速较小;日变化结构随高度的升高表现形式明显不同,20 m以下为单峰型,100~1500 m为双峰型,2000 m以上日变化不明显;平均风速逐月变化,20 m以下为单峰型,100~1000 m为双峰型,1500 m以上为单峰型。(3)纬向风600 m以下出现东西风交替的日变化,经向风在2~20 m高度全天为南风,100 m高度以上午后至日落为南风、其余时段为北风,南风由高空向低层传递。

• 青藏高原多年冻土区土壤冻融过程对地表能量通量的影响研究
• 葛骏;余晔;李振朝;解晋;刘川;昝蓓蕾
• 2016 Vol. 35 (3): 608-620.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2016.00032
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• 利用国家重大科学研究计划项目“青藏高原沙漠化对全球变化的响应”北麓河站2014 2015 年陆面过程观测资料,根据5 cm 土壤日最高和最低温度将冻土分为融化过程、完全融化、冻结过程和完全冻结四个阶段,分析了地表感热通量Hs、潜热通量LE、地表土壤热通量G₀和波文比在不同冻融阶段的季节和日变化特征,并探讨了土壤冻融过程对地表能量及其分配的影响。结果表明,波文比和G₀的季节变化受土壤冻融阶段转变的影响显著,其中土壤完全融化使波文比减小,G₀变为正值;土壤冻结使波文比增大,G₀变为负值。冻结过程对Hs 和LE 变化趋势的影响不明显,但是使波文比显著增大;融化过程使Hs 停止增长并出现减小趋势,使LE 增大,从而使波文比显著减小。Hs 的日变化在不同冻融阶段差异较小。LE 的日变化主要与浅层土壤含水量的大小和日变化有关,其中完全融化和完全冻结阶段土壤含水量的日变化较小,土壤含水量越大,LE 越大;在融化过程和冻结过程阶段,土壤含水量的日变化较大,且与R_net的日变化相反,限制了LE 的增长。在冻结过程阶段,受冻融过程的影响,G₀的日变化小于其他阶段。

• 黄河源区降雪对不同冻融阶段土壤温湿变化的影响
• 边晴云;吕世华;陈世强;文莉娟;李照国;潘永洁;方雪薇
• 2016 Vol. 35 (3): 621-632.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2016.00029
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• 利用2013 年10 月1 日至2014 年5 月31 日黄河源区鄂陵湖流域的土壤温度资料首先划分土壤不同冻融阶段,然后在每个阶段各选取一次降雪过程,分析了降雪对土壤温湿变化的影响。结果表明:在土壤冻结阶段,雪后晴天(有雪覆盖)土壤净输出的热量减少,5 cm 和10 cm 土壤日最低温度明显升高,20 cm 土壤日最低温度升至0 ℃以上,导致20 cm 土壤达到完全冻结的时间延长;在土壤消融阶段,降雪当天土壤净输入的热量减少,5 cm 和10 cm 土壤日最高温度突降至0℃以下,导致5 cm 和10cm土壤达到完全消融的时间增加。在以上两个阶段的降雪过程中,积雪不仅可通过自身的消融增加浅层土壤湿度,还可通过改变浅层土壤温度间接影响浅层土壤湿度,而在土壤完全冻结阶段,积雪对土壤温度虽有影响,但对土壤湿度的直接和间接影响都较小。在整个土壤冻融阶段,与由土壤冻结和消融引起的土壤湿度变化相比,降雪引起的土壤湿度变化较小。

• 金塔绿洲农田下垫面温湿度的非相似性分析
• 张珊;张宇;王少影;尚伦宇;苏有琦
• 2016 Vol. 35 (3): 633-642.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2016.00037
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• 利用2005 年金塔绿洲的湍流资料分析了金塔绿洲农田下垫面上温度和湿度的非相似性。结果表明,低层风速较小和高层风速介于2~4 m·s^-1时,温度和湿度标量的相似性较大,且温湿度的相似性随稳定度向近中性条件偏移而减小;R_Tq(n)和λ_n分别在频率域10^-2 < n < 10^-1和10^-1 < n < 10⁰上近似为常数,且随着|r_Tq|的减小,R_Tq(n)所对应的谱峰频率逐渐减小,相对输送效率λ_n也减小,即水汽的输送效率逐渐增大,这是由于绿洲—沙漠的热平流抑制热量输送的缘故。

• 基于遥感数据监测若尔盖高原植被覆盖度变化
• 徐永明;张宇;白琳
• 2016 Vol. 35 (3): 643-650.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00040
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• 基于1982-2006 年的AVHRR NDVI和2000-2013 年的MODIS NDVI数据,通过数据一致性拟合建立了若尔盖高原的1982-2013 年NDVI长时间序列数据集,在此基础上运用像元二分模型计算得到若尔盖高原32 年的逐月植被覆盖度。验证结果表明,平均绝对误差为10.51%,均方根误差为13.49%,R² 为0.62,具有较好的精度,说明遥感估算值合理可信。根据遥感计算得到的植被覆盖度,分析了若尔盖高原1982-2013 年植被覆盖度的时空变化规律。若尔盖高原32 年平均植被覆盖度为43.77%,在空间上表现出东部高、西部低的分布特征。1982-2013 年期间若尔盖高原植被覆盖度整体上呈现上升趋势,平均变化速率为0.08%·a^-1,其中1982-2001 年植被覆盖度呈较大幅度波动,但是没有明显的上升或者下降趋势,2001-2013 年则呈现较明显的上升趋势。32 年期间植被覆盖度年变化率的空间差异性显著,中心区域整体上呈现较低的上升趋势,而在大部分地区植被覆盖度显著上升和显著下降的区域交错分布。

• 两种再分析月平均气温资料在蒙古国的适用性评估
• 王田野;吴通华;李韧;谢昌卫;邹德富;秦艳慧;余文君;王蔚华
• 2016 Vol. 35 (3): 651-661.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2016.00033
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• 利用蒙古国18 个气象站1987-2006 年实测月平均气温资料与JRA-55 和ERA-interim 两种再分析资料月平均气温进行了比较和分析。首先对比了两种再分析气温资料在蒙古国校正前后的质量状况,并分析了资料的误差来源;然后将再分析气温资料与实测气温资料变化趋势进行对比,评估其对于温度变化趋势的反映能力。结果表明,利用气温直减率对再分析资料校正可以显著提升再分析资料春、夏、秋季数据质量,再分析资料偏差主要源于冬季气温偏差;JRA-55 和ERA-interim 气温数据在蒙古国地区可信度都比较高并各具优势,ERA-interim 相对JRA-55 偏差略小,而JRA-55 则可以更为精准的拟合气温的变化趋势。

• 西伯利亚高压的年际和年代际异常特征及其对中国冬季气温的影响
• 蓝柳茹;李栋梁
• 2016 Vol. 35 (3): 662-674.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2016.00022
• 摘要 ( ) PDF (5614KB) ( )
• 利用NCEP/NCAR 再分析资料和中国160 个气象站的气温资料,采用谐波分析、相关分析和奇异值分解等方法,研究了冬季西伯利亚高压(Siberian High,SH)的年际和年代际异常特征及其对中国冬季气温的影响。结果表明:(1)年代际尺度上SH在20 世纪60 年代末后减弱、收缩、东界西撤、南界北退,21 世纪以来SH 面积扩张。年际尺度上SH 面积的年际方差最大。(2)SH强度、面积和东界经度的年际变率在21 世纪以来都增大,SH 特征量的年代际变率均在1975 年前后由大转小。(3)中国冬季偏冷年的SH 较为强大且东扩南伸,同期500 hPa 高度类似遥相关欧亚型(EU)正位相的异常分布和增强的欧亚脊对SH发展起主要作用,反之亦然。年际尺度上当SH加强扩张并东扩南伸时,强度的影响最大,中国大部为冷冬,尤其是南方。年代际尺度上面积的影响最强,SH 加强扩张(减弱收缩)并东伸(西撤)时,黄河以北气温偏低(高)。(4)年际尺度上当SH 强度和面积的变率偏大(小),东界和南界的变率偏小(大)时,中国大部冬季气温的年际波动剧烈(平缓)。年代际尺度上当SH特征量的变率均偏大(小)时,华北和东北冬季气温的年代际波动加大(减小),而南方冬季气温的年代际波动减弱(增大)。

• 1960-2009年中国夏季极端降水事件与气温的变化及其环流特征
• 陈金明;陆桂华;吴志勇;顾世祥;何海
• 2016 Vol. 35 (3): 675-684.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00072
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• 使用1960-2009 年中国610 个气象站逐日降水和气温资料及NCEP再分析资料,采用奇异值分解方法研究了近50 年中国夏季平均气温与极端降水事件频数的关系,并对比分析了两者变化相应的大气环流差异。结果表明,我国的西北和长江以南地区极端降水事件频数与气温呈正相关关系,而东北-西南走向一带为负相关关系。夏季气温和极端降水事件均在1992 年左右发生突变。突变前850hPa 风场存在一个中心位于内蒙古的异常大陆气旋环流,而突变后变为异常大陆反气旋环流,这个异常气旋(反气旋)会增强(削弱)冷空气南侵入我国,从而导致我国气温突变后高于突变前。突变前,西部和长江以南地区分别为异常西风水汽输送和异常西南水汽输送,水汽均为异常辐散,极端降水事件偏少;东北-西南一带为异常西南水汽输送,水汽异常辐合,极端降水事件偏多;突变后,反之。

• 1981-2000年中国大陆1.6m地温场时空变化特征
• 高娜;高晓清;杨丽薇;周亚
• 2016 Vol. 35 (3): 685-692.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2016.00002
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• 利用模糊C均值聚类法对1981-2000 年中国157 个1.6 m地温观测站的20 年平均地温值进行了客观分类,将全国1.6 m地温场分为四类,并对各类地温场20 年区域月距平值进行了集合经验模态分解。结果表明:(1)中国1.6 m地温场可以客观地分为四类区域,分别是冷区(T_1.6 ≤9 ℃),包括东北地区和青藏高原地区;暖区(T_1.6 ≥ 18 ℃),包括长江中下游地区和华南地区;次冷区(9 ℃ ≤T_1.6 ≤15 ℃),主要包括西北地区;次暖区(15 ℃ ≤T_1.6 ≤18 ℃),主要包括淮河流域地区;(2)模糊C均值聚类分析得到的四类地温场的月距平都有明显的准1.5 年和准4 年变化周期;(3)在1981-2000 年间四类地温场的变化趋势分为两种,分别是持续上升型(包括冷区和次冷区)和先降后升型(包括暖区和次暖区),并且上升的幅度随时间增大,尤其是20 世纪90 年代以后,四类地温场的增温趋势越来越明显。

• 基于PDSI的长江中下游地区干旱分布特征
• 王文;许志丽;蔡晓军;高晶
• 2016 Vol. 35 (3): 693-707.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00011
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• 利用1961-2012 年长江中下游地区90 个测站逐日降水、气温等观测资料,建立长江中下游地区的帕默尔旱度模式,并利用此模式计算出52 年90 个测站逐月PDSI 指数,与资料记载的实际旱涝灾情对比并分析了长江中下游地区的旱涝特征。结果表明,修正的帕默尔旱度模式能准确反映长江中下游地区的干旱过程,与实际旱涝发生时间、持续时段、旱涝严重程度及旱涝发生范围对应比较吻合,对旱涝的反应比较灵敏;长江中下游地区旱涝年际变化显著,夏、秋季旱涝具有连续性,干旱具有3个月的持续期;冬季存在较弱的年代际变化,而夏季年代际变化较为明显;长江中下游地区夏秋季干旱多发,极端干旱在秋季较多,安徽西部及北部、浙江北部、湖南西南部是干旱较容易发生的区域,而极端干旱多发生于安徽阜阳和宁国、湖南衡阳和郴州、浙江慈溪和定海以及湖北巴东等地。

• 关中地区两次初夏区域性暴雨过程特征分析
• 张雅斌;马晓华;冉令坤;侯建忠
• 2016 Vol. 35 (3): 708-725.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00014
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• 使用1°×1°的NCEP 再分析资料、常规观测及云图资料,从环流形势、物理量和TBB 特征出发,结合盛夏暴雨过程对比,分析总结2006 年6 月2-3 日(“0602”过程)和2013 年5 月25 日(“0525”过程)关中地区两次初夏区域性暴雨特征。结果表明,关中初夏暴雨发生前,青藏高压明显偏南、偏弱,暴雨区北侧200 hPa 急流形态、位置变化小,急流轴南侧的风速经向切变明显增大。初夏暴雨期间无西太平洋副热带高压和远距离台风作用,上游与周边西风带影响系统差异导致低层水汽输送与辐合明显弱于盛夏暴雨,分布形态不同。850 hPa 大陆东部高压稳定维持有利于初夏暴雨低层偏东南气流发展、维持。初夏暴雨发生在位势稳定层结环境,暖湿空气沿着低层冷空气向北爬升,暴雨中心等熵面随高度向北倾斜,存在能量锋生和对称不稳定。暴雨区上空中高层深厚的正位涡和低层浅薄的负位涡垂直差异增大,300 hPa 以上增幅明显,存在位涡异常。初夏暴雨中心以东约300 km处纬向中尺度垂直环流有利于暴雨区上升运动维持,但上升中心强度、高度和低层高能轴附近不稳定能量明显小于盛夏暴雨。总螺旋度显著增幅区对初夏暴雨落区有指示作用,其正负区相交零线、正值区增大中心分别和大雨、暴雨落区北界一致。同时,关中以北存在显著负螺旋度区,总螺旋度正值范围、强度明显偏小,中心移动、增大区偏南,局地螺旋度垂直方向正值中心区域相对分散。关中初夏暴雨云系范围大,结构复杂,主要由对应高层显著反气旋区的北部盾状中高云区和南部带状低云区组成,云团中心TBB > -60 ℃、云顶偏低,暴雨主要位于南北云区交汇处的窄带强回波附近,而非TBB中心区或梯度大值区附近。

• 一次甘肃强降水过程的数值模拟与诊断分析
• 杨显玉;文军;王大勇;李江林
• 2016 Vol. 35 (3): 726-733.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00048
• 摘要 ( ) PDF (6274KB) ( )
• 利用WRF 模式对2012 年5 月10-11日甘肃岷县的一次强降水过程进行了数值模拟和诊断分析。结果表明:WRF模式较好地再现了此次暴雨天气过程,在暴雨落区和强度量级上接近实况。四川盆地的西南风从孟加拉湾携带暖湿水汽向北输送,最大值达到16 kg·m^-1·s^-1·hPa^-1,为该地区降水提供了水汽条件。在暴雨发生前,大气能量有个累积的阶段,在暴雨发生时能量开始释放,到暴雨结束时能量释放完;在暴雨发生时,降水落区上空整层均为上升气流,中心强度达到0.5 m·s^-1。这种强上升运动不仅使得暖湿空气辐合抬升,而且在上升过程中释放潜热,加热大气,使得垂直运动增强,形成正反馈。模拟的CAPE和雷达反射率因子等物理量均对此次降水过程有较好的指示意义。

• 垂直指向的Ka波段云雷达观测的0℃层亮带自动识别及亮带的特征分析
• 刘黎平;周淼
• 2016 Vol. 35 (3): 734-744.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00160
• 摘要 ( ) PDF (9713KB) ( )
• 利用2013 年垂直指向的Ka波段云雷达在广东观测的弱降水个例,分析了回波强度Z、径向速度Vr 和退偏振因子L_DR在0 ℃层附近的变化规律,利用建模样本提出了基于云雷达垂直观测Z、Vr 和L_DR数据的0 ℃层亮带自动识别方法,并利用独立观测样本进行了识别算法的检验,分析了Vr 数据对识别效果的影响,与每天四次探空得到的数据进行了对比。结果表明,在0 ℃层亮带内,Z 和L_DR的极大值的高度和Z、Vr、L_DR这三个物理量在垂直方向上的突变范围都一致,0 ℃层亮带的厚度与Z、Vr 和L_DR的变化量有一定的关系,在0 ℃层亮带特征较明显的回波上部也存在明显的空气上升运动。Vr 和L_DR是识别0 ℃层亮带的关键因子,而Z可能因云的位置和复杂的云层而产生剧烈的垂直变化。该算法可以较好识别典型的0 ℃层亮带,正确提取主要参数,而云的边缘和多层云等情况会影响0 ℃层亮带的识别。为利用Ka波段云雷达数据分析弱降水的性质提供了算法。

• 垂直探测雷达对北京地区夏季降水分类统计
• 黄钰;阮征;郭学良;何晖;嵇磊
• 2016 Vol. 35 (3): 745-754.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00038
• 摘要 ( ) PDF (5132KB) ( )
• 基于风廓线雷达谱参数(回波强度、速度和谱宽)提出降水云分类方案,将降水分为浅对流、浅层状云、深对流、深层状云和混合型五种类型,其中浅对流和浅层状云降水属于暖雨范畴而深对流、深层状云和混合型降水属于冷雨范畴。并且利用此分类方案对2012 年和2013 年夏季(5-10 月)北京延庆地区降水天气类型进行了分类统计。结果表明,暖雨是北京夏季降水的一个重要组成部分,占26%,其降水比例为17%;冷雨过程占74%,降水比例为83%。北京夏季以混合型降水为主占47%,其次是层状云占43%,对流性降水最少,占10%;对流性系统造成的降水最显著,其次是混合型降水,层状云对降水的贡献最小。对各种降水类型的特征归纳得到:浅层状云降水的谱参数随高度变化均不明显,总体比较平滑;浅对流性降水变化比浅层状云降水强烈,在3 km 处增大明显,且降水出现次数随高度下降迅速增多;深对流性降水谱参数分布广泛,特别是谱宽,比其他类型都宽且高空存在宽谱区;深层状云降水回波呈现出统一的亮带分布,速度和谱宽在零度层附近出现强梯度区;混合型降水兼顾对流性和层状云降水特征,其回波分布跟深对流性降水类似,速度和谱宽分布跟深层状云降水分布类似。

• SVD-En3DVar同化方法在一次飑线过程中的应用
• 王越亚;邵爱梅
• 2016 Vol. 35 (3): 755-766.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00109
• 摘要 ( ) PDF (9047KB) ( )
• 基于集合和奇异值分解的三维变分同化方法(SVD-En3DVar)对2009 年6 月14 日江苏地区的一次飑线过程进行多普勒雷达资料同化预报数值试验,以检验该方法在这类尺度较小的强对流天气过程中的同化应用效果。同时,还讨论了SVD-En3DVar 的分块局地化方案中水平半径对此次飑线过程同化效果的敏感性,并应用WRF 3DVar 进行了平行对比试验。数值试验结果表明,应用SVD-En3DVar 方法同化多普勒雷达资料后能够有效调整风场、比湿和位温等状态变量,同化预报结果对分块局地化方案中水平半径参数较为敏感,水平分块半径为50 km时对组合反射率的预报效果最好。SVD-En3DVar 和WRF 3DVar 两种同化方法同化雷达资料后都能够提高雷达组合回波的预报水平,但SVD-En3DVar 方法的效果明显优于WRF 3DVar 同化系统,对回波带位置及其向东南方向发展趋势的预报和观测回波较为一致。

• 背景场误差样本模拟对同化及数值预报效果的影响
• 陈耀登;陈晓梦;曾腊梅;Wang Hongli;王元兵
• 2016 Vol. 35 (3): 767-776.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2014.00156
• 摘要 ( ) PDF (10244KB) ( )
• 合理估计背景场误差协方差矩阵(B)是做好变分同化的关键环节。利用控制变量随机扰动法(RandomCV)、增长模繁殖法(BGM)及NMC法等3种背景场样本模拟方法,基于WRFDA系统计算B矩阵,对B矩阵的特征及其对同化预报效果的影响进行了研究。B矩阵的特征分析和单点观测试验表明,NMC法与RandomCV法得到的B矩阵误差方差较大,在同化中观测的权重更大;RandomCV法得到的B矩阵,背景场误差中变量的长度尺度更大,说明同化中观测的水平影响范围更大。连续循环同化和预报试验表明:应用RandomCV法计算得到的B矩阵分析与预报的效果明显优于系统自带的以及BGM法得到的B矩阵,且效果与NMC法相当。与NMC方法相比,采用RandomCV方法产生背景场样本具有时间和人力成本相对低的优点。

• 台风“尤特”的等熵位涡分析
• 黎惠金;黄明策;覃昌柳
• 2016 Vol. 35 (3): 777-787.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00044
• 摘要 ( ) PDF (5372KB) ( )
• 利用等熵位涡理论对2013 年严重影响华南的“尤特”台风过程进行了诊断分析,结果表明,“尤特”活动期间,其环流中心上空高层有随台风移动的高位涡大值中心下传,且高层位涡下传的强弱与下传区相对台风的位置与台风强度和移向变化关系密切,表现为台风一般沿着台风上空等熵位涡分布的长轴方向移动,高层位涡增加后,台风中心气压下降,强度加强。高层高位涡的下传,导致动力对流层顶下降,在高位涡异常区前方低层激发气旋性环流,形成低涡或气旋,从而影响台风移动,而低涡或气旋生成后对对流层高层位涡扰动又有正反馈作用,促使台风加强。由于高层高位涡下传对台风强度产生的正影响,及周边高位涡空气的输送、后期冷空气的南移和孟加拉湾、台湾以东洋面热带气旋的发展带来的东、西、北三支高位涡空气的注入,台风“尤特”生成后强度快速增强、移入南海再次发展及登陆后期低压环流得以长期维持。

• 上海地区一次阵风锋结构特征与动量收支诊断分析
• 岳彩军;袁招洪;陶岚;陈国民;戴建华;谈建国
• 2016 Vol. 35 (3): 788-799.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00019
• 摘要 ( ) PDF (16811KB) ( )
• 利用多普勒天气雷达资料、自动气象站资料以及WRF模式模拟结果,分析了2012 年7 月13-14日上海地区发生的一次阵风锋结构特征,并对阵风锋移速成因进行了动量收支诊断分析。结果表明:(1)此次阵风锋天气现象特征明显:气压陡升、风向突变、风速加大、温度及露点温度骤降等,并伴有短时强降水。(2)WRF模式较为完整地模拟了此次阵风锋发展演变及其对上海地区的影响过程。(3)阵风锋后面伴有冷池,冷池主体位于2 km以下,冷池上方伴有负的扰动气压,且2~3 km气柱内有扰动西风下传。冷池强弱直接影响阵风锋强度,扰动西风下传所带动量直接驱动冷池,进而影响到阵风锋形成及其强度。(4)动量收支诊断分析分析表明,垂直平流、气压梯度力对阵风锋的纬向移动有较大贡献。

• 山东半岛三次冷流暴雪气流结构差异性分析
• 孙殿光;黄本峰;薛波;刘学萍
• 2016 Vol. 35 (3): 800-809.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00017
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• 利用烟台多普勒天气雷达探测资料和常规观测资料,对2005 年12 月3 4 日、2008 年12 月4-5 日和2010 年1 月3-4 日山东半岛3 次冷流暴雪过程的海岸锋气流结构进行了分析。结果表明,海岸锋是西北气流和北东北气流相互作用的结果,但气流强度有明显差异:一是西北气流明显强于北东北气流(类型Ⅰ),降雪回波源地在渤海东部区域,东南方向移动过程中逐渐发展,回波带的右侧进入陆地后减弱,左侧在海岸锋的作用下沿海岸锋发展,形成“列车”效应,产生强降雪;二是西北气流明显弱于北东北气流(类型Ⅱ),降雪回波源地在渤海海峡中部区域,东南方向移动过程中逐渐发展,右侧在海岸锋的作用下沿海岸锋发展,形成带状回波,产生强降雪,而回波带的左侧减弱。东部海区气旋的存在,决定了海岸锋北东北气流和西北气流强度结构的差异性。

• 中国地区MODIS气溶胶产品的验证及反演误差分析
• 王宏斌;张镭;焦圣明;张志薇;朱毓颖;朱承瑛
• 2016 Vol. 35 (3): 810-822.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00043
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• 利用中国地区AERONET(AErosol RObotic NETwork)地基观测资料对Terra/Aqua MODIS(ModerateResolution Imaging Spectroradiometer)气溶胶产品精度进行验证,提供资料可靠性分析,并分析了各地区MODIS 反演气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)的误差来源,为进一步改进算法提供依据。结果表明:(1)香河、兴隆、榆林、寿县、合肥、香港和台湾等站点MODIS AOD的质量较好。对大多数站点,Terra 和Aqua MODIS AOD质量差别不大,除个别站点Terra 略优于Aqua。(2)选取香河、太湖、SACOL、北京、兴隆和台湾成功大学站进行详细分析。香河站Terra 和Aqua MODIS AOD质量均较好,相关系数分别为0.96 和0.97,且落在期望误差内的百分数分别为72%和65%。太湖和北京站MODIS AOD存在统一高估现象,可以通过拟合直线的截距对其进行订正,得到较接近真实值的AOD。SACOL,Terra 和Aqua MODIS AOD与AERONET AOD的相关系数分别为0.66 和0.77,且存在一定的高估。同时验证SACOL MODIS Deep Blue AOD,总体上其精度低于MODIS C005 AOD。兴隆和成功大学站反演误差均小于期望误差,数据质量较好。(3)误差分析表明香河和SACOL站的MODIS反演误差主要来自地表反射率关系的不合适;太湖和北京站的反演误差可能是由于地表和气溶胶模型两方面的共同作用导致的。个别站点随着云量增大,MODIS反演结果对AOD的高估也越大。

• 多部X波段天气雷达测量偏差分布及组网拼图结果分析
• 吴翀;刘黎平;吴海涛
• 2016 Vol. 35 (3): 823-833.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00052
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• 在与附近新一代天气雷达对比的基础上,利用自2013 年6 月起中国科学院大气物理研究所的三部X波段天气雷达在江苏开展了组网观测试验的观测资料,初步对雷达的探测能力和雨区衰减做了分析和订正,同时使用了中国气象科学研究院三维组网系统,将X波段天气雷达与业务雷达资料组网,探索了X波段天气雷达的对业务雷达的补充效果。结果表明:(1)X波段天气雷达的观测数据分别受到了地物回波、遮挡及雨区衰减的影响,已对基数据做了初步的质量控制;(2)通过回波结构和廓线图的对比,经地物抑制、衰减订正等方法质控后的数据在一定范围内具有较高的可靠性,同时三部X波段天气雷达能够有效探测到60 km内的降水结构,其回波分布较为合理,准确的反映了降水区域的特征;(3)将三部X波段天气雷达观测资料与业务中的新一代天气雷达组网后,得到了结构连续、分布更广、平滑作用更低的资料,补充了新一代天气雷达的低空盲区。

• 上升运动核心区与霰粒子非感应起电区关系的模拟研究
• 王飞;张义军;郑栋
• 2016 Vol. 35 (3): 834-843.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2015.00009
• 摘要 ( ) PDF (2477KB) ( )
• 利用一个三维起电放电云分辨率模式,基于北京地区的一次探空数据,进行了孤立雷暴单体的模拟实验,并对模拟雷暴中上升运动较强阶段(最大上升速度W_max >5 m·s^-1),霰粒子发生非感应起电区域内的上升运动特点,及其与上升运动核心区(上升速度W >5 m·s^-1)之间的空间关系进行了分析。结果表明,非感应起电区主要分布在上升运动核心区及其临近区域。出现在上升运动核心区内的非感应起电活动的起电效率通常较高(|非感应起电效率E_n-charging|> 0.1 nC·m^-3)。上升运动中心也能够发生非感应起电。即使是在雷暴最大上升速度达到峰值时,在上升速度中心的霰粒子仍能发生非感应起电。但过强的上升速度不利于非感应起电效率的进一步提高。在该模拟雷暴中,效率较高的非感应起电活动多集中发生在W_max > 5 m·s^-1的时段内,区域则主要分布在-4~28 m·s^-1的垂直速度区间内。对于具有更高效率的非感应起电活动(|E_n-charging| > 0.5 nC·m^-3),尽管Wmax越大,具有更高效率的非感应起电活动区范围就越大,起电效率中心也更靠近上升速度中心,但起电效率中心与上升速度中心并不重合。大部分具有更高效率的非感应起电活动都发生在W < 20 m·s^-1的上升运动区内。此外,上升速度中心高度在闪电活动的多数时间里与反转温度高度基本一致,可以用来区分霰粒子非感应起电获得不同极性电荷的区域:在分析时段内(第12~23 min)的大部分时间里,霰粒子获得负电荷的区域都出现在该高度附近或以上高度中,而获得正电荷的区域则基本出现在该高度以下。