论文

• 基于Noah-MP模式的影响青藏高原冻融过程参数化方案评估
• 刘火霖;胡泽勇;韩赓;裴昌春
• 2020 Vol. 39 (1): 1-14.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00009
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• 针对陆面模式冻融过程模拟偏差较大问题, 基于Noah-MP模式对冻融参数化方案进行比较分析, 并利用观测资料对模拟试验结果进行评估。结果表明: Noah-MP模式能够较好地模拟出青藏高原冻融过程特征; 冻融过程模拟对冻融参数化方案相当敏感, 冻结阶段到融化阶段期间, 4组试验模拟值差异显著, 融化阶段之后到冻结阶段之前, 4组试验模拟值相当一致; 相对于过冷水参数化方案, 冻土渗透率参数化方案对冻融过程期间土壤温度的模拟更为敏感, 过冷水参数化方案不同会导致冻融过程期间土壤液态水含量模拟值差异显著。地表能量通量模拟对冻融参数化方案相当敏感, 4组试验地表能量通量模拟值在冻结阶段、 冻结稳定阶段、 融化阶段均存在显著差异。

• 近30年BCC-CSM（m）模拟高原积雪状况评估及其对夏季降水的影响
• 宋敏红;吴统文;张宇;张少波;龙银平;李扬
• 2020 Vol. 39 (1): 15-23.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00076
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• 为了得到适用于青藏高原积雪研究的高分辨率、 长时间序列的区域尺度资料, 利用近30年逐月区域气候系统模式BCC?CSM(m)模拟的1.125°×1.125°积雪深度资料、 卫星遥感反演的0.25°×0.25°积雪深度资料、 ERA?Interim 0.75°×0.75°地面感热再分析资料和中国气象数据网提供的0.5°×0.5°降水资料, 评估了BCC?CSM(m)模式对高原积雪深度时空演变的模拟性能及其对高原感热和我国夏季降水的影响, 为夏季降水预测提供参考依据。结果表明, BCC?CSM(m)模式能够较好再现冬季高原积雪的时空变化特征, 在缺少有效实测积雪资料的高原地区不失为一种分辨率高、 时间序列长的代用资料。冬季高原积雪和春季地表感热之间存在反相变化, 而且两者的空间分布型存在显著的负相关关系。冬季高原积雪与我国夏季降水存在一定的相关关系, 即: 与长江中下游地区、 四川地区、 新疆北部地区、 东北东部和高原南部夏季降水呈显著正相关关系, 而与华南和东北北部地区呈显著负相关关系。冬季高原积雪存在全区多雪型、 全区少雪型、 东南少西北多型和东南多西北少型4种空间分布模态, 而且不同高原积雪模态对我国夏季降水的影响不同。

• 1961 -2014年青藏高原积雪时空特征及其影响因子
• 姜琪;罗斯琼;文小航;吕世华
• 2020 Vol. 39 (1): 24-36.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00022
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• 利用青藏高原（下称高原）1961 -2014年地面110个气象站积雪深度、 积雪日数、 气温和降水逐日资料, 系统地分析了高原积雪深度和积雪日数时空特征, 并进一步探究了高原积雪深度和积雪日数与气候因子和地理因子之间的关系。研究发现: 1961 -2014年高原年平均积雪深度和积雪日数分别为0.26 cm和23.78 d, 空间和季节尺度上分布不均匀, 且积雪深度和积雪日数大值并不完全重合; 在整体变化趋势上, 积雪深度和积雪日数均呈缓慢下降趋势, 分别为-0.0080±0.0086 cm·(10a)^-1（p=0.36）和-0.64±0.47 d·(10a)^-1（p=0.17）, 但在数理统计上不显著, 且各站点差异性大; 积雪深度和积雪日数在春季、 冬季和年表现为“减-增-减”的年代际变化特征, 而在秋季为“增-减”的变化特征; 气温与积雪深度和积雪日数均有较好的相关性, 冬季的降水与积雪深度和积雪日数高度相关; 积雪深度和积雪日数随海拔呈增加趋势, 积雪日数与纬度也高度相关, 但积雪深度与纬度的相关性不明显。

• 中国北部积雪区冬季地表温度和2 m气温再分析数据评估
• 单帅;沈润平;师春香;白磊;孙帅
• 2020 Vol. 39 (1): 37-47.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00003
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• 利用2011 -2016年冬季中国东北内蒙古及北疆地区251个站点逐日0 cm地表温度和2 m气温数据, 对ERA5、 MERRA2、 JRA55、 CRA-interim和CFSR五套再分析数据的地表温度和气温进行评估, 并使用MOD10C1对有无积雪覆盖时地表温度的偏差进行了分析。结果表明, 再分析气温的精度较高, 各再分析气温的整体偏差分布在-1~1 ℃, 北疆地区适用性稍差; 再分析地表温度精度明显降低, 除ERA5整体偏差为-0.34 ℃外, 再分析地表温度表现为明显低估; 再分析地表温度的偏差与土地利用类型有关, 林地地区的地表温度冷偏差最大, 草地地区偏差最小; 再分析地表温度在有雪时低估更为严重, 林地和耕地地区表现明显; 相对于地表温度偏差本身, 积雪的影响不大, 陆面模式对于积雪区冬季林地地区的模拟亟待提高。

• 2014年8月7日那曲地区对流云降水及其云微物理过程的数值模拟
• 阴蜀城;李茂善;刘啸然;宋兴宇;吕钊;舒磊;王灵芝;伏薇
• 2020 Vol. 39 (1): 48-57.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00062
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• 利用中尺度模式WRF模拟2014年8月7 -8日青藏高原那曲地区一次对流云降水过程。结果表明, WRF模式可以较好的模拟出那曲地区对流云降水过程的降水地区、 降水中心和降水量级。各相态粒子分布在不同的高度层, 分布位置随时间无明显的变化, 其质量密度随时间变化能基本反映地面降水变化的特征。模拟的雨水、 雪和霰的源项表明云水对降水贡献最大, 凝华和碰并过程是雪和霰增长的主要过程, 霰的融化和云水的结合加速了云水向雨水的转化, 导致地面产生降水。从云微物理过程随时间的演变特征可以看出, 冰相粒子过程在高原降水过程中具有十分重要的作用, 整个过程霰对降水的形成有重要作用, 云水和雨水在形成霰的过程中也占有重要的作用。

• 1981年以来中国夏季降水变化特征及其与SST和前期环流的联系
• 李启芬;吴哲红;王兴菊;张东海;肖媚
• 2020 Vol. 39 (1): 58-67.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2018.00148
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• 利用NCEP再分析及全国160站月平均降水资料， 通过EOF、 M?K检验、 小波分析以及SVD等方法， 探讨了全国1981 -2017年夏季降水变化特征， 以及这种变化特征与全球海表温度和前期环流变化的联系。结果表明： 全国夏季降水EOF第一模态具有全区一致的、 年代际的变化特征； 而第二模态则是东北与其余地区反相且具有年际变化的特征。全国夏季降水尤其内蒙古一带1981 -1997年为偏少期， 1998 -2017年为偏多期， 2014 -2017年夏季降水与1998 -2013年比南多北少， 北方地区和长江流域夏季降水的突变年份是1997年， 南方地区的突变年份是2013年， 北方有26~30年、 9~11年以及5~6年、 南方有20~22年、 12~13年、 长江流域有16年、 6~10年的周期变化。中国夏季降水在具有年代际变化特征的背景下， 又具有年际变化特征。东太平洋与西太平洋、 印度洋和大西洋冬季海温呈反相关的模态并具有年代际变化， 这主导了次年全国夏季降水全区一致的、 具有年代际变化的特征， 而东太平洋、 印度洋、 大西洋西岸与西太平洋、 大西洋东北部冬季海温呈反相关的模态具有年际变化， 这主导了全国夏季降水南北反相的具有年际变化的特征。海表温度变化主要通过影响大气环流（海平面气压、 500 hPa高度场）， 从而对次年全国夏季降水产生影响。通过对冬、 春季关键区大气环流进行连续观测， 可以作为预测次年全国夏季降水的依据之一。

• 基于CMIP5模式对四川盆地湿季降水与极端降水的研究
• 于灏;周筠珺;李倩;姜琪;邱威腾;吴笛;崔雪锋
• 2020 Vol. 39 (1): 68-79.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00007
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• 四川盆地是中国重要的农业和经济中心, 湿季降水尤其极端降水情况显得尤为重要。基于“国际耦合模式比较计划第五阶段”（CMIP5）的多个模式结果评估未来湿季降水和极端降水的可能变化。首先, 利用CRU数据检验了模式对1971 -2000年5 -9月四川盆地降水的模拟能力。结果显示, 31个模式中有17个模式的模拟能力较好, 通过99%的空间相关性信度检验, 重现了“东多西少”的空间形态。有21个模式与观测值的标准差之比小于2.5, 所有模式的平均偏差率都小于50%。在此基础上, 选取表现最好的3个模式, 在订正后做模式集合平均（MME）, 展示在RCP2.6、 RCP4.5、 RCP8.5的情形下, 21世纪初期（2010 -2039年）、 中期（2040 -2069年）、 末期（2070 -2099年）四川盆地湿季平均降水和湿季极端降水阈值的空间分布特征。结果显示, 在RCP2.6的情形下, 相对于1971 -2000年的气候平均态, 四川盆地湿季降水自东向西呈现“减-增-减”的形势, 并且随着时间变化并无明显变化。在RCP4.5与RCP8.5的情形下, 特征与RCP2.6不同, 自东向西呈现“增-减-增”的形势。盆地东部湿季平均降水普遍增多, 部分区域的变率达到了20%。对于极端降水阈值空间分布, 特征与平均降水类似, 三种情形下高值区均为在盆地中部偏东的一条南北走向的狭长带状区域。该区域内包括了成都、 雅安、 眉山、 乐山等四川主要城市, 并且随时间变化, 该区域还有扩大的趋势, 而RCP8.5模拟的降水要显著多于另两种情形。此外研究还发现, 在全球变暖的背景下, 四川盆地某一区域湿季平均降水减少的情况下, 其极端降水阈值一定降低, 反之不一定成立。只有当平均降水增幅超过10%时, 该地区极端降水阈值才会增加。

• 基于不同数据的新疆山洪淹没模拟及致灾阈值分析
• 张连成;余行杰;邵伟玲;张婧莉;佟欣怡;李元鹏
• 2020 Vol. 39 (1): 80-89.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00008
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• 利用实测淹没深度、 数字高程（DEM）、 土地利用类型、 小时降水、 定量降水估测（Quantitative Precipitation Estimation, QPE）等数据, 通过FloodArea模型对新疆博尔博松流域3次（2013年8月25日、 2015年6月28日、 2016年6月17日）洪水过程进行再现模拟, 对模拟结果的分布特征进行分析, 以实测数据进行精度检验, 并建立了面雨量-淹没深度关系, 在此基础上确定了研究区四个淹没等级对应的致灾临界雨量。运用不同数据模拟得出淹没分布特征为随着时间的变化淹没深度具有上升的趋势, 淹没过程可分为蓄积期、 稳定增长期和波动上升期3个阶段; 通过精度验证得出: FloodArea模型运用自动站降水数据模拟的淹没深度与实测数据相比偏高, 而QPE、 R-QPE（订正后QPE）数据模拟的则偏低, 这三种数据的模拟结果与博尔博松村和塔尔村两个考察点的绝对误差分别为0.46 m、 0.78 m、 0.35 m和1.35 m、 1.44 m、 0.65 m, R-QPE数据模拟出的淹没深度效果最好, 更能精确地反映出该流域洪水淹没情况; 通过相关性分析可知, 模拟洪水淹没深度与7 h累计时效的面雨量的相关性最好, 相关系数达到了0.989, 在此基础上建立了面雨量-淹没深度的关系; 按照面雨量-淹没深度的关系和山洪灾害等级划分标准得出, 预警点累计时效7 h面雨量对应四个等级的致灾临界雨量阈值分别为: 四级6.25 mm、 三级23.61 mm、 二级49.64 mm、 一级75.67 mm。

• 西北地区的快速更新循环同化预报系统性能检验和评估
• 杨显玉;文军;牛广山;王大勇;李江林;陈金雷
• 2020 Vol. 39 (1): 90-101.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00010
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• 为充分了解西北地区的高分辨率快速循环同化预报系统（Rapid Update Cycle, RUC）的预报性能, 对该系统2012年6月2日至7月6日的预报结果进行了检验和评估。利用双线性插值方法将西北RUC系统的预报结果插值到最近的观测站点上, 计算500 hPa和700 hPa位势高度场、 温度场、 风向以及风速的平均误差和均方根误差, 对预报结果进行检验评估; 24 h定量降水利用累计降水分级检验方法, 检验的统计量包括TS评分、 偏差（BIA）、 公平T评分（ETS）和真实技巧评分（TSS）。检验分析表明: （1）500 hPa的高度场预报、 温度场预报、 风速预报和地面2 m温度预报都存在着正的系统性偏差, 其24 h平均误差均值分别为0.17 gpm、 0.63 ℃、 1.19 m·s^-1和1.49 ℃。700 hPa高度场和温度场预报存在着负的系统性偏差, 其24 h平均误差均值分别为-0.41 gpm和 -0.11 ℃。 （2）除了风速、 风向, 其他要素24 h预报结果的均方根误差均值都小于48 h预报结果的均方根误差均值, 500 hPa高度场和温度场的24 h预报的均方根误差均值分别为1.32 gpm和1.37 ℃, 而其48 h值则分别为1.56 gpm和1.53 ℃; 700 hPa高度场和温度场的24 h预报的均方根误差均值分别为1.21 gpm和1.40 ℃, 而其48 h值则分别为1.38 gpm和1.94 ℃; 2 m温度的24 h和48 h的均方根误差均值分别为3.06 ℃和3.30 ℃, 表明随着预报时效的增加, 预报性能降低, 这与模式预报性能相符。 （3）24 h定量降水分级的TS评分、 ETS评分和TSS评分几乎都有相同的大值中心, 说明模式对于这些大值中心附近地区的各量级降水预报效果比较好。总体上, 模式对于大雨和暴雨预报效果较好的地区处于西北地区东南部。从偏差（BIA）评分来看, 模式对青海南部与四川北部交界地区的降水预报并不理想, 表现为小雨预报漏报较多, 而对该地区中雨和大雨预报空报较多。

• 北半球冬季极端低温事件变化及其与秋季海冰的联系
• 杨冬东;张录军;周舒;王华曌;周玮佳;李媛
• 2020 Vol. 39 (1): 102-109.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00020
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• 利用欧洲中期天气预报中心逐日的地面气温数据以及美国国家冰雪数据中心逐月的海冰密集度数据， 并通过气候百分位法统计了逐月的极端低温事件日数， 分析了1979 -2016年冬季（12月至次年2月）北半球的极端低温事件与秋季（9 -11月）北极海冰变化之间的关系， 并挑选了典型年份探讨了秋季北极海冰对极端低温事件可能存在的影响机理。结果表明， 北半球冬季极端低温事件与秋季关键海区（波弗特海、 楚科奇海、 巴伦支海和喀拉海）的海冰面积变化密切相关， 其中亚洲北部区域冬季的极端低温事件与秋季关键海区的海冰面积有显著负相关关系， 而青藏高原区域、 非洲北部区域和北美东北部区域冬季的极端低温事件与秋季关键海区的海冰面积有显著正相关关系。通过对典型年份冬季北半球极端低温事件极度异常时的大气环流进行分析后发现， 当秋季关键海区海冰异常偏少时， 冬季西伯利亚高压偏强， 其东部偏北风加强， 使得欧亚大陆北部的气温偏低， 极端低温事件偏多； 冬季冰岛低压偏强， 其南部的西南风加强， 将低纬度温暖的空气带到了非洲北部区域， 使其冬季气温偏高， 极端低温事件偏少； 高层异常反气旋主要位于格陵兰岛附近， 其下沉气流不利于形成极端低温天气而导致北美东北部区域极端低温事件偏少。

• 中国冬季气温的次季节尺度振荡及其与年际异常的关系
• 李文慧;谭桂容
• 2020 Vol. 39 (1): 110-119.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00053
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• 利用全国756站逐日平均气温资料和旋转经验正交展开方法（REOF）、功率谱方法,分析了中国冬季气温次季节尺度振荡的基本特征,并对次季节尺度振荡引起的冬季气温年际异常进行了研究。结果表明:（1）中国冬季气温的次季节尺度振荡存在地域差异。中国南部、西部和东部地区的冬季气温次季节尺度都存在10~20天和20~60天的振荡变化,只是南部和东部地区10~20天振荡较西部更显著。（2）冬季气温的10~90,10~20和20~60天主振荡的强度具有明显的年际变化,其中西北、华中、华南地区振荡周期的年际变化相似;华北、东北地区振荡周期的年际变化相似;西南地区和云南省振荡周期的年际变化相似。（3）中国冬季气温的次季节尺度振荡与冬季气温的年际变化有密切的关系。区域主振荡强弱年对应的中国冬季气温存在明显的异常,且相应的次季节变化与冬季气温年际变化存在负相关关系。

• 黑河上游径流对极端气候变化的响应研究
• 程文举;席海洋;张经天
• 2020 Vol. 39 (1): 120-129.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00017
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• 为深入认知黑河上游径流变化与极端气温、 极端降水指数间的关联机制, 使用1960 -2014年黑河上游祁连、 托勒、 野牛沟3个气象站点的逐日气温、 降水资料和莺落峡水文站逐日径流量资料, 通过趋势分析、 相关分析、 多元回归分析和主成分分析等方法, 分析黑河上游极端气候指数和极端水文事件的变化趋势、 极端气候指数与径流的相关关系以及径流对降水的滞后效应。结果表明： （1）黑河上游表征低温的极端气温指数呈下降趋势, 表征高温的气温指数呈上升趋势。极端降水指数呈小幅增加趋势。年极端洪水总量呈增加趋势, 极端枯水呈显著减少趋势, 与黑河上游径流总量增加的变化趋势一致。（2）极端降水指数与极端洪水总量的相关性显著, 说明黑河上游极端降水是影响极端洪水总量的主要因素。（3）洪水对祁连站降水量的响应存在1~2天的滞后期, 初步分析得出黑河上游降水量的时间和空间差异以及东、 西支河流河网密度的差异是产生滞后性响应的主导因子。

• 四川盆地干湿西南涡个例大气环境效应对比研究
• 赵婉露;冯鑫媛;王式功;苏秋芳;罗彬;杜云松;韩晶晶;胡钰玲
• 2020 Vol. 39 (1): 130-142.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00052
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• 针对关注较少的西南涡大气环境效应问题, 使用2014 -2016年常规地面气象观测资料、 空气污染监测数据、 气象探空数据及NCEP的CFSv2再分析资料, 统计了2014 -2016年冬春季的西南涡及其对应时段的空气质量, 发现在冬春季由于水汽缺乏, 西南涡多属于不引发降水的干性低涡, 其活动期间易造成四川盆地重空气污染过程。在此基础上又选取了四川盆地2015年两次干、 湿西南涡活动过程进行了对比研究。首先对2015年12月29日至2016年1月3日重污染过程的探析发现, 12月30日盆地上空形成干西南涡, 其强度弱、 厚度薄, 其前部的弱下沉运动所产生的“焚风效应”使得成都上空形成脱地强低空逆温, 产生极不利于污染物扩散的“锅盖效应”, 从而导致最大混合层厚度和近地面风速非常小, 静稳型天气特征凸显, 造成代表城市成都的细颗粒物PM₁₀、 PM_2.5的日间浓度均值分别上升为398 μg·m^-3和268 μg·m^-3, 达到此次重空气污染过程中的峰值。与之相对比, 研究发现2015年8月16 -18日的湿西南涡活动过程中, 强烈的垂直上升运动及其引发的强降水, 产生了极有利的大气扩散和湿清除效应, 迅速有效地降低了污染物浓度, 与干西南涡加重大气污染的环境效应截然相反。

• 影响初夏江淮流域年代际极端干旱的欧洲关键区能量演变特征分析
• 刘诗梦;张杰;于涵
• 2020 Vol. 39 (1): 143-152.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00004
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• 利用欧洲中期天气预报中心（European Centre for Medium?Range Weather Forecasts, ECMWF）提供的全球再分析数据, 使用局地多尺度能量涡度分析法（localized Multiscale Energy and Vorticity Analysis, MS?EVA）分析了初夏影响江淮流域极端干旱发生的欧洲关键区动能变率的时间特征及其动能收支。结果表明: 初夏欧洲关键区高层动能有增长趋势时, 我国江淮流域极易发生极端干旱事件。该处增长的动能主要来自天气尺度动能的传输, 其次来自气压梯度力做功和动能的垂直输送; 动能向有效位能的转换和季节平均尺度动能的传输是高层动能流失的原因。深入研究三项动能来源因子后发现: 上层增加的动能一部分来自低层北大西洋东岸和欧洲大陆西南地区的动能东传, 在欧洲辐合后向上输送, 为高层传递能量; 同时, 由于关键区地面热强迫增强, 使垂直风切变增大, 大气斜压稳定度降低, 气压梯度力做功项增大, 使得高层动能得到补充。在此期间, 由于地面加热, 天气尺度传输项对高层动能的传输量也增多。关键区增加的净能量经西风环流在江淮地区辐合, 有助于该地上空的脊增强, 促进了极端干旱事件发生。该结果从能量转换角度探究了江淮流域干旱发生的部分成因, 为干旱预估提供依据。

• Lorenz模型中外源强迫强弱对初值可预报性的影响研究
• 李一伟;范广洲;赖欣
• 2020 Vol. 39 (1): 153-161.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00061
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• 通过调整Lorenz模型中表征外源强迫强弱的参数值r， 采用显式四阶龙格-库塔（Runge-Kutta）方法， 以探究不同外源强迫下所构建Lorenz系统的初值可预报性。得出了外源强迫增大， 初值的可预报性降低， 误差增长增大， 可预报期限缩短， 预报效果变差， 系统对初值敏感依赖性增大的结论。初始值与其叠加微小偏差的相关系数随外源强迫增大出现三次骤减， 在模拟出的Lorenz系统运动轨迹图中， Lorenz系统的奇异吸引子由一个变为两个， 奇异吸引子周围的曲面也由一片演变成两片， 混沌效应显现。X、 Y、 Z值的方差； X值、 Y值超出一个标准差的步数随外源强迫增大表现出振荡上升趋势。外源强迫的增大也使得Lorenz系统分异与第一次出现反向所用的积分步数减小， 两组数据的并行时间越来越短。统计X、 Y、 Z值的误差在5%， 10%和20%范围内的积分步数发现， 系统的误差增长随外源强迫增大而增大， 不再处于合理范围内， 因此初值可预报性降低， 可预报期限也大大缩短。

• 气候变化对甘肃河西地区干热风特征的影响
• 候启;张勃;何航;李帅
• 2020 Vol. 39 (1): 162-171.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00063
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• 基于1960 -2017年甘肃河西及其周边23个气象台站6 -7月逐日气象资料和小麦干热风灾害等级国家气象行业标准, 分析了河西地区干热风发生时段内气候资源变化特征及其对干热风的影响。研究表明: （1）气候资源变化特征上, 干热风发生时段内气温明显升高, 相对湿度先升高后降低; 中部地区升温幅度和相对湿度变化最大, 受气候变化影响最为敏感。（2）发生特征上, 干热风发生日数先缓慢减少后迅速增多; 2000年后干热风影响范围扩大, 大面积干热风事件明显增多。（3）与各要素对应关系上, 干热风日数的小波系数与气温和潜在蒸散量的小波系数多为正对应, 与相对湿度多为负对应, 此对应关系在21世纪后较为明显, 日数与潜在蒸散量的对应关系最好。（4）发生条件上, 日最高气温达到32 ℃时, 河西西北部发生干热风的可能性最大, 风险概率由北向南逐渐降低; 14:00(北京时)相对湿度≤30%时, 河西安敦盆地及鼎新、 民勤发生干热风的可能性最大, 风险概率由低海拔向高海拔站点逐渐降低。

• 基于CFD降尺度的复杂地形风场数值模拟研究
• 张嘉荣;程雪玲
• 2020 Vol. 39 (1): 172-184.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00005
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• 在计算机流体力学（Computational Fluid Dynamics, CFD）模式Fluent的基础之上修改传统的RANS湍流参数化方案, 选用大涡模拟（Large Eddy Simulation, LES）的湍流方案, 并引入温度层结的浮力模型, 得到修改后的Fluent模式。使用中尺度预报模式WRF和WRF耦合修改前后的Fluent模式模拟江西鄱阳湖地区内吉山测风站处2010年12月至2011年3月4个月的风速、 风向和2011年3月6日吉山站附近地形流场以及气温场的变化过程。结合观测资料的对比发现, WRF模式在耦合Fluent后, 对吉山单站点风速风向的模拟效果得到改善。WRF耦合Fluent的模拟方法在Fluent修改后（算例2）, 相比修改前（算例1）可以更精确地模拟吉山站各高度处的风速风向。4个月70 m高度平均风速WRF、 算例1和算例2的平均误差分别为3.963, 2.727和2.224 m·s^-1。算例2与观测的70 m高度风向玫瑰图匹配程度总体上比算例1更高。算例2还可以模拟出白天不稳定状态下的热浮力效应和空间分布不均匀且较大的湍动能, 能模拟出夜间大气边界层的逆温现象, 而算例1则不能。以上结果均表明在对Fluent模式修改后, WRF耦合Fluent的模拟方法对吉山站附近风场的模拟效果得到改善。

• TRMM 3B42降水产品在洮河中上游的精度评估分析
• 程立真;杨梅学;王学佳;万国宁;刘兆晨
• 2020 Vol. 39 (1): 185-195.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00016
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• 基于洮河中上游2006 -2016年气象站实测降水数据, 在不同时间尺度上评估了TRMM 3B42 V7卫星产品在该区域的精度。结果表明: （1）研究区超过60%的降雨事件能被TRMM卫星探测到, 综合评价指标ETS平均达到0.31, 体现了TRMM卫星在洮河中上游具备较好的降雨事件探测能力; TRMM产品在中雨和暴雨的尺度上探测能力表现最好。 （2）TRMM数据和实测数据在日尺度的相关系数平均为0.64, 在降水量对比中, 两者相差较小, 精度较好; 月尺度的精度比日尺度高, 相关系数平均为0.94; 在月份差异上, 温暖湿润的季节效果优于寒冷干燥的季节。 （3）在年均和夏秋季节降水空间分布上, TRMM数据与站点实测降水的对应较好, 两者均表现出洮河中上游降水西南多、 东北少的趋势, 且TRMM轻微高估了实测降水。以上结果表明了TRMM 3B42 V7降水产品在洮河中上游精度较高, 对站点稀缺区具有重要的应用价值。

• FY‑4A卫星云顶参数精度检验及台风应用研究
• 崔林丽;郭巍;葛伟强;燕亚菲;罗双
• 2020 Vol. 39 (1): 196-203.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00065
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• 基于2018年中国东南沿海台风观测实例, 以美国EOS/MODIS极轨气象卫星和日本第二代静止气象卫星Himawari?8为参照, 对我国FY?4A静止气象卫星的云顶高度（Cloud Top Height, CTH）、 云顶温度（Cloud Top Temperature, CTT）和云顶气压（Cloud Top Pressure, CTP）三个产品的精度进行了对比, 并分析了其在台风应用中的表现。结果表明: FY?4A卫星云顶参数产品与MODIS和Himawari?8同类产品均具有很好的线性相关关系, 其中FY?4A与MODIS的相关系数最大（r\ge \mathrm{0.98}）, 平均值偏差最小, 特别是在具有深厚密蔽云的台风中心和内雨带区, 各卫星反演参数的精度更加接近, 如在台风中心, FY?4A与Himawari?8的CTT、 CTH和CTP分别相差0.78 ℃、 30 m和0.2 hPa。FY?4A云顶参数产品质量可靠, 与MODIS和Himawari?8等国际同类卫星精度相当, 适合深厚的台风云系分析。偏差产生主要受透明薄卷云和小尺度云存在的影响, 这与仪器的空间分辨率、 不同仪器对云的探测能力以及云检测算法相关。

• 基于太阳光度计的兰州市秋季气溶胶光学特性
• 刘慧;余晔;夏敦胜;赵素平
• 2020 Vol. 39 (1): 204-212.  DOI:10.7522/j.issn.1000-0534.2019.00057
• 摘要 ( ) HTML ( ) PDF (1735KB) ( )
• 利用2015年9 -11月兰州市CE318太阳光度计地基观测数据, 反演了这期间气溶胶光学厚度(Aerosol Optical Depth, AOD)、 Angstrom波长指数(α)、 大气浑浊度系数(β)等气溶胶光学特性参数, 研究了兰州市秋季气溶胶光学特性的时间变化特征, 并根据Angstrom阈值范围和图解分析法对兰州市气溶胶主要类型及其分布特征进行分析。结果表明: 兰州市秋季AOD_{500 nm}均值为0.47±0.22。10月α _{440~870 nm}最小, 为0.95±0.26; 9月α _{440~870 nm}最大, 为1.21±0.14。9月大气浑浊度系数最低, 为0.15±0.05; 11月最高, 为0.28±0.12。AOD秋季日变化较小, AOD_{500 nm}变化范围在0.27~0.52之间。2015年9 -10月AOD_{500 nm}集中在0.2~0.6之间, 11月AOD_{500 nm}集中在0.4~0.8之间, 说明兰州市2015年秋季AOD_{500 nm}分布较为集中, 大气气溶胶含量逐月增加。9月波长指数集中在1.0~1.4之间, 峰值中心在1.2~1.4区间; 10月波长指数主要集中在0.6~0.8和1.0~1.2两个区间; 11月波长指数集中在1.0~1.4区间。总体来看, 兰州市秋季气溶胶以细粒子为主。AOD_{500 nm}与β显著相关, 大气光学厚度与大气浑浊度系数均能表征大气污染程度。兰州市秋季气溶胶主要类型为细颗粒模态下的人为源和混合型气溶胶, 分布特征表现为高AOD时受细颗粒气溶胶的吸湿增长影响, 其中细颗粒吸湿增长是兰州市秋季气溶胶光学厚度偏高的主要原因。