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    2025年 第51卷 第10期
    刊出日期:2025
      
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  • 2025,51(10):-[摘要(1)][PDF()368.22 K][HTML()]

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  • 2025,51(10):-[摘要(1)][PDF()3.20 M][HTML()]

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  • 何娜,田野,陈明轩,李林,杨艺亚,韩微
    2025,51(10):1157-1170[摘要(1)][PDF()20.76 M][HTML()]

    综合应用多源高频次探测资料,对2020年8月27日北京一次局地突发强对流成因、发展及其在临近预报预警中的可用性进行了分析。研究使用了微波辐射计、风廓线雷达、S波段多普勒雷达、X波段双偏振雷达及三维闪电定位系统等资料,分析了雷暴初生、发展及消亡阶段的演变特征及预警特征。结果表明:微波辐射计反演的温度、湿度及稳定度参数(K指数、SI指数)在强对流发生前30~120 min出现显著变化,有效指示能量积累;风廓线雷达监测的垂直风切变增强和低层暖平流可提前55~120 min反映动力抬升条件;两种雷达通过回波悬垂结构、质心高度变化及双偏振参数(ZDR、KDP)分析冰雹生长区,冰雹及雷暴大风的预警提前量达12~37 min;闪电跃增信号(2σ算法)与强对流天气(冰雹、大风)的对应性显著,首次跃增对冰雹预警的提前量达52 min。2020年其他四次强对流个例验证表明,多源高频次探测资料的协同应用可突破单一设备的观测局限,动态追踪环境能量、风暴结构与闪电活动,为短时临近预报预警提供有利参考。
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  • 陈诗祺,岳彩军,陈义,黄筱灿,沙莎
    2025,51(10):1171-1181[摘要(1)][PDF()7.90 M][HTML()]

    2022年8月13日,在西太平洋副热带高压的控制下,上海近海岸发生一次午后局地强对流过程,呈现出生命史短、局地性强及强度强等特点。基于分钟级地面自动气象观测站、FY-4A静止气象卫星及双偏振雷达等多源观测资料,采用Q矢量、扰动露点温度、扰动温度等诊断量,研究此次局地强对流发生的成因及临近预报着眼点。结果显示:以地面出现降水作为局地强对流发生的标志,发现雷达反射率因子、可见光云图以及基于地面气象站资料计算的Q矢量散度叠加扰动露点温度和扰动温度可分别提前23、70、100 min出现预警指征,这表明天-空-地一体协同监测及相互印证,不仅提升了对局地强对流初生的提前预警时效,还可减少漏报现象。在西太平洋副热带高压控制下,35℃以上的高温环境及城区附近的扰动温度和扰动露点温度变化,为深对流初生提供了有利的热力条件;同时,陆、水下垫面属性的差异,使城市陆地气温高于毗邻的长江水域,引发了向岸江风,一方面其经历水陆下垫面突变及城市陆地复杂下垫面,致使风向和风速形成辐合;另一方面冷暖空气交汇导致大气不稳定增强。进一步分析发现,地面出现明显的Q矢量散度辐合,持续到降水发生,表明地面的动力和热力作用产生了垂直上升运动。此外,海风锋和城市热岛产生的辐合上升气流相互作用,也是导致此次局地强对流的原因之一。
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  • 罗连升,汪栩加,程智,刘俊杰,徐敏
    2025,51(10):1182-1192[摘要(1)][PDF()12.08 M][HTML()]

    基于1961—2023年中国643个站月降水量、NCAR/NCEP再分析资料和NOAA ERSST海面温度(SST)资料,分析了厄尔尼诺开始早晚对中国夏季降水的影响。结果表明:厄尔尼诺开始较早年夏季赤道中西太平洋异常西风明显强于开始较晚年,开始较早年赤道中东太平洋SST增暖更为明显,季内SST持续上升;而开始较晚年赤道中东太平洋暖SST不明显且发展缓慢。厄尔尼诺开始较早年和较晚年中国中东部夏季降水有明显的差异,其中7月和8月差异最为明显。厄尔尼诺开始较早年西北太平洋异常反气旋(WNPAC)一般在8月前后出现,中东部夏季降水从南到北为“-+-”分布,江淮地区偏多,其他地区偏少。其中6月西太平洋为异常气旋,中国中东部大部降水偏少;7月西太平洋异常气旋明显南压,江南大部、西北地区、华北地区降水持续偏少,日本以东异常反气旋明显西伸南压,中国东南沿海转为异常偏南风,华南沿海、江淮流域降水转为偏多;8月西北太平洋转为异常反气旋,WNPAC开始出现,长江中下游及其以南大部降水偏多,我国北方大部降水偏少。开始较晚年WNPAC一般出现在10月或之后,6—8月西太平洋一直为异常气旋,中国中东部夏季降水从南到北为“+-+”分布,各月降水异常持续性特征明显。
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  • 杨涛,孙跃,闫文辉,张月晴,吴俊辉,杨慧玲,肖辉
    2025,51(10):1193-1202[摘要(1)][PDF()18.54 M][HTML()]

    含有过冷水的积状云(简称过冷积状云)是飞机结冰试飞所需的条件。基于CloudSat-CALIPSO星载雷达云产品中的云相态、云分类、液态水顶高数据和ERA5再分析资料中的气温数据,聚焦年际连续性较好的当地太阳时下午数据,构建了2006—2019年中国过冷积状云历史数据集,并对过冷积状云的时空分布特征开展了统计分析。我国过冷积状云的出现频率平均高值区位于青藏高原东部,并经云贵川地区延伸到华中地区,年均出现频率可达0.4。相比于过冷层状云,过冷积状云的出现频率高值区位置偏西且频率更高。4类过冷积状云的出现频率由高到低依次为:云南、华中和华东地区的高积云;青藏高原东部、四川、我国东部洋面和我国北方界外的层积云;青藏高原地区的积云;我国东南部、云南西南部和我国东部洋面的深对流。过冷积状云的出现频率在冬季于四川盆地到贵州、我国东部洋面和日本海存在3个高值中心,而夏季的过冷积状云高值中心从青藏高原东部向高原其他位置和周边山地延伸。此外,1月过冷积状云的年际变化在华中地区、西北西部和高原西部呈现显著增多趋势。
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  • 谢五三,张强,李威,姚世博,赵琳
    2025,51(10):1203-1214[摘要(2)][PDF()23.52 M][HTML()]

    南水北调中线工程水源区和受水区的干旱研究,对于该工程水资源调度及运行管理具有重要意义。文章基于南水北调中线工程水源区和受水区所有气象站1961—2023年逐日平均气温、降水、气象干旱综合指数(MCI)以及NCEP-NCAR再分析资料,开展水源区和受水区区域性干旱过程识别与评估。结果表明:水源区和受水区干旱日数常年值分别为101 d和114 d,总体呈现“中间多两头少”的空间分布特征,受水区河南北部、河北南部为干旱日数高值区;水源区大部、受水区河南大部以及河北东部干旱日数呈增多趋势,而受水区河北北部、西部与南部及北京和天津大部干旱日数呈减少趋势。基于动态区域性干旱过程识别方法,识别出研究区1961年以来共发生97次区域性干旱过程,采用百分位数法对区域性干旱过程强度指数进行划分,得到不同强度等级对应的阈值,进而计算出研究区共发生4次特强、15次强、30次较强、48次一般等级的区域性干旱过程;最强3次区域性干旱过程依次发生在1968年、2001年和1997年,环流特征差异致使这3次过程在干旱日数时空分布以及各等级干旱站数占比等方面存在明显差异。针对研究区97次区域性干旱过程,其中54.6%为水源区不旱而受水区干旱,此种情况有利于工程调水;同时有些年份全区一致干旱或水源区干旱而受水区不旱,不利于工程调水,因而南水北调中线工程水资源调度需结合实际情况开展有针对性的调水工作。
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  • 师正,陈浩琛,樊艳峰,曲凯悦,崔雪东,陈家豪,王玉莹
    2025,51(10):1215-1225[摘要(1)][PDF()2.51 M][HTML()]

    近年来,气溶胶与雷暴云电学活动的相互作用关系已成为学术界关注的重点之一。可溶气溶胶液滴的同质核化和冰核异质核化是冰晶粒子形成的两种来源,而雷暴云中冰晶粒子大小和浓度对电荷的产生及其分层状况有一定影响,是导致闪电发生的重要因素。文中利用三维雷暴云模式,选取一次山地弱雷暴个例,研究了三种冰晶核化方案对雷暴云放电特征的影响。结果表明:同质核化在云顶低温区形成大量冰晶粒子,雷暴云中放电持续时间长,电荷结构以偶极性为主,闪电频次较低,产生的闪电以云闪为主,其触发点高度高。异质核化在高温区形成冰晶,导致雷暴云中出现更早的起电过程,高温区冰晶易满足电荷反转条件,显著增加了负非感应起电率,雷暴云电荷结构易形成三极型。此背景下,闪电发生时间提前且触发点相对较低,即异质核化促进了闪电的发生。同质核化和异质核化同时发生时,雷暴起电过程强,闪电频次高。此外,两种核化过程造成闪电首次发生时间提前,闪电的触发点高度分布范围大,三极型电荷结构促进了更多负地闪的发生。
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  • 沃伟峰,赵昶昱,顾小丽,陶岚,王国荣
    2025,51(10):1226-1236[摘要(1)][PDF()1.30 M][HTML()]

    以常规的PC工作站为基准,采用OpenMP技术,针对压缩/解压过程,设计了一种并行分块处理方案,在12核/24线程的CPU下,当分块数量达到16块时,数据的压缩、解压时间分别能减少至单线程的1/5和1/8左右;针对解码过程,比较了按PPI、径向和距离库不同颗粒下并行处理的结果,发现在径向上并行处理的方案最优,能够将解码时间缩减至单线程的1/8左右。通过上述两项并行优化技术的应用,可以显著降低雷达基数据在数据传输、预处理环节中的压力,也能提升雷达软件的数据载入性能,改善基于基数据的雷达分析软件的交互体验。
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  • 吴胜刚,赵声蓉,王玉,张焱
    2025,51(10):1237-1248[摘要(2)][PDF()6.76 M][HTML()]

    综合考虑模式气温预报、模式地形和实况气温、真实地形之间的相互关系,设计了随时空演变的动态近似垂直变率2 m气温订正方法,开展2023年重庆地区订正试验。ECMWF模式预报的评估结果表明:2 m最高和最低气温预报性能的空间分布相似,最高气温预报性能明显弱于最低气温,且预报性能随预报时效延长而降低;模式地形高度偏差与气温预报偏差关系密切,在模式地形高度偏差较小的地区,气温预报性能较高,反之亦然。对比研究发现:基于动态近似垂直变率的订正方案,订正能力显著优于基于固定垂直变率的订正方案,二者都能改善ECMWF模式气温预报,对最高气温的订正效果优于最低气温。与ECMWF模式预报相比,基于动态近似垂直变率的订正结果,10 d平均的最高、最低气温预报准确率分别提高了12.71%、8.30%,平均绝对误差分别降低了0.68℃、0.30℃;月平均的24 h预报时效最高、最低气温预报准确率分别提高了20.34%、14.44%,订正后的气温预报性能更加稳定。基于动态近似垂直变率的订正方案,能有效降低气温预报偏差;模式地形高度偏差越大,天气过程波动幅度越小,订正效果越明显。
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  • 杨荣芳,郭建平,孔凡超,孟德利,张震,郭晓冉,单昱峰,邓剑波
    2025,51(10):1249-1260[摘要(1)][PDF()4.42 M][HTML()]

    利用京津冀地区2023—2024年4—9月风廓线雷达资料,借助三角形中尺度组网反演了4 km以下关键动力参数廓线,分析了对流触发前动力场的演变特征。结果表明:对流触发前,动力场表现为低层辐合、高层辐散的垂直上升运动特征。区域平均降水量与对流层中低层辐合和上升运动整体上存在正滞后相关性。降水前30 min内,水平散度小于-5×10-5 s-1,1 km以下的辐合厚度加深,增强的正涡度和持续加强的辐合上升运动有利于对流发生。可将30 min内水平辐合强度持续大于50×10-5 s-1作为对流触发信号判别指标。在统计的763次降水事件中,对流触发信号判别指标的有效识别降水事件准确率为72.3%,为定量分析京津冀地区对流早期预警提供重要参考。
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  • 战莘晔,张志刚,刘宁微,夏玲君,贾庆宇,李荣平,刘灏彤
    2025,51(10):1261-1271[摘要(1)][PDF()4.85 M][HTML()]

    基于2023年6月至2024年5月沈阳城市生态站大气CO2浓度高精度在线观测数据,利用稳健局部回归方法(REBS)筛分出区域本底数据和污染数据,基于地面风场数据分析了区域输送对沈阳地区大气CO2浓度的影响,并根据碳守恒原理估算了化石燃料燃烧排放和生态系统排放/吸收对CO2浓度的贡献。结果表明:沈阳城市生态站CO2平均浓度为477.2×10-6,CO2本底和污染平均浓度分别为474.9×10-6和519.4×10-6;影响沈阳的高浓度CO2气团在春季、夏季来自西南方向,冬季来自西北、西南方向;沈阳地区全年大气CO2潜在排放源区主要分布在辽宁和吉林大部、黑龙江南部、内蒙古东部、京津冀地区、山东半岛和黄渤海地区;秋季、冬季化石燃料燃烧排放对沈阳大气CO2浓度贡献较大。
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  • 顾薇,刘芸芸,邵勰
    2025,51(10):1272-1281[摘要(1)][PDF()6.97 M][HTML()]

    2025年春季(3—5月)全国平均气温比常年同期偏高0.9℃,为1961年以来第四高。春季全国平均降水量接近常年同期,表现出明显的季节内变化特征。南方地区在春季前期由于降水偏少发生较重的气象干旱,在春季后期降水转为偏多出现局部洪涝灾害。西北地区东部至黄淮西部等北方地区则在4—5月由于降水明显偏少出现了严重的气象干旱。南方降水的季节内转折主要是由冬季La Nina状态和春季热带印度洋海温“前冷后暖”的季节内演变特征共同导致。在春季前期印度洋海温略偏低,显示出对La Nina状态的响应,有利于西北太平洋出现异常的气旋式环流,导致南方降水偏少;而在春季后期印度洋海温明显升高,导致西北太平洋环流形势转为异常反气旋而使得南方降水增多。春季中后期西北地区至黄淮等地的少雨干旱则主要是中高纬度大气欧亚遥相关型稳定维持的结果。
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  • 李子木,孙军
    2025,51(10):1282-1292[摘要(1)][PDF()25.73 M][HTML()]

    2025年7月,北半球中高纬度呈多波型,西西伯利亚平原至日本受高度场正距平控制,西太平洋副热带高压偏北偏强。全国平均气温为23.6℃,较常年同期(22.1℃)偏高1.5℃,为1961年以来最高。高温日数为6.1 d,较常年同期(3.6 d)偏多2.5 d,为1961年以来同期最多。全国平均降水量为115.5 mm,较常年同期(121.7 mm )偏少5.1%。月内有3个台风活动;出现6次暴雨过程、3次高温过程和9次强对流天气过程,多地极端天气频发。本文简要分析了第6号台风“韦帕”引发的强降水过程以及23—29日华北极端降水过程的成因及预报难点。
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