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    2018年 第44卷 第4期
    刊出日期:2018-4-21
      
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  • 田付友,郑永光,张小玲,张涛,林隐静,张小雯,朱文剑
    2018,44(4):469-484[摘要(221)][PDF(201)15.00 M][HTML()]

    2017年5月7日,广州市增城区新塘镇等地出现了小时雨量超过180 mm、3 h雨量超过330 mm的极端强降水事件(简称“5·7”极端强降水事件),导致了严重的经济损失。这次过程的高强度降水分为两个主要阶段:花都区降水和增城区降水,每个阶段的强降水均集中在2~3 h内,最大分钟级降水达到了5 mm的强度,增城区新塘镇184.4 mm的极端小时雨量中约120 mm的雨量是在05:30—06:00的半小时内产生的。地闪监测显示,对流发展的第一阶段伴有较少的负地闪,第二阶段仅伴有几个闪电。雷达和卫星资料显示,强降水对流系统具有空间尺度小,发展迅速的特征;但发展成熟阶段的反射率因子大值区和卫星低TBB区在空间上出现明显偏离。强倾斜上升气流可能是造成反射率因子大值区和卫星低TBB区空间偏离的原因。雷达资料垂直剖面显示,对流具有回波顶高较低、云底高度低、强回波质心低等低质心暖云降水的特征。地势分布和辐射降温是花都北部低温中心的主要成因,大尺度弱冷空气和冷中心伴随的地形的共同作用,使得偏南暖湿气流向北移动受阻后,在花都地形的强迫抬升下触发了对流。偏南暖湿气流的持续输送、花都地形的阻挡和冷池的作用是01—03时对流维持的主要原因,弱冷空气的南下对03—04时对流系统的快速南移起到了重要作用,而冷池驱动的对流发展模型可以解释增城地区05—06时对流的较长时间维持。弱的环境引导气流和偏南暖湿气流使得高效的低质心、高效率强降水对流系统较长时间影响同一局地区域,从而导致了花都和增城两地局地极端强降水的出现。
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  • 伍志方,蔡景就,林良勋,胡胜,张华龙,韦凯华
    2018,44(4):485-499[摘要(140)][PDF(126)6.14 M][HTML()]

    2017年5月7日广州发生了特大暴雨,各家确定性业务预报模式均漏报了此次过程。本文利用常规观测资料和广州天气雷达资料对此次暖区特大暴雨过程的天气尺度背景、中尺度系统演变和可预报性进行了详细分析,同时通过分析ECMWF集合预报中成功预报出广州周边地区出现局地强降水与预报了弱降水的成员间的差异,探讨影响本次大暴雨发生的关键触发因子。结果表明:2017年“5·7”大暴雨的环境条件和动力强迫较弱,在弱风场环境下,冷高压后部东南风或偏南风回流,经过城市热岛区域,转为偏暖气流,与山坡下滑冷气流在山前一带形成的水平风场辐合,结合山前强水平温度梯度,共同触发了初生对流单体。其后,雷暴出流和边界层暖湿气流形成的辐合线又触发新生单体,并使已减弱的降水单体重新加强产生第二阶段强降水。前两个阶段的局地特大暴雨分别是由稳定少动的块状强回波单体发展到嵌有中涡旋的强单体和较长生命史的弱HP型超级单体造成的,第三阶段的大暴雨是由向南传播合并新生单体并随短波槽东移的带状回波造成;三个阶段成熟回波垂直结构上均呈低质心暖云降水的特点。由ECMWF集合预报成功预报出局地强降水与弱降水成员之间的差异可见,加强的温度梯度及地面风场辐合可能是本次局地强降水的重要触发因子。短期时效内数值模式难以做出暖区尤其是弱风场环境下暴雨以上降水预报,目前的监测和短时临近预警是主要手段。
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  • 傅佩玲,胡东明,张羽,李怀宇,高美谭,周芯玉
    2018,44(4):500-510[摘要(112)][PDF(113)3.26 M][HTML()]

    2017年5月7日,广州经历了一次罕见的局地特大暴雨事件,刷新了多个雨量历史纪录,造成了严重的国民财产损失。本文利用双偏振雷达、二维雨滴谱仪、微波辐射计和风廓线雷达等多种新型探测资料,分析这次短时暴雨的演变过程和降水特征,并通过大气环境诊断和双多普勒雷达风场反演方法研究其维持机制。结果表明,此次降水过程发生在弱天气系统强迫条件下,大气层结表现为弱对流抑制、低抬升凝结高度、中等对流有效位能、较厚的暖云层,低层受暖湿气流影响但无明显急流。强降水是由中尺度对流系统直接产生的。午夜至凌晨的初始对流主要由偏南暖湿气流与地形相互作用产生,对流单体不断在后部触发并逐渐形成准静止的对流雨带;黎明至早晨,新生对流单体沿着成熟的强降水风暴出流与低层偏南暖湿气流的交界不断激发,后向传播过程更为显著,形成回波列车效应;此后降水以组织化的对流雨带不断南移。此次暴雨过程中的对流云团为典型的低质心降水云团,降水雨滴谱在高湿环境中表现为暖性降水的特征(小雨滴浓度非常高),但同时存在部分大粒子,从而导致更高的降水效率和局地强降水。不断加强的低层偏南暖湿气流对于对流系统的发展和维持具有重要作用。
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  • 李瑞义,杨洪平,赵坤,李锐锋
    2018,44(4):511-517[摘要(65)][PDF(50)2.10 M][HTML()]

    天气雷达中VAD技术可求取雷达站上空水平风垂直廓线,梯度VAD技术(简称GVAD技术)为克服传统VAD技术受速度模糊影响较大而被提出。文中首先从理论上对GVAD技术进行模拟分析,再将其应用于新一代天气雷达实际探测的台风与大范围强降水速度模糊个例,分析其应用效果。理论模拟表明,GVAD技术较传统VAD技术可有效克服速度模糊对反演水平风垂直廓线的影响,加入的模拟噪声,也通过低通滤波方法有效抑制;在两次实际应用个例中,GVAD技术可较好克服速度模糊影响,但方位径向速度中的小波动或者噪声会在径向速度方位梯度中放大,尽管利用低通滤波进行了平滑,但其对反演水平风精度有较大影响,尤其影响水平风速反演精度,在个例中GVAD技术反演风速较传统VAD技术平均偏弱2~3 m·s-1,模拟部分方位缺失并不影响GVAD技术的反演精度。需进一步研究减少新一代天气雷达径向速度资料中小波动或者噪声对GVAD技术应用影响的方法。
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  • 陶法,胡树贞,张雪芬
    2018,44(4):518-525[摘要(44)][PDF(37)2.10 M][HTML()]

    采用60 m基线的双站可见光成像仪和扫描式红外成像仪构建地基双波段全天空测云系统,双站可见光成像仪根据双站测距原理准确地获取云底高,通过全方位立体扫描获取全天空可见光云图,扫描式红外成像仪基于大气辐射传输原理测量云底亮温,反演云底高度,通过全方位立体扫描获取全天空红外云图。结合双站可见光成像仪测得云底高,对大气温度垂直递减率进行实时订正,提高扫描式红外成像仪反演云底高精度,达到双波段云底高数据融合目的;基于小波变换多分辨率分析的图像融合技术,对全天空可见光和红外云图进行图像融合,提高能见度低、以及雾、霾等天气条件下云量计算准确度;最终实现昼夜云高、云量同时观测。
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  • 黄琴,魏鸣,胡汉峰,ABRO Mohammad Ilyas
    2018,44(4):526-537[摘要(68)][PDF(50)9.23 M][HTML()]

    晴空回波有助于认识大气的风温湿结构,双偏振多普勒天气雷达为探测晴空大气提供了丰富信息。本文以2015年夏季南京信息工程大学C波段双偏振雷达探测的晴空回波为例,结合探空资料分析大气风温湿结构及晴空回波的影响因素,分析了晴空大气的反射率因子Z、径向速度Vr以及差分反射率因子ZDR回波特征。研究表明:大气温、压、湿梯度造成折射指数分布不均以及背景风场引起的湍流增强,均可造成晴空回波,其回波机理为湍流散射;差分反射率因子受到多普勒效应的影响;在风场及大气湍团干湿特性不同的情况下,晴空回波的差分反射率因子呈现不同的特征。研究结果有益于深入认识大气风温湿结构特征对雷达电磁波的散射的影响以及雷达资料质量控制。
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  • 高烽,周新尧,孔凡超,杨永辉,郭迎春,孙强
    2018,44(4):538-547[摘要(44)][PDF(36)1.81 M][HTML()]

    利用雷达估算太行山降水对于海河流域水循环解析、变化预测及流域水资源管理具有重要意义。本文利用2013和2014年6—9月太行山东部中低山区多普勒天气雷达反射率(Z)产品和自动雨量站降水(I)数据,采用不同滑动时间窗(1~5 h)估算Z-I关系,利用2013—2014年45次降水事件验证不同时间窗Z-I关系在小雨、中雨和暴雨情况下的精度,并针对2013年7月9日降水事件进行个例分析。结果表明:不同滑动时间窗Z-I关系反演降水精度不同,误差随滑动时间窗增大,呈现先下降后上升的趋势,其中2 h滑动时间窗误差最小。对于不同量级降水的反演,2 h滑动时间窗Z-I关系对中雨的改进最大。个例分析表明:滑动时间窗Z-I算法的主要优势在于改善其他算法对雨强较大降水的低估。
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  • 冯爱青,曾红玲,尹宜舟,宋艳玲,柳艳菊,王艳姣,王凌,王有民,朱晓金,蔡雯悦,侯威,黄大鹏,郭艳君,张颖娴,钟海玲,李莹,石帅,支蓉,洪洁莉,王东阡
    2018,44(4):548-555[摘要(90)][PDF(60)9.74 M][HTML()]

    2017年,我国气候属于正常年景,气候灾害偏轻。全国平均气温10.39℃,较常年偏高0.84℃,7和9月为1951年以来同期最高,全国有113站日最高气温突破历史极值。全国平均降水量641.3 mm,比常年偏多1.8%。全国降水冬季偏少,夏季偏多,春、秋季接近常年。全国31站日降水量突破历史极值,其中多站出现在暴雨少发地区;47站连续降水量突破历史极值。华南前汛期和西南雨季雨量分别偏少9%、4%;梅雨季雨量偏多6%,但较2015和2016年明显偏少;华北雨季偏短10 d,雨量偏少28%;华西秋雨雨量偏多49%,为1984年来最多;东北雨季短,雨量偏少14%。暴雨过程频繁、重叠度高、极端性强,暴雨洪涝损失偏重;登陆台风多、时间集中,登陆点重叠;高温日数多,北方高温出现早、南方高温强度大。其他灾害如干旱、低温冷冻、雪灾、春季沙尘和霾天气影响偏轻。
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  • 孙劭,王东阡,尹宜舟,王国复,柯宗建
    2018,44(4):556-564[摘要(52)][PDF(53)3.88 M][HTML()]

    2017年全球主要温室气体浓度继续攀升,地表温度相比工业化前水平高出1.1℃,位列2016年之后,为有气象观测记录以来的历史第二高值,也是有记录以来最暖的非厄尔尼诺年份。全球冰冻圈持续萎缩,冬季北极最大海冰范围创历史新低,南极海冰范围全年处于历史低位。全球海表面温度显著高于常年,海平面持续上升,海洋热含量创历史新高,海洋酸化的影响持续加剧。世界各地发生了许多重大天气气候事件,包括异常活跃的北大西洋飓风、印度次大陆的季风洪水、东非部分地区的持续干旱,以及全球多地的暴雨洪涝、高温热浪、低温寒流和强对流天气,2017年成为有记录以来气象灾害造成经济损失最大的年份。本文总结了2017年全球重大天气气候事件及其影响,并重点分析了大西洋飓风季异常活跃和美国西海岸高温热浪天气两个典型事件的形成原因。分析表明,8月底至10月初,加勒比海和热带西大西洋海温偏高,对流活动旺盛,风速垂直切变偏小,为飓风的发展加强提供了有利的背景条件,加之北美副热带高压出现阶段性减弱,导致4个强飓风接连登陆美国和加勒比海地区;7月上旬,受副热带西风急流加强东伸,东北太平洋切断低压维持影响,北美副热带高压持续控制美国西南部地区,是当地高温热浪事件发生的主要原因。
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  • 王永光,郑志海
    2018,44(4):565-571[摘要(47)][PDF(37)7.00 M][HTML()]

    2017年夏季(2017年6—8月),全国平均降水量348.6 mm,较常年同期(322.6 mm)偏多8.1%,呈现南、北两条多雨带。东亚夏季风偏弱,西太平洋副热带高压显著偏强,脊线位置偏南;欧亚中高纬呈现“两槽一脊”环流型,贝加尔湖地区为正距平控制。赤道中东太平洋海温从前冬冷水向春、夏季暖水发展,20世纪80年代以来容易出现南方多雨的Ⅳ类雨型,夏季贝加尔湖阻塞高压发展。2017年赤道中东太平洋海温从前冬冷水向春、夏季暖水发展,春季北大西洋三极子正位相和2016年欧亚积雪从秋到冬的减少,均有利于夏季贝加尔湖阻塞高压发展,这是夏季主要多雨带位于长江以南的重要前兆信号。
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  • 支蓉,陈丽娟,竺夏英
    2018,44(4):572-581[摘要(66)][PDF(59)6.20 M][HTML()]

    根据国家气象信息中心提供的中国台站气温、降水资料,NCEP/NCAR逐日大气环流再分析资料和NOAA提供的月平均海温资料,分析了2017年秋季我国北方地区降水异常偏多的成因。结果表明2017年秋季我国降水阶段性特征明显,9—10月北方地区降水异常偏多主要受东亚环流型组合异常的影响。东亚500 hPa高度距平场从高纬至低纬呈“+-+”的异常分布,极区高度场偏高,极涡分裂偏向东北亚地区,贝加尔湖巴尔喀什湖地区为显著低槽区,西太平洋副热带高压较常年偏强偏西偏北,有利于华西秋雨偏强。此外,850 hPa距平风场上朝鲜半岛的反气旋式环流异常有利于引导偏东路径的冷湿气流输送至黄河与长江之间的地区,与来自孟加拉湾和南海的暖湿气流交汇,形成水汽通量异常辐合区,造成黄淮及江淮等地降水异常偏多。进一步诊断表明热带中东太平洋海温秋季转为偏冷状态,热带太平洋地区Walker环流明显增强,有利于西太平洋副热带高压偏强西伸偏北;9—10月热带印度洋偶极子维持正位相有利于在孟加拉湾形成反气旋式环流异常,并同样有利于副热带高压西伸偏北。因此,海温外强迫信号的影响加上中高纬环流异常的共同作用造成9—10月东亚环流型异常特征,并进一步导致我国北方地区降水异常偏多。
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  • 陈国民,张喜平,白莉娜,万日金
    2018,44(4):582-589[摘要(45)][PDF(34)2.09 M][HTML()]

    以中国气象局上海台风研究所整编的最佳路径数据集为依据,对2016年西北太平洋和南海热带气旋(TC)定位精度及路径、强度和登陆点预报精度进行了评定,结果表明:2016年定位总平均误差24.9 km,比2015年略偏大。主观和客观路径预报误差没有延续之前持续减小的趋势,整体预报能力比前两年略有降低。ECMWFEPS、NCEPGEFS和UKMOEPS三个集合预报系统的台风路径预报整体性能要好于其他集合预报系统。各主客观预报方法的台风强度预报性能与往年相比没有大的改进。主观方法对超强台风莎莉嘉在海南万宁的24 h登陆点预报误差均非常小,误差在15 km以下。全球模式的登陆点预报性能表现要优于区域模式。
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  • 刘超,江琪,桂海林
    2018,44(4):590-596[摘要(68)][PDF(50)5.41 M][HTML()]

    2018年1月大气环流主要特征为:北半球极涡呈偶极型分布,环流呈四波型,东亚槽略偏强。1月,全国平均降水量19.6 mm,较常年同期(13.2 mm)偏多48.4%。1月冷空气势力明显加强,全国平均气温(-5.3℃)由较常年偏高转为偏低的状态,气温较常年同期(-5.0℃)偏低0.3℃。月内,降水偏多偏强,我国南方地区以及陕西关中等地出现较为少见的冰冻雨雪天气,与2008年出现的南方雪灾情况相似;1月仅有1次雾-霾天气过程,但2018年1月13—22日是2017年入冬以来范围最广、持续时间最长、强度最强的雾-霾天气过程。
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