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    2018年 第44卷 第10期
    刊出日期:2018
      
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  • 张夕迪,孙军
    2018,44(10):1245-1254[摘要(329)][PDF(249)2.11 M][HTML(26)]

    高时空分辨率的葵花8号卫星(简称H8卫星)2016年在我国得到应用,而该年是我国暴雨过程频繁、极端性强的一年,H8卫星到底在暴雨对流云团监测方面有何优势也是预报员所关心的。目前的业务中H8、FY2卫星和雷达资料到达业务平台的平均延迟时间分别为15、35、6 min左右。本文利用H8卫星红外云图结合地面降水,在2016年汛期27次暴雨过程中每个过程选定一个主要的目标对流云团分析其初生情况,并与FY2卫星和雷达探测的情况进行对比,结果表明:H8和FY2卫星在同时刻云顶黑体亮温(TBB)观测数值上差别不大,时间变化趋势也基本一致,但H8卫星由于高频次观测的优势对暴雨对流强弱的变化刻画得更加细致,在监测暴雨对流云团方面具有明显时间上的优势,即H8卫星较FY2卫星平均提前23 min 发现对流云团,较雷达平均提前达33 min。通过结合地面小时和10 min降水量对2016年华北“7·20”极端暴雨过程进行分析,发现TBB与地面降水量之间有很好的反相关关系,同时降水量的变化幅度明显大于TBB的变化;当TBB峰值向低温一侧移动时,与之对应的地面降水量级也增大,降水逐渐转为冷云降水为主。
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  • 孙密娜,王秀明,胡玲,陈宏,韩婷婷
    2018,44(10):1255-1266[摘要(266)][PDF(210)8.94 M][HTML(24)]

    2016年7月24日午后河北中东部至天津南部出现了一次短历时暴雨过程,暴雨中心位于天津南部,模式客观预报和预报员主观预报均存在偏差。利用常规地面高空观测资料、卫星云图、多普勒雷达探测资料和同化了雷达和地面加密资料的VDRAS资料等,对导致此次强降水过程形成原因进行分析,特别是对本次暴雨最为关键的问题——雷暴触发和传播机制进行了深入细致的分析,结果表明:(1)本次暴雨过程发生在副热带高压加强北上过程中,从传统流型识别的角度看不利于副热带高压西北侧的高空槽东移影响华北东南部,这是一次发生在副热带高压588 dagpm线控制下的暖区暴雨,是非典型流型下的短历时暴雨,预报难度大;(2)邢台探空较北京探空距离暴雨区更远,但对于副热带高压西北侧西南气流影响下的暖区暴雨,位于暴雨区西南的邢台探空更具参考价值,邢台站24日11时的订正探空显示:大气层结极不稳定、低层水汽异常充沛且湿层深厚,CAPE值达3874 J·kg-1,对流抑制仅为22 J·kg-1,8 g·kg-1比湿达600 hPa,地面露点出现接近30℃的极端高值;(3)850 hPa暖式切变线附近,两条地面辐合线合并和中尺度锋生是触发中尺度对流系统的重要因素,卫星云图上亦可见两条云带合并,其合并使得边界层辐合加强,因而积云在辐合区发展,暖切变线附近上午有小积云发展,随着辐合加强形成东西向排列中尺度对流系统;(4)雷暴触发后,其移动和传播是预报的难点,因其决定了对流降水持续时间,本例中受辐合线和风暴阵风出流共同作用,切变线西段有新的雷暴触发,加之切变线南侧南北向的云街与切变线相遇,使得雷暴在向西传播的同时向南发展,即传播方向为西偏南,在环境西南气流的作用下,对流单体向东偏北方向移动,即平流方向东偏北,平流与传播方向相反,因而形成“列车效应”,另外,南北向云街表明切变线南侧逆温层之下有偏南暖湿气流补充,加之对流风暴阵风的出流再次触发雷暴使得对流风暴持续。
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  • 熊秋芬,张玉婷,姜晓飞,张雅乐
    2018,44(10):1267-1274[摘要(146)][PDF(155)1.55 M][HTML(3)]

    利用常规高空、地面观测资料、FY2E卫星云图和NCEP再分析场,分析了2013年11月25日发生在中国东北东部的暴雪天气过程,并用HYSPLIT模式模拟了暴雪区上空气块的轨迹。结果表明:卫星云图显示暴雪发生在锢囚气旋的钩状云区中,且具有中尺度特征。钩状云区不同代表点、不同层次25日08时120 h气块的后向轨迹计算结果表明,在每个代表点的6条轨迹中,只有1条轨迹来自新疆以西地区的对流层上层,其他5条轨迹均来自蒙古国或我国北方地区的对流层中低层。几乎每条轨迹对应的气块在东移或南移时先以水平运动为主,伴有弱的下沉;中低层气块在72~24 h经过渤海湾和日本海;而中上层气块则主要经过黄海或东海,到达降雪区前几小时气块移速快并有明显的上升运动。对钩状云区不同代表点1500和3000 m上空120 h后向轨迹中气块湿度分析表明,来自东亚大陆的气块水汽含量并不大、相对湿度也小于60%,但在经过渤海湾和日本海时,海气交换使得气块的含水量和相对湿度均呈增加的趋势;特别是气块途径日本海的时间和距离越长,水汽含量越多。因此暴雪区的水汽主要来自日本海,其次是渤海湾。在降雪发生前几小时,气块随偏南风或东南风快速北移,相对湿度接近饱和并伴有上升运动,从而引起降雪。
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  • 徐亚钦,夏园锋,翟国庆,黄艳
    2018,44(10):1275-1285[摘要(117)][PDF(91)11.91 M][HTML(5)]

    为了研究爆发式发展的台风苏拉台前强螺旋云带,采用多种实况资料,运用风场分解、ShumanShapiro滤波、雷达回波相关性跟踪(TREC)反演风场等方法对其辐合特征进行分析。结果表明:从中尺度滤波场、变风场以及风场分解后的辐散风可见,螺旋云带形成于大范围辐合背景下。在低层,旋转风是水平动能输入的主要贡献者,它加强了低层动量堆积,辐散风则加强了风场水平辐合;在高层,辐散风是动能输出的主要贡献者,辐散风的增强,加强了高空辐散。旋转风和辐散风的不同配置形成了强上升运动,从而促进了强螺旋云带的发展。对地面风场进行中尺度滤波后,在选取的两个关键区内可见明显的中尺度辐合或涡旋,且辐合在更高层仍有一定的反映。中小尺度辐合与螺旋云带中对流云团的发展相互对应、相互反馈。
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  • 朱晶晶,赵小平,吴慧,党建涛,易灵伟
    2018,44(10):1286-1294[摘要(129)][PDF(90)2.40 M][HTML(4)]

    利用海南岛17个市、县近40年气象观测站逐月气温观测资料,参照《暖冬等级》国家标准,对海南岛异常冷冬事件的时空分布规律进行了分析。在此基础上,利用国家气候中心提供的74项环流指数以及1977—2017年NCEP/NCAR全球再分析格点资料、NOAA ERSST全球海表温度格点资料以及Ni〖AKn~D〗o3.4指数和AO指数,对海南岛冷冬事件形成机制进行了研究。结果表明:海南岛冬季平均气温存在明显的年代际变化特征,近40年海南岛冷冬频发,共出现12次冷冬年。南部市、县发生冷冬的频次大于中部及北部,北部市、县冷冬发生的强度强于南部。海南岛冷冬形成原因主要是对流层大气环流异常,西伯利亚高压增强,东亚冬季风显著偏强,对应副热带高压偏弱、位置偏东,影响海南岛的冷空气更加活跃,使得海南岛冬季气温偏低。另外,南海海温较常年偏低,ENSO冷位相叠加AO指数正位相,有利于进一步诱发大气环流异常,促使海南岛冬季气温偏低,出现异常冷冬事件。
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  • 邢峰,韩荣青,李维京
    2018,44(10):1295-1305[摘要(136)][PDF(129)1.79 M][HTML(8)]

    本文基于1958—2015年夏季黄河流域55个观测站降水量和NCEP/NCAR再分析1高度场等资料,使用MannKendall突变检验、合成分析和Monte Carlo检验等气候统计方法,分析了黄河流域58年夏季降水量的气候变化特征,以及导致其变化的大气环流成因。58年期间,黄河流域夏季降水量总体呈减少趋势,尤其在河套北部有显著性减少趋势,其主要原因是欧亚中高纬度等压面升高、西风带减弱所致;1975年和1996年是黄河流域夏季降水的两个明显年代际气候变化转折点,在1958—1975年期间,黄河流域夏季降水量年际变化大,异常偏多和偏少年出现频次较高,期间欧亚中高纬度及其以南包括黄河流域地区高度场偏低,主要受高空低压系统和较强冷空气影响;在1976—1995年期间,黄河流域大部降水偏多,其主要环流成因为乌拉尔山阻塞高压发展、贝加尔湖到东北亚一带受负高度距平控制高空槽加深,同时,来自南方的暖湿气流输送增强;到1996—2015年最近20年间,乌拉尔山北部环流高度场偏低、里海至贝加尔湖再到东北亚一带高度场一致偏高,黄河流域一带西风带强度和冷空气势力均较弱,流域受高压影响导致大部区域降水偏少。不同时期黄河各流域段降水量与中高纬度阻塞高压以及与西北太平洋副热带高压的相关关系分析进一步说明了上述结论。
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  • 孟晓阳,张兴赢,周敏强,白文广,周丽花,余骁,胡玥明
    2018,44(10):1306-1317[摘要(89)][PDF(70)30.74 M][HTML(9)]

    本文利用全球地基二氧化碳柱浓度观测站点(Total Carbon Column Observing Network,TCCON)18个站点CO2地基观测数据对GOSAT(Greenhouse gases Observing Satellite)2009—2017年的大气CO2遥感反演产品进行验证分析,结果显示卫星CO2遥感产品与地基遥感观测结果较为一致,在东亚、北美、欧洲和大洋洲四个区域内卫星遥感产品与地基观测的平均偏差分别为2.23±2.69、2.19±2.19、2.01±2.49、1.59±1.79 ppm,相关系数不低于0.75。卫星在30°S~60°N范围内的产品精度较高,而在高纬地区产品精度稍低。本文进一步利用GOSAT L2 XCO2遥感反演产品对全球大气CO2的长时间序列变化进行了分析,结果表明2009—2017年全球大气CO2浓度呈持续上升趋势,全球年平均增长率为2.22 ppm·a-1,增长较快的国家和地区包括中国、美国、印度和非洲,受与厄尔尼诺有关的自然排放影响,2016年相对上一年的增长量最多,年均CO2绝对增量在3 ppm以上。
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  • 牛淑贞,张一平,乔春贵,史一丛,袁小超
    2018,44(10):1318-1324[摘要(104)][PDF(70)856.56 K][HTML(9)]

    利用2009—2016年5—9月郑州新一代天气雷达资料,对5615个单体回波按不同预报时效、不同生命史和不同类型强对流的风暴追踪信息产品进行统计,较系统地分析了单体回波的距离误差和方向误差,探讨了实况与预报的偏差方向。结果表明:30和60 min距离误差分别为9.3和16.9 km,方向误差变化不大,随着预报时效的延长,距离误差增大;生命史≤1 h、1~2 h和超过2 h的30 min预报平均距离误差分别为9.8、8.8和7.7 km,方向误差分别为25.2°、25.7°和22.8°;生命史在1~2 h和超过2 h的60 min预报平均距离误差分别为17.3和15.9 km,方向误差为24.4°和22.7°,随着单体生命史的延长,方向和距离误差呈减小趋势;西北气流型、西南气流型两种类型单体回波和整体误差一致,两种类型回波单体30和60 min方向和距离误差基本相当;不同类型、不同预报时效统计均为实况偏于预报路径右侧的次数多于偏左的次数,30和60 min偏右比例分别为57.5%和55.6%。
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  • 杨寅,赵春霞,宫宇
    2018,44(10):1325-1331[摘要(110)][PDF(67)1.95 M][HTML(6)]

    利用CloudSat卫星观测资料,从云物理观测和温度垂直结构角度对贵州地区冻雨形成机制进行分析。结果表明,对冰相机制的冻雨,CloudSat卫星的CPR雷达反射率、云冰含量和温度廓线产品能够描述冰相降水粒子在融化层中相变为液态水的“融冰”过程,雷达反射率回波0℃层亮带是该过程的直接反映,云冰含量产品也能够反映融化层对冰相降水粒子的融化作用。对“过冷暖雨”机制的冻雨,CloudSat卫星能够描述降水粒子在整层气温低于0℃的环境中保持过冷水状态下落的过程。研究基于云物理观测证实贵州冻雨存在一种具有融化层的暖雨机制,其大气存在着具有融化层的逆温结构,降水粒子在融化层中为普通液态水,在温度略低于0℃的环境中为过冷水,过冷水下落经过融化层时升温变为普通液态水,再继续下落进入次冻层冷却,最后与低于0℃的地面物体碰并冻结形成冻雨。冻雨形成机制不能通过融化层区分。
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  • 司鹏,罗传军,姜罕盛,徐梅
    2018,44(10):1332-1341[摘要(103)][PDF(132)1.48 M][HTML(6)]

    研究中利用NCEP/DOE AMIPⅡ Reanalysis(R2)比湿再分析资料和基础观测资料两种参考序列,对天津历史月平均相对湿度数据中存在的非均一性因素进行了检验和订正。结果显示,有9个地面站的相对湿度序列存在显著断点,占台站总数的69%。查阅台站元数据得到导致其突变的主要原因是自动站业务化,其次为迁站和仪器变更。从订正量来看,负订正量比例约占96.3%,其中分布范围在-5.0%~-1.5%,约占总订正量的80%以上。对比分析订正前后月平均相对湿度序列的方差和趋势变化,均一性订正基本修正了非均一性因素造成的突变影响,减缓相对湿度序列长期出现异常偏干的趋势变化。同时,与朱亚妮等(2015)研制的同类数据产品误差分析发现,两类数据的误差平均值较小,但由于一些主观因素影响使得个别台站MAE、SE误差值达到3.0%以上,造成MAE、SE误差值范围在0~2%的台站比例分别仅在84.6%和76.9%及两者以上。从而,一定程度上能够反映出本研究所采用的数据处理技术手段相对以往具有优越性。
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  • 黄彬,许健民,史得道,柳龙生
    2018,44(10):1342-1351[摘要(157)][PDF(110)4.36 M][HTML(7)]

    2016年3月3—5日,渤海和黄海大部出现了一次大范围持续性的海上大雾天气过程。本文从卫星遥感监测上分析海雾在生成、发展和消亡三个阶段的形态演变特征。从海洋气象条件上分析了山东半岛东南近海没有海雾和海雾形态演变的原因。结果表明:(1)在海雾形成初期,在山东半岛东南海域有弱气旋性弯曲,大气层结不稳定,地面形势受低压影响,虽受偏南风控制,但湿度小,无水汽辐合,因此在山东半岛东南近海没有雾。(2)海雾的形成与低层的偏南暖湿气流有关,而这个偏南暖湿气流来源于西北太平洋,雾区对应着水汽辐合区,海气温差为0~1℃的区域与雾区吻合,在海雾发展成熟期,雾顶长波辐射导致雾体降温,出现气温低于海温的现象。(3)925~1000 hPa垂直风切变有利于海雾在逆温层内维持和垂直高度上的发展,形成有一定厚度的海雾。
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  • 刘维,王冬妮,侯英雨,何亮
    2018,44(10):1352-1359[摘要(83)][PDF(70)1.29 M][HTML(4)]

    利用吉林省白城站试验数据进行模型参数调整,通过独立的观测资料对生育期、叶面积指数、地上部分各器官生物量进行模拟验证与评价。以白城站和榆树站代表吉林省西部玉米种植区和中部黄金玉米带参数,利用农业气象观测站发育期资料、气象资料和经过质量控制后的逐日土壤水分自动站观测数据进行模拟。为了提高WOFOST模型模拟精度,将由模型通过降水量计算的土壤体积含水量替换为实测土壤水分计算的体积含水量,采用替换后的土壤体积含水量参与模型下一步运算,以此来模拟2001—2016年春玉米穗生物量变化状况,构建玉米土壤体积含水量改善率(PD)指标,来表征降水驱动和土壤水分驱动对作物模型模拟结果的影响。结果表明:(1)模型对白城站春玉米生育期、叶面积、地上部分总生物量和叶生物量较准确,而穗生物量模拟效果一般。(2)从代表站白城来看,穗生物量模拟值与降水量存在明显正相关,降水偏少的年份土壤模拟效果明显优于降水驱动。(3)从区域来看,以盐碱土为主的地区或降水量偏少的年型下土壤水分驱动效果优于降水驱动;在以黑土为主的区域或降水偏多的年型下,两者模拟效果基本接近。(4)总体来说,利用观测土壤水分替换降水量参与模型能够显著提高模型模拟精度。
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  • 王遵娅,柳艳菊,丁婷,李多,洪洁莉
    2018,44(10):1360-1369[摘要(122)][PDF(94)20.04 M][HTML(5)]

    2018年春季全国平均气温为1961年来最高,全国大部地区气温普遍偏高,尤其是长江以南及中国北方的中部区域偏高明显。全国平均降水量较常年略偏多,呈东部地区“南少北多”,华西降水偏多,而江南南部至华南、西北西部的部分地区降水偏少的分布特点。自北大西洋经欧亚大陆至东北亚中高纬上空的纬向波列及东亚低层维持的异常偏南气流是2018年春季中国气候异常的重要原因,且乌拉尔山以东的低槽和东北亚上空的高脊是关键环流系统。亚洲中低纬上空均为异常高压脊控制,尤其是东北亚上空的高脊造成了2018年春季中国大部地区气温偏高。乌拉尔山以东低槽有利于冷空气爆发南下而东北亚上空的高脊引导西北太平洋暖湿气流向西向北影响我国,冷暖气流交汇从而造成了长江以北地区及华西降水偏多,而南海至西太平洋上空的异常气旋则导致江南南部至华南少雨。另外,虽然2017/2018年冬季发生了一次弱的La Ni〖AKn~D〗a事件,并且2018年春季北大西洋三极子模态(NAT)呈较强的正位相,但其对中国2018年春季降水异常影响较小,而以大气环流的影响为主导。进一步分析发现,乌拉尔山以东的低槽和东北亚上空的高脊与中国春季温度和降水具有很好的相关性,易于造成中国气温偏高;东部降水“南少北多”且华西多雨。两个关键环流系统间存在显著的负相关关系,且均与欧亚遥相关(EU)波列关系密切。同时,东北亚上空的脊还与北极涛动(AO)正位相具有高相关。
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  • 张夕迪,孙军
    2018,44(10):1370-1376[摘要(129)][PDF(99)7.68 M][HTML(9)]

    2018年7月大气环流的主要特征是极涡偏强且呈单极型分布,中高纬环流呈4波型,西太平洋副热带高压强度较常年明显偏强,位置较常年明显偏北。7月全国平均气温22.9℃,较常年同期偏高1.1℃,为1961年以来历史同期第三高;全国平均降水量133.8 mm,比常年同期(120.6 mm)偏多11%,与历史同期相比呈现北多南少的分布特征。月内我国有7次区域性暴雨天气过程,多站出现极端日降水量。7月共有5个热带气旋在西北太平洋和南海活动,并有“玛莉亚”、“山神”、“安比”3个台风登陆,生成和登陆个数均较常年偏多。我国中东部出现持续性高温天气,同时强对流天气频发,影响范围较广。
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