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    2019年 第45卷 第3期
    刊出日期:2019-03-21
      
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  • 丁一汇
    2019,45(3):297-304[摘要(139)][PDF(177)1.99 M][HTML(5)]

    本文介绍近年来太阳活动对地球气候和天气影响方面的主要研究成果。包括四个关键的问题:(1)太阳活动与地球系统的能量收支;(2)太阳活动对地球气候的影响(包含气候变化、温室效应、火山);(3)太阳活动对季风和天气的影响与(4)太阳活动的变化会造成地球的长期寒冷气候吗?通过对上述问题的阐述,可以深入认识太阳活动对地球气候和天气影响的事实与机理,以及对未来地球气候可能变化的前景,从而为认识地球气候和天气变化的原因和驱动力提供更全面、更深刻的认识。
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  • 唐文苑,郑永光
    2019,45(3):305-317[摘要(74)][PDF(65)2.65 M][HTML(4)]

    由中小尺度对流系统造成短时强降水天气的发生发展十分迅速,对其落区和时效的预报预警一直都是预报业务中的难点。本文基于快速更新同化的中尺度数值预报系统GRAPESRAFS 0.1°×0.1°分辨率逐小时降水预报,首先通过时间滞后集合预报方法构建了多个集合成员,使用平均TS评分值计算相应预报成员权重系数建立预报方程,然后采用频率匹配订正法进行降水量级订正,从而得到集合订正的逐小时降水量预报。2017年8—9月的逐日试验和典型个例预报结果评估表明效果良好。(1)GRAPESRAFS最新时次的预报场并不完全代表最好的预报效果,通过时间滞后集合订正方法自动识别优选预报成员,显著提高了预报能力;(2)GRAPESRAFS预报存在降水量级偏弱的系统性误差,经过频率匹配方法订正后,在量级预报上更接近实况;(3)时间滞后集合预报对我国中东部(包括黄淮、江淮、江南地区)的小时降水量订正效果最好;(4)进一步使用的频率匹配订正方法显著提升了逐时降水量的预报效果,其在降水频率更高、强度更大的江南南部、华南、西南地区效果更为显著;(5)对于中小尺度的强降水过程,经过上述方法订正后,显著提高了模式对强降水系统位置、形态及降水量级的预报水平。
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  • 燕亚菲,谈建国,崔林丽,岳彩军,郭巍,刘冬韡
    2019,45(3):318-329[摘要(114)][PDF(135)55.82 M][HTML(8)]

    为探究高时空分辨率卫星资料在我国登陆台风降水预报中的作用,本文针对2016年14号超强台风莫兰蒂,采用Himawari8亮温资料通过定量降水估计(quantitative precipitation estimation,QPE)方法估算降水强度,并利用国家气象信息中心全国综合气象信息共享系统(China Integrated Meteorological Information Sharing System,CIMISS)提供的台站降水资料进行质量评估。结果表明:(1)卫星估算与地面实测的降水落区有较好的对应关系,但是卫星高估了弱降水,而低估了强降水(尤其在高海拔地区);(2)卫星估算与地面实测的降水强度并非同位相变化,而是实测降水滞后于卫星估算的降水,该滞后时间在台风登陆后的移动区较长(约2~2.5 h);(3)整体而言,卫星估算的某时刻降水强度与未来一段时间内(约2~2.5 h)该地区的实际总降水量有很强相关性,说明Himawari8卫星估算的降水可在台风降水的预警预报中提供指示作用。
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  • 于明慧,刘黎平,吴翀,肖艳娇
    2019,45(3):330-344[摘要(81)][PDF(83)20.02 M][HTML(1)]

    本文结合X波段相控阵雷达(XPAR)和S波段双偏振天气雷达(SPOL)及地面和探空观测资料,分析了2016年6月3日发生在华南的一次超级单体中小尺度特征,结果表明:(1)SPOL的多普勒参量和双偏振参量可以观测到超级单体的强度、速度和相态分布,超级单体的入流和出流影响钩状回波的形成。(2)XPAR可以获取时空分辨率远高于SPOL的观测资料,可以弥补SPOL仰角层严重不足的缺陷,观测到超级单体完整的垂直结构,可更精确地描述超级单体的短时演变。(3)超级单体钩状回波附近给地面带来了降温、大风和强降水,超级单体经过地区均有明显降温和风区。研究结果证明相控阵雷达和双偏振雷达对认识对流单体中小尺度系统的发展演变有较大帮助。
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  • 李思,武炳义
    2019,45(3):345-361[摘要(64)][PDF(59)8.62 M][HTML(4)]

    利用ERAinterim的再分析资料和英国大气数据中心的海冰密集度资料,通过复矢量经验正交分析方法(CVEOF),本文研究了自1979—2016年37个冬季(12月1日至次年2月28日)共3330 d对流层中层500 hPa欧亚盛行天气型主要时空变化特征及其与近年来北极对流层中、低层增暖异常和北极海冰减少的可能联系。结果表明,CVEOF1解释了总异常动能的15.82%,其两个子模态空间型分别表现为三极子型(0°和180°位相)和偶极子型(90°和270°位相)。其中,180°和270°位相的天气型发生时,冬季北极对流层中、低层偏暖,盛行暖北极冷欧亚的大气环流形势。前期秋季从巴伦支海海域以东到波弗特海海域的海冰密集度(SIC)异常偏少可能是其影响因素之一。近年来这两个位相(180°和270°位相)的发生频次逐渐增多,与冬季频发的极端低温事件有紧密联系。在2005/2006年和2011/2012年冬季的冷事件中,180°和270°位相的发生频次明显偏多。因此,秋季从巴伦支海海域以东到波弗特海海域的SIC偏少,冬季北极对流层中、低层异常偏暖,有利于180°和270°位相天气型盛行,可能是导致冬季极端天气事件频发的主要原因之一。
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  • 胡玥明,闫欢欢,张兴赢,孟晓阳
    2019,45(3):362-370[摘要(46)][PDF(45)2.78 M][HTML(3)]

    臭氧是十分重要的痕量气体,它具有活跃的化学反应特性和较强的辐射特性,直接影响全球气候变化和人类的生活环境,因此,获得准确的臭氧柱浓度信息十分重要。搭载在AURA上的OMI探测仪可以测量大气中的臭氧含量,其获得的臭氧产品有两种,一个是基于TOMS V8算法反演得到的OMITOMS产品,另一个是由DOAS算法得到的OMIDOAS产品。本文首先分析了两种算法产品的统计特征,结果表明两者具有较好的一致性;其次,分别分析了两种算法与像元位置的关系,在不受行异常现象影响的像元处,两种算法均不受像元位置的影响;此外,本文还研究了云和太阳天顶角对两种算法的影响,有云时两者的差异更大,云量在70%时两者的差异最大,而且,当有云存在时,两者的偏差随着太阳天顶角的增加而增加。平流层SO2和吸收性气溶胶对两种算法没有显著影响。
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  • 黄小玉,彭洁,毛紫阳,尹新怀
    2019,45(3):371-380[摘要(55)][PDF(63)1.72 M][HTML(3)]

    本文首先对多普勒天气雷达有源干扰回波形成的原因进行了分析,进一步分析了不同类型有源干扰回波的PPI图像形态特征。提出反射率因子径向能量以及径向能量一阶差分的概念,并使用径向能量一阶差分识别有源干扰回波所在的方位。算法针对北京、长沙、汕头、岳阳等多个地(市)的雷达数据进行了试验,结果表明该算法对于各种形态的有源干扰回波,均能准确识别其所在方位。特别是当多处干扰回波同时存在,以及干扰回波与降水回波混合存在时,算法也能有效进行识别并滤除有源干扰回波,较完整保留降水回波。
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  • 曾佩生,朱蓉,范广洲,李泽椿,王月冬
    2019,45(3):381-394[摘要(68)][PDF(86)5.74 M][HTML(5)]

    本文采用2007—2016年的中尺度数值模拟结果和15个地面气象站观测资料,定义了局地风场表征风速,研究京津冀平原地区局地大气环流日变化的气候特征,并对区域大气污染及其输送的影响进行分析。此外,对2016年12月30日至2017年1月7日北京地区跨年大气重污染过程进行了个例分析。得到结论:京津冀平原地区低空风场变化是天气系统与局地大气环流共同作用的结果,山谷风环流致使太行山和燕山沿线平原地区大气边界层内的长年主导风向为偏北和偏南;太行山和燕山沿线地区山谷风环流本身呈顺时针旋转的日变化特征,夜间至早晨谷风转向山风,午后至夜间山风转向谷风;在午后谷风向山风转向期间,容易形成沿太行山东麓和燕山南麓、自南向东北的“弓形”气流输送通道,此气流输送通道在1月于21时左右形成,持续时间大约3 h,在7月于18时左右形成,持续时间可达9 h;冬季午后至晚间盛行谷风时,受山体的阻挡,污染物容易在山前累积,导致污染浓度增高;夏季同样的情况会发生在后半夜。
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  • 王博妮,张雪蓉,濮梅娟,王宏斌,陈玉石
    2019,45(3):395-406[摘要(73)][PDF(85)16.34 M][HTML(3)]

    2013年3月18—19日,江苏出现了一次罕见的平流雾过程,雾区先在长江北岸形成,继而向苏北传播。本文对这次平流雾的形成机理及特征进行了分析,并对雾区的传播机制进行了研究。结果表明:此次平流雾的形成主要受冷空气控制后暖湿平流的影响,冷锋过境后的影响是平流雾形成的基础,东海变性冷高压北抬是其形成的必要条件;地面东南风和低空东南水汽输送共同推动雾区向北传播;长江、洪泽湖、高邮湖等水域对平流雾增强起着重要作用;强浓雾呈渐进式发展,爆发性增强不明显以及云雾共存结构等是本次平流雾的主要特征。本论文的研究结果对平流雾的预报具有重要的实用价值。
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  • 张浩,石春娥,杨元建
    2019,45(3):407-414[摘要(60)][PDF(104)791.80 K][HTML(3)]

    东亚冬季风强度与中国中东部冬季霾日数的变化在年际尺度上密切相关,这为霾的短期气候预测提供了可能的物理因子。利用NCEP/NCAR再分析资料和安徽省1980—2016年气象观测数据,采用统计分析方法研究安徽省1月霾日数与同期不同东亚季风指数的关系,确定了安徽省不同区域冬季霾的主要季风指数预测因子,建立安徽省冬季霾的月尺度预测模型,并进行了验证。结果表明:(1)1月气候霾日数与6类东亚冬季风指数均呈反相关关系,其中淮河以北、江淮之间两个区东亚大槽强度指数与气候霾日数的相关系数在各项指数中最高,沿江江南为西伯利亚高压强度指数与气候霾日数的相关系数在各项指数中最高。(2)不同分区建立的1月气候霾日数的预测模型均通过了α=0.01的显著性水平检,验证结果表明,霾日数预测等级与实况等级基本一致,各区均未出现预测错误的情况,表明模型具有较好的预测表现。(3)在安徽省冬季霾实际预测业务中,相比NCEP CFS2模式输出的环流预报场,ECMWF SYSTEM4模式输出环流预报场的预测效果更好。
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  • 张小娟,陶玥,刘国强,彭宇翔
    2019,45(3):415-425[摘要(100)][PDF(104)31.22 M][HTML(7)]

    利用中尺度数值模式WRF(Weather Research and Forecasting)的数值模拟,结合NECP/FNL再分析资料、地面、探空、多普勒雷达基数据和卫星产品等观测资料,综合分析了2014年3月30日发生在贵州省西南部的一次冰雹天气过程。研究了有利于冰雹发生的环流特征和环境条件,分析了冰雹云系的发展演变特征、云微物理结构特征,初步分析了冰雹形成的云物理机制。结果表明:此次冰雹天气是典型的低压辐合线型降雹类型,地面降雹位置位于700 hPa切变线和近地面辐合线附近及南侧;发生此次冰雹过程的对流云系经历了对流云系的初生阶段、合并加强阶段、成熟降雹阶段和东移阶段。贵州地区上空对流云系的微物理结构具有混合相云特征,高层为冰晶、雪,中层为云水、霰,低层为雨水、冰雹。霰和云水是形成雨水和冰雹的主要来源,霰撞冻过冷云水和霰的自动转化是冰雹形成的主要微物理机制。
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  • 孙全德,焦瑞莉,夏江江,严中伟,李昊辰,孙建华,王立志,梁钊明
    2019,45(3):426-436[摘要(119)][PDF(97)3.08 M][HTML(4)]

    对风速进行准确预测是精细化天气预报服务(如风能发电、冬季奥运会赛场条件保障等)的重要环节。本文基于三种机器学习算法(LASSO回归、随机森林和深度学习),对数值天气预报模式ECMWF预测的华北地区近地面10 m风速进行订正。首先利用LASSO回归算法提取对10 m风速有重要影响的气象要素特征集,将其作为三种机器学习算法的输入,建立相应模型对ECMWF预测的风速进行订正。用提取后的气象要素特征集建模有助于减少计算量和存储开销,并减小模型的复杂性,从而提高模型的泛化能力。将订正结果与传统订正方法模式输出统计(model output statistics,MOS)得到的订正结果进行对比。结果表明,三种机器学习算法的订正效果均好于MOS方法,显示了机器学习方法在改善局地精准气象预报方面的潜力。
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  • 徐冉,张天航,饶晓琴,尤媛
    2019,45(3):437-444[摘要(63)][PDF(63)5.00 M][HTML(4)]

    2018年12月大气环流主要特征为:北半球极涡为单极型分布,欧亚中高纬呈两槽一脊型,环流经向度大,有利于引导冷空气南下;南支槽偏强,且副热带高压位置偏西,有利于水汽向我国南方地区输送。12月,全国平均降水量为18.7 mm,较常年同期偏多73.1%;全国平均气温为-3.8℃,较常年同期(-3.2℃)偏低 0.6℃。月内共出现2次大范围降水过程、3次冷空气过程和2次雾霾天气过程。其中,12月5—11日及12月27日至2019年1月1日,我国中东部地区出现两次大范围持续性低温雨雪天气,多地最低气温突破历史极值。
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