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    2018年 第44卷 第5期
    刊出日期:2018-5-21
      
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  • 高洋,方翔
    2018,44(5):597-611[摘要(172)][PDF(98)6.00 M][HTML(7)]

    基于2012—2014年CloudSat卫星数据,按照热带气旋强度分类的6个等级以及沿台风中心的径向距离,分析西太平洋台风云系的垂直结构及其微物理特征。研究表明:(1)不同强度的台风云系中均是单层云占主导,多层云中双层云出现比例最高;随着台风强度的增强,距离台风中心250 km之内,单层云分布位置更加集中且垂直厚度较厚,而450 km之外的单层云一直集中在7~15 km,厚度较薄;随着台风强度的增强,距离台风中心250 km之内的双层云中的底层云和顶层云均增厚且分布位置更加趋于集中,云间距变窄,而450 km之外顶层云和底层云较薄,云间距一直较大。(2)台风云系中,深对流云、高层云、卷云与其他云类型相比,分布的垂直范围较广,出现频率较高,分布的位置会随着台风强度变化和沿台风中心径向距离的增加有明显的变化。(3)随着台风强度的增强,近台风中心5 km以上的回波有明显增强,除此高值区外,发展较为成熟的台风,距台风中心450 km之外也会出现多个明显的柱状回波高值区。(4)近台风中心液水含量的值和冰水含量的值随强度变化均有明显增加,但外围云系中也有分散的冰水含量高值中心但分布高度相对较低,在10 km附近;液水粒子数浓度的高值区域与液水含量的高值区非常对应,而冰水含量的高值区位于冰粒子数浓度的高值区下方,表明小的冰粒子被较强的对流活动带到了高处,而大的冰粒子集中在云系较低处。
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  • 王尚宏,汤杰,雷小途
    2018,44(5):612-620[摘要(117)][PDF(126)1.19 M][HTML(5)]

    采用美国国家环境预报中心NCEP提供的分辨率为0.5°的再分析资料和中国气象局上海台风研究所热带气旋最佳路径集,对1979—2010年于30°N以南登陆中国的台风进行合成并分析其高层暖心结构,主要结论如下:(1)登陆台风暖心在登陆前18 h左右强度有较明显的加强趋势;(2)登陆阶段台风暖心有着明显的非对称性,向陆地侧的暖心面积更大;而在登陆方向两侧暖心结构也存在较弱的非对称性,登陆前暖心面积左侧大于右侧,登陆后暖心面积右侧大于左侧。(3)登陆台风暖心的温度梯度分布是不均匀的。越靠近暖心外围,温度梯度越大,越靠近暖心中心,温度梯度相对较小。当暖心强度变化后,暖心内层温度的变化率大于外层。(4)登陆过程中暖心强度在垂直方向的衰减比水平方向更为显著。(5)文中几种台风暖心特征的计算简便,物理含义明确,为实际业务提供了较为不错的定量化参考,方便理解台风暖心结构与台风强度变化之间的关系,具备一定的业务应用价值。
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  • 吴洋,徐枝芳,王瑞春,张华,程志刚
    2018,44(5):621-633[摘要(82)][PDF(63)5.20 M][HTML(5)]

    为提高暴雨的数值模拟和预报效果,在生成初值的同化分析中保证中小尺度信息的引入十分重要。为改善GRAPES(Global/Regional Assimilation and Prediction System)区域三维变分同化系统对中小尺度信息的引入,本文利用气候态背景误差样本估计变量误差的水平协相关尺度,进而利用三个不同水平特征尺度的递归滤波器对统计结果予以拟合,以替代原有单一尺度的递归滤波方案。利用新方案对2015年6月1—2日江汉平原的暴雨过程进行同化和预报,研究结果表明:新方案的功率谱衰减较慢,通过单点试验和分析场分析发现,新同化方案引入了更多的α中尺度信息;在暴雨个例的预报中发现,利用新同化方案后湿度场、散度场和涡度场在分析场和预报场中更加接近实际情况,降水预报技巧明显提高。通过能量谱分析发现,新方案与原方案相比反映出更多的α中尺度信息;新方案对江汉平原地区暴雨预报具有正效果,在α中尺度内出现了低层辐合、高层辐散及湿度增加等有利于降水的要素。在暴雨个例的基础上,本文进行16 d的批量试验,结果显示新方案对降水的预报技巧明显提高,与个例结果一致。
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  • 王铭昊,李焕连,孙小婷
    2018,44(5):634-644[摘要(84)][PDF(62)6.26 M][HTML(5)]

    本文利用美国全球降水气候中心(GPCC)的降水资料和中国参加国际第五阶段耦合模式比较计划(CMIP5)的6个气候模式[BCC_CSM1.1、BCC_CSM1.1(m)、BNU-ESM、FGOALS-s2、FGOALS-g2和FIO-ESM]的历史模拟试验的降水数据,采用可以表征降水变率相对和绝对量级的方法,定量评估了6个模式对降水年际-年代际变率的模拟能力。研究表明,观测降水的年际变率一般占总方差的65%~80%,年代际变率占总方差的10%~35%。在CMIP5历史试验中,6个模式平均的降水年际分量方差对总方差的贡献(超过70%)较观测偏强,模拟降水年代际分量的方差对总方差的贡献较小(约为10%~20%)。模式总体低估了全球平均总降水、年际降水和年代际降水的变率,但是高估了年际降水对总降水的贡献、低估了年代际降水对总降水的贡献。与观测相比,6个模式对东亚和澳大利亚地区的年代际降水的模拟都比较好,模拟与观测年代际降水方差的比值为1左右。在非洲、南美洲和海洋性大陆,BCC_CSM1.1模式模拟的降水年代际变率最接近观测;在欧亚和北美,BNU-ESM模式模拟的降水年代际变率与观测最接近。在欧亚大陆上,BCC_CSM1.1模式模拟的降水年际分量与年代际分量的方差比最接近观测;在非洲和美洲,FGOALS-s2模式模拟的降水年际分量与年代际分量的方差比最接近观测。本文的研究结果有助于理解中国当前气候模式对降水年际-年代际变率的模拟能力,以及未来改进模式。
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  • 鲁亚斌,李华宏,闵颖,胡娟,许迎杰,杨竹云
    2018,44(5):645-654[摘要(162)][PDF(137)5.18 M][HTML(3)]

    利用NCEP/NCAR再分析资料及常规观测资料与雷达、卫星等非常规观测资料,综合分析了2014年6月6日云南暴雨过程的天气成因及中尺度对流系统特征。结果表明:500 hPa前倾槽、700 hPa切变线及地面冷锋是此次暴雨过程的天气尺度影响系统;高能高湿的对流不稳定层结、明显的垂直风向切变是强对流天气形成的有利条件;在Q矢量散度辐合区内多个β中尺度对流系统(MCS)发生发展,短时强降水主要出现在MCS移动方前沿对流活跃的云顶亮温(TBB)等值线密集区,雨强变化与TBB等值线梯度变化密切相关;多普勒雷达及地闪资料显示多个γ中尺度对流系统是强对流暴雨产生的直接影响系统,雷暴易发生于回波强度在35~45 dBz、回波顶高超过10 km的区域,中尺度辐合线、第二类γ中尺度辐合区附近负地闪密集区与短时强降水、雷暴天气有很好的对应关系。
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  • 李红斌,傅瑜,张靖萱,何阳,濮文耀,夏葳,赵繁盛,周德平,张殿刚
    2018,44(5):655-664[摘要(101)][PDF(90)5.54 M][HTML(4)]

    本文分析了大连市2015年11月16日一次污染过程的降水(降水量为5 mm)天气特征及NCEP/NCAR再分析资料,结果表明,天气形势场为典型的大连秋、冬季的高空槽降水,而大气层结无论是在污染前期,还是污染后期的降水阶段均为稳定层结,有逆温层存在;空气上升运动于降水前持续了较长时间(近十几小时),表明近地面细颗粒物(PM2.5)随着上升气流会源源不断输送到高空,其中部分颗粒物转化为云中冰核,补充了降雨云中冰核数;同时,对本次污染降水过程及大连近两年秋、冬季另外三次小雨(降水量<5 mm)降水过程的云中液态水含量、地面降水量和PM2.5的小时观测值及其变化进行了详细讨论和分析发现,当PM2.5浓度较低时,降雨云中的冰核数缺乏,地面降水较小,适合实施人工增雨(雪)作业,增加云中冰核及地面降水,当PM2.5浓度较高,特别是出现大气污染时,降雨云中的冰核数会相对增加(甚至过量),地面降水较充分(或出现消减雨情况),此时人工影响作业应根据实际情况减小作业剂量,或减少作业。此外,相关综合分析表明,大连市大气污染源有两种,一为本地源,二为外来源;一定程度的降水对本地源大气污染能起到沉降作用,对外来源不明显。
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  • 张林,杨洪平
    2018,44(5):665-675[摘要(86)][PDF(85)13.98 M][HTML(6)]

    与新一代天气雷达相比,双偏振雷达能发射水平和垂直极化偏振波,具有更多的测量信息,利于区分降水和非降水回波,在雷达定量估测降水中发挥着重要作用。本文根据双偏振雷达的测量变量(水平反射率、差分反射率和相关系数)及降水与非降水回波的结构特征,发展了一套S波段双偏振雷达数据质量控制算法,重点研究晴空回波和生物回波的识别。利用上海南汇WSR-88D偏振雷达的观测数据做测试和评估,评估结果表明该算法对南汇偏振雷达非降水回波识别准确率达93%以上,且对降水回波的误判率仅为3.82%。
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  • 李蔼恂,吴昊,柳艳香,杨静,田华,潘进军
    2018,44(5):676-683[摘要(81)][PDF(77)11.46 M][HTML(4)]

    基于1980—2014年国家地面气象站的能见度观测资料以及社会经济、交通灾情数据信息,采用层次分析法、专家打分法和熵权法,建立了我国主要公路低能见度灾害风险的评估指标体系和权重,开展了我国主要公路低能见度灾害风险区划研究。研究结果表明:我国主要公路低能见度灾害风险分布总体呈东部及新疆北部和南疆盆地部分地区高、中西部大部地区低的趋势;采用层次分析法开展公路低能见度灾害风险评估,能有效减少主观因素的影响,增加评估结果的科学性和合理性。
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  • 田华,王志,戴至修,李宛育
    2018,44(5):684-691[摘要(87)][PDF(79)1.91 M][HTML(3)]

    利用2011—2013年全国公路积水阻断资料,分析了公路积水阻断的时空分布特征,并对公路积水阻断与不同时效降雨的关系进行了探讨。结果表明,公路积水阻断事件发生时间主要集中在5—9月,其中7月最为频繁,公路积水阻断事件以07:00—14:00为第一多发时段,16:00—20:00为次多发时段。公路积水阻断与前24 h内的降水关系更为密切。区域不同,公路积水阻断随各强度降水变化的特点也不尽相同。经过开立方根处理后的降水因子与公路积水阻断发生的频次服从于高斯分布。其中,区域1公路积水阻断与处理后的1 h最大降水因子关系密切,相关系数大于0.91;区域2和3公路积水阻断与处理后的6 h最大降水因子关系密切,相关系数均在0.8以上;区域4公路积水阻断则与处理后的24 h最大降水因子关系密切,相关系数在0.75左右。对于任何一个区域,诱发公路积水阻断的不同时效降水都处于一个较大的空间。对于给定的降水量只能判断公路积水阻断发生的可能性大小。
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  • 王慕华,唐卫,丰德恩,渠寒花,王阔音,鹿业涛
    2018,44(5):692-698[摘要(92)][PDF(105)1.33 M][HTML(3)]

    高质量的气象图形产品是融媒体时代气象信息服务的重要载体。本文综合运用并行计算和大数据等技术,构建消息驱动的气象图形产品加工系统(WeatherStudio),分析了公共气象服务图形产品加工共性问题,探讨了基于消息驱动的产品加工系统的优势,设计了基于消息驱动和定时驱动相融合的气象图形产品加工系统的框架和功能, 并以高速公路交通气象灾害风险预警业务为应用实例进行验证,显示出了其较好的应用前景。
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  • 高荣,宋连春,钟海玲
    2018,44(5):699-703[摘要(92)][PDF(69)1.16 M][HTML(3)]

    本文利用国家气象信息中心提供的1961—2016年全国2341个气象观测站日和小时降水量资料,分析了2016年中国汛期降水的极端特征,并与1998年进行比较。主要结论如下:2016年汛期全国平均降水量为1961年以来历史同期最多,共有140站汛期降水量突破1961年以来历史同期极大值,有112站出现历史次极大值,比1998年分别偏多54和47站。1998年降水极值主要出现在东北和长江中上游地区,2016年主要出现在华东地区,而且范围更加集中。共出现6972站次暴雨,其中大暴雨1251站次,为1961年以来最多。44次大范围暴雨过程持续时间达90 d,总体呈现“中间强、前后弱”的特征。有417站出现日降水量极端事件,其中88站突破历史纪录,创1961年以来新高;最大小时降水量共有113站突破历史极值,比1998年偏多29站。从空间分布来看,日降水量极端事件2016年主要位于华东和华北地区,1998年集中在中部地区;破纪录小时降水2016年主要在西部地区,而1998年东部地区更为突出。
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  • 瞿元昊,马井会,许建明,余钟奇,毛卓成,周婉君
    2018,44(5):704-712[摘要(98)][PDF(95)8.00 M][HTML(6)]

    利用常规气象观测资料和逐小时PM2.5浓度实况数据,对上海近3年污染天气过程分析后发现,导致上海重污染的天气类型主要为冷空气输送型和静稳累积型。为更好地表征及描述两种导致污染的天气类型,并在业务预报中起到指示作用,本文在反映大气垂直扩散条件的通风系数和反映水平扩散条件的滞留指数的基础上建立了空气污染扩散指数,通过检验发现,空气污染扩散指数与PM2.5浓度呈线性正相关,相关系数达0.525,并优于单一的通风系数和滞留指数对空气污染的指示作用。针对冷空气导致的区域输送型,结合历史个例分析改进了输送强度指数,将公式中排放源参数改为上游PM2.5浓度实况,回算检验表明改进后输送强度指数和上海市PM2.5浓度呈指数正相关,对区域输送性污染具有明显的指示性。
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  • 张夏琨
    2018,44(5):713-718[摘要(88)][PDF(82)2.10 M][HTML(7)]

    对2017年12月至2018年2月T639、ECMWF及日本(文中简称JP)数值模式的中期预报产品进行了分析和检验。结果表明:3个模式对亚洲中高纬环流形势的调整和演变均具有较好的预报性能,其中ECMWF 模式预报效果最好。3个模式对850 hPa温度的转折性变化趋势均有较好的预报能力,对南方地区温度变化的预报能力优于北方地区;T639模式对北方地区的温度预报存在整体偏低的误差,而JP模式对南方地区的温度预报整体偏高,ECMWF 预报综合效果最好。对于2018年2月全国寒潮天气过程中的地面冷高压预报,T639模式对地面冷高压中心强度的预报效果优于ECMWF和JP模式,ECMWF模式对高压中心位置预报偏弱、偏东,T639和JP模式对高压中心位置预报亦存在明显偏差。
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  • 李晓兰,张芳华
    2018,44(5):719-724[摘要(82)][PDF(73)6.91 M][HTML(8)]

    2018年2月大气环流的主要特征是北半球极涡呈偶极型分布,主极涡偏向西半球,欧亚地区中高纬环流呈3波型,环流经向度总体较小。西太平洋副热带高压接近常年;南支槽强度较常年偏弱。2月,我国冷空气活动较频繁,上旬冷空气势力较强,出现一次全国强冷空气和一次北方强冷空气天气过程;全国平均气温为-2.0℃,较常年同期偏低0.3℃。月内,全国降水前期偏少,后期南方出现持续阴雨,月末在东北地区出现区域性强降雪过程;全国平均降水量为8.1 mm,较常年同期偏少53%。另外,琼州海峡遭遇罕见持续大雾天气,西北地区出现今年首次沙尘天气过程。
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