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    2018年 第44卷 第12期
    刊出日期:2018
      
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  • 庄照荣,陈静,黄丽萍,邓莲堂,陈德辉
    2018,44(12):1509-1517[摘要(13)][PDF(7)2.77 M][HTML()]

    区域分析采用局地高密观测资料,往往分析的中小尺度信息较丰富;全球分析同化全球覆盖的卫星观测资料,而且不受侧边界条件影响,对天气系统大尺度部分描述得更好。基于以上原因,为了提高区域模式的分析预报水平,本文尝试在区域模式中引入全球分析中的大尺度部分,通过DCT方法对全球T639模式分析和区域GRAPES模式分析进行谱分解,获得综合全球大尺度和区域中小尺度信息的混合分析。动能谱分析结果表明,GRAPES分析场的动能谱能量在中小尺度部分比T639全球分析略大,经过混合分析后,动能谱能量更接近理想曲线。一个月的分析预报试验结果表明,混合分析的高度、温度和风场的分析质量有明显提高,风场6 h内的预报也比区域分析有改进;而且全国平均ETS降水评分在各个降水量级上都有明显改进。
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  • 王晨曦,邓莲堂,范广洲,李泽椿,周定文
    2018,44(12):1518-1528[摘要(12)][PDF(13)10.63 M][HTML()]

    本文用GRAPES_Meso中尺度区域模式模拟了2015年8月2—4日的一次华北锋面带状降水过程,在模拟结果与实况比较吻合的情况下,用高分辨率模式输出资料对降水过程中的对流稳定度、惯性稳定度和条件性对称不稳定(CSI)进行了分析,并诊断出降水过程中的条件性对称不稳定区域。个例分析的结果表明:(1)带状降水过程中CSI的发展伴随着对流不稳定的减弱和惯性不稳定的增强。(2)根据不稳定量的变化情况,把降水过程分为3个阶段:在第一个阶段,降水区域上空-θe/p<0,降水主要受对流不稳定的影响;在第二个阶段,对流不稳定、惯性不稳定与CSI发展增强,此阶段的降水受3种不稳定量的影响;在第三个阶段,3种不稳定能量均逐渐减弱,但仍然影响着降水的持续。(3)发展旺盛阶段的CSI在平面上呈带状分布,与雨带、对流不稳定区域平行,在剖面上CSI主要活跃在对流层低层。(4)用湿位涡结合对流稳定度与惯性稳定度诊断CSI区域的方法比M-θe剖面图方法更准确有效。
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  • 程月星,孙继松,戴高菊,张慧洁
    2018,44(12):1529-1541[摘要(10)][PDF(11)11.00 M][HTML()]

    利用常规气象观测资料、风廓线资料、北京观象台多普勒天气雷达产品、多普勒雷达变分同化分析系统(VDRAS)的反演资料和地面自动气象站客观分析资料,对2016年7月27日北京地区出现的一次雷暴大风天气的环境条件特征、风暴结构特征及演变机制进行了分析。结果显示:本次雷暴大风天气过程出现在弱天气尺度强迫环境中,较好的热力不稳定增强机制促使线状对流发展为弓形回波,形成雷暴大风天气。探空曲线中低层接近于干绝热的环境温度直减率和下沉对流有效位能突增等现象,对预报大风天气有较好的指示意义。上游雷暴的冷池出流与山前偏南暖湿气流在北京西部形成了明显的风向辐合,在强烈的扰动温度梯度和地形抬升的共同作用下,位于地面辐合抬升最强处触发新生单体并迅速发展。新生单体与风暴主体合并下山过程中,由于地形作用抬升了冷池出流高度,与平原地区偏南暖湿气流形成显著的不稳定层结,产生显著的扰动温度梯度,触发不稳定能量使雷暴在下山过程中强度增强。多普勒雷达产品上也表现为强的反射率因子核,并出现回波悬垂和有界弱回波区等特征,速度产品上可看到一对明显的端点涡旋。在冷池不断加强和端点涡旋对后入气流不断加速的共同作用下,后侧入流气流加强成为后侧入流急流,在低仰角速度产品上表现为显著的大风区。后侧入流气流将环境中的干冷空气夹卷进入云体,通过蒸发作用产生负浮力,使冷空气加速下沉,加之降水粒子的拖曳作用,最终造成剧烈的地面大风。
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  • 何钰,陈小华,杨素雨,杨倩媛,孙绩华
    2018,44(12):1542-1554[摘要(8)][PDF(10)8.69 M][HTML()]

    本文利用云南省125个国家级自动气象站及3400个区域站统计并选取了2012—2016年5—10月的典型短时强降水个例,基于“配料法”的基本思路对其进行中尺度特征分析,最终得出适用于云南省的五类短时强降水概念模型。分析结果表明:云南省短时强降水集中出现在6—8月,且一天中存在两个明显的峰值;高空强烈的干冷平流及大风天气是判别高空冷平流类的重要依据,冷空气主要通过两条路径影响云南;分析低层暖平流类的关键系统为季风槽及孟加拉湾低压,主要影响滇中及以南地区;地面锋面是斜压类的重要特征,此类强降水主要位于700 hPa切变线及850 hPa温度锋区前侧,地面锋面附近;准正压A类短时强降水主要受西风槽及副热带高压的相互作用影响,其强降水落区分散,预报难度大;准正压B类受台风登陆后减弱的低压及其外围云系的影响,强降水位于700 hPa湿舌、850 hPa暖脊及地面辐合线共同影响的区域(一般位于滇中以南地区)。
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  • 李文娟,赵放,郦敏杰,陈列,彭霞云
    2018,44(12):1555-1564[摘要(13)][PDF(15)15.78 M][HTML()]

    随机森林算法是当前得到较为广泛应用的机器学习方法之一,有着很高的预测精度,训练结果稳定,泛化能力强,解决多分类问题有明显优势。本文将随机森林算法应用于强对流的潜势预测和分类,分短时强降水、雷暴大风、冰雹和无强对流四种类别,基于2005—2016年NCEP 1°×1°再分析资料计算的对流指数和物理量,开展强对流天气的分类训练、0~12 h预报和检验,经2015—2016年独立测试样本检验表明,针对强对流发生站点的点对点检验,整体误判率为21.9%,85次强对流过程基本无漏报,模型尤其适用于较大范围强对流天气。随机森林算法筛选的因子物理意义较为明确,和主观预报经验基本相符,模型准确率高,可用于日常业务。
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  • 冯晋勤,张深寿,吴陈锋,江帆,巫锡洪
    2018,44(12):1565-1574[摘要(12)][PDF(13)4.36 M][HTML()]

    利用高空地面资料和厦门双偏振雷达资料对2016年12月21—22日福建东南部沿海出现的一次冰雹、短时强降水强对流天气过程进行分析。结果表明,21日午后的冰雹天气是在暖区内西南气流暖湿强迫背景下产生的,21日夜里的强降水天气则是斜压锋生类强对流天气。利用双偏振雷达产品可分析出冰雹的相态演变:明显的冰雹特征(ZDR≤0、回波强度≥55 dBz)首先出现在0℃层附近,后向上向下发展,高层出现三体散射现象,但由于干湿球0℃层高度相当,融化层厚度厚,午后地面温度超过20℃,冰雹在下降过程中ZDR、KDP由负值转正值,表明冰雹逐渐融化成大雨滴或外包水膜的冰雹;三体散射回波强度15~20 dBz区域,对应的ZDR出现由负极值到正极值的突变区,CC<0.7,呈现非气象回波的特征。短时强降水对应ZDR、KDP随反射率因子的增大而增大,CC>0.97,说明强降雨是由大量粒子较大的雨滴造成的。
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  • 段晓梅,曹云昌
    2018,44(12):1575-1582[摘要(16)][PDF(8)1.71 M][HTML()]

    北斗地基增强系统是我国北斗卫星导航系统重要的地面基础设施,它可以获取高精度、高时间分辨率的水汽产品,满足数值预报、空间天气监测和预警业务的需求。本文利用2017年北斗地基增强系统中北斗单模、GPS单模和GPS+BD双模的数据资料,对同址的北斗气象站、GPS气象站和探空站反演大气可降水量进行对比分析,结果表明:(1)现行北斗地基增强系统所提供的数据,可以有效地用来反演大气柱总水汽含量,所得结果合理,平均偏差都小于1 mm,在变化上与GPS系统和探空系统基本一致,对数值预报有一定的指示作用;(2)与GPS系统相比,GPS单模/PWV和GPS+BD双模/PWV的均方差小于2 mm,相关系数均在0.97以上,表明两者在反演PWV的精度上与GPS系统相当,而北斗单模/PWV的均方差为3~6 mm,相对方差达到了15%~20%,其精度与GPS系统还有一定的差距;(3)与探空相比,北斗单模在个别时次变化趋势上存在不一致的情况,其均方差为2.14~6.12 mm,相对方差为15.32%~20.84%,其误差可能是由于探测系统误差等因素造成的,而GPS+BD双模和GPS单模会更加稳定。
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  • 姚愚,晏红明
    2018,44(12):1583-1592[摘要(6)][PDF(8)2.89 M][HTML()]

    在云南旱季降水稀少的气候背景下发生的异常旱涝气候事件是短期气候预测面临的难点之一。开展旱季降水异常的气候成因分析,对于提高气候预测准确率具有重要意义。1月是云南隆冬季节的主要时段,降水变化具有明显的偏态分布特征,年际波动非常显著。云南1月降水偏多年与偏少年大气环流有明显差异,500 hPa高度场上有四个区域位势高度与云南1月降水显著相关,中高纬的三个区域分别与斯堪的纳维亚(SCA)型遥相关的三个活动中心对应,低纬阿拉伯海的高度异常与孟加拉湾印缅槽活动有密切联系。当SCA为正(负)位相且阿拉伯海高度负(正)异常时云南1月降水偏少(多)。海洋上两个显著海温影响区域分别位于东南太平洋和北大西洋中西部,海温异常主要通过影响东亚和南亚地区的环流进而对云南1月降水产生影响。利用高度场和海温场的关键区域的数据分别合成高度场和海温场的组合序列,组合序列与云南1月降水有更高的相关性和更好的距平符号对应关系。在高度场和海温场组合序列的散点图上,近80%的年份位于第一和第三象限,这两个区域高度场和海温场的配置对云南1月降水作用一致,落区位置与降水距平符号对应关系很好;其余约20%的年份位于第二和第四象限,高度场和海温场的作用相反,落区位置与降水距平符号对应关系较差。
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  • 马悦,梁萍,李文铠,何金海
    2018,44(12):1593-1603[摘要(8)][PDF(9)2.16 M][HTML()]

    本文基于2001—2010年上海市11个基本气象站的逐日降水量和澳大利亚气象局的逐日大气低频振荡(MaddenJulian Oscillation,MJO)指数(包括RMM1和RMM2)资料,选取MJO指数作为预报因子,上海地区梅汛期降水量作为预报对象,建立了基于时空投影法(spatialtemporal projection model,STPM)的上海地区梅汛期降水延伸期预报模型。利用该模型对近6年(2011—2016年)的梅汛期降水进行回报试验,其预报技巧评估结果表明:该模型对未来10~25 d的降水具有较好预报效果,可较准确地预报出梅汛期3/4左右的降水量级和降水发生时段。其中,预报时效为10~20 d的预报技巧较高,而提前21~25 d的预报技巧略有下降。总体而言,基于MJO活动的STPM预报模型在上海地区梅汛期延伸期降水预报中具有较好的参考价值。
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  • 丁虹鑫,马舒庆,杨玲,车云飞
    2018,44(12):1604-1611[摘要(17)][PDF(10)1.75 M][HTML()]

    利用中国气象局大气探测试验基地的微波辐射计亮温值、对应的云雷达测得的反射率因子和L波段探空数据,采用BP(back propagation)神经网络作为反演工具,反演得到大气垂直湿度廓线。将天气情况分为晴天、低云、中云和高云四种情况,对比不加入反射率因子的反演湿度廓线,分析两种反演方法在各高度层的均方根误差。对比结果表明,加入反射率因子的反演湿度廓线与探空廓线的相关系数平均值为0.862,均方根误差为14.9%,而不添加反射率因子的相关系数平均值为0.763,均方根误差为19.2%。
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  • 周骥,孙庆华,许建明,彭丽,叶晓芳,杨丹丹
    2018,44(12):1612-1617[摘要(6)][PDF(7)950.32 K][HTML()]

    为了探讨短时高浓度与相对长时间低浓度下不同的PM2.5污染过程对小鼠急性氧化应激及炎症反应的不同影响,将48只雄性C57BL/6小鼠按体重随机分为6组(n=6),使用人工气候环境暴露仓模拟不同的PM2.5污染过程,分别给予轻度污染组(PM2.5平均浓度为100 μg·m-3)连续暴露72 h,中度污染组(PM2.5平均浓度为150 μg·m-3),连续暴露48 h,重度污染组(PM2.5平均浓度为250 μg·m-3)连续暴露28.8 h;每组设置空白对照组。暴露染毒结束后,采用试剂盒法测定C反应蛋白(CRP)、结构性一氧化氮合酶(cNOS)、同型半胱氨酸(HCY)、白介素8(IL8)。低浓度长时间的PM2.5暴露组的CRP、cNOS、IL8水平显著高于高浓度短时间暴露组,差异性具有统计学意义(P<0.05或P<0.01),cNOS的抑制水平为低浓度长时间组显著高于高浓度短时间组,差异性具有统计学意义(P<0.05或P<0.01)。结论:相同暴露剂量下PM2.5轻度污染持续72 h的健康损害比PM2.5重度污染持续28.8 h的对健康损害更大, PM2.5中度污染持续48 h的健康损害次之,应重视长时间轻、中度污染对人体健康的影响,适当调整空气质量的预警标准。
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  • 汤洁,贾小芳,程红兵
    2018,44(12):1618-1627[摘要(6)][PDF(7)2.20 M][HTML()]

    本文汇总整理了20余年来中国气象局酸雨观测站网未知水样考核数据,对比分析了2005和2007年考核成绩评定方法和考核水样制备方法改进前后的差异,对方法改进的效果进行了评估。分析显示,改进后的方法与WMOGAW的标准技术方法接轨,成绩评定更加客观,考核水样pH值、电导率和化学组成与实际降水相近,更加有利于真实准确地反映台站降水测量的技术状态,对整个观测站网业务质量的不断改进提高起到了积极的促进作用。
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  • 张定媛,田晓阳,贾朋群
    2018,44(12):1628-1634[摘要(4)][PDF(11)1.01 M][HTML()]

    热带气旋(TC)位居全球十大自然灾害之首,受到世界范围内的广泛重视。为了解当前国际上TC预报的整体水平,更好地审视我国TC预报的进展及在国际上的位置,基于主要国家和国际机构的TC预报性能评估项目,本文对近年来各预报中心的TC业务预报水平进行了客观对比分析。结果表明,过去十几年来,我国的TC路径预报水平有大幅度提高,已经跻身世界先进行列。各国对TC强度预报性能的提升预计还会经历一个漫长的过程,未来台风风雨预报的评估发展值得期待。
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  • 柳龙生,高拴柱
    2018,44(12):1635-1640[摘要(11)][PDF(8)6.51 M][HTML()]

    2018年9月大气环流的主要特征是:极涡呈偶极型,中高纬地区西风带为多波型分布,西太平洋副高强度较常年偏弱、位置偏西。全国平均降水量74.2 mm,较常年同期(65.3 mm)偏多14%;全国平均气温为16.7℃,较常年同期(16.6℃)偏高0.1℃。9月我国大范围的降水有3次,华南和西北地区东部等地出现强降水,局地灾情严重。9月在西北太平洋和南海共有4个台风生成,其中1822号台风山竹和1823号台风百里嘉在我国广东省登陆。月内黑龙江遭受低温冷冻灾害;华西秋雨开始偏晚,云南、四川南部、重庆和贵州南部秋雨强度总体偏强。
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