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    2018年 第44卷 第7期
    刊出日期:2018
      
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  • 王莉莉,龚建东
    2018,44(7):857-868[摘要(113)][PDF(74)15.79 M][HTML(2)]

    初始土壤湿度和土壤温度,对陆面模式以及数值模式的模拟结果都有很大影响。OI(Optimal Interpolation)方法,是考虑观测和预报误差的客观统计方法,能够给出一个修正后的土壤湿度和土壤温度。在OI方法基础上发展的OI_EC和OI_MF方法,已经在欧洲中期天气预报中心、法国气象局等业务应用。现在的GRAPES_Meso模式还未引入陆面同化技术,所以本文将OI_EC和OI_MF两种陆面同化方法在GRAPES_Meso中进行初步应用。通过夏、冬两个季节的试验结果发现:两种陆面同化方法均能有效地提高模式对2 m气温模拟效果,对于降水模拟结果没有明显变化。对比两种OI陆面同化方法结果, OI_EC方法得到的系数更为合理,OI_MF方法不适合模拟植被覆盖较低的区域。
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  • 易笑园,陈宏,孙晓磊,王艳春,韩婷婷,李云
    2018,44(7):869-881[摘要(112)][PDF(104)9.47 M][HTML(2)]

    受北上气旋影响,2016年7月20日京津冀地区出现了历史罕见的大暴雨,三地日平均降雨量均创50年来历史极值。利用风云二号F星(6 min时间间隔,水平分辨率5 km)和自动气象站的加密资料、雷达图像及拼图数据资料,结合NCEP 1°×1°再分析资料,采用叠加分析、TBB梯度计算、雷达低空风场反演等方法,分析了北方气旋类暴雨的云图特征和多尺度(包括天气尺度和α、β、γ中尺度)组织、热力、动力的结构配置;并且针对造成北京、天津城区短时强降水的两个MγCS,分析了影响它们发生发展的多尺度环境。结果表明:(1)逗点云系中不同部位的热力、动力及水汽配置是:涡旋中心(文中D区)与气旋环流中心重合而且是700 hPa假相当位温θse的低值区;在云系尾部云带(C区),低空急流带和θse高值区重合,云带西侧是干冷无云区,云带边缘的光滑地带对应着能量锋区;云系头部(A区和B区)与700 hPa θse高能区、850 hPa急流核对应(A区和B区分别对应东北气流和东南气流急流)。急流带内700 hPa的θse高达78℃,850 hPa的比湿最大值为18 g·kg-1,最大急流核风速达30 m·s-1,整层可降水量是70 mm。(2)逗点云系头部嵌着两个MαCS、一个MβCS,它们造成降雨的强度为20~30 mm·h-1;而两个MγCS的雨强却达40~70 mm·h-1。北京MγCSBJ和天津MγCSTJ发展维持的背景不同:(a)MγCSBJ位于涡旋中心——低空急流左前方的对流不稳定区内偏北风与东风形成的地面辐合线上,此辐合线的形成超前于对流系统约1.5 h。(b)MγCSTJ位于云头与涡旋中心之间边缘地带——θse高梯度的能量锋区中,东风风速形成的地面辐合线上。(3)MγCSTJ的发展与MβCS边缘TBB梯度大值区的关系密切,MγCSTJ内部具有深厚的中气旋(轴心随高度向西北倾斜),在旋转速度最强的时刻,其造成的雨强也最大。
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  • 金晓龙,邵华,邱源,杜浩阳
    2018,44(7):882-891[摘要(66)][PDF(57)1.27 M][HTML(1)]

    本文基于全球降水观测(Global Precipitation Measurement, GPM)及天山山区40个气象站点数据,提出了一种新的热带降水测量任务(Tropical Rainfall Measuring Mission, TRMM)卫星数据误差校正方法(MERGE),并与广泛使用的地理差异分析(Geographical Different Analysis, GDA)方法进行对比,通过交叉验证来评价两种方法对山区年/月降水的校正效果。结果表明,MERGE方法不仅能提高TRMM的空间分辨率(0.05°),且在年(平均Bias降低了21%)、月(平均Bias降低了37%)尺度上的校正结果都优于GDA方法;校正后TRMM降水的误差在不同月份存在很大差异,即在降水较多的雨季(4—10月)误差较大(MAE>3 mm),而在干季(11月至次年3月)误差较小(MAE<3 mm)。MERGE方法不仅能有效改善高海拔地区的降水误差(平均误差降低了59%),且对原始TRMM数据的依赖性较小(R2=0.47),即使在原始TRMM数据表现不佳的局部区域,也能有效降低其误差。
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  • 严文莲,朱承瑛,朱毓颖,刘端阳,濮梅娟
    2018,44(7):892-901[摘要(90)][PDF(89)4.72 M][HTML(3)]

    利用江苏省70个自动观测站和365个交通气象观测站资料,对2016年2月11日夜间至12日上午出现在江苏的一次大范围强浓雾天气过程进行分析。结果表明:这次强浓雾过程具有爆发性形成和加强的特征,大部分站点从1000 m以上快速下降形成强浓雾,且部分站点存在多次爆发增强现象;夜间天空打开,长波辐射降温作用加强,是大范围强浓雾形成和爆发性发展的一个重要原因;同时,雾前降雨为本次强浓雾的形成创造了基础条件,也是日出后部分站点由于水汽蒸发增强而导致雾爆发性增强的直接原因;另外,雾前和雾期间近地层强逆温的存在为雾的爆发性发展提供了稳定的大气层结条件,而逆温顶附近低空急流的形成,也一定程度上促进了逆温的维持和加强,利于雾的爆发性发展。
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  • 吴进,李琛,于波,卢冰,王庆元
    2018,44(7):902-910[摘要(108)][PDF(99)3.58 M][HTML(2)]

    本文基于2013—2015年北京铁塔的气象观测数据,结合VDRAS、地面自动站、NCEP再分析资料等,将短时强降水个例分为地面辐合线型和无地面辐合线型两类,并着重对两类短时强降水天气的边界层气象要素演变特征进行分析,寻找短时强降水发生的预报信号。结果表明:根据铁塔气象要素变化基本无法预判无地面辐合线型强降水的发生;而铁塔气象要素变化对地面辐合线型短时强降水发生具有一定预报指示意义,地面辐合线型在强降水发生前1 h,温度和位温减小,温度变率显著增大,最大达每分钟下降0.35℃;在强降水开始前3 h,地面至325 m比湿增大,降水开始前20 min,比湿减小3.5 g·kg-1;低空风切变在强降水开始前20 min增大到“强烈”到“严重”程度,比湿跟低空风切变的提前量约为10~20 min。因此,预报业务中关注铁塔气象要素及衍生物理量演变,对地面辐合线型短时强降水预报预警有一定指示意义。
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  • 蔡子颖,张敏,韩素芹,李培彦,刘敬乐,姚青
    2018,44(7):911-920[摘要(54)][PDF(58)1.74 M][HTML(5)]

    在对比云高仪反演数据和中尺度模式不同边界层方案模拟数据的基础上,构建天津地区混合层厚度数据集,并收集2009—2015年天津地区PM2.5质量浓度和能见度资料,开展天津地区重污染天气混合层厚度阈值和相关规律研究。结果表明: 2000—2015年期间天津地区混合层厚度呈现波动性逐年增加趋势,与255 m气象塔观测近年天津地区逆温层底升高以及夜间边界层高度增加有较强的一致性。统计显示PM2.5日均质量浓度和混合层厚度呈现指数关系,混合层厚度越低PM2.5质量浓度越高,其阈值天津地区可以以200、400、600和800 m作为界限判断大气污染垂直扩散能力,当日均混合层厚度<200 m 时,天津地区重污染天气出现概率52%,中度以上霾出现概率46%,需要特别关注。PM2.5日均质量浓度和混合层厚度的负相关并不适用于所有过程,对于输送型过程由于大气污染的输送一般由高空影响地面,在污染的起始阶段,混合层厚度的增加,反而有利于上层大气污染物向下的传输,使得近地面PM2.5质量浓度升高,在运用混合层厚度阈值指标时需要特别考虑。
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  • 郭凤霞,戚俊
    2018,44(7):921-928[摘要(53)][PDF(42)1.40 M][HTML(1)]

    利用北京地区供暖期间2009年11月13日至12月19日共计37 d的黑碳仪测量数据,以气溶胶吸收ngstrom指数(absorption ngstrom exponent, AAE)和各种气溶胶特性之间的关系作为气溶胶组分指示器,分析了北京冬季燃煤和交通排放对环境气溶胶组分的影响。37 d平均(average)、清洁大气(clean)和雾霾大气(foghaze)三种天气状况下AAE的日变化特征及对比分析结果显示:average和foghaze状况下的AAE均在交通高峰时段达到最小值,在其他时段相对增大;clean状况下的AAE则从夜间到白天逐渐减小,在交通高峰时段出现相对变小的拐点;AAE在clean状况下明显高于其他两种天气状况,且在夜晚差值增大。结合各种天气状况下的气象条件的变化,证明了北京冬季夜间燃煤时段含有褐碳气溶胶的较高排放和交通时段细颗粒物的显著增加,及两者对大气环境中气溶胶组分变化的重要影响。
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  • 李星敏,陈闯,董自鹏,董妍,杜川利,彭艳
    2018,44(7):929-935[摘要(52)][PDF(43)1.50 M][HTML(4)]

    利用西安泾河和长安的气象观测资料、陕西秦岭大气科学试验基地气溶胶粒子谱观测资料及西安市环境保护局颗粒物质量浓度观测资料,分析了气象条件对关中颗粒物粒径谱的影响,结果表明:关中特殊的地形影响和严重的颗粒物污染是霾易发的主要原因;混合层高度与PM2.5质量浓度具有较明显的负相关关系,秋、冬季混合层高度高有利于颗粒物污染的扩散。不同方向上风速变化对颗粒物浓度的影响体现了西北气流对关中颗粒物污染的扩散作用和偏东气流对颗粒物污染的输送。高相对湿度有利于稳定层结的维持和污染物集聚,当相对湿度≤80%时,粒径在150 nm~1.0 μm的粒子的数浓度,随着相对湿度的增大明显增加,对降低能见度、形成雾霾有重要作用。不同粒径段粒子的数浓度随相对湿度的变化不同,对能见度的影响也不同;相对湿度越大,湿度对降低能见度的贡献越大。
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  • 高佳佳,黄晓清,尼玛吉
    2018,44(7):936-943[摘要(40)][PDF(44)2.96 M][HTML(5)]

    本文利用2012—2016年拉萨市8个自动气象观测站所采集的常规观测资料,结合2012和2016年Landsat8 TM影像数据对拉萨市土地利用类型分类,并且收集分析了拉萨市大量工、农业生产和居民生活等相关数据资料,评估了拉萨市热岛效应的时空分布特征及其与土地利用的关系。结果表明:拉萨市城市热岛的年、季节变化呈逐渐增强趋势;月变化呈现出“W”型的周期变化特征,城市热岛强度主要集中在冬季,其次是夏季,春秋季的热岛效应较弱;城市热岛的空间分布具有极不平衡性,总体表现为西南高,东北低,热岛区范围有所扩大,且热岛中心由经济开发区向南偏移至柳梧火车站,热岛低值范围一直位于税务林、拉鲁湿地附近。城市热岛强度与土地利用类型有较好的对应关系:市内开发区,建筑物密集、人为活动较多的地方有较高的热岛强度,林地、湿地对应的热岛强度较低。拉萨市热岛效应与人口密度、房屋建成面积和当年减少耕地面积成正相关性,与造林面积成负相关性,而与农业生产总值没有显著相关。
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  • 贺芳芳,徐卫忠,周坤,穆海振
    2018,44(7):944-951[摘要(83)][PDF(70)1.75 M][HTML(1)]

    根据上海地区小时雷达资料的定量降水估测(quantitative precipitation estimation,QPE)网格产品和经过质量控制的自动站雨量资料进行暴雨面雨量计算方法研究,计算方法为:将暴雨区内自动站周围9个网格点的QPE平均值作为自动站的雷达估测雨量,计算各测站雨量与雷达估测雨量的差值,用克里金插值方法将差值场插值到雷达降水估算产品相同的网格点上,再将网格点上残差插值数据加上网格点上雷达估测雨量,得到各网格点用自动站订正后的雷达估测小时雨量资料。文中24个典型暴雨各测站订正后QPE与实测雨量的平均绝对误差比订正前减小了27%;两个典型暴雨主要降水阶段经国家气象站资料订正后QPE与实测雨量的平均误差比订正前减小了33%~39%,暴雨过程总雨量经国家气象站资料订正后减小了34%~59%。根据以上方法得到的网格点雨量计算和绘制上海地区2007—2015年24个典型暴雨降水区域的小时面雨量值和图、过程面雨量值和图、行政区和水利片面雨量值和图。最后基于.NET Framework 4.0基础架构软件开发平台,使用Microsoft Visual Studio 2012和Microsoft Visual Studio软件开发工具制作“基于雷达资料暴雨面雨量自动化计算查询系统”,供业务科研人员实时查询和计算。
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  • 王萍,王琮,王迪
    2018,44(7):952-960[摘要(73)][PDF(71)1.84 M][HTML(2)]

    低空急流对强对流天气的预报有重要意义。针对目前低空急流主要由手工绘制,存在效率低、易受主观因素影响的问题,本文基于MICAPS高空全要素填图数据中的探空站风场信息,提出了一种低空急流自动识别及急流轴自动绘制算法。算法从急流轴定义出发,依次从风速、风向、探空站分布、中轴线位置等多个角度对低空急流轴进行检测。经过传递闭包聚类、急流轴关键点提取、不同风向急流轴关键点归并、急流轴平滑等步骤,实现了低空急流自动识别及急流轴的自动绘制。测试表明,在识别的基础上自动绘制的急流轴具有位置准确、形态自然、能完整反映急流水汽输送路径、适应复杂环境低空急流等特点。在291组测试数据中未发现空报,准确击中率达到94.96%。
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  • 杨有林,陈海波,王建林,杨侃,卫建国,马宁,李新庆
    2018,44(7):961-968[摘要(70)][PDF(59)1.53 M][HTML(1)]

    文章按照标准化、集约化、智能化的理念,基于云端部署技术,提出了宁夏智能化综合气象业务服务共享管理平台的设计思路和总体架构,建设了宁夏气象基础数据库、业务产品库、服务产品库,构建了业务产品自动化生成系统、服务产品智能化制作系统、服务信息智慧型发布系统和信息共享与管理系统。通过数据存储、数据服务接口、数据资源管理、数据加工流程的标准化,设计了以标准化体系为基础的集约化数据环境。通过数据环境集约和业务系统集约,设计了以数据驱动为特征的集约化产品加工系统,形成统一的数据加工流水线。突出智能化要求,设计了以智能化为目标的数据分析算法和智能化系统运行控制,并在业务产品自动化生成、服务产品智能化制作、服务信息智慧型发布方面进行了探索。平台设计理念先进,技术前沿,流程简洁,功能完备,运行高效,充分体现了数据资源标准化、业务系统集约化和计算运行智能化的要求,平台的开发建设将极大地推进宁夏气象现代化进程,对于发展智慧气象具有重要的参考价值。
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  • 章大全,宋文玲
    2018,44(7):969-976[摘要(62)][PDF(54)4.25 M][HTML(2)]

    2017/2018年冬季,东亚冬季风强度较常年同期偏强,西伯利亚高压偏强,季内冬季风强弱转换阶段性特征显著。欧亚中高纬以经向环流为主,乌拉尔山高压脊持续发展,东亚槽位置偏西。冬季冷空气过程频繁,受其影响,冬季东北地区气温显著偏低,而高原和西南地区西部异常偏暖。对2017/2018年冬季东亚冬季风偏强的可能原因分析表明,受北太平洋年代际涛动暖位相的调制作用,2017年秋季开始的La Ni〖AKn~D〗a事件对东亚冬季风的影响相对较弱。而冬季北半球极涡持续偏弱,北大西洋海温持续偏暖,中高纬环流系统异常和海温外强迫的共同作用,是东亚冬季风偏强的重要原因。
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  • 毛旭,张涛
    2018,44(7):977-984[摘要(58)][PDF(46)4.31 M][HTML(2)]

    2018年4月大气环流的主要特征是极涡偏强且呈偶极型分布,中高纬环流呈4波型,西太平洋副热带高压强度较常年偏弱,南支槽强度较常年偏强。4月全国平均气温12.4℃,较常年同期偏高1.4℃;全国平均降水量43.6 mm,比常年同期(44.7 mm)偏少2.5%。月内我国有3次冷空气过程,其中2—7日为一次全国性强冷空气过程,造成大范围剧烈降温和雨雪天气;北方地区出现5次沙尘过程;南方地区出现3次暴雨过程,其中22—24日的暴雨过程给长江中下游地区造成严重的暴雨洪涝灾害。
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