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    2020年 第46卷 第9期
    刊出日期:2020
      
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  • 2020,46(9):-[摘要(253)][PDF(56)228.48 K][HTML()]

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  • 2020,46(9):-[摘要(74)][PDF(24)3.20 M][HTML()]

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  • 陈涛,陈博宇,于超,张芳华,谌芸
    2020,46(9):1129-1142[摘要(242)][PDF(299)37.72 M][HTML()]

    2018年5月7日华南地区受锋面中尺度对流系统和暖区对流系统影响,出现多条中尺度雨带。其中锋面对流系统形成降雨区范围较广,雨量分布不均;在锋前30~200 km暖区内,多个离散的短生命史β中尺度对流系统形成范围较小的中尺度雨带;而在华南沿海地区中尺度线状对流长度超过300 km,稳定维持时间超过12 h,形成局地300 mm以上的沿海强降雨带。雷达回波分析表明华南地区的锋面对流系统、暖区对流系统均以低质心型对流单体为主,其中锋面对流单体35 dBz回波顶高平均为5.5 km,暖区对流系统35 dBz回波顶高平均为4.7 km。利用ERA5再分析资料诊断降水效率表明,锋面系统降水效率平均在10%~15%,暖区对流系统的降水效率波动明显,瞬时降水效率可超过90%。此次降雨过程中雨滴谱分析表明,小粒子直径、高雨滴数密度的暖云降水特征突出,沿海暖区对流系统在各个降水强度量级上都具有更大的粒子直径和数浓度,因此降水效率较高。预报检验表明主流业务数值模式对于暖区对流性降水预报能力有限,欧洲中心再预报改善了暖区对流性降水离散度分布,中尺度区域数值模式能够反映锋面对流和暖区对流的基本特征,但在沿海暖区对流系统的强度、组织上仍然有偏差。比较锋面降水和暖区降水的集合预报敏感性表明,锋面降水对于锋前低压槽、低空急流等天气系统强迫具有较高预报敏感性,而沿海暖区降水对于上游入流区不稳定能量分布具有更显著的敏感性。
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  • 李宏宇,周旭,张荣,张骁拓,王晓辉
    2020,46(9):1143-1152[摘要(134)][PDF(178)18.79 M][HTML()]

    为了了解机载探测不同数据源之间差异,检验飞机探测数据质量,结合新舟60增雨飞机2018年10月21日一次飞行案例,对该飞机平台和飞机任务系统不同机载设备对关键飞行参数与气象要素的观测对比分析。结果表明:飞机平台全球卫星定位系统(GPS)和任务系统北斗卫星导航系统(BDS)、机载综合气象测量系统(AIMMS-20)三套定位源的经度、纬度和海拔高度定位偏差较小,飞机气压高度表观测海拔高度则明显低于任务系统BDS和AIMMS-20。飞机平台大气数据系统(ADS)与任务系统AIMMS-20、云粒子图像探头(CIP)观测的真空速、环境气压、温度以及相对湿度各参数变化趋势一致。ADS与AIMMS-20真空速观测值非常接近,AIMMS-20对环境风速瞬时变化响应更灵敏,CIP探测真空速明显小于ADS和AIMMS-20,平均偏慢约10 m·s-1;AIMMS-20和CIP环境气压变化趋势完全一致,且观测值非常接近,ADS环境气温比AIMMS-20平均偏低1.4℃,偏低最大时观测存在明显逆温。CIP环境气温比AIMMS-20平均偏低0.6℃,环境湿度比AIMMS-20平均偏低8.6%。机上不同设备对环境与气象参数的观测差异,一方面因机载设备安装位置不同所致,另一方面也受大气与云结构不均匀的影响。飞机平台与任务系统不同设备观测对比分析,不仅为云物理机载探测数据合理应用提供指导,还能够为国家和地方人工影响天气飞机机载设备系统集成设计提供重要技术支持。
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  • 敖雪,翟晴飞,崔妍,沈历都,周晓宇,赵春雨,朱玲
    2020,46(9):1153-1164[摘要(149)][PDF(56)8.60 M][HTML()]

    利用1979—2018年辽宁省逐月风速资料和再分析资料,结合卫星遥感分类方法,并采用UMR(urban minus rural)方法和OMR(observation minus reanalysis)方法定量分析了城市化对辽宁省近地面风速的影响。研究表明:近40年辽宁省年和四季风速均呈减小趋势,城市站的减小速率明显快于乡村站,UMR值的变化趋势为-0.11 m·s-1·(10 a)-1,城市化影响贡献率为73.3%;空间分布上,辽宁中北部城市群减小趋势较明显,南部和东南部风速减小相对缓慢;UMR方法计算的城市化影响呈现自西向东逐渐增强的纬向分布形势。再分析资料的减小趋势与乡村站的减小趋势较接近,春季风速的减小速率最明显;OMR值的变化趋势为-0.10 m·s-1·(10 a)-1,对应的城市化影响贡献率为66.7%,利用两种方法计算得到的城市化影响和贡献率较一致,均能在一定程度上反映城市化对风速的影响。空间分布上,再分析资料显示渤海海峡风速呈微弱增加趋势,风速减小的高值区位于渤海北部和黄海北部。两种方法计算的城市化影响空间分布均呈现为西部和南部受城市化影响较小、中东部受城市化影响较大,一致性较好。
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  • 徐国强,黄守友,赵晨阳
    2020,46(9):1165-1177[摘要(130)][PDF(68)6.38 M][HTML()]

    利用GRAPES云分析系统,对2019年8月4—5日发生在山西省中北部的太行山区域强对流降水过程进行了分析和数值试验,重点分析引入FY-4A的闪电成像仪(lightning mapping imager event,LMIE)资料对模式计算的雷达反射率、云微物理变量和降水预报的影响。试验结果表明:加入LMIE资料计算得到的雷达回波更接近实测雷达回波,并且对云水、云冰和雪等云微物理要素进行了调整,使发生闪电区域的云微物理要素的含量显著增加,云微物理要素的极值中心一般与闪电活跃区域分布一致。云信息初始化可以有效提高24 h以内的降水预报准确率,减弱数值模式的spin-up现象;加入LMIE资料后,可以进一步提高1~12 h降水预报准确率。
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  • 李炬,程志刚,张京江,窦有俊
    2020,46(9):1178-1188[摘要(83)][PDF(38)3.69 M][HTML()]

    2017年1—3月,在北京延庆小海坨冬奥赛场周边开展了复杂地形综合气象观测试验,建立了由7个自动气象站、17个便携温湿度观测仪(HOBO)和2个综合观测站组成的观测网,开展了为期7 d的GPS探空加密观测。基于加密观测资料,对比了不同海拔高度的地面观测站获取的温度廓线与探空观测的温度廓线之间的差异,捕捉到了对冬奥赛事有重要影响的半山腰云,并对其特征进行了初步分析。有半山腰云的时段,地面风向日变化特征明显,半山腰云主要出现在海拔1 〖KG-*5〗100~1 〖KG-*5〗700 m高度,在探空观测上表现为饱和水汽层。一般而言,半山腰云的云顶对应于逆温层底,云顶上方有逆温层覆盖,夜间,受下坡风和向下谷风影响,云层下方多为西北风或偏西风,云层内全天多为弱偏东风或东南风。在半山腰云顶及逆温层顶之上,有明显的偏西风或西北风。初步分析结果表明,背风坡下沉气流形成的逆温层以及大范围偏东风水汽输送可能是半山腰云产生的主要原因。
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  • 井高飞,罗丽,肖辉,郭佳,崔学林
    2020,46(9):1189-1198[摘要(104)][PDF(51)2.20 M][HTML()]

    采用雨量计联合双偏振天气雷达对雨量计数据进行综合质量控制,使用反距离权重法(inverse distance weighting,IDW)从空间一致性上对自动雨量计进行质量控制,并用质量控制后的数据对双偏振雷达定量降水估测值(quantitative precipitation estimation,QPE)进行订正。利用订正后的QPE与雨量计观测值进行统计分析以确定质量控制规则,从空间及观测一致性上对自动雨量计进行综合质量控制。使用一次台风降水过程对质量控制算法的效果进行了验证,结果表明:单纯使用IDW法对雨量计进行空间一致性质量控制存在较多误判,主要是由于降水的局地突发性、结构不均匀性以及雨量计分布的稀疏性造成。结合偏振雷达,能够有效降低单纯使用空间一致性质量控制所引起的误判。经过雨量计校准订正后的QPE有了较大改善,从而提高了偏振雷达对雨量计质量控制的有效性。在台风降雨过程中,平均每小时约有5%的雨量计被认为是错误站点。综合质量控制法在雨量计分布稀疏或者处于降水边缘地带时存在一定的误判。
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  • 杨怡曼,周毓荃,蔡兆鑫
    2020,46(9):1199-1209[摘要(60)][PDF(37)4.42 M][HTML()]

    为了解气溶胶以及云凝结核(cloud condensation nuclei,CCN)活化谱的垂直分布特征,利用2014年7月30日在山西开展的机载和地面观测获得的气溶胶和CCN数据,分析研究了CCN活化谱函数(N=C·Sk)参数C和k的垂直分布规律和气溶胶的活化特征。结果表明:本次过程气溶胶的垂直分层明显,不同区域气溶胶的垂直分布存在差异,按照位温变化特征自下而上可分为四层,气溶胶数浓度、有效直径和粒子谱等垂直分布特征和层结特性关系密切,CCN活化谱参数k受气溶胶的化学组分及粒子谱共同影响,四层的k值差异较大,其中第一层k值随着高度增大,最大值为1,第二层的k先减小后增大,在1 〖KG-*5〗700~2 〖KG-*5〗000 m处最低,为0.3,第三层的k变化不大,在0.8左右,第四层稳定到0.6。观测区域气团后向轨迹模拟结果显示:不同高度层气溶胶来源差异较大,1 〖KG-*5〗000和2 〖KG-*5〗000 m高度的气团分别来源于山西东南方向的华北平原和西侧的黄土高原,3 〖KG-*5〗000 m以上的高空气团来源于西北方的蒙古国。各层C、k结果与相应来源地的地面CCN活化谱的观测结果有较好的对应关系,气溶胶的性质与相应来源地的地面气溶胶性质较为一致。不同高度气溶胶来源差异是导致气溶胶分布以及CCN活化谱存在明显分层的原因。
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  • 董全,胡宁,宗志平
    2020,46(9):1210-1221[摘要(125)][PDF(59)5.32 M][HTML()]

    运用我国2016—2018年三个冬半年(10月至次年3月)地面2 〖KG-*5〗515个站的天气现象观测资料,对ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasts)的降水相态预报产品(PTYPE)(分为雨、雨夹雪、雪和冻雨四类)进行了系统性的检验评估,包括细网格确定性模式预报产品和集合预报系统概率预报产品。结果显示,ECMWF的确定性预报产品对四类降水相态的正确率普遍达到90%以上,对降雨和降雪的TS评分也较高,冻雨次之,雨夹雪的TS评分较低,预报能力有限。确定性模式对我国雨雪分界线的预报,普遍存在短期位置略偏南、中期随时效延长越来越偏北的误差特点,且对雨夹雪的预报范围明显偏小,对冻雨的预报范围明显偏大。集合预报系统从概率的角度一定程度上弥补了确定性模式的上述误差。对概率预报的检验结果显示,集合预报系统降雨概率普遍偏低,降雪概率短期偏高、中期偏低,而雨夹雪和冻雨概率普遍偏低,但是都有一定的预报技巧。集合预报系统相对于确定性模式的优势,降雨体现在较小花费损失比事件的预报上,降雪体现在较大花费损失比事件的预报上。对雨夹雪和冻雨,相对于确定性模式,集合预报系统体现出了显著的优势,尤其是冻雨,集合预报系统的优势更加明显。
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  • 胡春梅,陈道劲,周国兵,邹倩
    2020,46(9):1222-1234[摘要(97)][PDF(51)5.07 M][HTML()]

    为了了解重庆秋冬季节空气污染天气的环流特征,利用NCEP再分析资料对污染天气过程地面气压场应用自组织神经网络算法(SOM)进行天气分型,并经过主观对比分析,总结出3类典型天气型:均压型、低压型、高压底部型;其中均压型分为2小类:两冷锋间的均压场、弱高压区的均压场;高压底部型按冷高压中心位置分为3小类:北方高压型、西北高压型、东北高压型。比较分析发现高压底部型大气污染物浓度最高,空气污染最为严重。应用常规观测资料和L波段探空资料分析发现:各类污染天气型表现为地面静风频率高,近地层水平风速小;逆温出现概率高,大气层结稳定,大气边界层高度低等特点。从大尺度环流背景、动力、热力气象条件及后向轨迹模拟分析了3类典型污染天气过程形成原因,为重庆地区空气污染潜势预报及浓度预报提供参考依据。
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  • 刘敬乐,姚青,蔡子颖,韩素芹,李英华,杨健博,郝囝
    2020,46(9):1235-1244[摘要(81)][PDF(52)1.44 M][HTML()]

    通过分析2010—2018年天津气象塔风、温度资料,对近年来天津城市边界层粗糙度、大气稳定度和逆温特征进行研究。结果表明:随着城市发展,气象塔周边各方向粗糙度和零平面位移明显增高,气象塔周边建筑物对80 m高度以下风场的影响较为明显。受湍流强度日变化影响,各季节中气象塔高层和低层风速日变化特征差异明显。通过温差风速法计算大气稳定度发现稳定类层结多出现在秋冬季的夜间,稳定层结条件下逆温情况多发,其逆温强度、逆温层厚度和贴地逆温比例也明显高于不稳定和中性层结。天津城市热岛强度的时间分布表现出夜间强于白天,秋冬季强于春夏季的特征。城市热岛强度与大气稳定度时间分布具有一定相关性。
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  • 任永建,熊守权,洪国平,程定芳
    2020,46(9):1245-1253[摘要(80)][PDF(37)1.04 M][HTML()]

    利用2016—2018年武汉夏季(6—9月)逐15 min电力负荷以及同期逐日气象数据,分析最大电力负荷变化特征及与气象因子的相关关系。利用逐步回归和双隐含层BP神经网络算法,建立了武汉夏季最大电力负荷的预测模型。结果表明:平均温度、平均最高温度、平均最低温度与气象电力负荷存在显著的正相关,其次是日照时数。前1 d最大电力负荷与当日最大电力负荷的相关性最好,当日电力负荷对前1 d温度的平均和舒适度指数的变化最为敏感。以历史电力负荷和气象数据为联合预报因子,逐步回归和BP神经网络算法对武汉夏季最大电力负荷具有较好的模拟效果,尤其是对持续高温造成高位运行的最大负荷模拟。当敏感性在10%以内时,逐步回归算法中气象因子正的贡献要小于负的贡献,BP神经网络算法中气象因子正的贡献要高于负的贡献;当敏感性高于10%时,两种算法中气象因子均为正的贡献。
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  • 任宏昌,符娇兰
    2020,46(9):1254-1260[摘要(193)][PDF(87)7.14 M][HTML()]

    2020年6月环流特征表现为:极涡偏强,呈单极型分布,偏向东半球一侧;中高纬环流呈多波型,冷空气活动频繁;西太平洋副热带高压强度较常年偏强,面积偏大。主要天气气候特点是全国平均气温为20.7℃,较常年同期(20.0℃)偏高0.7℃,全国平均降水量为112.7 mm,较常年同期偏多13.5%,江淮梅雨于6月上旬先后爆发,入梅偏早、强度偏强。月内我国共出现5次区域性暴雨天气过程,部分地区暴雨洪涝严重。华北北部、华南南部及新疆北部、云南等地的部分地区气象干旱持续发展。月内生成和登陆台风接近常年,今年第二号台风鹦鹉(Nuri)于6月14日在广东省阳江市海陵岛登陆。
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