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    2021年 第47卷 第9期
    刊出日期:2021
      
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  • 2021,47(9):-[摘要(16)][PDF(90)289.99 K][HTML()]

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  • 2021,47(9):-[摘要(9)][PDF(71)3.22 M][HTML()]

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  • 马占山,刘奇俊,孙健,孔期,李喆,沈学顺,赵传峰,代刊,陶法
    2021,47(9):1029-1046[摘要(10)][PDF(64)6.30 M][HTML(3)]

    国家气象中心GRAPES区域业务模式对2019年11月29—30日在华北地区降雪过程的预报出现显著高估现象,针对该模式中采用的WSM6云微物理方案进行了深入分析,并与Liu-Ma云微物理方案以及ERA5再分析数据进行比较,探究其可能存在的原因。主要结论如下:冰晶和雪的沉降是WSM6方案在本次地面降雪形成的最主要贡献,Liu-Ma方案则是以大粒子雪和霰的沉降为主,冰晶产生的贡献较少。WSM6方案严重低估了大气中的液态水含量,冰相粒子构成中以冰晶含量为最多,雪含量次之,这些特征都与ERA5资料和Liu-Ma方案有显著的不同,后两者具有较好的一致性。与Liu-Ma方案相比,WSM6方案在模式低层冰晶含量更高、冰晶平均落速更大,二者共同作用使冰晶沉降在本次降水形成中具有重要贡献;WSM6方案中雪的平均落速大于Liu-Ma方案,这是其雪的柱积分总量小而雪的沉降降水多于Liu-Ma方案的直接原因。在WSM6方案中冰晶的凝华/升华过程在冰相微物理过程中占据主导地位,致使雪和霰的凝华过程以及云水凝结过程都明显不足,这是该方案冰晶偏多、雪偏少、液水明显偏少的主要原因。针对冰晶凝华/升华过程(SVI)的敏感性试验发现,SVI转化率与地面降水呈正相关关系、与液水柱积分总量呈“跷跷板”关系,当降低SVI的转化率,地面降雪将显著减少,而柱积分液水总量则会明显增多。
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  • 曹艳察,郑永光,盛杰,唐文苑
    2021,47(9):1047-1061[摘要(10)][PDF(196)18.65 M][HTML(1)]

    基于我国自主研发的GRAPES_3 km高分辨率模式预报数据,通过计算逐时最大上升螺旋度(updraft helicity,UH)产品,发展了不同预报时效时段内超过指定阈值的UH格点概率预报技术。由于UH能够表征对流风暴的上升运动和中低层旋转强度,因此通过UH格点概率预报产品得到了综合表征对流性大风或冰雹(简称风雹)的概率预报指导产品。对2019年6月14日至7月31日我国华北东北区域和华南区域两个风雹高发区的逐日试验和典型个例预报结果进行了细致评估,结果表明该产品具有良好的预报能力。该产品对华北东北区域和华南区域的风雹TS评分均明显高于主观预报,特别是对于华南区域可预报性较低的弱天气尺度强迫过程,能够显著降低漏报率从而明显提高预报准确率。预报产品还能够很好地指示对流风暴的形态分布和移动传播特征,概率落区与实况风雹的落区位置具有较好的匹配效果。对选取不同的UH阈值和空间高斯平滑系数的概率产品对比检验结果表明,基于较低UH阈值计算的概率预报产品由于漏报率更低,其TS评分要高于较高阈值的预报结果,高斯平滑系数取值20 km得到的概率产品在各等级概率评分中预报效果总体表现最佳。
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  • 孔凡超,李江波,王颖
    2021,47(9):1062-1072[摘要(8)][PDF(74)5.11 M][HTML(1)]

    利用冬奥会云顶赛场2019年1月22日至3月30日自动站以及张家口探空资料,对微波辐射计反演温湿廓线的精度进行了分析,并结合NCEP/NCAR逐6 h再分析资料探讨了赛场夜间热力、水汽特征及其成因。结果表明:总体上微波辐射计反演温度和水汽密度与自动站、探空观测之间一致性较好,相对湿度略差。微波辐射计反演温度平均误差在各个层次相对不大,可用性较强;水汽密度均方根误差表现为近地面较大,随高度升高而减小;相对湿度平均误差在多数层次上均较大,最大平均误差达到25%。云和降水均会导致温度和水汽密度在大部分高度上误差加大,但降水天气相对湿度误差较晴空和有云天气条件明显减小。进一步研究赛场夜间热力、水汽特征发现,夜间逆温层结构在云顶赛场十分常见,出现概率达到50%,逆温层顶一般在山顶附近或以下,当配合暖平流时,逆温层厚度和温差将大大加强。锋区移过后中低层下沉运动以及中低层暖平流都可能给赛场带来明显的夜间增温。下沉运动主导的增温过程中,微波辐射计参数廓线表现为中低层温度整体升高,低层水汽密度在下沉辐散作用下明显减小。在中低层暖平流主导的增温过程中,增温强度随高度升高而减小,且增温过程表现出明显的增湿现象。
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  • 李琴,邓承之
    2021,47(9):1073-1085[摘要(7)][PDF(332)17.18 M][HTML(4)]

    利用常规观测、多普勒雷达、FY-2F卫星、加密自动站等数据和ERA-Interim 0.125°× 0.125°再分析资料,对2019年4月19日重庆极端短时强降水事件的环境条件和发展机制进行了分析。结果表明:在天气尺度垂直运动较弱的背景下,此事件由准静止的β中尺度对流系统(MβCS)形成。对流发展前本地水汽充足,“上干下湿”的层结不稳定特征显著。对流发生发展于云贵高原向四川盆地过渡的綦江河谷附近,河谷三面环山,地势由西南向东北倾斜。γ中尺度对流从河谷南侧下山增强,导致河谷内的局地强降水和冷池。冷池与河谷东坡上暖湿气团间的强中尺度水平温度梯度,有利于近地面西南风加速向东侧山体辐合,促使已移至河谷内的γ中尺度对流向东坡移动并加强为一个孤立的MβCS。受冷池的持续增强、东侧地形的阻挡、两个γ中尺度对流的并入和弱环境气流引导的共同影响,MβCS得以较长时间维持并影响同一局地区域,导致綦江、万盛局地发生极端短时强降水。
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  • 李昭春,朱君鉴,张持岸,孙剑,王瑶
    2021,47(9):1086-1098[摘要(9)][PDF(72)3.34 M][HTML(1)]

    分析了2019年8月29日发生在海南省屯昌县和儋州市龙卷过程的海口双偏振多普勒雷达探测资料。龙卷发生在台风杨柳右前方大约370 km处的台风雨带中的对流风暴单体中,两次龙卷发生都与风暴合并有关联,一次发生在风暴单体合并前12 min,一次发生在风暴单体合并后5 min。单体合并导致风暴反射率因子增强,风暴高度增高,风暴中气旋迅速增强。两次龙卷,雷达都探测到龙卷涡旋特征(TVS),探测到TVS的时间比龙卷发生时间分别提前27 min和5 min。龙卷发生前对应龙卷涡旋特征位置的相关系数(CC)值没有变化,龙卷发生时,龙卷涡旋特征位置的CC值突然减小到0.8以下,龙卷发生后CC的低值特征持续了20 min以上。两次龙卷都有后部风暴单体并入,龙卷发生在主风暴单体的后部、两个风暴单体合并的连接处。
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  • 张琴,姚秀萍
    2021,47(9):1099-1112[摘要(7)][PDF(59)6.05 M][HTML(1)]

    利用CALIPSO气溶胶垂直廓线产品和NCEP提供的FNL 1°×1°再分析数据,以清洁日为对比,统计分析了2007—2017年霾和重度霾期间鲁中地区气溶胶的垂直分布规律,并探讨了两者之间的关系。结果表明:霾日、重度霾日的气溶胶粒子主要聚集在对流层低层2.7 km、1.5 km以下。以0.9、1.66和1.34 km为临界高度,清洁日、霾日、重度霾日的消光系数(EC)在临界高度以上呈指数递减,以下呈对数递减。霾日和重度霾日年平均体积退偏比(PDR)和色比(CR)范围分别为0.1~0.3和0.5~0.9。低层2 km以下,重度霾日以相对规则的细粒子为主;2~4 km,不规则度和尺寸都急剧增大。PDR在7 km 及以下随高度逐步增加,7 km以上逐步减小。与清洁日不同,霾日CR基本随高度逐渐增大,重度霾日则在6 km以下随高度逐渐增大。污染沙尘型气溶胶对重度霾日和霾日近地面的EC贡献最大,分别为0.58 km-1和0.36 km-1,其次是大陆污染型,分别为0.27 km-1和0.20 km-1。重度霾日在1.5 km及以下维持了较小的平均风速和较大的相对湿度,有利于EC的增大。霾日在较高的高度上维持了相对较小的平均风速和相对较大的相对湿度,使得气溶胶高浓度层达2.7 km。霾时近地面污染物来源为蒙古、内蒙古等地的长距离传输和周边地区的传输。重度霾时蒙古方向和河南方向的污染物传输占比更大,分别达25.26%和31.58%。重度霾对应的多层逆温比例接近50%,贴地+低悬型和贴地+高悬型逆温在其中占比最大。由于这两种逆温型在逆温层以下对应更小的出流量,大气更稳定,使得重度霾时气溶胶粒子聚集在低层。
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  • 温华洋,朱华亮,马文周,邱康俊,张苗苗,刘壮
    2021,47(9):1113-1121[摘要(7)][PDF(48)1.92 M][HTML(2)]

    针对安徽省81个国家级地面气象站1961—2018年结冰现象资料序列,采用要素一致性、内部一致性、空间一致性等方法进行数据质量控制,基于质量控制后的正常年份数据进行Bayes判别模型训练,应用训练所得模型完成异常年份结冰数据的订正。结果表明:安徽省共有38个台站累计84年的年结冰日数质量控制检查异常,年结冰日数异常年份主要集中在1961—1970、1988—1999和2015—2017年,造成年结冰日数异常的原因有部分台站历史观测任务简化、气象台站分类调整以及地面气象观测业务改革等。利用Bayes判别法构建了多个结冰现象判别模型,经检验发现,模型1和模型3具有较高的判识正确率、命中率、TS评分以及较低的误警率。考虑计算的简便性,选用模型1对异常年份结冰数据进行逐日订正。通过六安站、太和站和无为站异常年份结冰现象订正结果对比发现,基于Bayes判别法的结冰现象判别模型,对不同时间段内、不同原因造成的结冰现象观测记录异常的订正均较为合理,订正后的年结冰日数变化趋势更符合实际情况,表明采用Bayes判别模型订正结冰现象是合理、可行的。
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  • 康丽莉,姜瑜君,邓芳萍,周象贤
    2021,47(9):1122-1134[摘要(7)][PDF(48)6.05 M][HTML(2)]

    基于改进的层结分析法,对2008—2019年我国出现的5次严重冻雨过程的冻雨落区及冻雨出现的海拔高度进行了推算,并利用全国地面2000多个地面测站的雨凇观测数据及电网覆冰灾情资料进行了验证。改进算法后推算的冻雨落区不仅涵盖了地面观测的雨凇分布区域,还涵盖了无雨凇观测但出现严重冻雨灾情的山区,且推算的冻雨出现海拔高度与实际灾情出现高度也较为一致,从而较好地解释了复杂地形条件下出现明显冻雨灾情而未见地面雨凇观测记录的现象。推算获取的5次冻雨落区叠加后表明:中国南方地区存在一条从贵州、湖南、江西到浙江,自西向东、冻雨频次由高到低的冻雨带。该冻雨带往北可发展到达四川、重庆、湖北、安徽南部,往南则可抵达云南、广西、广东和福建北部,其南部分布边缘与我国南方山脉走向较为一致。冻雨区域上空普遍存在“冷暖冷”的层结特征,而在浙江省,广西、广东和福建三省(自治区)的北部等地形起伏度较大的地区,则具有“暖冷暖冷”的层结特点,即近地面存在气温高于0℃的浅薄暖层。因而,浙江省和福建北部的冻雨主要出现在海拔高度为300~400 m以上的山区,广西东北部和广东西北部还受深厚暖层影响,冻雨多出现在海拔高度为300~1 〖KG-*5〗300 m的山腰区域。
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  • 程鹏,罗汉,刘琴,李宝梓,曹彦超,尚子溦
    2021,47(9):1135-1145[摘要(7)][PDF(68)2.50 M][HTML(1)]

    利用2016—2018年祁连山区中东部11个站的地基GPS反演的大气可降水量(以下简称GPS/PWV),分析了大气可降水量的时空分布、地带性和垂直变化特征。结果表明:与张掖和民勤探空实测资料计算的PWV(以下简称 RS/PWV)相比,GPS/PWV均方根误差和偏差平均值分别为2.1 mm和1.07 mm,GPS/PWV略大于 RS/PWV且两者相关系数平均值达到0.97。祁连山中东部PWV日最大值出现在11—16时,日最小值出现在01—05时;PWV的月最大值出现在8月,月最小值出现在1—2月;PWV的季节分布为夏季>秋季>春季>冬季;PWV高值区主要分布在祁连山东南部,祁连山中部的刚察、民和为明显低值区;祁连山中段PWV低于东段。PWV地带性和垂直变化特征明显,与海拔高度的相关系数达到了-0.77。PWV随经度自西向东,逐渐升高;PWV随纬度从南往北,存在着“高—低—高”的变化特征;PWV的空间分布和季节变化与季风影响相关。
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  • 田刚,胡争光,王丽,薛峰,车钦
    2021,47(9):1146-1155[摘要(9)][PDF(51)3.83 M][HTML(2)]

    基于国家气象中心MICAPS4网络平台框架,利用其有效对接全国综合气象信息共享系统(CIMISS)与气象信息综合分析处理系统第4版(MICAPS4)分布式数据库的优势,设计了湖北省气象预报服务一体化平台。平台集关注重点引导提醒、实况监测共享查询、气候特征对比分析、天气预报综合分析、服务产品关联检索、产品制作及一键分发、专业服务场景应用和信息数据系统管理为一体,采用了气象大数据的集约应用、工作引导的规则匹配、产品自动生成的定制合成、服务响应反馈的协同联动等关键技术,实现了在湖北省、市、县三级气象部门业务中的稳定应用。应用结果表明,一体化平台的使用大幅提升了省、市、县气象预报服务的业务集约和服务协同水平,推进了信息传输、产品制作、服务分发、联动响应等各业务流程的规范建立。MICAPS4网络框架在湖北一体化平台建设的成功实践,为国内省级气象部门及时跟踪国家级技术发展,开展大数据应用场景下的气象业务系统建设提供了一条验之有效的可选途径。
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  • 吴洪
    2021,47(9):1156-1161[摘要(11)][PDF(66)382.00 K][HTML(3)]

    气象常用的涡度、水平散度(简称散度)是天气系统、天气现象演变的重要诊断物理量。依据坐标转换的观点,分别推导出气象中常用的局地直角坐标系(“z”坐标系)和等压坐标系(“p”坐标系)中涡度之间、散度之间的关系表达式。讨论表明,在两种坐标系中,涡度、散度的定义式形式完全相同,但本质有所差异,“p”坐标系中涡度不仅表示空气微团绕天顶方向的旋转程度,还反映大气的斜压性强弱。同样,“p”坐标系中散度不仅表示空气微团水平面积的相对变化率大小程度,也反映大气的斜压性强弱。只有大气在正压状态的情况之下,“p”坐标系中涡度、散度才表示纯粹的旋转和辐散辐合。“p”坐标系中涡度、散度不仅具有大气动力特征,同时还具有大气热力特征。
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  • 解晋,周宁芳
    2021,47(9):1162-1168[摘要(10)][PDF(97)5.07 M][HTML(4)]

    2021年6月北半球的大气环流主要特征表现为,极涡呈单极型分布,较常年同期偏强;欧洲上空500 hPa位势高度场较常年同期显著偏高,西太平洋副热带高压位置南北变化较大。6月全国平均降水量91.5 mm,较历史常年同期偏少8%,江南大部、华南北部、江淮地区较常年偏少2~5成,局部地区偏少5成以上;内蒙古北部、黑龙江西部地区以及吉林东部、辽宁中东部偏多5成以上。全国平均气温20.8℃,较历史同期略偏高,其中河南北部、江苏中部以及青海南部地区气温较常年同期偏高达到了2℃以上。本月内有8次区域性暴雨天气过程,极端降水量出现区域分散。6月共有2个台风生成,接近历史同期水平,没有台风登陆我国。6月我国黄淮西部、江淮东部以及华南南部等地共44个站发生极端高温事件,4个站日最高气温突破历史同期极值。
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