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    2025年 第51卷 第5期
    刊出日期:2025
      
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  • 2025,51(5):-[摘要(6)][PDF(12)364.81 K][HTML()]

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  • 2025,51(5):-[摘要(4)][PDF(12)3.19 M][HTML()]

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  • 滕玉鹏,李斐斐,夏芸洁,胡姮,吴蕾,马若赟,李思腾,方亚芬
    2025,51(5):517-528[摘要(16)][PDF(76)25.94 M][HTML()]

    基于天气雷达夜间观测到的大气晴空回波,通过激光测风雷达测得的高精度水平、垂直风速、风向的垂直廓线,计算得到风廓线相对于多普勒天气雷达的径向速度,进而实现激光测风雷达与多普勒天气雷达的速度对比与分析。基于该方法对2023年5月北京大兴CINRAD/SA天气雷达的径向速度和激光测风雷达的风廓线产品进行了对比分析。结果表明:2023年5月北京大兴CINRAD/SA天气雷达径向速度差的平均值为0.37 m·s-1,整月差值的标准差为3.66 m·s-1。对逐日数据进行分析,23天的径向速度差的平均值在±1 m·s-1以内,25天的标准差小于4 m·s-1。研究结果表明,基于激光测风雷达数据,结合天气雷达晴空回波可实现天气雷达径向速度的逐日、逐月分析,及时发现因设备维护不足或设备故障引发的径向速度偏差。同时,研究结果印证了天气雷达晴空回波主要为气象因素产生的气象晴空回波,天气雷达夜间晴空回波的径向速度可代表大气风场速度。
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  • 董自鹏,李星敏,彭艳,赵奎锋,杜怡心,白水成
    2025,51(5):529-541[摘要(9)][PDF(19)5.13 M][HTML()]

    为了评估地基微波辐射计对大气温度廓线的探测性能以及探空气球漂移对微波辐射计与探空温度差异的影响,利用陕西省西安市泾河气象站为期两年的微波辐射计和探空资料,分析了两者温度差异(δT)的时空变化特征,提出定量化计算探空气球漂移引起的探空温度探测误差的方法。研究发现:微波辐射计温度反演值(TM)与探空温度(TS)的一致性存在着显著的时空变化,两者在春、秋季相关性高于夏、冬季,在低层的相关性高于高层;在同一高度上,环境气温与δT呈显著负相关,气温越高,微波辐射计对气温的低估越明显,反之亦然,导致微波辐射计“高温低估、低温高估”现象,且这一现象的严重程度在高空大于低空,在冬、夏季大于春、秋季;在各个季节,探空气球漂移均导致探空温度高于探空站上空的实际温度,并且探空温度探测误差与环境温度负相关,因此,探空气球漂移造成微波辐射计与探空温度的平均差异幅度被高估,δT离散程度被低估,同时削弱了δT与环境温度的相关性以及微波辐射计“高温低估、低温高估”的严重程度。总体而言,探空气球漂移引起的温度均方根误差以及δT标准差的变化不足2%,其对微波辐射计与探空温度差异的贡献远小于反演算法本身。
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  • 马宁堃,王飞,贾作,陈羿辰
    2025,51(5):542-551[摘要(7)][PDF(32)3.00 M][HTML()]

    功率谱是垂直指向毫米波云雷达的原始数据,基于云降水信号和“鬼波”等噪声信号在不同模式功率谱中的一致性差异,首次采用长、短脉冲作差方法确定云信号边界,去除“鬼波”并运用云信号边界计算噪声电平,形成新的去噪方法。此外对云信号边界位置随着差值阈值T变动的敏感性进行分析。基于小粒子示踪法,用去噪后的云信号左端点计算大气垂直速度,对北京地区两次降雨(雪)过程进行反演,并与大气垂直速度的飞机原位观测结果进行对比。经验证,新去噪方法可有效去除“鬼波”,云雷达反演的和飞机观测获取的大气垂直速度平均值存在一定比例的偏差,但整体方向、量级对应较好,去噪方法和反演结果具备合理性。
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  • 杨国彬,郭启云,夏元彩,蒋锐,舒康宁,周明刚
    2025,51(5):552-565[摘要(18)][PDF(35)2.50 M][HTML()]

    基于全国89个高空气象观测站GTS12与GTS1探空仪的平行观测数据和CMA-GFS模式预报场数据对两种探空仪各标准等压面上的观测数据进行对比分析和评估。结果表明:两种探空仪温度和位势高度偏差绝对值除个别等压面外分别小于0.5℃和30.0 gpm,表明两种探空仪测得的温度和位势高度一致性较好,而GTS12探空仪测得的相对湿度较GTS1探空仪平均偏大约4.6%;对于观测数据稳定性,在中低层等压面两种探空仪差异不大,在高层GTS12探空仪的温度和位势高度明显优于GTS1探空仪,但相对湿度略差于GTS1探空仪。GTS12探空仪和GTS1探空仪观测数据相对于模式数据,温度偏差绝对平均值分别约为0.34℃和0.44℃,平均均方根误差分别约为1.23℃和1.31℃,平均相关系数分别约为0.908和0.916;位势高度对应分别为11.05 gpm和14.97 gpm,18.76 gpm和25.16 gpm,0.948和0.934;相对湿度对应分别为5.26%和8.59%,16.19%和18.44%,0.687和0.627,表明GTS12探空仪观测数据与模式数据一致性优于GTS1探空仪。GTS12探空仪传感器技术的改进有效提升了探空仪的整体观测性能。
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  • 高翠翠,陈浩伟,徐道生,林晓霞,张邦林
    2025,51(5):566-580[摘要(13)][PDF(39)8.77 M][HTML()]

    2022年5月21日至6月21日期间,华南地区发生了近10年来最强的“龙舟水”。此次“龙舟水”极端性强、累计降水量大、强降水过程频繁,造成了重大经济损失。选取华南地区比较常用的TRAMS和ECMWF两种业务模式预报产品,将“龙舟水”期间暴雨过程划分为锋面和暖区暴雨两类,并分别进行检验评估,旨在了解极端“龙舟水”背景下两种模式对于锋面和暖区暴雨的预报偏差特征。和传统点对点方法相比,MODE方法能够有效避免模式中由于降水位置偏差导致的高空报率现象。进一步对MODE方法中暴雨对象的数量、位置、面积和强度评估结果进行分析,发现:高分辨率的TRAMS模式降水预报产品比ECMWF模式具有更好的暴雨对象识别和匹配能力;TRAMS模式对暖区暴雨的位置预报大多偏东,而ECMWF模式的锋面暴雨预报则基本偏北,上述两种降水位置偏差特征与不同模式对低空偏南气流的预报误差密切相关;TRAMS模式对锋面暴雨面积的预报与观测较为接近,对暖区暴雨面积的预报则偏大;ECMWF模式对锋面暴雨和暖区暴雨面积的预报均偏小;TRAMS模式对于暴雨强度和极值的预报比ECMWF模式更接近实况,但是对极端强降水仍然存在低估的现象。研究结果可为预报员了解不同业务模式对于“龙舟水”的预报误差特征提供新经验,对于进一步开展TRAMS模式的误差来源诊断和模式改进也有参考价值。
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  • 王丹,余贞寿
    2025,51(5):581-594[摘要(12)][PDF(31)3.26 M][HTML()]

    数值模式精细化的降水预报对流域的防汛防洪工作有重要的支撑作用。2020年梅汛期间,持续强降水导致新安江水库发生建成以来最大洪水事件且首次全面开闸泄洪。文章基于站点观测降水资料,评估4个全球模式和4个区域模式对新安江流域降水和面雨量的预报性能,并重点关注模式对流域降水的极端性和累积效应的预报能力,以了解当下业务预报模式能否满足水库泄洪预报服务的需求,此外,还分析了地形高度对各模式降水预报的影响。结果表明:(1)全球模式普遍低估降水,且对极端降水的预报能力弱于区域模式;区域模式对降水预报则多表现为偏高估计,单模式间的离散度较大,多模式预报的集合平均表现更佳。(2)区域模式对暴雨至大暴雨量级的降水预报表现较好,但对其落区和发生时间上存在一定偏差。(3)相较于模式单日降水的预报评估,综合考虑模式预报降水的累积效应和极端性对水库泄洪预报更具指示意义。(4)地形高度对各模式预报暴雨及以上量级的极端降水有较为明显的影响,区域模式随地形增高预报优势逐渐明显,尤其是浙江省中尺度数值预报业务系统和浙江省快速更新同化预报系统,TS评分由不足0.10提高到0.15左右;而全球模式对暴雨及以上量级的预报能力下降,中雨及以下量级的降水受地形影响不显著。
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  • 余文梅,陈豫英,马国涛,牛建军,杨苑,李向栋
    2025,51(5):595-606[摘要(16)][PDF(78)13.10 M][HTML()]

    基于固原C波段多普勒天气雷达和X波段双偏振雷达观测资料,结合ERA5逐时再分析、葵花8号卫星、常规气象观测等多源资料,对2021年7月12日宁夏六盘山区一次局地特大冰雹(直径≥5 cm)的成因和雷达观测特征进行分析。结果表明,多单体风暴合并发展形成的超级单体导致此次特大冰雹出现。六盘山区地面中尺度辐合线、中尺度气旋和局地环流是中尺度对流系统的主要触发、增强系统,同时也影响其移动方向。大冰雹出现时,C波段雷达反射率因子(Z)≥65 dBz、三体散射长钉(TBSS)长度≥20 km、垂直累积液态水含量(VIL)≥40 kg·m-2;X波段雷达低层水平反射率因子(ZH)高值区的相关系数(CC)<0.8,中高层ZH高值区的差分反射率因子(ZDR)和差分传播相移率(KDP)为负值、CC<0.8。特大冰雹出现时,C波段雷达Z≥70 dBz、TBSS长度≥30 km、VIL≥50 kg·m-2;X波段雷达低层ZH高值区的CC<0.6,CC<0.5的区域形成的“空洞”有助于识别空中特大冰雹所在区域及高度。有界弱回波区附近的ZDR柱和CC环可指示超级单体中高层强上升气流的位置,ZH和双偏振参量特征对不同尺寸冰雹的识别和预警具有很好的指示意义。
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  • 王嘉鑫,王成刚,严家德,苗世光,刘志涛,樊嵘
    2025,51(5):607-617[摘要(14)][PDF(33)5.23 M][HTML()]

    边界层急流通过促进物质与能量的交换,与空气污染、降水等问题密切相关,研究边界层急流有助于大气污染和极端天气预报水平的提高。在利用2018年3月至2019年2月多普勒测风激光雷达资料对北京地区边界层急流的研究过程中,发现了一种特殊的急流现象,使用数值模拟方法对该现象形成机制进行了研究。结果表明:该急流强度在6 m·s-1左右,多出现在02—09时(北京时)。急流厚度较薄,仅500 m左右,急流轴高度仅有200~300 m,明显低于经典型边界层急流。垂直方向风切变明显,急流内部以东北风为主,而急流上方为西南风。在风向转换区形成了一条弱风速带,该区域对低层急流进行了“包裹”,故称其为弱风速带包裹型边界层急流。地形强迫作用是弱风速带包裹型边界层急流形成的根本原因。受太行山脉与燕山山脉的阻挡及夜间地形冷泄流的共同作用,靠近山体的平原地区形成了一条浅薄的东北风控制带,长、宽、高分别为130 km、10 km 、600 m,该风速带即为弱风速带包裹型边界层急流出现的位置,同时也是急流高度较低的成因。夜间山风带来的大量冷空气会楔入平原地区底部,形成明显的地形逆温,在逆温层的作用下,大气湍流运动迅速减弱,上方气流与地面解耦形成急流。随着地面冷池的增厚及向南扩展,急流也不断向南、向上发展,日出后随着逆温层消散,急流逐渐减弱消散。弱风速带包裹型边界层急流的发生对北京地区大气底层污染物的传输扩散、城市热岛结构演变都具有重要的作用。
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  • 刘达,董林,向纯怡
    2025,51(5):618-627[摘要(14)][PDF(23)2.06 M][HTML()]

    2020—2023年连续发生的三次La Nina事件引起了广泛关注,“三重”La Nina现象引起了全球天气和气候异常变化。利用中央气象台和美国国家飓风中心热带气旋数据集统计发现,2022年9月北太平洋活跃的热带气旋数量远超过历史同期平均水平,其中东北太平洋热带气旋数量达到了近70年来的峰值。基于再分析数据,利用热带气旋动力潜在生成指数分析发现对流层中层的垂直运动对北太平洋活跃的热带气旋数量增多有显著贡献。进一步研究发现,在La Nina事件期间,西北太平洋暖池持续增温,菲律宾附近对流活动增强,海洋性大陆附近西南风增强,迫使副热带高压北抬,西北太平洋热带气旋活跃区域对流层低层反气旋式环流转变为气旋式环流,对流层中层上升运动增强,为西北太平洋热带气旋的活动提供了有利的背景场。与此同时,La Nina事件导致东北太平洋经向温度梯度不断增加,经向哈得来环流增强,中、低纬度上升运动增强,墨西哥西部副热带高压向东移动,东北太平洋活跃的热带气旋数量增加。
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  • 乔琦,李莹,杨国威,陈逸骁,洪海旭,代潭龙,朱晓金,王有民,王国复
    2025,51(5):628-635[摘要(14)][PDF(28)3.72 M][HTML()]

    2024年全球表面平均温度较工业化前水平高出1.49℃,较1991—2020年平均值偏高0.61℃,成为全球有气象记录以来最热一年。全球海平面温度和2000 m以上的海洋热含量都达到了历史高点。南极和北极的海冰面积都显著低于平均水平。哈萨克斯坦、巴基斯坦、阿富汗、韩国、法国、俄罗斯、印度尼西亚、南非、中国等地遭遇强降雨并引发洪水、山体滑坡等次生灾害,印度北部、欧洲多地遭遇高温热浪,巴西遭遇有记录以来最严重干旱。热带气旋造成损失严重,美国发生多起龙卷。
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  • 运晓博,杨寅,刘海知
    2025,51(5):636-644[摘要(12)][PDF(52)19.16 M][HTML()]

    2025年2月北半球大气环流主要特征为极涡呈偶极型分布,东半球极涡较常年偏弱,分裂出低涡控制中纬度西北太平洋地区,位于东亚地区东部的平均槽较常年偏强,南支槽位置偏东且活跃。2月全国平均气温较常年同期偏低0.4℃,东北地区南部、内蒙古中部、华北北部、贵州西部、广西西部等地偏低2~4℃;平均降水量较常年同期偏少约35%,新疆、内蒙古中西部、华北、黄淮中西部、江淮、华南中东部等地偏少80%以上,但西南地区大部、西北地区中东部降水量偏多100%以上。月内冷空气活动频繁,出现2次较强冷空气和1次寒潮天气过程,其中6—8日的寒潮过程造成我国中东部大部地区剧烈降温和显著低温。南支槽引导低纬暖湿空气输送至我国南方地区,并与南下冷空气交汇产生5次大范围雨雪天气过程。预报难点集中在中短期时效内如何应用多源实况观测及时开展预报检验,以调整高低空系统强度和移动路径,提高降温和雨雪预报准确率。
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