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    2019年 第45卷 第12期
    刊出日期:2019-12-21
      
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  • 范宇恩,陈静,邓国,陈法敬,刘雪晴,徐致真
    2019,45(12):1629-1641[摘要(107)][PDF(68)2.77 M][HTML(16)]

    中国气象局数值预报中心自2014年建立了区域集合预报业务系统,其使用的侧边界扰动由全球集合预报系统动力降尺度得到。为深入了解侧边界扰动对区域集合预报的影响,基于15 km水平分辨率的区域集合预报模式,使用动力降尺度方法和尺度化滞后平均法(scaled lagged average forecasting,SLAF)设计构造了两种侧边界扰动方案,并开展了2015年7月共6天的集合预报试验,利用集合均方根误差、集合离散度、连续分级概率评分、离群值、Brier Score及相对作用特征曲线面积等概率预报检验方法进行了多方面检验,分析了两种侧边界扰动方案对区域集合预报质量的影响。结果表明:动力降尺度侧边界扰动方案(DOWN)的扰动总能量在各垂直层次均大于SLAF方案,使得边界上前者的离散度大于后者,集合扰动增长更为合理;对于等压面要素和地面要素,DOWN方案的离散度、Outlier、CRPS等评分优于SLAF方案,反映了DOWN方案构造的侧边界扰动更加合理;在降水概率预报技巧方面,SLAF方案在评分上具有一定优势,但评分的提高没有通过显着性水平检验,因此认为两种方案对降水预报的改进基本相当。
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  • 徐国强,赵晨阳
    2019,45(12):1642-1650[摘要(109)][PDF(88)12.12 M][HTML(15)]

    2017年5月7日广州发生了特大暴雨,为研究不同背景场资料对这次暴雨过程的影响,模式背景场分别采用美国NCEP的GFS资料和中国的T639资料,利用GRAPES_Meso模式对这次暴雨过程进行了数值模拟和影响分析;数值试验结果表明,采用不同的背景场对这次暴雨过程具有显着影响,用T639资料(T639_run)作为模式背景场大致模拟出了这次暴雨过程,而采用NCEP GFS数据(GFS_run)模拟的降水明显偏北。其原因是,采用 T639资料做背景场时,华南暴雨区域存在深厚的水汽输送,同时存在强烈的上升运动,可以产生极端强降水;而采用GFS资料进行数值模拟时,实际暴雨区上空的上升气流较弱,水汽输送也较弱,使强降水落区偏北。GRAPES_Meso模式模拟的华南地区的云顶高度整体偏高,云顶温度整体偏低,相对来说,采用T639_run的模拟结果优于GFS_run的结果,该研究结果可以为云降水方案中的水物质和云量计算方案的改进和优化提供一定的参考。
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  • 蓝柳茹,李栋梁
    2019,45(12):1651-1665[摘要(62)][PDF(50)14.21 M][HTML(14)]

    利用NCEP/NCAR再分析资料和Hadley中心海冰密集度资料,对1951—2017年冬季西伯利亚高压南界东段(SHSBES)的变化特征及其与北极海冰的关系进行研究,并比较季内差异。结果表明:冬季SHSBES在20世纪60年代中期由偏南转偏北,70年代末偏南,自20世纪90年代进入正常略偏南状态。12月SHSBES年代际转折时间较早,1月和2月与冬季相似。冬季SHSBES与同期北极大西洋扇区海冰关系最好,海冰偏少有利于冬季贝加尔湖阻塞高压建立;9月北极大西洋扇区海冰与12月SHSBES关系最好,海冰偏少有利于12月西欧阻塞高压建立;3月北极西半球区海冰则可影响到次年1月和2月的SHSBES,3月海冰偏少使次年1月贝加尔湖西侧阻塞高压建立,2月形成三阻(西欧、贝加尔湖、勘察加半岛)。在动力作用上,阻塞高压环流使西伯利亚高压东南部及其以南处于脊前负涡度平流区,气流下沉,地面增压,促使SHSBES南伸,反之亦然。在热力作用上,9月大西洋扇区和3月西半球区海冰偏少(多)分别使12月、次年2月西伯利亚南界及其以南偏冷(暖),利于地面加压(减小),引导SHSBES南(北)移。
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  • 王威,胡秀清,张鹏,闵敏
    2019,45(12):1666-1679[摘要(49)][PDF(50)19.07 M][HTML(19)]

    Himawari-8是日本发射的新一代静止气象卫星,与前一代的MTSAT2相比,在时间、空间分辨率上都有了很大提升,特别是红外通道数量从4个增至10个,为红外遥感沙尘提供了新的观测数据。本研究利用Himawari8的红外观测数据,发展了仅用红外通道的沙尘全天候判识算法,可以实现对白天和夜间的连续监测。算法在前人基础上去除了可见光通道,同时引入更多红外通道来进行云检测和沙尘判识。由于一日之中,地表温度发生变化,因此针对白天和夜间设置了两套不同的判别阈值,来保证算法的全天适用性。最后通过两次沙尘事件对沙尘判别结果的分析和检验表明,遥感判识结果与地面气象站和PM10观测较为一致,说明了只用红外通道全天候判识沙尘的可行性。
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  • 陈凤娇,李迎新,高金兰,王云,朱华亮
    2019,45(12):1680-1690[摘要(61)][PDF(45)9.46 M][HTML(16)]

    基于500个国家站雨量计的观测,从时空分布、不同地形条件、不同等级的降水强度及日变化角度,对比评估了2014—2016年夏季多星集成降水产品TMPA和IMERG在中国中东部的适用性。研究结果表明,与雨量计相比,TMPA和IMERG降水产品能较好地反映夏季中国中东部逐日降水量的变化规律,IMERG的平均误差更小。IMERG降水产品的日平均降水量与雨量计的相关性更高,相关系数超过0.9,而TMPA仅为0.8。在中国中东部的平原和山区,IMERG降水产品对弱降水(<4 mm·d-1)强度和弱降水频次的表征能力,较TMPA降水产品有明显的改善;但IMERG降水产品对山区的强降水频次的探测较TMPA降水产品改进有限。从日变化来看,TMPA降水产品明显低估早晨的降水强度和降水频次,且高估了午后的降水强度和降水频次。IMERG降水产品作为高时空分辨率的准全球降水资料,在中国中东部有较高的精度,未来可应用于气象和水文模式中。
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  • 于晓晶,唐永兰,于志翔,赵玲,姚俊强
    2019,45(12):1691-1699[摘要(65)][PDF(48)1.60 M][HTML(14)]

    基于新疆天山山区2012—2015年夏季的GPS/PWV资料、探空资料和逐日降水资料,运用多种统计方法,分析天山山区夏季大气可降水量(PWV)的时空变化特征,并初步探讨其原因。从夏季平均值分布来看,天山山区各站PWV分布存在明显差异,与海拔高度呈显着负相关关系;且低海拔站点PWV比高海拔站点表现出更大的发散性和可变性,有雨日PWV的极值、中位数等整体高于无雨日。天山山区夏季PWV表现出显着的月变化和日变化。大部分站点7月PWV最大,6月次之,8月最少;一日之中在10时左右出现日最大值,个别站点表现出不同的变化特征,且有雨日和无雨日也存在一定差异。天山山区各站夏季降水量与其PWV关联性不明显,降水量和水分循环指数均与海拔高度呈显着正相关关系。这可能是因为夏季山区高海拔站点更易产生局地对流性降水,从而增加水分循环次数所致。
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  • 王蓉,黄倩,岳平,王敏仲
    2019,45(12):1700-1709[摘要(52)][PDF(45)2.74 M][HTML(14)]

    基于敦煌野外观测资料和大涡模式,研究了垂直方向不同尺度湍涡对夹卷及示踪物垂直传输的影响,明确了模式垂直分辨率在模拟结果分析中的作用。结果表明:垂直方向上小尺度湍涡对夹卷作用贡献更大,小尺度湍涡较多时夹卷层相对更暖,而夹卷层厚度、夹卷强度和风速变化受垂直方向湍涡尺度影响较小。当垂直分辨率为50 m时,越往夹卷层上部,上升气流和下沉气流分布较多且强度较大;分辨率为10、20和30 m时,夹卷层各高度垂直速度、位温和示踪物浓度分布较接近。另外,垂直方向湍涡尺度对示踪物垂直传输高度影响不大,而对示踪物的空间分布有一定作用。当大尺度湍涡较多且强度较强时,越有利于将高浓度的示踪物向上传输。综合考虑到模式采用较高分辨率模拟时产生的噪音及计算时间等问题,认为模式采用30 m的垂直分辨率,既能较好地模拟出夹卷层平均结构特征,又能模拟出夹卷层湍流的精细分布,是较为理想的选择。
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  • 刘静,才奎志,谭政华
    2019,45(12):1710-1717[摘要(81)][PDF(59)2.78 M][HTML(16)]

    利用2018年7—8月GRAPES_3 km、东北短临(WRFRUC)高分辨率模式综合雷达回波预报数据和辽宁省SWAN雷达组合反射率(MCR)实况,基于邻域法FSS评分指数,分析模式在台风北上和副热带高压边缘暴雨过程中的雷达回波预报能力。结果表明:两家模式在不同降水过程中对小阈值雷达回波有较好的预报技巧,随着回波量级增大,模式预报FSS逐渐减小,雷达回波>55 dBz时,FSS甚至为0。当邻域半径是3时,35 dBz 以下的回波预报中GRAPES模式在台风北上暴雨中的预报技巧低于副热带高压边缘,>35 dBz则相反。WRFRUC模式始终表现为台风北上暴雨中预报较好。当邻域半径>9时,WRFRUC模式在台风暴雨中的FSS评分高于GRAPES模式,GRAPES模式在副热带高压暴雨中的FSS评分始终高于WRFRUC模式。GRAPES和WRFRUC模式的最大FSS评分技巧均出现在邻域半径是11时,分别为0.239和0.195。GRAPES模式中FSS评分在12 h逐小时预报中前3个时次较强,WRFRUC模式则表现为中间时次强,两头弱。
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  • 王美蓉,郭栋,钟珊珊
    2019,45(12):1718-1726[摘要(57)][PDF(52)1.09 M][HTML(15)]

    大气热源是高原气象学的理论要点,研究其计算方法及其适用性,对加深高原气象学的认识,开拓“高原气象学”课程学生的视野,都具有重要意义。然而,精确计算大气热源仍是个挑战。本文详细介绍了大气热源两种计算方法,即正算法和倒算法,并基于站点观测、卫星辐射资料(ISCCP和SRB)及4套再分析资料(NCEP/NCAR、NCEP/DOE、ERA-Interim和JRA55),比较了不同资料计算所得夏季高原热源多尺度变率的差异。结果显示利用正算法时,辐射资料的选择需慎重;而在利用倒算法时,再分析资料的选择则需根据热源的研究尺度而定,不同再分析资料差异颇大。就长期趋势变化而言,再分析结果<Q1>-JRA55最接近观测;而在年际尺度上,<Q1>-ERAI与<Q1>-JRA55两套结果能近似重复观测计算所得热源变率;在季节内尺度上,多套再分析资料差异性缩小,均可细致刻画高原夏季热源变化周期,在高原地区均有较好的适用性。
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  • 郝民,王瑞春,陆慧娟,龚建东
    2019,45(12):1727-1735[摘要(48)][PDF(46)3.55 M][HTML(15)]

    探空观测资料无论在天气预报还是数值预报中都是最基本和最重要的一类资料源。Vaisala RS92/90探测仪资料又在这类观测中占比很大,其湿度观测资料质量的好坏直接影响同化分析和降水预报,故需要对该资料进行质量评估与偏差订正。通过与NCEP和EC再分析的湿度场比较,发现Vaisala RS92/90探测仪的湿度观测偏差,借鉴Yoneyama et al(2008)对该仪器湿度观测的偏差订正方案,从几种订正方案中优选出对分析改进最为显着、考虑太阳辐射等因素影响的订正方案,并将该方案应用到GRAPES-GFS准业务试验中。试验结果表明:Vaisala RS92/90探空湿度观测偏差订正后,同化分析与预报有中性偏正效果。连续试验中订正后预报距平相关在东亚与热带有改进,预报评分显示热带、北半球评分略有提高。该订正方案在实际业务中有其应用价值。
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  • 信志红,郭建平,谭凯炎,张利华,孙义,杨荣光
    2019,45(12):1736-1746[摘要(55)][PDF(54)1.67 M][HTML(17)]

    选用黄淮海冬麦区4个半冬性小麦品种郯麦98、山农18、徐麦33、皖麦52为试验材料,通过分期播种试验,利用方差分析、相关分析、逐步回归和通径分析等方法,分析半冬性小麦籽粒灌浆速度变化趋势和气象因子对灌浆速度的影响。结果表明,正常播期冬小麦灌浆速度波动性最小、千粒重最大,迟播10 d冬小麦灌浆速度波动性最大、千粒重最小;华北区品种郯麦98灌浆速度表现最稳定、千粒重最高,而黄淮区品种皖麦52灌浆速度最大;半冬性小麦灌浆持续期为35~39 d;南北气候差异是影响各品种冬小麦灌浆速度不同的原因之一。半冬性小麦各播期灌浆速度的变化趋势一致,灌浆速度变化与相关显着气象因子的变化规律相符合;灌浆速度峰值期一般出现在开花后15~25 d,迟播冬小麦最大灌浆速度出现时间较对照处理提前,不利于提高粒重;气温条件对冬小麦灌浆速度影响显着,其中最高气温要素是影响不同播期品种灌浆速度的共有关键因子。通径分析表明,最高气温对灌浆速度的作用由自身的直接效应决定,而日照时数与最低气温对灌浆速度的作用与间接效应一致;最高气温平均值对灌浆速度的影响最重要,日照时数和最低气温平均值对灌浆速度的影响较弱;最高和最低气温平均值、日照时数均为灌浆速度的限制因子,其中最高气温平均值对灌浆速度变化的决策作用最大。
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  • 胡海川,周军
    2019,45(12):1747-1755[摘要(77)][PDF(63)1.66 M][HTML(16)]

    利用2015年2月至2018年2月地面气象常规观测中逐小时极大风及欧洲中期天气预报中心集合预报中6 h极大风预报数据,选取渤海海域代表站点,对集合预报极大风产品进行预报误差特征分析。分析表明:集合预报极大风产品的离散度明显偏小于均方根误差,各个预报成员的预报结果集中与否并不能反映出预报可信度。受模式预报能力所限,无法简单通过集合预报选取出最为可信的预报结果。集合平均、第75%分位值、最大值在极大风预报中各有优劣,因此基于以上三个统计量及不同量级风速发生的频率建立了渤海极大风预报客观订正方法,试验对比分析表明,该订正方法可以使极大风预报准确率有效的提高,为大风天气过程预报提供重要参考。
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  • 孟丹,陈正洪,陈城,孙朋杰,阳威
    2019,45(12):1756-1761[摘要(92)][PDF(70)16.88 M][HTML(14)]

    利用1981—2014年我国资料齐全的93个高空气象观测站(距离雷达300、600、900 m高度)的探空风资料,按照气象地理区划,借助GIS分析了边界层内不同高度风速及其趋势的时空变化,得到以下结论:300~900 m,东北和华北地区累年平均风速较大,西南和西北地区累年平均风速较小;边界层内各高度同一地区平均风速的月变化趋势基本一致,但各地区季节风速变化不同,同一地区月平均风速的年较差随高度上升而增大;300 m,各地区年平均风速均显着减小;在600和900 m,华北、西北、华中地区年平均风速呈增加趋势,东北地区年平均风速呈减小趋势,但均未通过显着性水平检验;各高度年平均风速空间分布均为东北地区较大,尤其大兴安岭和东北平原地带;从沿海到内陆,由东至西风速逐渐减小;在300 m,全国年平均风速以减小趋势为主;在600 m,全国大部分地区年平均风速呈增加趋势,尤其是中部、西北和华东沿海地区;在900 m高度,全国年平均风速变化趋势呈现由边界向内部的包围态势,中心地区呈增加趋势,边界地区均呈减小趋势,但是通过显着性水平检验的地区不多。
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  • 孙舒悦,董林
    2019,45(12):1762-1768[摘要(84)][PDF(78)6.11 M][HTML(11)]

    2019年9月环流特征如下:北半球极涡呈单极型分布,强度偏弱;亚洲大陆中高纬为两槽一脊型;西北太平洋副热带高压明显偏西、偏强。9月全国平均降水量62.4 mm,较常年同期(65.3 mm)偏少4%;全国平均气温为17.7℃,较常年同期(16.6℃)偏高1.1℃。月内共出现了4次主要的区域性强降水过程,其中2次降水活动与台风有关。共有6个台风在西北太平洋和南海海域活动,无台风登陆我国。月内,华西秋雨南区开始偏早,影响显着;长江中下游气象干旱持续发展;江南、华南北部和华北部分地区出现高温天气;黑龙江、内蒙古等多地遭受风雹灾害;黑龙江和内蒙古部分地区遭低温冷冻灾害。
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