2021年第45卷第3期

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• 华南前汛期粤西海岸低空急流特征及其对地形降水的影响

  陈晓庆, 蔡景就

  优先出版日期:2024-07-25  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2406.23082

  摘要(0) HTML(0) PDF(2.58 M)( 0)

  摘要：本文基于2014～2016年华南前汛期（4～6月）广东省（简称粤）阳江市海陵岛风廓线雷达观测资料、地面自动观测站降水资料和ERA5再分析数据集，分析了粤西海岸低空急流的结构特征、日变化特征及其形成机制，并探讨了不同强度边界层低空急流对广东三个关键区域的地形降水时空分布影响。研究表明：（1）基于本文提出的低空急流四个等级判定标准，低空急流累计发生概率为21.2%，其中以1-3级低空急流为主，4级低空急流较为罕见。大部分（77.1%）低空急流的风速不超过14 m?s-1，84.7%的低空急流风向为西南风，低空急流中心最大风速下方的风速垂直切变大多介于（5～25）×10-3s-1。低空急流最大风速出现的高度呈现出双峰结构，大部分低空急流出现在1 km以内的边界层。（2）天气尺度系统相关的低空急流日内发生频数表现为夜间单峰结构，而边界层急流发生频数为昼夜双峰结构。边界层急流夜间主峰值出现在上半夜至早晨，与局地海陆风触发的惯性振荡机制有关，白天次峰值主要出现在下午。近地面附近的低纬亚洲大陆低压与西北太平洋洋面高压两个高低值系统间的压力差对不同强度边界层急流形成起着关键的作用，白天大陆低压发展是强边界层急流午后峰值形成的主要原因。（3）边界层急流对广东地形降水分布和强度的影响机制复杂。粤中北部内陆和粤东沿海区域均以大尺度山脉迎风坡地形降水为主，边界层急流越强，地形降水越强；粤东沿海强地形降水落区稳定，而粤中北部内陆地形降水中心随边界层急流增强而西北移。粤西海岸带中小尺度地形的迎（背）风坡及尾流辐合区均可产生明显地形降水，强地形降水需在合适的低空入流风速背景下发生。（4）在地形降水日变化方面，粤中北部内陆区域降水在不同强度边界层急流影响下均出现了下午和早晨双峰结构，下午峰强度约为早晨峰的两倍，双峰强度随急流加强而增大；粤东沿海区域降水随着急流强度增强，降水由日内双峰结构演变为三峰结构；粤西海岸区域降水在较弱急流影响下为双峰，在4级强急流影响下为三峰结构，而在3级中等偏强急流影响下表现为中午单峰结构。

• 北京城市草地土壤CO2排放和CH4吸收通量的变化特征及其影响因素

  张天力, 战杨, 谢军飞, 韩琳, 姚志生

  优先出版日期:2024-07-25  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2406.24101

  摘要(1) HTML(0) PDF(1.68 M)( 0)

  摘要：随着城市人口密度的不断增长和城市化进程的加快，城市生态系统已成为影响全球气候变化的热点区域。但是，城市草地作为城市生态系统的重要组成部分，其对土壤—大气CO2和CH4交换过程的影响尚不明确。为此，本文依托北京城市绿地生态系统定位观测研究站，采用静态暗箱-气相色谱方法对三种典型城市草地类型（即以C4草种为主的暖季草地和以C3草种为主的冷季草地与林下地被）的土壤CO2排放和CH4吸收通量及其辅助环境因子进行了一个完整周年的田间原位观测研究。结果表明，三种城市草地类型的土壤CO2排放和CH4吸收通量在整个观测期内具有相似的季节变化动态，这说明不同城市草地类型对土壤呼吸和CH4吸收通量的季节变化特征无明显影响。城市草地土壤CO2排放的季节变化主要受土壤温度和土壤水分含量变化的影响，二者的协同作用可以解释土壤CO2排放变化的77%~87%；而城市草地土壤CH4吸收通量的变化主要受土壤水分含量的影响，且两者之间呈显著负相关关系。在全年尺度上，三种城市草地类型的土壤CO2年排放量在12.1~15.2 t C ha-1 yr-1之间，其土壤CH4年吸收量范围为3.71~4.27 kg C ha-1 yr-1。尽管城市草地非生长季的低温通常会抑制微生物活性而降低土壤呼吸和CH4吸收强度，但结果显示非生长季土壤CO2排放和CH4吸收量分别占全年总量的10%~18%和39%~51%，突出了开展完整周年观测研究的重要性。对比三种城市草地类型，以C4草种为主的暖季草地相较于冷季草地和林下地被（二者均以C3草种为主）具有明显较高的土壤CO2年排放量，但却显著降低了土壤CH4年吸收量，这与其土壤性质以及植被特性的差异有关。综上，该研究结果表明种植C3草种有利于城市草地土壤—大气CO2和CH4交换过程的减排增汇，这将有助于合理规划和利用城市草地，以缓解快速城市化对气候变化所带来的影响。

• 太行山地区一次人工防雹效果物理检验

  姚展予, 姚祖刚, 胡向峰, 张泽群, 刘臻, 姚振东

  优先出版日期:2024-07-25  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2406.24010

  摘要(0) HTML(0) PDF(2.36 M)( 0)

  摘要：选取2019年5月26日太行山东麓河北邯郸的一次人工防雹作业过程，利用石家庄SA多普勒天气雷达、邢台探空、风云卫星FY2F和ERA5再分析资料等对比分析了本次防雹作业的天气过程和作业前后各雷达探测物理量的变化。结果表明：河北邯郸在高空槽、低层切变线和高层辐散的共同影响下产生了强对流天气，防雹作业后6分钟，作业云体单元最大垂直累积液态水含量(VIL)从63.4 kg/m2下降到30.0 kg/m2，作业后18分钟，作业云体单元强回波中心高度从9.0 km下降到2.7 km，作业后42分钟，最大组合反射率下降了36.5 dBZ，最大回波顶高下降了10.6 km，作业后48分钟，最大VIL、强回波中心高度、最大组合反射率、最大回波顶高分别下降了97.6%、100%、57.7%、79.6%，作业云体单元各雷达探测物理量下降速率均大于发展相似但未进行防雹作业的对比云体单元。双比分析显示本次防雹作业在24分钟后各物理量双比值小于1，防雹效果显著。

• 超强台风利奇马(1909)分析/再分析海面风与实测资料偏差分析

  夏天竹, 李肖霞, 于润玲, 张雨潇, 李雁, 林鹏飞

  优先出版日期:2024-07-24  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2306.23042

  摘要(4) HTML(0) PDF(3.79 M)( 7)

  摘要：本文对海洋气象漂流观测仪实测、CMA最佳路径数据集、第5代全球气象再分析产品（ERA5）、交叉检验多平台融合矢量风场（CCMP）四种资料的海面风在超强台风“利奇马”期间的变化特征进行分析。ERA5、CCMP两种分析/再分析风资料与实测风的偏差分析表明：(1)风速：当风力＜10级时，漂流观测仪轨迹上的ERA5、CCMP风速较漂流观测仪实测风速偏小；将漂流观测仪实测风速订正到10m高度，风力≤5级时Bias绝对值最小，ERA5（CCMP）为4.3m/s（4.6m/s），风力为7-9级时Bias绝对值最大，约9.2~10.2m/s；“利奇马”近中心海域ERA5、CCMP最大风速较CMA最佳路径数据集偏小，ERA5（CCMP）偏小约10.7m/s（4.6m/s）；ERA5（CCMP）最大风速极值较CMA最佳路径数据集偏低54.5%（23.2%）；(2)风向特征：ERA5、CCMP与漂流观测仪实测风向相关系数接近于0；风力≤5级时风向较实测偏右，风力＞5级时偏左；(3)ERA5、CCMP风向、风速在“利奇马”近中心海域偏差明显，远离中心海域二者吻合度较高。通过对ERA5、CCMP资料进一步分析发现：CCMP能清楚描述热带气旋风场结构及演变过程，“利奇马”为超强台风时结构参数η=Vr/Vmax分布上有闭合环状结构，表明该区域有环状大风速带；“利奇马”强迫时间Tf分布于移动路径两侧，ERA5（CCMP）最大强迫时间为45小时（54小时）。

• 夏季西北太平洋副热带高压主模态年际变化特征及其季节预报模型

  刘菲菲, 陶丽, 张俊凯

  优先出版日期:2024-07-24  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2401.23064

  摘要(2) HTML(0) PDF(14.56 M)( 9)

  摘要：作为东亚夏季风环流系统的重要成员，夏季西北太平洋副热带高压（简称副高）活动对我国降水和西北太平洋上热带气旋活动有重要影响，但副高季节预测仍然具有挑战性。本文采用1979-2022年月平均海气资料和海气指数，基于信息流方法特有的因果关系来挑选副高主模态变化的预报因子，并建立预报模型。本文首先利用经验正交函数（Empirical Orthogonal Function，EOF）分解，得到1979-2020年副高变化的前两个主模态及其对应的主成分（PCs），其分别与El Ni?o衰减和La Ni?a发展关系密切。然后利用信息流和多元逐步回归筛选1980-2015年建模期间PC1和PC2的预报因子。PC1、PC2的预报因子均为7个，PC1的预报因子主要包括了Nino 4指数、赤道中太平洋北部海表温度（SST）等。PC2的预报因子主要包括了热带中太平洋北部SST、AMO指数等，表明由春季PMM（Pacific meridional mode）发展起来的夏季La Ni?a和北大西洋SST对接下来夏季EOF2模态的形成有重要影响。1980-2015年期间预报PCs和实际PCs序列的相关系数达到0.91和0.88，并用该预报模型预报2016-2020年PCs序列，相关系数分别达到0.74和0.85。1980-2022年的预报重构场与实际观测场的区域平均时间相关系数、多年平均的空间相关系数分别为0.63、0.48，均通过99%的信度检验，且预报的效果很大程度上依赖于预报上限。我们还通过PCs值进行相似年份预报，以弥补重构场异常较弱的缺陷。

• 东亚冬季大范围长时间气温反相事件及成因探究

  李雪妍, 祁莉

  优先出版日期:2024-07-24  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2310.23105

  摘要(2) HTML(0) PDF(2.46 M)( 6)

  摘要：东亚冬季气温存在显著的季节内冷暖起伏，给人民的生产生活带来了深远的影响。本文主要使用1980-2022年冬季逐日NCEP再分析资料，筛选42年冬季中最典型的“冷转暖”事件和“暖转冷”事件，分析了东亚冬季大范围、长时间的气温反相事件的特征及其主要影响因子。结果表明：（1）在42年冬季中存在典型的21个“冷转暖”事件及6个“暖转冷”事件，偏暖和偏冷之间的气温差均高达10℃以上，维持时间超30天，并且“冷转暖”事件和“暖转冷”事件均表现出全区一致的冷暖转相。（2）无论是“冷转暖”事件还是“暖转冷”事件，在温度转相前2天左右乌拉尔山地区的位势高度先发生位相转变。伴随着乌拉尔山地区位势高度异常由负转正，2天后东亚气温将由偏暖转为偏冷，反之亦然。（3）“暖转冷”事件中，乌拉尔山地区位势高度异常的转向与NAO南中心密切相关，在温度转向前35天NAO南中心在平流层已出现位势高度正异常信号，并下传至对流层，形成波作用通量向东传播至乌拉尔山地区，使得其位势高度由负转正，进而造成东亚气温反转。“冷转暖”事件则主要与NAO的北中心有关，温度转向前30天位势高度负异常已出现在平流层，并下传至对流层进一步造成乌拉尔山地区位势高度转向。平流层NAO南、北中心位势高度的变异与相应气温转向事件中气温的30天超前相关系数高达-0.8，因此，对它的监测和预测将有利于我们提前30天预测东亚冬季气温大范围、长时间的季节内转向。

• 东北冷涡暖季气候特征及其降水在黑龙江省的时空分布

  任丽, 刘颖

  优先出版日期:2024-07-24  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2401.23127

  摘要(3) HTML(0) PDF(1.97 M)( 5)

  摘要：本文使用黑龙江省80个国家站小时降水量资料及NCEP/ NCAR再分析资料，分析了1981—2022年暖季（5—9月）东北冷涡及其降水的气候特征，研究了冷涡降水在黑龙江省复杂地形下的时空分布特征。研究结果发现，（1）黑龙江省暖季年平均降水量、冷涡过程降水量及占比均呈现显著的年际、年代际变化特征。暖季年平均降水量在1998年以前为缓慢减弱趋势，之后为明显增强趋势；冷涡过程年平均降水量整体呈现增强趋势。（2）降水量和降水频次的峰值均位于14—17时。降水量较降水频次的日变化幅度更大。降水强度越大，其日变化和年际变化特征越显著。（3）强降水发生频次和贡献率均是白天大于夜间。降水强度越大对总降水的影响程度越大。东北冷涡过程中强降水的贡献在增加，降水强度越大增加趋势越显著；弱降水的贡献在减少。（4）极值空间分布特征与局地地形密切相关，平原向山区的过渡区域降水极值最大，极易发生强降水，山区和平原降水极值相对较小。

• 影响秦皇岛和唐山地区夏季降水年际变化的大尺度环流和海温因子

  向亮, 孙婉怡, 张潇潇, 祝从文

  优先出版日期:2024-07-24  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2312.23112

  摘要(4) HTML(0) PDF(18.78 M)( 5)

  摘要：本文基于1981–2022年中国站点逐日降水数据、JRA-55大气再分析资料、ERSST月平均海温，以及太平洋年代际振荡（PDO）、厄尔尼诺（Ni?o3.4）指数，采用EOF、相关和合成等统计方法，揭示了秦皇岛和唐山（简称秦唐地区）夏季降水年际变化特征，探讨了对其产生影响的大尺度环流和海温因子。结果表明，秦唐地区夏季降水年际变化的主模态表现为符号一致性特征，降水量呈由北向南递减分布。蒙古气旋（MC）和日本海高压（SJH）是影响该地区夏季降水的两个关键环流系统，环流强度与降水量变化存在显著的正相关。MC和SJH偏强有利于水汽输送和冷暖空气交汇，导致该地区夏季降水极端偏多；当SJH偏弱时，水汽输送减少，该地区夏季降水极端偏少。前期冬春季的Ni?o3.4指数处于负（正）位相时，夏季印度洋海温偏低（高），西北太平洋海温偏高（低），SJH偏强（弱），秦唐地区降水偏多（少）。当春季PDO为正（负）位相时，夏季西北太平洋呈“北正南负（北负南正）”型海温分布，MC偏强（弱），秦唐地区夏季降水偏多（少）。因此，前期冬春季ENSO和春季PDO的位相状态对秦唐地区夏季降水的精细化季节预测具有重要的指示意义。本文的分析结果同样适用于华北地区，为提高华北夏季降水空间精细化的季节预测提供了重要的科学依据。

• 基于多源卫星数据观测中国地区春季沙尘活动的变化及其环流特征

  霍彦峰

  优先出版日期:2024-07-10  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2312.23004

  摘要(11) HTML(0) PDF(2.91 M)( 48)

  摘要：本文利用1980-2021年MERRA2（Modern-Era Retrospective analysis for Research and Applications, version 2）沙尘资料，结合ERA5大气再分析数据，系统地分析了中国春季沙尘的时空分布特征及相关的大气环流异常，结果表明：西北地区沙尘主导了我国春季沙尘的长期变化，并且表现出明显的年际和年代际变化特征。利用EOF分析表明，EOF1主要表现出我国春季沙尘，尤其是西北沙尘的年际变化，而EOF2则主要表现出我国春季沙尘的年代际变化，在空间上为西北与中国其他地区沙尘变化的偶极子变化特征。进一步研究表明，气象要素对中国春季沙尘变化的影响占主导地位，大风是起沙的动力条件，而降水和温度则为沙尘天气的发生提供了一定的背景条件。此外，影响我国春季沙尘变化的下垫面海温异常表现出类拉尼娜型海温，且海温异常能够从前冬一直持续到同期春季，因此对提前预报春季沙尘提供了一定的可能性。

• 大气协同观测网络与大数据平台建设

  赵天保

  优先出版日期:2024-07-10  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2406.24033

  摘要(12) HTML(0) PDF(877.76 K)( 44)

  摘要：野外科学观测研究站是重要的国家科技创新基地之一，也是国家创新体系的重要组成部分。面向大气科学研究对第一手野外观测数据的迫切需求，本文在充分调研中国科学院大气物理研究所野外观测台站的基础上，详细阐述了“大气协同观测网络与大数据平台建设”项目的科学意义、研究内容、实施方案、预期成果与展望等。该项目拟通过顶层设计和优化布局，在有限投入的情况下最大限度地挖掘和利用现有各野外台站资源优势，进行联网协同观测试验，研发时空连续、高精度、高质量的大数据产品，为地球系统模式中关键物理过程参数化方案的改进和优化提供第一手宝贵的数据支撑，服务于国家科技原始创新战略。

• 青藏高原东南一次典型降水性层状云的水凝物分类和过冷液态水含量分布特征

  谭杰, 付丹红, 郭学良, 樊昌元, 苏德斌

  优先出版日期:2024-07-05  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2403.23134

  摘要(23) HTML(0) PDF(138.21 M)( 62)

  摘要：云中水凝物和过冷液态水含量分布特征对于揭示云和降水形成的微物理机制，建立和检验数值模式云物理参数化方案均具有重要作用。基于第二次青藏高原科考在林芝获得的Ka波段云雷达观测数据，在进行质量控制的基础上，研究了2019年9月16～17日一次典型降水性层状云的水凝物分类和过冷液态水含量时空分布特征。 研究结果表明，基于 “K?领域频数法” 的数据去噪率达到1.5～5.0 %，补值率达到3.5～7.0 %。使用 “逐库订正法” 对雷达衰减订正前后的差值为0～5 dBZ。研究发现，该地区典型的层状云降水形成机制具有独特性，是由大尺度环流抬升形成的中高层云和地形抬升形成的低云上下耦合、合并后产生。在初始形成阶段，云顶海拔高度达到12 km，上下层云明显分离，无融化层亮带形成。云内水凝物分布比较均匀，中高层冷云区主要由冰晶、雪组成，存在较高过冷云水含量。在成熟阶段，上下层云实现合并，降水形成，云顶高度下降到10 km左右。云内不均匀性显著增加，形成了明显的融化层亮带和弱对流泡。云内以冰雪粒子为主，对流泡区也存在少量霰粒子，过冷云水主要分布在对流泡区，最大可达到0.5～0.6 g m-3。在衰减阶段，大尺度天气系统过境后造成高层冷云快速减弱，以低层地形云产生的弱暖性降水为主，融化层亮带消失。融化层以上存在很浅薄的冰雪层。

• 阿拉伯海和南海附近的对流异常对2022年夏季长江流域极端高温的调控作用

  郑子谦, 施春华, 郭栋

  优先出版日期:2024-07-05  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2405.23168

  摘要(6) HTML(0) PDF(8.85 M)( 68)

  摘要：2022年7~8月长江流域经历了破纪录的极端高温事件。利用ERA5再分析资料、CN05.1格点资料等，通过频谱分析确定了本次高温事件中包含30–64天的低频特征。线性回归表明欧亚大陆的副热带波列遥相关及两个关键区的热带对流活动与本次高温事件有重要联系。进一步的线性斜压模式结果表明：阿拉伯海-巴基斯坦和南海两地的异常对流在高温事件不同阶段通过大气遥相关调控了长江流域的大气环流。具体而言，高温事件低频周期的正、负位相期间，加强的对流均活动于阿拉伯海-巴基斯坦附近，其热源强迫调控了北侧对流层上部的副热带Rossby波列，进而向东影响下游的长江流域环流异常；南海附近的对流异常激发的Rossby波，通过类太平洋-日本遥相关波列进而影响其北侧的长江流域。气温低频负位相期间，南海对流减弱的响应在长江流域起主导作用，长江流域位于异常正涡度气旋性环流内，纬向冷平流促进了该地区的降温；而气温低频正位相期间，南海对流加强和阿拉伯海对流加强的响应在长江流域是同位相叠加的，长江流域位于异常负涡度反气旋性环流内的偏南侧，下沉运动绝热加热和东南风暖平流加强了该时期的气温正异常。本研究结果有助于进一步理解长江流域极端高温事件的影响机制，为未来夏季极端高温预测提供借鉴。

• 基于U-net神经网络的新疆十米风预报订正研究

  朱延和, 朱寿鹏, 夏平, 孔扬, 周林义, 吕阳, 王宇浩, 张殷宸, 智协飞, 艾力亚尔·艾海提, 霍文

  优先出版日期:2024-07-05  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2405.24023

  摘要(17) HTML(0) PDF(2.49 M)( 46)

  摘要：本文以新疆地区十米风速1-7天预报为研究对象，基于NCEP全球集合预报系统（Global Ensemble Forecasting System，GEFS）2000-2019年新疆地区十米风再预报资料，构建了基于U-net神经网络的深度学习预报订正模型，并以递减平均、分位数映射等传统方法作为参考进行订正技巧对比分析。结果表明，GEFS风速预报在天山和昆仑山等海拔较高的地区误差较大，预报误差呈不对称分布，表现出更多的正偏差。与两种传统方法相比，U-net模型进一步提高整个新疆地区的风速预报技巧，有效改善原始风速预报的正偏差情况，且对天山和昆仑山等原始预报误差较大区域效果尤为显著。此外，本文使用基于均方差分解的误差分解方法来分析误差来源，结果表明，预报订正前后，序列误差项始终是主要误差来源，其随预报时效显著增长。三种订正方法对风速预报的偏差项、分布误差项和序列误差项都有不同程度的改进，其中U-net相较于两种参考预报的优势主要在于其对序列误差项的改进效果，经过U-net订正后序列误差项随预报时效增长缓慢，即使在7天预报时效下，其序列误差项相比原始预报减小~60%。

• 基于测风激光雷达的庐山山谷垂直风廓线观测研究

  陈勇, 段婧, 安俊岭, 马舒坡, 张小鹏, 李军

  优先出版日期:2024-06-27  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2404.23162

  摘要(18) HTML(0) PDF(2.34 M)( 81)

  摘要：考虑到山谷气流的复杂性，我们在山地云雾物理研究和人工影响天气作业中，需要更加关注低层风廓线及垂直气流的观测研究。本文针对我国庐山云雾试验站的山谷地形及其与庐山气象站的85m高度落差特点，利用2019年11-12月云雾试验站测风激光雷达的40-260m高度风廓线和气象站10m风的联合观测，分析了山谷低层风廓线特征、垂直运动与水平气流的关系及其影响因素。结果表明：（1）云雾试验站80m高度与气象站10m高度的风速和风向相关性较好，该高度的垂直速度和水平风速分别以?0.5ms-1、2-4ms-1为主。（2）云雾试验站所处山谷的平均风速随高度递增，白天风速在各高度上均低于夜间；昼夜风速差随高度增大，80m（40m）高度的昼夜风速差分别为-1ms-1（-0.2ms-1）。（3）山谷低层垂直运动的方向主要与山谷开口方向及气流来向有关，与气流强度的关系不大；垂直速率大小与水平风速成正比。如云雾试验站80m高度偏南风（112.5o-247.5o）上升气流占主导，其余风向下沉气流占主导，该关系可延展到260m。（4）山谷低层气流弱风向切变可导致垂直运动分层，反映了山谷地形气流比平原更复杂。

• 湘赣浙闽地区汛期的降水划分及环流特征

  周芳, 王东海, 卫俊宏

  优先出版日期:2024-06-24  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2404.23159

  摘要(23) HTML(0) PDF(7.27 M)( 134)

  摘要：湘赣浙闽地区是中国降水开始最早的地区之一，先后经历华南前汛期、江淮梅雨期和华南后汛期，其降水集中性强，但降水和环流特征与这几者不尽相同。为了研究湘赣浙闽地区汛期降水的基本特征，本文利用地面气象观测站和 ERA5 再分析数据，首先对比了不同季风雨期湘赣浙闽地区降水的特征，然后又分析了其逐侯演变特征，并最终根据候雨日日降水量和强降水站数得出一种划分汛期的新的方式，依照新的方式定义汛期和汛期的不同阶段，并探索了入汛前后以及汛期不同阶段降水和环流的演变特征。研究表明：（1）相较于其他分段方式，新的定义方法能够更好地描述出湘赣浙闽地区汛期大雨带南北位移和多雨中心东西变化的演变特征。（2）湘赣浙闽地区的汛期有其不同于其他华南前汛期和江淮梅雨期独特的降水特征，平均开始于22候，结束于50候，可以分为春雨期、主汛期和后汛期三个阶段，其中主汛期又可分为主汛期前期和主汛期盛期。春雨期开始时间晚于华南前汛期，降水整体分布较为均匀，在南岭南部和江西、湖南北部有两条大雨带；主汛期早于江淮梅雨期开始和结束，降水全面增强，强降水中心位于鄱阳湖平原到武夷山区；后汛期开始时间晚于华南后汛期，降水主要位于福建东南部沿海地区。（3）湘赣浙闽地区在进入汛期以后，大气环流发生了明显的改变。与汛期开始相伴随的大气环流特征主要表现为：南亚高压北上高原，湘赣浙闽地区上空西风气流减弱，副热带高压北抬，脊线位于18-21°N，低空西南气流和超低空偏南风均增强，水汽大幅增加，这些特征与华南前汛期及江淮梅雨期不同。汛期不同阶段环流的演变主要体现在低槽和副热带高压的位置、低空气流的强度和低层风速辐合区位置的位移等等。这些结果有助于我们更好地理解湘赣浙闽地区汛期降水的时空分布特征及其产生机制。

• 不同尺度初始误差对2021年台风烟花路径和强度模拟预报的影响研究

  周菲凡, 叶一苇, 张晗

  优先出版日期:2024-06-24  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2405.24023

  摘要(22) HTML(0) PDF(3.41 M)( 92)

  摘要：本文以2021年台风烟花为例，考察了不同尺度初始误差对台风的路径和强度预报的影响。首先，由NCEP再分析资料（FNL）驱动WRF模式，对烟花进行长时间（15天）、高分辨率（3km）的模拟，产生对照试验（CTL_F）；然后，由ECMWF的ERA5资料再次驱动WRF模式，进行相同时间长度和分辨率的模拟，产生对照试验（CTL_E）；对比分析CTL_F和CTL_E的模拟结果，并与最佳路径进行比较，将与最佳路径较为接近的模拟结果做为真值，将另一模拟结果作为有误差的预报；然后将二者的初始场作差，并进行尺度分解，以200km, 2000km为界限，分解成小尺度、中尺度和大尺度3种误差，然后分别将这3种尺度的误差叠加到真值的初始场上，再分别进行模拟预报，考察不同尺度的误差对台风烟花模拟预报的影响程度，并分析各种尺度误差对预报误差的相对贡献。结果表明，不论是强度预报，还是路径预报，在前十天的预报中，中尺度误差的影响最为显著。叠加了中尺度误差后，台风路径趋向于叠加全部误差的路径，强度也趋向于叠加全部误差的强度，说明在前十天的预报中，中尺度误差起了决定性作用。而在后四天的预报中，大尺度和小尺度误差的贡献逐渐凸显，三种尺度误差的效果相当。此外，中尺度误差在前期使得台风路径偏东，强度偏强，而大尺度和小尺度误差使得台风路径偏西，强度偏弱。分析原因显示中尺度误差场与全部误差场具有更高的相似性，也即全部误差场的信息主要体现在中尺度误差上，因此中尺度误差在前期的作用最为显著。此外，叠加中尺度误差场后台风具有更强的初始强度，偏东的路径又使得其登陆时间较晚，因此，中尺度误差使得台风强度偏强。而大尺度和小尺度误差由于使得台风路径偏西，较早登陆，因此使得台风强度总体偏弱。

• 一次华南暖区暴雨的实际可预报性及其预报误差增长特征*

  韦金逢, 孙璐, 时洋, 王秋萍, 马旭林

  优先出版日期:2024-05-22  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2402.23166

  摘要(26) HTML(0) PDF(4.59 M)( 161)

  摘要：受弱天气系统强迫影响,较弱的前兆信号使得华南暖区暴雨预报面临较大挑战。为研究华南暖区暴雨的可预报性,并进一步探讨不同尺度下暖区暴雨的误差增长特征,选取2021年5月30至31日发生在广东地区的一次双雨带降水过程,基于WRF中尺度数值预报模式开展了高分辨率集合预报试验。试验结果显示,本次华南暖区暴雨过程的对流触发条件主要为低层强风速辐合,华南海陆交界处的中尺度辐合线以及强西南边界层急流有利于促进对流的发展。暖区暴雨区的不同空间尺度的预报误差大小及其增长速率均有明显差异,对初始扰动振幅的微小变化的敏感性较弱。对流触发后,误差增长呈现出更为明显的非线性特征,小尺度误差升尺度快速增长,后以中尺度误差增长为主。上述研究表明,本次华南暖区暴雨的可预报性受多种因素的限制,湿对流过程可加速中小尺度预报误差的增长。不同尺度天气系统的预报误差增长的强非线性特征直接限制了其可预报性。

• 多波段双雷达风场反演拼图在西南地区一次暴雨预报中的同化应用研究

  王叶红, 赵玉春, 罗昌荣, 何光碧

  优先出版日期:2024-05-22  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2405.23137

  摘要(20) HTML(0) PDF(191.94 M)( 100)

  摘要：利用我国西南地区18部S波段和C波段新一代天气雷达径向风资料,采用考虑标准大气折射影响的动态地球坐标系下双雷达三维风场反演技术,进行了S-S、C-C、C-S不同波段组合双雷达风场反演及组网拼图,并基于WRF4.2模式及WRFDA同化系统,对2017年7月6～7日我国西南地区一次强降水过程进行了云分辨尺度(2 km)数值模拟,探讨了8种不同水平分辨率的双雷达风场反演拼图资料三维变分同化对强降水预报的影响,结果发现：(1)考虑标准大气折射影响的动态地球坐标系下双雷达三维风场反演技术,对于我国西南地区不同波段组合双雷达风场反演具有良好的适用性；(2)对川东北—渝北强雨带而言,8种不同水平分辨率的风场同化试验均显著改进了控制试验预报该地区强雨带走向、落区、范围、强降水中心位置和强度与实况相差甚远的不足,与实况极为接近,06—30 h模拟的24 h累积降水量空间相关系数和TS评分明显提高,空报率和漏报率明显降低,并且在≥25、50 mm降水量级上改善更为明显。其中0.25°分辨率的风场同化试验效果最优,这与适当密度的风场资料同化后在背景风场基础上产生了适宜的分析增量场,使分析风场更加接近于实际风场,并导致模式积分中不断修正控制试验中的风场结构,致使模拟的涡旋、切变线、高空低槽、风向风速等流场结构更接近实况有关；(3)对于滇北—川南—赣西北强雨带而言,0.15°及更高分辨率的反演风场进行同化,对预报结果产生了明显负影响,该影响随风场资料分辨率增加而愈加显著。这与过密的反演风场资料同化带来了资料相关性问题有关,导致虚假及过高的分析增量场,并最终影响模拟的风场结构及雨带的位置。(4)不同水平分辨率风场同化对数值预报结果影响显著,整体而言,本文采用18/6/2 km三重嵌套,并在三重嵌套区域内均进行同化的情况下,0.2°是稀疏化方案的临界阈值,当反演风场资料的水平分辨率不高于该阈值时,往往会给预报结果带来正影响,其中0.25°水平分辨率是最佳的稀疏化方案。

• 影响东亚冬季气温的大气遥相关型的年代际变化特征

  罗敬, 施宁, 张东东

  优先出版日期:2024-05-15  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2402.24015

  摘要(37) HTML(0) PDF(3.91 M)( 177)

  摘要：基于1958/1959~2020/2021年冬季NCEP、JRA-55、ERA5三种再分析资料，本文在扣除线性趋势后，采用EOF、REOF、相关与偏回归等方法，揭示出影响东亚冬季气温主要模态的大气遥相关型，并对这些遥相关型的年代际变化特征及影响进行了分析。结果表明：与东亚冬季气温第一主成分（PC1）最相关的是斯堪的纳维亚遥相关型（SCA），与第二主成分（PC2）最相关的是东大西洋遥相关型（EA）。在年代际时间尺度上，SCA、EA型与东亚冬季气温PC1和PC2也存在着较好的对应关系。SCA型在1970s末期和2000s初期发生的位相变化对应着东亚冬季气温PC1的位相变化；EA型在1980s初期、1990s末期和2010s初期发生的位相变化大致对应着东亚冬季气温PC2的位相变化。但需指出的是，SCA指数与东亚冬季气温PC1之间的相关系数（R1）以及EA指数与东亚冬季气温PC2之间的相关系数（R2）却呈现出不同于SCA和EA自身位相的年代际变化特征。R1在1980s中期以前呈减弱特征，此后数值明显增大，表明SCA型对东亚冬季气温影响更显著。R1的年代际强弱变化与SCA型中位于俄罗斯西部的环流异常是否向东扩展有关，AMO在其中起着重要的调节作用。至于R2，它的年代际强弱变化也较明显，其大值时段主要为1970s、1980s和2000年后，这与EA型是否在东亚地区形成局地的经向偶极型环流异常有关，而与海温或海冰异常的关系并不显著。

• FY-4A AGRI资料在对流尺度数值预报云初始化中的作用及对降水预报的影响分析

  彭菊香, 谢元富, 康兆萍, 王阳

  优先出版日期:2024-05-15  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2303.22196

  摘要(24) HTML(0) PDF(2.38 M)( 120)

  摘要：针对2020年7月1-8日梅雨期暴雨过程,利用LAPS云分析系统融合三维雷达反射率因子和FY-4A AGRI资料的可见光、水汽、红外通道辐射数据,获取云的三维分布,并将云场内的水凝物引入初始场热启动中尺度预报模式,通过比较融合卫星资料前后两种方案云分析产品和降水预报的异同,重点分析融合FY-4A AGRI资料对分析场和预报场的影响。通过两种方案云产品与MODIS反演云产品的对比可发现,融合FY-4A AGRI资料能明显修正分析场的云顶高度,改善云量的水平分布,减少虚假云区。通过两种方案分析的水凝物与ERA5逐时水凝物的对比发现,融合卫星资料能在一定程度上降低云冰和云水混合比的峰值,有效剔除水凝物的虚假中心。通过两种方案预报降水与实况降水的对比发现,24h累计降水的ETS和偏差评分均表明融合卫星资料对24h降水预报有改进作用；逐时预报降水的FSS评分表明融合FY-4A AGRI资料能明显改善模式积分1h的降水预报。

• 国家气候观象台多维度观测能力建设及科学研究——以深圳为例

  李磊, 邱宗旭, 罗红艳, 杨红龙, 高瑞泉, 卢超, 张丽, 江崟, 庄红波, 唐佳慧

  优先出版日期:2024-05-15  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2402.24017

  摘要(32) HTML(0) PDF(3.40 M)( 147)

  摘要：国家气候观象台是中国国家级气象观测的重要节点，发展国家气候观象台的观测能力，并依托其开展有特色的科学研究，有助于推动我国大气科学发展。深圳国家气候观象台是我国珠三角经济圈环境综合观测区唯一的国家级气候观象台，经过20余年的持续不断建设，已具备了城市-郊区的对比监测、气象-环境的联合监测、地面-高空的立体监测和陆地-海洋的协同监测等多方面的监测能力。基于深圳国家气候观象台的观测数据，大气科学领域的学者们已在粤港澳大湾区城市气候、边界层风特性及致灾机理、大气环境与环境气象、气候资源、地闪雷电特征等多个领域开展研究并取得了丰硕的成果，进一步丰富了对这些领域的科学认识。此外，深圳国家气候观象台还支撑了深圳本地的防灾减灾、城市管理、城市规划以及生态文明建设等工作，已逐渐成为发挥气象观测社会效益的典范。

• 巴伦支海地区秋季海冰偏少对西伯利亚地区反气旋活动的影响

  卢楚翰, 夏平, 张煜敏, 信飞

  优先出版日期:2024-04-29  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2403.23123

  摘要(36) HTML(0) PDF(1.51 M)( 177)

  摘要：全球变暖背景下，北极地区大幅升温、海冰急剧退缩，以往研究揭示了秋季巴伦支海区域的海冰状况是后期冬季欧亚大陆气温异常的显著前兆因子，而西伯利亚冬季低层反气旋的活动与冷空气变化密切相关，但北极海冰对西伯利亚地区冬季低层反气旋/冷高压活动是否以及如何产生影响仍有待进一步研究。本文利用欧洲中期天气预报中心再分析资料ERA5及海冰资料，研究了巴伦支海地区秋季海冰偏少对西伯利亚地区反气旋活动的影响及途径。结果表明：（1）巴伦支海地区秋季海冰密集度的年际变化对西伯利亚地区冬季反气旋及其携带的冷空气质量作用明显，当秋季海冰较少时，反气旋活动增强，其携带冷空气增多。（2）秋季海冰面积指数减少将导致后期更多海洋热量向大气传递，从而降低冬季极区与中纬度间的经向温度梯度，进而减弱中纬度西风，造成欧亚大陆反气旋活动增强。（3）利用大气环流模式CAM6，设计了巴伦支海区域海冰变化的敏感性试验，其结果也显示在海冰偏少条件下，除贝加尔湖以东和中国东北部地区，欧亚大陆大部分地区均呈现反气旋频次增多、反气旋中心气压增强。其中，海冰减少引起了位涡经向梯度的显著降低，从而导致东欧平原、乌拉尔山以及东亚地区的阻塞发生频率增大，使得欧亚大陆中纬度大部分区域反气旋活动增强，气温下降。

• 北半球春季海洋大陆对流的年际变化一致性及热带海温的可能影响

  董心雨, 施晓晖, 温敏

  优先出版日期:2024-04-19  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2404.23124

  摘要(30) HTML(0) PDF(10.34 M)( 228)

  摘要：海洋大陆对流活动在北半球春季的季节转换可以在很大程度上影响到亚洲夏季风的建立,但海洋大陆对流季节转换过程的年际变化及其成因仍然不够清楚。本文根据对流季节转换的气候特征,定义了对流和环流的特征指标,进一步分析了海洋大陆对流活动季节转换的年际变化特征,并探讨了热带地区海温异常的可能影响及其机理。研究结果表明,海洋大陆对流季节转换和周边地区环流演变的年际变化具有较高的整体一致性,ENSO事件对其具有重要的调控作用,但特殊年份的热带东印度洋海温异常分布也有可能激发局地异常大气环流,最终对海洋大陆对流活动产生一定的影响。

• 东亚-太平洋及欧洲-大西洋海陆热力差异对中国夏季降水均值和变率的影响

  宁科, 张杰, 吴彬

  优先出版日期:2024-04-19  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2404.23129

  摘要(46) HTML(0) PDF(31.03 M)( 165)

  摘要：中国夏季降水主要受东亚夏季风的影响，而影响季风的主要因素为海陆热力差异。本文基于1979-2022年的ECMWF/ERA5再分析资料和CN05.1格点化降水数据集，定义了欧洲-大西洋海陆热力差异和两类东亚-太平洋海陆热力差异：东亚-北太平洋和东亚-副高热力差异，研究了三个海陆热力差异特征和中国夏季降水的时空特征，分析了海陆热力差异对中国夏季降水均值和变率的作用以及变率对极端降水的影响。结果表明：（1）东北地区、长江下游地区，青藏高原地区的降水受海陆热力差异的影响较为显著，这些地区夏季降水均值和变率的变化使得这些地区的极端降水发生的概率发生显著变化。（2）欧洲-大西洋和两类东亚-太平洋海陆热力差异在过去40年里保持增加的趋势并在未来中排放情景下呈显著的增加，且陆面增温高于海洋。（3）东北地区降水产生及变化的主要贡献是东亚-北太平洋和东亚-副高海陆热力差异；影响长江下游地区降水的主要贡献是东亚-北太平洋海陆热力差异；对高原地区降水造成影响的主要是东亚-副高和欧洲-大西洋海陆热力差异。最后，LBM模拟的结果进一步证实了欧洲-大西洋热力差异使得高原西部降水增多，东部降水减少。这些发现为深入理解中国夏季降水的时空变化及其背后的物理机制提供了重要依据。

• 斜脊斜槽与瞬变波相互作用对我国干旱半干旱区极端低温的影响

  李妍, 谢作威, 丁敏, 布和朝鲁, 王月, 韩琛惠

  优先出版日期:2024-04-17  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2404.23141

  摘要(28) HTML(0) PDF(5.62 M)( 239)

  摘要：本文利用ERA5再分析资料，重点分析了我国干旱半干旱区（简称旱区）冬半年三类极端低温事件的大气环流配置及其演变过程，并研究了不同环流配置下瞬变波的活动特征以及其对异常环流的反馈强迫作用。结果表明，欧亚大陆上一对斜脊斜槽的持续发展是造成旱区极端低温事件的关键原因，其维持的主要原因是低频Rossby波能量的注入；在其影响下，斜脊斜槽南北两侧的瞬变波异常活跃，其中，斜槽南部的瞬变扰动引导小股冷空气分裂南侵，进一步加强了极端低温事件；同时，瞬变涡动通量的辐合辐散又使得斜脊斜槽持续维持。斜脊斜槽的维持有利于低层西伯利亚冷高压加强并向东扩展，从而使极端低温影响整个旱区。当这一对脊槽表现为经向伸展时，乌拉尔山高压脊随着Rossby波能量向下游频散而减弱东移，与此相应，低层西伯利亚冷高压也表现出东移的特征，瞬变波活动也受到抑制，极端低温主要分布于旱区的东部地区。

• 利用地面格点Nudging改进华南前汛期暖区强降水的数值预报

  郑宇豪, 尹金方, 许先煌, 李丰

  优先出版日期:2024-04-15  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2401.23072

  摘要(41) HTML(0) PDF(3.46 M)( 229)

  摘要：数值模式对华南前汛期暖区强降水的再现能力存在显著的不确定性。2020年5月29日发生在广东省沿海发生了一次暖区强降水事件，所有数值预报几乎都漏报了此次降水。本研究采用地面格点Nudging技术设计了8组试验，探讨了格点Nudging地面观测资料对数值模拟结果的影响。结果表明，Nudging地面全气象要素（控制试验，EXP1）能够较好地再现广东省沿海岸线线状对流的发生发展时空演变及其强降水。Nudging不同地面要素的敏感性试验表明，Nudging地面水汽直接决定了对流的触发，主要是由于Nudging地面水汽在3小时之内迅速将对流层低层相对湿度从80%增加到趋近于饱和（99%），同时显著降低了对流抑制能、抬升凝结高度和自由对流高度；Nudging地面温度增大了位温扰动，增加了热浮力，一定程度上有助于对流的触发和组织，未Nudging地面温度时对流的发生发展明显滞后，且对流系统组织较松散；Nudging地面风场有助于修正近地层西南风风向，使对流演变和降水量更接近观测。最后开展了6组试验探讨了Nudging时长对模拟结果的影响，结果显示Nudging地面全气象要素6小时的模拟效果与控制试验几乎一致，可较好地再现此次暖区强降水过程。尽管水汽在前3小时之内迅速增加，但一定时间（3小时）的水汽维持有助于对流的快速发展。因此，在模式积分前期（6小时），采用格点Nudging地面加密观测资料一定程度上可改善华南暖区强降水的数值预报性能。

• 基于区域自动站降水数据的暴雨过程空间划分及强度评估研究

  池艳珍, 吴伟杰, 王彦明, 郑伟鹏

  优先出版日期:2024-04-09  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2402.23044

  摘要(53) HTML(0) PDF(7.40 M)( 238)

  摘要：区域自动气象站的广泛应用极大地提高了当前气象监测的覆盖面和精密度,能够为中小尺度灾害性天气监测预警和区域气象服务、气候分析等科研和业务应用提供重要的数据支撑。本文基于2015-2021年厦门市国家气象站和区域自动气象站逐日降水资料,对厦门市暴雨空间范围、强度和降水的时空分布及天气背景等特征进行评估分析,主要结论如下：(1)基于各区暴雨站数的面积密度权重,研制了暴雨过程空间划分指标,将暴雨过程划分为局地性、区域性、大范围及全域型；综合考虑评估因子之间的独立性及站点非均匀分布特征,基于不同量级暴雨站数的面积权重和致灾影响,研制了暴雨过程强度评估指标,利用百分位法确定暴雨过程强度等级,实现暴雨过程空间范围和强度的紧密关联。(2)受山、海、湾地形地貌特点影响,厦门市降水的区域非均匀特征显著、局地性特点突出,各站年平均年降水量、暴雨频次分布呈现从沿海向内陆递增,暴雨频次与地形的分布密切相关。(3)2015～2021年期间,共出现局地性、区域性、大范围及全域型暴雨过程分别为106、37、16和5场,占比65%、22%、10%和3%；厦门市各月均出现暴雨过程,但集中出现在主汛期5-9月,以6月和8月为最多；164场暴雨过程包括特强8场、强24场、较强33场和一般99场,暴雨过程总强度和平均强度均以2016年居首位、2020年最弱,8场特强暴雨空间范围均在大范围以上,而99场一般暴雨均为局地性暴雨。(4)区域性以上暴雨过程的主要影响系统包括冷暖空气、台风及热带低值系统、偏南气流、辐合带北抬、低层切变及强对流等,大范围以上特别是全域型暴雨则主要由冷暖空气活动及台风(含热带低压)造成。在简述大范围以上暴雨天气背景基础上,对2015年12月9日的罕见冬季全域型特强暴雨环流特征进行了描述,所得结果可为开展监测评估、预报预警和精细化气象服务提供参考。

• 中国东部夏季降水模态对不同二氧化碳增加过程的响应

  段亚雯, 杨庆, 马柱国, 郑子彦, 李明星

  优先出版日期:2024-04-09  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2304.23062

  摘要(176) HTML(0) PDF(2.40 M)( 214)

  摘要：中国东部夏季的旱涝特征通常表现为经向多极型的空间分布，研究其在全球增暖背景下的变化对水资源管理、农业发展规划以及防灾减灾等具有重要意义。然而，目前针对降水模态对增暖响应的研究较少考虑模式内部变率的影响。基于此，本文通过对比多组第五次耦合模式比较计划（CMIP5）的模式试验，在考虑模式内部变率的前提下，分析了不同CO2增加过程对中国东部夏季降水模态的影响。结果表明：CO2增加不会改变中国东部降水异常主模态的空间结构，在骤增4倍CO2试验（4×CO2）和每年渐增1%CO2试验（1%CO2）中偶极型和三极型模态仍是该地区降水变率的主模态，以偶极型模态更为主导，但这两种模态出现频率、强度和变化趋势会发生改变。相较工业革命前参考试验（piControl），在4×CO2试验中，大部分模式的三极型和偶极型模态变率均变小；在1%CO2试验中，大部分模式的偶极型模态变率增大，而三极型模态变率减小。随着CO2的逐渐累积，三极型和偶极型模态都将出现明显的位相转变特征，将更多的出现长江中下游地区降水偏少同时华南、华北降水偏多的三极型位相，以及“南涝北旱”的偶极型位相。在4×CO2试验中，三极型和偶极型模态对应的海温和环流异常相对piControl试验整体显著减弱；而在1% CO2试验中，其差异具有区域性，三极型模态对应更弱的印度洋和西北太平洋海温异常；而偶极型模态则对应更强的赤道中东太平洋和北太平洋海温异常。

• “非典型对流”台风快速增强机制研究：地表潜热通量作用

  沈上骐, 黄绮君, 葛旭阳

  优先出版日期:2024-04-09  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2310.23073

  摘要(39) HTML(0) PDF(6.36 M)( 241)

  摘要：利用再分析资料和红外云图普查西北太平洋具有“非典型”对流分布特征的快速增强(RI)台风个例。通过与具有“典型”对流分布的缓慢变化个例(noRI)对比分析后发现,RI组在风切方向左侧拥有更强的地表潜热通量高值中心。为进一步探讨可能机制,本文选取“非典型对流”台风2019年“利奇马”进行敏感性数值试验。诊断结果表明,风切方向左侧较高的地表潜热通量有利于建立该地区对流不稳定。同时, 地表潜热通量会通过“边界层熵恢复”机制削弱“通风效应”作用。在高层东风切变下,当对流从顺切变一侧移动至逆切变一侧,对流活动在高地表潜热区域可以得到增强,从而激发出强的上层出流通道；而出流通道的建立(出流阻挡机制)可以抵抗环境东风流,从而削弱垂直风切强度,台风能够直立发展。

• 陕西汛期5类天气环流降水雨滴谱分布统计特征对比研究

  胡启元, 覃章才, 戚友存, 朱自伟, 冯典, 张黎

  优先出版日期:2024-04-09  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2403.23117

  摘要(27) HTML(0) PDF(2.63 M)( 258)

  摘要：雨滴谱作为直接描述雨滴尺寸、数量等特征的高频次观测资料，已被广泛应用到不同天气、不同类型雨滴变化的精细化评估分析中。本研究利用2019-2022年陕西地区近4年雨滴谱观测资料，分析了5种天气环流影响下陕西降水总体特征、暴雨过程和非暴雨过程滴谱特征以及对流降水和层云降水滴谱特征。研究结果表明，雨强＞5mm h-1的降水对过程总雨量贡献度在各环流之间差异明显，雨滴在不同直径区间的数浓度及降雨率贡献程度不同是带来这种总体特征差异的主要原因，例如西南气流型多为长时间高浓度小雨滴形成稳定降水，西北气流型多为短时间高浓度大雨滴形成强降水。不同环流暴雨降水与非暴雨降水之间的滴谱差异特征进一步增大，高雨强降水对雨滴谱参量有明显促进作用。雨滴数浓度随直径变化的特征显示，各环流天气暴雨过程中雨强＞5mm h-1的对流降水雨滴数量比例和直径谱宽普遍高于非暴雨降水。各环流类型的对流降水之间和层云降水之间的Dm-Nw分布范围、量级等特征接近，差别在于平均值点及大值区位置。对比昭苏、珠海及帕劳岛等类似地区对流降水特征，陕西大部分对流降水偏向海洋性对流降水特征，少数大陆性对流降水多出现在平直气流型和西北气流型天气中。本研究基于上述分析，在传统Z-R经验关系的基础上，基于雨滴谱优化拟合了陕西各环流降水的Z-R估测降水关系式，有助于提升当地不同天气场景下雷达估测降水的准确率。

• 长、短东移路径高影响高原涡的动力结构特征

  高文良, 郁淑华, 彭骏

  优先出版日期:2024-04-07  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2309.23078

  摘要(36) HTML(0) PDF(3.21 M)( 189)

  摘要：利用1998～2018年NCEP/NCAR 全球分析数据、大气观测资料、青藏高原低涡切变线年鉴,采用合成方法比较分析了准平直东移长、短路径高影响高原涡的结构特征,进一步讨论了长、短路径涡的强度与其的结构之间的关系,从而说明长、短路径涡的演变在某种程度上是由低涡自身的的结构决定的。结果表明:长、短路径涡具有相同的结构特征是低涡环流垂直结构存在偏心现象、在移出高原之前低涡中心与正涡度中心重合、在不同的活动阶段中低涡的涡度变化趋势一致与上升运动主要在高原涡垂直轴东侧南风区域内。长、短路径涡的结构特征明显差别表现在加强时,长路径渦所伴的正涡度柱、上升运动柱比短路径涡强,长路径渦所伴的正涡度柱向北倾斜比短路径涡呈对称分布,输入涡区的正涡度平流强度比短路径涡强,长路径涡高空西风动量下传比短路径涡明显,长路径涡所伴的南风中心位置比短路径涡偏东,长路径涡东、西风交汇位置比短路径涡更偏南、更强；长路径涡涡区上空正涡度平流中心位置比移出时下降,且持续时间长、向东偏离低涡,短路径涡则相反。这些差异表明长路径涡具有利于低涡长时间东移的动力机制。

• 中高纬和低纬10-30天大气低频振荡对中国夏季降水的影响

  郭子羿, 黄乾, 姚素香

  优先出版日期:2024-04-07  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2402.23126

  摘要(42) HTML(0) PDF(5.79 M)( 227)

  摘要：大气低频振荡与中国夏季降水及灾害性天气密切相关，研究10-30天低频振荡对天气气候的影响具有重要意义。本文利用站点观测和ERA5再分析数据等，研究了1991-2020年间中高纬和低纬10-30天低频振荡对中国夏季平均降水的影响及机理。由奇异值分解（SVD）分析得到，中高纬10-30天振荡与长江-南海反位相降水分布有密切关系，贝加尔湖以北振荡偏弱，贝加尔湖以南振荡偏强时，长江流域降水显著偏少，南海至华南地区降水显著偏多；低纬10-30天振荡的关键区则位于西北太平洋，该区域振荡偏强时，华南地区降水为显著正异常。中高纬10-30天振荡主要通过波流相互作用影响夏季副热带西风急流的平均位置，使得急流附近次级环流的位置发生相应异常，从而间接影响长江流域和南海至华南地区的降水多寡，使其呈现异常的反位相分布；区别于中高纬度的是，低纬西北太平洋10-30天振荡通过向西-西北传播至华南地区，直接引起华南地区的降水异常。

• 基于多源资料的东北冷涡降水垂直结构分析

  李遥, 张铁凝, 赵姝慧, 孙丽, 翟晴飞

  优先出版日期:2024-04-07  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2312.23095

  摘要(37) HTML(0) PDF(2.90 M)( 223)

  摘要：为进一步研究东北冷涡云系降水的垂直结构,本文利用布设在辽宁省阜新蒙古族自治县国家级地面观测站内的微雨雷达和激光雨滴谱仪等设备,对2020年以来阜蒙县的三次东北冷涡降雨天气过程的微物理特征进行分析。结果表明：在层云稳定性降水主导的个例中,微雨雷达和雨滴谱仪测得的雨滴谱吻合程度较高,而在对流性降水较多的个例中,微雨雷达与雨滴谱仪观测的平均雨滴谱仅在中等粒子段(1-2.5mm)表现出较好的一致性；在层云性降水阶段,较小的冰晶粒子更快的通过零度层开始融化,小云滴在零度层下方累积,出现数浓度的极值,在该极值下方,较大的冰晶粒子经历了更长的融化距离,成为较大雨滴,同时,小云滴的累积进一步促进了大云滴的收集及碰并效应的发生,利于大雨滴的形成,在零度层下方出现一个谱宽的极值,表现为垂直方向的雨滴谱的“凸起”,“凸起”的发生到下落发生在2-3分钟之内。垂直方向雨滴谱的“凸起”可以看做在层云性降水阶段亮带促进降水的直观表现,但这种对于降水的促进在地面能否带来明显的雨强的明显增大,要取决于近地层大气中水汽含量,在辽西地区即表现为,干旱的春季,大气相对湿度较低,亮带对于地面雨滴谱的拓宽无明显帮助,但在水汽相对充沛的夏季,“凸起”的下移一定程度上导致了近地层雨滴谱拓宽及雨强的增大；相对其他地区,辽西地区降水数浓度偏小,但层云性降水和对流性降水的平均数浓度差别不大,质量加权直径的差异导致了雨强的差异。

• 雅安地区一次暖区暴雨过程的对流触发机制分析

  竹利, Jiang Xingwen, and Lu Ping

  优先出版日期:2024-04-07  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2311.23074

  摘要(37) HTML(0) PDF(5.04 M)( 228)

  摘要：本文利用多源高分辨率资料,对2021年8月4日四川雅安地区大暴雨过程中对流发展最为旺盛的第二阶段的对流触发机制进行了分析,结论如下：(1)中高层的中尺度扰动系统为过程第二阶段的对流触发和发展提供了有利的动力和热力条件。(2)冷池出流作用下形成的地面辐合线可直接触发对流,而下坡风及地形绕流作用下形成的地面辐合线难以直接触发对流,需边界层中上层存在“二次抬升机制”配合才容易触发对流,“二次抬升机制”包括环境大气辐合抬升、高海拔地形强迫抬升、移动的残余弱对流系统前侧上升气流耦合抬升机制。(3)在地形机械强迫作用下峨眉山东北侧形成的正涡度区有利于对流加强发展,强对流系统激发的低空急流北移与龙门山南下的冷池出流相遇后触发“高架对流”,该对流触发机制与峨眉山及附近的高海拔山地有密切关系,可能为青藏高原东坡地带特有的一种对流触发机制。(4)不同触发机制作用下,升力形成与对流启动的时差和相对位置有所不同,其中下坡风及地形绕流作用下的时差更长,相对位置的距离更远。

• 太原上空大气风场及风切变特征研究

  魏蕾, 洪良友, 杨钧烽, 张荣, 胡文豪, 侯团结, 吕玉环

  优先出版日期:2024-04-07  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2312.23007

  摘要(54) HTML(0) PDF(3.44 M)( 227)

  摘要：基于FNL再分析资料的风场数据，利用矢量平均法及数理统计理论，对太原（112.35oE,37.37oN）上空0.8-47 km的大气风场垂直分布特征及风切变特性进行了分析。根据太原上空风场特征和对飞行器发射的影响，本文以风场特征为标准重新划分为四个时期：4、5、6月为雨季前期，7月和8月为雨季，9、10月为雨季后期，11、12、1-3月为冬季。根据风场时期变化的差异，垂直结构以5、20 km两个高度层为标准分为3层。在20 km以下，雨季的平均风速要小于其他三个时期；在20 km以上，冬季和雨季风速大于雨季前期和雨季后期。利用综合矢量风方法计算了风切变特征，风切变在冬季40-47 km高度范围内强度最大，其他时期在12 km附近出现次大强度值；最大风引起的风切变主要影响范围在±8km内。利用新的λ-PDF多项式混沌展开法，有效地拟合出风场参数，解决了风场分布的不确定性问题，为复杂的飞行问题提供理论上的支撑。

• 梅雨期东亚副热带西风急流纬向振荡特征

  郑淇丹, 张耀存

  优先出版日期:2024-04-03  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2403.23106

  摘要(36) HTML(0) PDF(8.52 M)( 229)

  摘要：利用1979-2020年EAR5逐日再分析资料和中国站点降水观测资料，分析了梅雨期东亚副热带西风急流的纬向振荡特征及其与东亚大气环流和梅雨期降水的联系。通过对比200 hPa纬向风标准差大值区（37o~47oN, 100o~120oE）与西太平洋（37o~47oN, 140o~160oE）、青藏高原（37o~47oN, 80o~100oE）上空两个急流中心区域平均纬向风速距平值发现，梅雨期间东亚副热带西风急流主要存在两种强度和位置变化类型，第一种类型前期急流中心位于西太平洋上空，随后强度减弱，并在其西侧出现一个增强的急流中心，最大纬向风表现为快速西进特征，称为快速西进型；第二种类型前期急流中心位于青藏高原上空，随后逐渐增强并东移，最大纬向风表现为渐进东移特征，称为渐进东移型。分析两种急流振荡类型对应的环流及降水演变发现，与急流快速西进类型相对应，南亚高压东伸脊点位置偏东，西太平洋副热带高压强度增强西伸，中高纬环流形势为“两槽一脊”型，伴随200 hPa辐散经向增强，700 hPa水汽输送向北抬升，雨带出现由南向北的位置变化；而与急流渐进东移型相对应，南亚高压东伸脊点位置偏西，西太平洋副热带高压强度减弱东缩，中高纬环流形势为“两脊一槽”型，鄂霍次克海出现阻高的频数偏多，同时长江下游高层辐散减弱，而长江上游的高层辐散和低层水汽输送加强，从而在长江上游和长江下游地区形成降水强度的反相变化。

• 区域气候模式对长江中下游梅雨的数值模拟：积云对流参数化方案和水平分辨率的影响

  李昊谦, 王璐, 陈林, 孙明, 葛子安, 程一峰, 张荣华

  优先出版日期:2024-01-19  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2312.23111

  摘要(67) HTML(0) PDF(22.04 M)( 235)

  摘要：本文研究了区域气候模式RegCM4.7对长江中下游梅雨期降水的模拟技巧，聚焦不同积云对流参数化方案、水平分辨率、微物理方案和陆面模式对梅雨降水模拟的影响及可能原因。基于区域模式中积云对流参数化方案、水平分辨率、微物理方案和陆面模式的不同配置组合，本研究共开展了96组成员试验，分析了不同模式配置方案下2020年超强梅雨个例以及1990–2020多年长江中下游梅雨期降水的模拟性能。结果发现：RegCM4.7模式在长江中下游梅雨期降水模拟方面具有一定技巧，其中积云对流参数化方案的选取对模拟结果影响较大，Tiedtke方案对梅雨降水的模拟技巧相对较高，而Grell方案相对较低。分析发现Tiedtke方案能够更合理地再现对流降水以及对流降水与层状云降水的比率，这可能是导致该方案对梅雨降水整体模拟效果较好的原因。进一步地，水平分辨率对梅雨期降水模拟的影响与地形因素有关，低水平分辨率（60km）试验在复杂地形区域表现出显著的降水湿偏差，随着水平分辨率的提高，复杂地形带来的降水湿偏差可以明显减小。研究发现，在低分辨率试验中，中尺度对流系统（MCS）降水被长时间地锢囚在山区陡峭地形处，这将导致长时间尺度上的平均降水表现出湿偏差；而高分辨率试验能够更好地刻画复杂地形区域MCS从午后生成并逐渐向东传播的日变化特征，进而合理地再现梅雨期平均降水。最后，RegCM4.7中的微物理方案和陆面模式的选取对降水的模拟影响不大。综上，一系列数值试验结果表明区域气候模式RegCM4.7对包括2020年超强梅雨个例在内的长江中下游梅雨期降水具有较好的模拟技巧，相较而言，当RegCM4.7模式采用Tiedtke积云对流参数化时梅雨降水整体模拟技巧相对最佳，若更关注复杂地形区域的降水可考虑采用高水平分辨率配置。

• 天山地区夏季大气气溶胶粒径分布和云凝结核活化特征

  武自豪, 刘安康, 王红磊, 银燕, 甄钟秀, 陈魁, 杨璟, 李圆圆, 李斌, 景晓琴, 杨军, 陈倩, 刘思晗, 可玥

  优先出版日期:2024-01-16  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2309.23040

  摘要(113) HTML(0) PDF(5.59 M)( 674)

  摘要：本研究于2019年8月4-25日使用气溶胶宽范围粒径谱仪和云凝结核计数器观测获得了新疆中天山地区气溶胶和云凝结核（CCN）数浓度数据，结合气象要素资料和HYSPLIT模型，分析了CCN和气溶胶粒径分布特征及其影响因素。结果表明:在观测期间，天山气溶胶数浓度均值为3607±4105cm-3，爱根核模态粒子占比最高（64.76%）。CCN数浓度在0.1%、0.2%、0.4%、0.6%和0.8%过饱和度下的均值分别为185±185cm-3、648±345cm-3、1578±1045cm-3、2077±1417cm-3和2408±1657cm-3。气溶胶数浓度平均谱分布呈单峰型，峰值粒径位于29.5nm。气溶胶数浓度日变化在08:00（北京时间，下同）、17:00，20:00出现峰值，主要受边界层高度日变化、山谷风和排放源等影响。不同模态气溶胶粒子数浓度日变化不同，爱根核模态粒子呈双峰型，积聚模态粒子呈三峰型，而核模态粒子数浓度日变化呈单峰型可能与新粒子生成有关。CCN活化谱拟合结果为N=3111S0.896（S为过饱和度，N为过饱和度S下CCN数浓度），属于清洁大陆型特征。CCN数浓度日变化在08:00、18:00和21:00出现峰值。新粒子生成事件有利于天山地区CCN数浓度的增加，在0.1%、0.2%、0.4%、0.6%和0.8%过饱和度下新粒子生成事件天CCN平均数浓度分别比非新粒子生成事件天高13%、18%、25%、22%和20%。相对湿度（RH）对核模态粒子数浓度影响较大, 对其他模态粒子数浓度影响较小，随着RH的增加，气溶胶谱分布向大粒径方向偏移。当RH>60%时，气溶胶及CCN数浓度随RH增加均出现减少的趋势。由于地形与山谷风的影响，偏北风与偏东风下气溶胶和CCN数浓度较高。天山气团主要有西方气团（占比29.2%）、西北气团（29.3%）、东北气团（27.0%）和南方气团（14.5%）四类。由于气团来向和移动路径的不同、以及北方城市带的影响，来自天山北面的东北气团气溶胶数浓度最大，为5449±3793cm-3，南方气团最低，为1971±2087cm-3。东北气团各过饱和度下CCN数浓度均较高，比最低的南方气团高100%-150%。

• 我国西南秋季降水影响因子分析及季节预测

  张俊凯, 陶丽

  优先出版日期:2024-01-15  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2305.22229

  摘要(50) HTML(0) PDF(2.56 M)( 391)

  摘要：本文主要利用信息流特有的因果关系，筛选我国西南秋季降水主导模态PC系数的预报因子，并通过留一法（leave-one-out）和多元线性逐步回归建立西南秋季降水预报模型，最后对模型的预报技巧进行了评估检验。由经验正交函数（EOF）得到的1979-2020年我国西南秋季降水前两个主导模态分别为全区一致型和马鞍型，分别与东部El Ni?o发展型、中部El Ni?o发展型联系密切。回报的PC1和PC2与实际PC序列在1980-2015年拟合期相关系数分别为0.89和0.83，同号率分别为90%和83%。在后报检验的2016-2020年5年中，预报的PC1和PC2均有4年与实际PC同位相，同号率为80%。1980-2015年预报重构场与观测降水距平场的空间相关系数（ACC）36年的平均值达到0.48，超过1/2的年份ACC大于0.5，区域平均时间相关系数（TCC）为0.48。我们还通过预报的PC1和PC2进行相似年预报，以弥补重构场降水量级较小的缺陷。

• 气溶胶辐射效应对河北山区一次对流云和降水的影响机理与阈值研究

  周萍, 范天一, 赵传峰, 杨新, 王儒沫

  优先出版日期:2024-01-15  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2305.22206

  摘要(42) HTML(0) PDF(2.98 M)( 341)

  摘要：本文利用新一代中尺度天气研究和预报模式WRFv4.3对2017年5月22日河北西南部一次对流降水进行模拟。本研究采用卫星观测的气溶胶消光系数垂直廓线，分析了气溶胶辐射效应对云和降水影响。通过模拟试验，本研究量化了气溶胶辐射效应对本次降水率影响的气溶胶含量阈值，探讨了伴随辐射加热产生的微物理过程的潜热加热和平流加热等联动机制，并分析了辐射效应对温湿变量和热动力条件的影响。研究结果发现：(1)气溶胶光学厚度(AOD)从0.1增大至1.5，气溶胶辐射效应对降水峰值的影响先增大再减小，在AOD为1.0时增大效果最显著，对累计降水的影响先减小再增大，在AOD为1.0时的抑制作用最弱；(2)气溶胶辐射效应导致的辐射加热率的改变伴随着潜热加热率和总平流加热率的显著变化，总加热率的变化主要由后二者决定；(3)气溶胶辐射效应增强了对流成熟阶段的垂直上升运动，有利于更强对流和降水发生。

• 三大洋海温异常对2022年2月中国南方持续低温雨雪的影响分析

  钱卓蕾, 马洁华, 尹志聪, 赵驰宇

  优先出版日期:2024-01-15  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2303.22248

  摘要(77) HTML(0) PDF(19.42 M)( 444)

  摘要：2022年2月，中国南方出现持续低温雨雪天气：区域平均降水量126.6毫米，较多年（1981~2020年）平均（63.4毫米）偏多99.7%；日最低气温5.1°C，较多年平均偏低2.6°C。分析表明，700 hPa到925 hPa异常强的南方经向风垂直切变是2月持续低温雨雪期间的关键环流特征。经向风垂直切变与三大洋的海温异常均有联系：在赤道中东太平洋海温偏冷的背景下，热带西太平洋和北太平洋中部海温偏暖可导致东亚槽加深和对流层低层到近地面出现偏北风异常；北大西洋中部海温偏暖可通过西欧—东亚沿岸的北支Rossby波列加强乌拉尔山高压脊和东亚槽，使得西伯利亚高压和中国南方低层偏北风增强；东南印度洋海温偏暖有利于南支槽加深和西北太平洋异常反气旋加强，对流层中层偏南风加强。海温对环流的影响有明显季内变化，北太平洋中部和北大西洋中部海温与西伯利亚高压仅在2月显著相关，有利于2月气温偏低；东南印度洋海温与1月和2月的南支槽显著相关，与2月西北太平洋异常反气旋显著相关，中国南方地区降水从1月中旬起增多可能与该海域海温持续偏暖有关。因此，上述三个海区的海温异常或与2021/2022年冬季暖干到冷湿的季内转折，以及2022年2月持续低温雨雪有关。

• 基于生成对抗网络的强对流临近预报方法及其在中国东部地区的应用评估

  曾康, 闵锦忠, 庄潇然, 康志明

  优先出版日期:2024-01-03  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2310.23094

  摘要(96) HTML(0) PDF(3.51 M)( 410)

  摘要：为了缓解深度学习雷达回波外推预报中普遍存在的“模糊”问题，发展了一种有机融合PhyDNet和频域匹配生成对抗网络的雷达回波外推预报方法（PhyDNetSGAN），能够预测江苏及其上游地区未来3h的雷达组合反射率因子，通过对比PhyDNetSGAN、PhyDNet（未使用生成对抗网络）、PhyDNetGAN和Sprog（改进的光流法）验证了新方法在强对流天气临近预报中的适用性。结果表明：（1）与光流法Sprog相比，深度学习方法能更好地体现强回波的非线性发展演变过程。（2）增加生成对抗网络的PhyDNetGAN和PhyDNetSGAN较其他两组试验能够得到更精细且符合预报员主观认知的雷达回波外推结果，缓解“模糊”问题。（3）新提出的PhyDNetSGAN不仅能够改善预报精细度，还能更好地捕获强回波的形态、位置和中心强度，从而获得更优的预报技巧表现，延长有效预报时长。（4）新提出的综合TS、Bias和FID的综合评分指标较TS能够更好地反应与预报员主观体验相一致的临近预报检验效果。

• 中国陆地闪电活动与气象要素关系的分析

  阎金磊, 赵阳, 脱宇峰, 孔祥贞, 毕李霞

  优先出版日期:2023-12-26  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2308.23048

  摘要(74) HTML(0) PDF(14.37 M)( 485)

  摘要：利用2013—2017年全球闪电定位系统(WWLLN)的闪电资料,并结合欧洲中期天气预报中心的第五代再分析资料(ERA-5)对中国大陆不同区域的闪电进行研究,从时空分布和数量关系上分析了闪电和对流有效位能(CAPE)、降水(P)、对流抑制能(CIN)、相对湿度(RH)之间的关系。结果发现：闪电和CAPE、P、CAPE×P在时间、空间上都有着很好的相关性；适当小的CIN和足够大的CAPE最有利于产生闪电；越高的CAPE会带来越多的闪电；越小的抑制能量越容易发生对流并进一步产生闪电,但是CIN不能太小,过小的CIN会导致闪电变少；低CIN值不是闪电发生的充分条件,相对湿度也需要很高；闪电活动集中在RH处于60 %~90 %的环境下,若RH继续增大,闪电活动会减小；即使在高CIN环境下,只要有一定的水汽和CAPE条件,也会有大量闪电。

• 中美大陆区域气溶胶成分消光贡献研究综述

  xjy

  优先出版日期:2023-12-26  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2312.23316

  摘要(153) HTML(0) PDF(2.12 M)( 428)

  摘要：气溶胶消光作用是影响大气能见度的主控因素，气溶胶浓度和成分与散射和吸收特性的非线性关系导致其对能见度的影响存在较大不确定性。1988–2008年美国IMPROVE（the Interagency Monitoring of Protected Visual Environments）能见度监测网络各区域的重构细颗粒物（RCFM）浓度范围为1.4–19.4 μg m–3，重构气溶胶消光系数为10.0–172.5 Mm–1。2006–2018年中国各地区已有观测的平均细颗粒物PM2.5浓度为14.3–188.3 μg m–3，对应的重构消光系数为52.6–1044.0 Mm–1。美国地区PM2.5浓度水平与我国三亚地区相当，硫酸盐是气溶胶消光的最大贡献成分，占比可高达77%，其次是有机物，最大可达50%，而硝酸盐只有在南加州对气溶胶消光的贡献较大，超过了30%。在我国，由于东部的相对湿度高于西部，因此东部和西部的消光差异比气溶胶浓度的差异更显著；硫酸盐和有机物同样是消光的主要成分，贡献分别为21%–57%和21%–39%，硝酸盐只在华中地区是主要的消光成分，超过了30%。我国气溶胶浓度和消光水平显著高于美国地区，当前广泛使用的气溶胶消光IMPROVE方程存在较高误差，消光系数低值高估和高值低估范围可达-60%–35%；并且污染越严重，消光低估越显著。气溶胶消光算法的较大误差将直接影响我国大气污染防治与蓝天计划的准确实施，急需开展针对我国各类环境气候区域气溶胶成分消光的精准核算与大气能见度提升的溯源研究工作。

• 北亚秋冬季节转换的热力学特征

  符诗怡, 施宁

  优先出版日期:2023-12-20  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2308.23075

  摘要(63) HTML(0) PDF(3.08 M)( 465)

  摘要：本文利用1958～2020年日本气象厅逐日再分析资料(JRA-55),对北亚地区(50°-75°N,80°-140°E)在入冬前后的热力收支特征以及影响入冬时间早晚的外强迫因子进行了研究。结果表明,在气候平均上,北亚于第62候入冬；在此之前,北亚地区的降温经历了从剧烈到缓慢的变化过程。在此过程中,非绝热冷却起主要作用,它部分地被暖平流所抵消。线性斜压模式的数值结果表明,欧亚大陆中高纬的非绝热冷却有利于北亚地区形成西风和偏南风,从而造成较强的局地暖平流,进而抵消部分非绝热冷却作用。在年际变率上,赤道中东太平洋和北大西洋的海温异常均可通过欧亚大陆上的波列异常进而影响北亚入冬早晚,它们可分别提前1个月和5个月出现显著信号,具有一定的预测意义。在对冬季气温的影响上,在北亚入冬偏早(晚)年,12月东亚部分地区以及我国南部地区气温偏高(低)。

• 物理参数化方案联合扰动对集合预报质量的影响

  魏莉青, 闵锦忠, 张璐, 徐渊, 杨婷

  优先出版日期:2023-12-20  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2306.22219

  摘要(68) HTML(0) PDF(8.82 M)( 405)

  摘要：云微物理方案参数众多且参数间约束关系复杂,在集合预报中选择什么参数、如何进行参数组合扰动一直没有定论,本文基于WRFv4.2模式,选择WSM6方案8个参数对2020年一次梅雨锋强降水过程进行参数扰动集合预报试验。对比分析不同参数、不同扰动范围组合对预报的影响,尝试将云微物理方案和边界层方案的敏感参数进行联合扰动。结果表明：4个云微物理方案敏感参数的组合扰动在预报试验中表现最优,减小了暴雨概率预报的空报率,提升了湿度场、纬向风、低层温度场、对流层中层经向风的集合离散度；雨滴截断参数与云冰直径的有限最大值联合扰动后呈协同共振作用,能有效改进集合预报效果；而霰截断参数与霰密度、截断参数间的组合扰动显示,扰动能量并没有随扰动参数的增加而增强,参数间的拮抗作用会制约集合预报技巧的提升；MRF边界层方案三个参数的扰动对低层湿度场的集合预报技巧改善明显,且三个参数组合扰动比单个扰动集合预报技巧更高；同时将云微物理参数扰动方案和边界层参数扰动方案进行联合,效果最优。说明参数扰动时参数的选择、扰动的范围都会对集合预报的效果产生影响,呈协同关系的参数组合易取得较优的预报效果,存在拮抗作用的参数组合则呈现负技巧。考虑参数间依赖关系、扰动范围的多参数扰动更有利于集合预报效果的提升,为今后参数扰动中参数的选择提供了有价值的参考。

• 庐山两次冷雾过程宏微观物理特征

  王天舒, 牛生杰, 王莹, 赵俊杰, 梁绵, 王元, 樊栋樑, 杨霏云, 王涛, 张鸿伟, 袁薇

  优先出版日期:2023-12-20  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2309.23070

  摘要(78) HTML(0) PDF(2.50 M)( 414)

  摘要：为研究冷雾演变机制和宏微观物理特征，2016年1月和12月在江西省庐山气象局布设雾滴谱仪和自动气象站进行雾综合观测，结合观测获取的资料和NCEP 1°×1°再分析资料，分析了2016年1月16-17日（个例1）、2016年12月25-27日（个例2）两次冷雾的宏微观结构。结果表明，两次冷雾的发展演变与冷锋的移动密切相关，从形成阶段到发展阶段800 hPa以下由西南风转为偏北风，冷锋前缘到达，近地面气温骤降；两次冷雾的成熟阶段近地面雨停且风力减弱，个例2出现锋面逆温层；两次冷雾的消散阶段900~500 hPa转为一致的偏北气流，800 hPa以下风速增大。个例1和2的过程平均雾滴谱均呈双峰分布，主峰均位于4.9 μm，次峰分别位于8.9、11.0 μm。个例1和2均出现了主峰位于10~14 μm的瞬时雾滴谱，出现频率分别为12.4%和46.3%。个例1和2中均有暖雾向冷雾的转换，冷雾与暖雾相比各粒径段雾滴数密度均有所上升，尤其是粒径14 μm以下的雾滴数量增长较为明显。个例1全过程雾滴数浓度与平均直径的相关性较弱，可能受雾滴碰并、雾滴竞争水汽等因素影响。个例2全过程雾滴数浓度、平均直径与含水量均为正相关关系，说明此次雾过程以凝结核活化和凝结增长为主。个例2西南低空急流强劲、近地面降温明显、有逆温层存在，雾滴谱较宽，雾滴谱10到14 μm粒径之间峰值更为突出，雾滴数浓度、平均直径、含水量皆大于个例1。

• 基于小波分析的爆轰波扰动响应特征研究

  黄钰, 温典, 许焕斌, 黄梦宇, 卢姁, 许丽人

  优先出版日期:2023-12-18  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2307.23013

  摘要(79) HTML(0) PDF(2.39 M)( 431)

  摘要：本文基于高精度激光测风雷达对在北京香山和正阳门开展的两次爆轰动力扰动响应特征试验进行观测研究，并用小波分析方法考察爆轰扰动自然风场响应的动力学特征。结果显示：爆轰对风向影响明显，两次试验（<300m）均出现与爆轰开始、结束同步的风向转向现象。爆轰动力扰动产生雷诺应力效应，形成次级环流涡旋，其影响特征通过小波分析的优势振荡体现，爆轰激起了涡旋的多尺度结构，位于高度150-250m，并随高度升高衰减。两次试验爆轰动力扰动的影响均为垂直风向最强，形成的涡旋最大且稳定（尺度大、振幅大、周期长，随高度变化小）；水平风向次之，随着高度升高低层大涡旋迅速转为高层小涡旋；水平风速最弱，形成涡旋小且弱（振幅小、周期短）。爆轰力度及其形式对动力扰动特征有明显影响，礼炮力度小、发射较发散，形成的次级流场较弱，对涡旋的维持和补充作用弱。以上表明非均匀的扰动气流场能够激发出非对称的涡旋对，而涡旋对的出现会引起优势风向的转变，并伴有运动尺度组分的变化，形成上升气流，打破原有平衡，可能使降水条件更有利，从而达到人工影响天气的效果。

• 河南“21.7”暴雨极端性特征及其与“75.8”暴雨的对比

  张芳华, 孔期, 袁溢, 冉令坤, 申冬冬

  优先出版日期:2023-12-18  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2307.22225

  摘要(88) HTML(0) PDF(5.55 M)( 486)

  摘要：利用国家站降水资料分析了2021年7月19日-21日河南特大暴雨（简称“21.7”暴雨）在强降水影响范围、持续时间、降雨强度和累计降水量等方面的极端性；基于ERA5再分析数据和广义Omega方程，研究此次过程中影响垂直运动的关键物理因子，并讨论与“75.8”暴雨的差异。结果表明，“21.7”暴雨中河南省约10%测站累计降水量超过500mm， 20日全省平均降水量92.8 mm，居1961年以来历史首位；20日16-17时郑州的小时降水量（201.9mm）打破中国大陆小时降水极值。“21.7”与“75.8”暴雨均伴有台风环流输送水汽，“21.7”暴雨水汽主要来自台风“烟花”和副高之间东南急流的水汽输送，并且水汽辐合层深厚，而“75.8”暴雨存在印度洋西南气流和西太平洋东南气流两支水汽通道。这两次暴雨中广义Omega方程的总Q矢量散度异常值区与强垂直运动区都有一定的对应关系，“21.7”暴雨的垂直上升运动、总Q矢量散度的强度略弱于“75.8”暴雨，前者的垂直运动主要由低层动力强迫和热力强迫共同造成，在低层触发和加强垂直运动，而后者的垂直运动主要由中低层的热力强迫和低层动力强迫引起，在中层加强垂直运动。垂直运动空间层次分布的差异可能是导致郑州地区更易于出现低质心、高效率的短时强降水的原因之一。

• 基于天气分型的四川盆地西侧极端强降水事件环流异常配置与演变特征

  陈龙光, 陈斌, 赵瑞瑜, 徐祥德

  优先出版日期:2023-12-18  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2303.23017

  摘要(98) HTML(0) PDF(2.91 M)( 398)

  摘要：四川盆地西侧是中国区域极端强降水事件发生频率最高的区域之一，由于区域地形和天气系统复杂性。基于2001-2020年中国地面气象观测站网观测的降水数据、GPM-IMERG降水数据以及ERA5大气再分析资料，本文以发生在盆地西侧的100个极端强降水事件为研究对象，采用基于k-means聚类分析的天气分型方法，将强降水事件分型；结合大气动力-热力诊断方法，分析了不同类型降水事件环流异常配置与演变特征。结果表明，3种类型强降水发生期间，位势高度均表现为高层正异常（200hPa）和低层负异常（850hPa），大气垂直速度显著增大，温度异常呈现“上冷下暖”的异常结构，并伴随着来自低纬海洋地区水汽输送的增强。但三种类型降水对应的南亚高原（SAH）、西太平洋副热带高压（WPSH)和西风急流等大尺度环流因子在位置和强度上存在差异，继而影响水汽输送过程：发生频次最多的1型降水的水汽主要来自低纬孟加拉湾和中国南海；2型降水发生期间WPSH发展最强，其水汽主要来自东亚季风控制下的中国南海，而孟加拉湾水汽输送受到限制；而发生在SAH强度偏弱期间的3型降水发生频次最少，其主要受青藏高原东北侧的反气旋异常和东亚季风控制下的水汽输送影响。3种类型降水环流演变特征分析显示，强降水发生前，罗斯贝波作用量呈增强趋势、大气垂直速度增加以及温度异常更为显著，这些异常特征使得局地对流活动和高空辐散低层辐合过程增强，有利于极端降水事件形成。进一步分析表明，与SAH比较而言，WPSH位置和强度的变化对强降水形成预测具有更好的指示意义。

• 西南涡发展演变机理之低涡发展指数探索

  卢萍

  优先出版日期:2023-12-18  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2311.23092

  摘要(118) HTML(0) PDF(1.19 M)( 454)

  摘要：本文基于ERA5(0.25?×0.25?)逐时再分析资料,分析了长距离移动和稳定少动两次高影响西南涡过程,认为中低层辐合和假相当位温这两个物理量是影响低涡发展演变的关键物理因子,由此定义了一个低涡发展指数。通过对比分析低涡发展指数与西南涡及降水演变的关系,认为：(1)无论是远距离位移还是稳定少动的西南涡过程,低涡发展指数都可以指示出低涡强度、位置的发展演变趋势,并能解释强低涡过程期间出现其它弱闭合低压或一涡多心的现象,同时还揭示了西南涡的移动机理。(2)低涡发展指数不仅能指示出低涡降水的强度及落区,还能反映西南涡与降水之间互存共生的现象,在一定程度上解释了“雨生涡”和“涡生雨”都是合理的。因此低涡发展指数对于高影响西南涡暴雨的落区和降水中心位置的预报有积极的意义。

• 位涡源汇和位涡环流及其天气气候意义

  吴国雄, 刘屹岷, 毛江玉, 何编, 包庆, 谢永坤, 生宸, 马婷婷, 李言蹊

  优先出版日期:2023-12-07  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2306.23319

  摘要(83) HTML(0) PDF(3.90 M)( 467)

  摘要：在扼要回顾地表位涡研究进展的基础上，本文介绍了复杂地形下的位涡及位涡制造的计算及近年来关于位涡源汇和位涡环流的研究进展，侧重介绍青藏高原表层位涡的特殊性及其对天气气候的重要影响。阐明对于绝热和无摩擦大气运动，由于位涡本身的结构重组（位涡重构）可以引起垂直涡度的发展，在夏季可以激发高原涡形成；冬季使高原东部成为重要的表面涡源。基于导得的包括非绝热加热作用的、与等熵面的位移相联系的垂直运动（）方程，进一步阐明青藏高原制造的正位涡沿西风气流东传会引起下游地区低空气旋性涡度、偏南风、和上升运动发展，导致位涡平流随高度增加，激发极端天气气候事件发生发展。指出青藏高原地表加热和云底的潜热释放的日变化显著地影响着地表层位涡的日变化，导致青藏高原的低涡降水系统多在午后至夜间发生发展。证明与传统的青藏高原感热加热指数相比，青藏高原地表层位涡指数能够更好地刻画关于降水的季节变化，与亚洲夏季风降水相关更密切。 本文还简单介绍了位涡环流（PVC）的概念。指出由于区域边界面的PVC的辐散辐合的变化直接与区域位涡的变化相关联，为保持北半球位涡总量的相对稳定，跨赤道面上的PVC变化与地表PVC的变化必须相互补充，因此跨赤道面上的位涡环流的变化可以成为监测近地表气候变化的窗口。近赤道的海气相互作用能够直接造成跨赤道垂直面上的纬向风垂直切变的变化，激发跨赤道位涡环流异常，从而通过大气内部PVC的变化和青藏高原的调控影响北半球近地表的气候变化。分析表明位涡环流分析为建立热带和热带外大气环流变化的联系开辟了新的蹊径，有着广阔的应用前景。

• 近十年我国涡旋系统的研究进展

  孙建华, 周玉淑, 傅慎明, 杨帅, 张元春, 汪汇洁, 黄玥

  优先出版日期:2023-12-07  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2311.23323

  摘要(148) HTML(0) PDF(4.14 M)( 507)

  摘要：近年我国暴雨和强对流等中小尺度灾害性天气频发,涡旋是产生这些灾害天气的重要天气系统之一。为了不断提高对我国涡旋及其产生的暴雨和强对流天气发生发展机理的认识和预报准确率,本文对容易引发长江流域沿线灾害天气的三类涡旋(高原低涡、西南低涡和大别山涡)及对北方地区暴雨、强对流天气有重要影响的东北冷涡、中亚低涡的主要研究成果进行了梳理。主要回顾了近十年这些涡旋的识别方法、时空分布统计特征、三维结构以及产生的暴雨、强对流天气的机理。最后,对与涡旋系统以及相关天气的研究与预报中的问题、未来发展方向进行了简要讨论和展望。

• 西太平洋暖池海洋热浪在2020-2022三年拉尼娜事件爆发背景下的演变特征、爆发机制及其影响研究

  郑飞, 张小娟, 曹庭伟

  优先出版日期:2023-12-07  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2311.23325

  摘要(140) HTML(0) PDF(2.17 M)( 394)

  摘要：在全球变暖的影响下,持续增长的海洋热浪事件(marine heatwaves,MHW)对气候系统和社会经济产生了严重影响,其中西太平洋暖池区域是MHW特征显著变化的典型区域。本文基于已建立的MHW高分辨率数据、美国国家环境预报中心(NCEP)提供的大气海洋再分析资料、美国宇航局(NASA)Aqua卫星和生物地球化学Argo浮标提供的叶绿素-a浓度资料,利用统计分析和奇异值分解(SVD)等方法,探讨了2020-2022年西太平洋暖池MHW的演变特征、爆发机制及其生态影响。结果表明,西太平洋暖池MHW的爆发频率和强度等在近30年显著增加,其特征属性的变化与连续La Ni?a事件的爆发密切相关。尤其在2020-2022年连续三年La Ni?a事件背景下,西太平洋暖池区MHW爆发频次达到全球最高,且其覆盖面积、爆发频次、总天数、累积强度均是1982年以来最显著的。通过对西太平洋暖池区域混合层热收支的分析,2020-2022年期间MHW爆发主要是净海表热通量中的向下短波辐射项和海洋动力过程中的纬向平流项共同主导。此外,研究也揭示了在西太平洋暖池区域,MHW与海洋生态指标叶绿素-a浓度时空尺度上呈现负相关协同变化的特征,尤其是2020-2022年的MHW事件使该区域海洋上层浮游生物量整体呈显著下降趋势。

• 青藏高原东南缘不同类型生态系统碳、水交换特征

  刘辉志, 杜群, 许鲁君, 刘阳, 蒙小妮, 邵雅梅, 郑颖祺

  优先出版日期:2023-11-29  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2309.23315

  摘要(92) HTML(0) PDF(2.40 M)( 386)

  摘要：青藏高原东南缘横断山脉地区是南亚和东亚季风的交汇处，也是大气变化的敏感区和热源区。开展该地区地气相互作用对区域水热过程影响机制及其参数化研究，对于研究青藏高原大气水汽传输的关键过程问题有重大意义。本文介绍了基于涡动观测法开展的青藏高原东南缘地区的地气相互作用观测试验，并总结了洱海湖面、丽江高山草甸及腾冲北海湿地的地气交换特征，以及利用数值模式开展复杂山地局地环流特征的研究工作。目前已初步明确和揭示青藏高原东南缘横断山脉不同类型下垫面的地气交换特征及其影响因素，主要结论如下：青藏高原东南缘高山草甸的碳、水交换过程受降水分布影响显著，“浮毯型”湿地（水面常年覆盖有“浮毯”状苔草草排）的碳、水交换除了受气象因素影响外，也受到下垫面植被和水体比例变化的影响。不同类型生态系统的碳、水交换过程在不同时间尺度的影响因子存在差别。风速始终是湖泊潜热和CO2交换的关键影响因子，而降水在较长时间尺度对湖泊CO2通量也有显著影响。此外，青藏高原东南缘的复杂地形对于生态系统的碳、水交换过程也有显著影响。复杂地形产生的不同类型的局地环流对于生态系统的碳、水交换过程有不同的影响。

• 与年代际有关的太平洋和北大西洋海温变率对 1979~2014 年南极海冰趋势季节性及区域性贡献的比较研究

  杨璐萍, 吴其冈, 户元涛, Aixue Hu

  优先出版日期:2023-11-28  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2310.23100

  摘要(92) HTML(0) PDF(4.76 M)( 368)

  摘要：基于美国国家冰雪数据中心最新发布的卫星观测海冰资料，本文分析了 1979~2014 年南极海冰空间趋势的季节变化特征，并比较了太平洋年代际振荡（IPO）和大西洋多年代际振荡（AMO）位相转换对南极海冰趋势的相对贡献与影响机制。结果表明：1979~2014 年间，罗斯海和南印度洋四个季节海冰密集度（SIC）均呈现增加趋势，在暖季（12~5 月），阿蒙森海和别林斯高晋海的 SIC 显著减少，威德尔海的 SIC 显著增加，呈正位相的南极偶极子型（ADP），而在冷季（6~11 月份），阿蒙森海-别林斯高晋海-威德尔海 SIC 表现为负位相 ADP趋势，南极整体年平均和季节平均海冰范围（SIE）均具有显著增加趋势。1979~2014 年 IPO 从正位相向负位相转换通过激发太平洋-南美（PSA）大气遥相关加深阿蒙森海低压（ASL），为南半球冬季和春季负 ADP 海冰趋势的主要成因。1979~2014 年 AMO 从负位相向正位相转换在南半球春季通过激发罗斯贝波和跨海盆激发 PSA 波列，加深 ASL，并可能通过减弱埃克曼抽吸抑制绕极近海混合层暖海水上翻，进而导致东罗斯海，阿蒙森海及南印度洋的海冰显著增加，解释约 75% 的春季南极整体 SIE 增加趋势。在南半球夏季，以上 IPO 和 AMO 位相转换均可增强南半球环状模（SAM），从而对夏季南极海冰增加和正位相 ADP 型海冰趋势有一定贡献。以上结果表明1979-2014年 IPO 和 AMO 位相转换通过大气遥相关机制对南极海冰趋势产生的影响呈现明显的季节性和区域性差异。

• 一次极端暴雨过程低空急流变化机制分析

  田利庆, 李舒文, 邱晓滨, 冉令坤, 申冬冬

  优先出版日期:2023-11-24  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2308.22111

  摘要(142) HTML(0) PDF(6.13 M)( 557)

  摘要：2021年7月19-21日河南极端暴雨伴有显著的低空急流活动。本文利用ERA5数据，采用等压坐标系水平运动方程、动能方程和位势高度梯度方程分析影响低空急流发展的关键物理因素。分析表明，低空急流中心首先从郑州附近925hPa发展起来，然后垂直倾斜地向西北方向发展增强，中心位置先后抬升到850hPa和700hPa。低空急流纬向风和经向风局地变化主要受位势高度水平梯度的影响。郑州西侧山区存在位势高度低值系统，郑州东北侧平原地区为位势高度高值区，二者在郑州附近产生显著的纬向梯度力，与纬向东风耦合做功，驱动低空急流动能增长。位势高度这种异常分布主要与地表位势高度和近地层虚位温垂直积分有关。位势高度纬向梯度方程计算表明，垂直速度纬向梯度引起的位温垂直平流和非绝热加热纬向梯度项是导致位势高度纬向梯度局地变化的主要强迫项。总体上，近地面层山区相对低温区和平原地区相对高温区对低空急流发展演变有重要影响。

• 青藏高原-印度洋热力差对南亚季风活动的多尺度影响

  肖子牛, 李张群

  优先出版日期:2023-11-24  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2310.23324

  摘要(94) HTML(0) PDF(2.87 M)( 456)

  摘要：海陆热力差异是季风形成和演变的根本驱动力，青藏高原与印度洋热力差异是影响南亚季风活动的重要因素。本文围绕次季节、季节、年际和年代际等不同时间尺度上青藏高原与印度洋的热力差异对南亚季风活动的影响，回顾和总结了相关研究成果。在次季节尺度上，主要聚焦在两者的热力差异对南亚季风爆发的影响；在年际尺度上，着重阐释了其对南亚季风强度年际变化的指示意义；在年代际尺度上，考察了热力差异和南亚季风降水关系的年代际变化。同时，本文对该领域一些需要进一步研究的问题进行了讨论。

• 北半球夏季急流遥相关：进展与展望

  王林, 徐霈强

  优先出版日期:2023-11-24  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2311.23322

  摘要(123) HTML(0) PDF(2.78 M)( 579)

  摘要：急流遥相关是沿急流波导传播的准静止行星尺度波列，在大气环流的维持和演变中有重要作用，其异常活动常伴随极端天气气候事件的发生。研究急流遥相关在不同时间尺度的变异特征和机理不仅可以加深对大气环流变化规律的理解，还可以为相应时间尺度上的天气预报、气候预测乃至气候预估提供科学依据。根据波导的性质，北半球夏季的急流波导可以分为以正压效应为主要维持机制的副热带急流波导和以斜压效应为维持机制的极锋急流波导。本文聚焦夏季急流遥相关活动最为活跃的欧亚大陆地区，在回顾急流遥相关理论的基础上，简要总结了近年来关于夏季副热带急流遥相关和极锋急流遥相关的形成条件、动力机制、气候影响和未来变化的研究进展，并展望了一些未来值得继续深入研究的问题。

• 从能量学角度理解气候背景场对ENSO热带和热带外遥相关的影响

  黄刚, 胡开明, 唐颢苏, 汪亚, 屈侠, 赵桂洁

  优先出版日期:2023-11-20  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2305.23304

  摘要(97) HTML(0) PDF(2.00 M)( 431)

  摘要：厄尔尼诺-南方涛动 (El Ni?o-Southern Oscillation, ENSO) 通过遥相关过程影响全球天气气候。在热带地区，ENSO能通过影响热带对流层温度导致遥远海盆降水和海表温度异常；在热带外，ENSO能通过激发准定常罗斯贝波动造成北美、亚洲等地区气候异常。气候背景场对ENSO热带和热带外遥相关有重要影响。一方面，气候背景大气环流场可以通过正压和斜压能量转换影响ENSO遥相关波列的位置和强度。另一方面，热带气候背景海温和对流场会通过影响湿静力能分布影响ENSO热带遥相关过程。这些研究表明分析能量过程有助于理解气候背景场影响ENSO遥相关的机理。本文回顾了近几十年来国内外关于气候背景场对ENSO热带与热带外遥相关影响的能量分析研究进展，在此基础上，回顾了全球变暖背景下ENSO遥相关的可能变化，并提出了一些未来该领域内需要进一步研究的科学问题。

• 北极-中纬度联系与北极海冰变化的关系研究新进展

  武炳义

  优先出版日期:2023-11-20  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2309.23305

  摘要(141) HTML(0) PDF(4.96 M)( 804)

  摘要：本文概要介绍了近年来(2018-2023年)，北极-中纬度联系与北极海冰变化的关系研究新进展。主要包括以下几个方面：（1）对北极海冰融化在欧洲极端降雪个例中的贡献有了实质性的认识,这是以往研究提出的北极海冰影响大气环流的机制所无法解释的。（2）冬季亚洲区域气温对北极海冰持续融化的响应有显著的低频振荡特征。北极海冰持续融化，有利于冬季暖北极-冷欧亚（2004/05-2012/13）和暖北极-暖欧亚(2013/14-2016/17)交替出现。前一阶段北极-中纬度联系加强，而暖北极-暖欧亚阶段北极与东亚的联系减弱了，但海冰融化影响北极-欧亚大陆联系强弱变化的机理不清楚。（3）在夏季平均和季节内时间尺度上，东亚中、低纬度区域夏季高温热浪极端天气事件与同期北极对流层中、低层冷异常有直接的动力联系。北极夏季对流层中、低层冷异常不仅有利于减缓北极海冰融化，而且成为预测后期东亚冬季风趋势的前兆因子。（4）北极夏季海冰融化异常，对我国华北以南区域夏季降水并无实质性影响。（5）尽管诸多研究强调了平流层-对流层相互作用，在连接北极海冰融化与中纬度天气气候中起重要作用，但因果联系依然偏弱，不确定性大于对流层过程。（6）区分北极海冰强迫与大气内部变率在天气事件和气候变率中的不同作用已无实际意义。未来关注北极海冰融化的影响，更应注重其在大气环流低频变化中的作用，以及北极海冰异常空间分布差异和不同异常振幅的影响，同时需要定量化研究北极海冰融化在极端天气和气候事件中的作用。

• 中国夏季月际—季节平均降水动力和统计结合实时预测模型

  范可, 田宝强, 戴海霞

  优先出版日期:2023-11-20  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2308.23312

  摘要(82) HTML(0) PDF(7.83 M)( 514)

  摘要：中国夏季降水大幅度月际尺度变化往往造成极端旱涝事件交替或转折，但其月际异常会被季节平均掩盖，影响季节尺度气候预测准确度，因此亟需考虑月际气候预测，提升月际—季节尺度气候预测准确度。本文首先采用年际增量和场信息耦合型预测方法研制中国夏季6～8月月际尺度降水动力和统计结合气候预测模型，之后根据月际尺度降水预测，开展季节平均降水预测。首先，基于前期观测信息和美国第二代气候预测系统（CFSv2）预测结果，选取前期12月观测的南太平洋中高纬关键区海温、1月北极关键区海冰密集度以及CFSv2 预测系统2月起报的夏季同期关键区海温作为月际尺度降水预测因子，分别研制以上具有物理意义的单预测因子预测模型，并采用奇异值分解（SVD）误差订正方法对其改进；之后，利用多因子择优集合方案，研制预测效能较高且稳定的中国160站夏季月际尺度降水动力和统计结合预测模型，进而基于月际尺度预测开展夏季季节平均气候预测。1983～2022年夏季（6～8月）中国160站逐月降水预测模型的交叉检验结果表明：逐月回报与观测降水距平百分率的时间相关系数通过90%置信水平的站点占比分别为90%，88%，82%，多年平均的空间相关系数分别为0.39、0.40和0.39，均通过99%置信水平。针对2020～2022年连续三年同样拉尼娜背景下但不同中国夏季降水形势，开展月际—季节独立回报检验，其结果显示，2020～2022年6、7、8月预测降水距平百分率的Ps平均分分别为75、75和70分；夏季季节平均降水的Ps评分分别为72、76和73分，均高于多年业务预测平均分。由此，考虑月际异常开展季节尺度气候预测是提升月际—季节尺度气候预测准确度的一个有效途径。

• 高分辨率气候系统模式研制与应用综述

  俞永强, 安博, 刘海龙, 包庆, 林鹏飞, 何编, 郑伟鹏, 栾贻花, 白从蓉, 李恬燕

  优先出版日期:2023-11-20  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2308.23317

  摘要(139) HTML(0) PDF(20.62 M)( 497)

  摘要：当今气候系统模式发展的重要趋势之一，是通过提高模式的空间分辨率，改进对气候系统中多尺度相互作用过程和极端事件的模拟能力。过去5年里，中国科学院大气物理研究所发展并完善了25公里分辨率大气环流分量模式FAMIL2.2、1/10度分辨率海洋环流分量模式LICOM3.0，并以此为基础建立了高分辨率气候系统模式FGOALS-f3-H。利用上述高分辨率模式，开展了大量的数值模拟和气候预测研究，其中包括国际耦合模式比较计划第六阶段（CMIP6）的高分辨率模式比较子计划（HighResMIP），建立了海洋环流预测系统（LFS）等。初步评估分析表明，相对于低分辨率模式，高分辨率模式可以更好地模拟台风、极端降水事件、海洋中尺度涡旋以及中尺度海气相互作用过程等重要的天气和气候事件。

• GRIST模式全球0.125度基线配置的中期降水预报性能分析

  王一鸣, 李晓涵, 张祎, 原韦华, 周逸辉, 李建

  优先出版日期:2023-11-17  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2309.22223

  摘要(186) HTML(0) PDF(8.19 M)( 839)

  摘要：利用国内自主研发的全球-区域一体化预测系统（GRIST）0.125度天气预报模式配置开展了中期天气预报试验，通过与ERA5再分析数据、卫星观测数据（GPM）和成熟的业务全球数值天气预报模式结果进行比较评估了该系统基线配置下的降水预报性能，并探索了模式对不同动力配置的敏感性。结果表明，冷启动下的GRIST模式能较好地模拟全球500hPa环流场，其对500hPa位势高度异常相关系数（ACC500）的模拟性能和美国国家环境预测中心（NCEP）的全球预报系统（GFS）基本相当。降水模拟方面，GRIST能够再现和观测一致的全球平均降水的空间分布。随着积分时间增加，模式在赤道辐合带和青藏高原南坡附近相比于NCEP-GFS出现了稍高的系统性降水湿偏差。基于降水强度和频次的分析表明，这种湿偏差很可能源于GRIST模式对这些区域降水频次的高估。针对全球6个降水关键区，考察了模式的强度-频次谱结构和日变化特征。GRIST对“较强降水”强度-频次结构的模拟能力优于NCEP-GFS，且对降水日循环的总体模拟较好，但部分地区存在对降水峰值的略微高估和提前。GRIST静力和非静力内核在0.125度分辨率的降水预报的统计特征具有较高的一致性，垂直60层较30层在环流和降水的模拟上均有一定增益效果。

• 解析北京郊区一次典型臭氧污染的物理化学过程

  贾龙, 于姗杉, 徐永福

  优先出版日期:2023-11-17  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2311.23309

  摘要(206) HTML(0) PDF(4.17 M)( 740)

  摘要：臭氧污染是我国当前面临的重要大气环境问题，其不仅取决于大气化学反应过程，而且会受大气物理过程和各气象要素的影响，因此需要从化学和物理两个方向来研究近地面臭氧污染问题。本研究结合外场观测和欧拉光化学模式，解析了2022年秋季北京怀柔城区的一次光化学污染周期内的物理和化学过程。给出了温度、湿度和风速等气象因子，以及臭氧及其前体物挥发性有机物（VOCs）和氮氧化物（NOx，x=1，2）在此期间的日变化特征。通过源解析得到VOCs主要来源为交通排放（46%）、植物源（25%）、溶剂挥发（23%）和燃烧源（9%）。通过欧拉光化学模式确定了区域传输和本地VOCs对臭氧的贡献，结果显示强北风天气条件下，怀柔区臭氧以外来水平输送为主（贡献超过70%）；当以弱的南风或东南风为主时，天气处于稳定状态，臭氧主要来自VOCs和NOx的二次转化。根据VOCs的臭氧潜势，在所有VOCs中对臭氧贡献最大的物质为烯烃，其贡献为67%，其次为芳香烃（16%）。通过敏感度分析，发现臭氧生成对物理因子中的光强、温度和边界层高度最敏感；在臭氧前体物中，活性较强的烯烃类物质的敏感度最高，烷烃最低。基于本地VOCs特征的EKMA曲线，提出了控制臭氧污染的减排策略。

• 大气氧化能力量化研究

  王跃思, 刘子锐, 胡波, 王润玉

  优先出版日期:2023-11-17  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2311.23318

  摘要(160) HTML(0) PDF(2.61 M)( 697)

  摘要：大气氧化能力(AOC)通常是指大气通过氧化过程去除大气中微量气体成分的速率总和。在对流层和近地层大气中,AOC主要表观为对污染气体的清除能力或净化能力,亦称大气氧化性。AOC是地球大气自洁净的核心能力,但一直缺乏对其内涵的深入认知和对其指标的量化描述。本文作者通过承担国家重点研发计划“区域大气氧化能力与空气质量的定量关系及调控原理”研究等项目,从大气化学基本理论入手,对AOC开展了系列研究,并在其量化表达方面取得了突破性进展。本文将围绕“大气氧化能力量化研究”,对这些进展进行一个简要的描述。首先是在深入认知AOC内涵的基础上,分别从大气化学的热力学和动力学基本原理出发,构建了大气氧化能力表观指数(AOIe)和潜势指数(AOIp),并通过二者归一化指数日变化闭合研究,发现了非均相化学过程对AOC的贡献不容忽视。随着PM_2.5污染的加重,无论夏季还是冬季,AOIe亦随之增加,但AOIp冬季则出现了相反的情景,表现出AOIp的变化更受气象条件的影响。AOC闭合研究思路用于大气OH自由基的储库分子HONO“未知源”研究,发现了北京大气HONO的重要非均相来源,阐释了MCM机制对冬季AOC低估的重要原因。AOIp用于预测我国大气臭氧污染潜势格局,发现AOIp_O₃与J(NO₂)直接相关,全国J(NO₂)的年均值为4.39×10_-3 ^s_-1^,高值区主要分布在四川、贵州、重庆和湖南等地。与其他化学反应氧化性指数对比,AOIe与AOIp组合指数更具准确性、普适性和实用性,可评价已发生的污染过程AOC的变化,亦可预测城市或区域重污染发生的可能性及其变化和格局。

• 大气热带波动研究进展

  武亮, 冯涛, 黄荣辉

  优先出版日期:2023-11-08  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2310.23321

  摘要(181) HTML(0) PDF(2.66 M)( 771)

  摘要：本文简要回顾了热带波动的浅水理论解及对应的波动特征。系统回顾了从观测资料中区分和分离热带波动的信号的方法,指出近年来在热带波动观测和分离研究方面取得了明显进展,许多不同于经典波动理论的新特征被揭示。在此基础上回顾了几种影响波动演变的机制(如波流相互作用、波动-积云对流相互作用、水汽作用等)来部分解释观测热带波动与理论的差异的可能原因。这些研究表明局地大尺度环流和湿对流等在热带波动结构演变、强度和位置中有着重要作用。文中还综述了热带波动对热带气旋生成及路径影响及机制,这表明热带波动的变化能够较好解释热带天气如热带气旋活动的变化特征。最后,大气热带波动研究依然有许多科学问题亟待解决,它对于大气科学发展具有重要科学意义。

• 缅怀我们的恩师—叶笃正先生的学术成就和治学精神

  黄荣辉, 黄刚

  优先出版日期:2023-11-08  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2310.23302

  摘要(157) HTML(0) PDF(1020.59 K)( 448)

  摘要：本文是为纪念我们的恩师—叶笃正先生逝世10周年及他对我国大气科学和中国科学院大气物理所发展的重大贡献而写。本文简要地回顾他对大气科学的主要贡献，在70多年的研究生涯，他提出了罗斯贝波能量频散理论，此理论已是动力气象学的经典理论之一；并且他创立了东亚大气环流理论和青藏高原气象学；特别是他提出了大气运动过程适应的尺度理论以及全球增暖适应的新概念。本文还简单回顾了他对大气物理研究所发展的杰出贡献和他严谨、认真的科学精神。

• 中国近海变暖和海洋热浪演变特征及气候成因研究进展

  蔡榕硕, 谭红建

  优先出版日期:2023-11-08  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2310.23313

  摘要(227) HTML(0) PDF(2.60 M)( 623)

  摘要：近几十年来,气候变化背景下中国近海海表面温度(SST)显著上升且极端高海温事件(海洋热浪)频发,时常引发海洋生物大规模死亡和赤潮暴发等生态灾害。为此,回顾了中国近海变暖及海洋热浪的相关研究进展,包括海温变化趋势和变率、海洋热浪演变特征和气候成因,以及相关的影响,并探讨了应对策略。分析结果表明,1960–2022年,中国近海尤其是东中国海(渤、黄和东海)对气候变化的响应显著,SST分别上升了1.02 ±0.19°C、1.45±0.32°C,并有明显的年代际和年际变率；SST的变化除了受到ENSO、PDO等大尺度海气相互作用的影响,还受到东亚季风变化与黑潮经向输运的直接影响和共同作用。中国近海变暖还引起了地理等温线明显向北迁移,导致季节性物候发生变迁(春季提前和秋季滞后),并影响海洋生物生长节律、地理分布、群落结构和生态服务功能,而频繁发生的海洋热浪也对珊瑚礁等海洋生态系统和海水养殖业造成灾难性的影响。分析还揭示,未来中国近海较高纬度海区将暴露于更强烈的升温、热浪、酸化、缺氧和生产力降低等综合影响下,海洋生态系统尤其是中国南海珊瑚礁生态系统面临突破气候临界点的风险。当前除应加强对中国近海变暖和海洋热浪物理过程、可预报性及预测预警等研究外,还亟需采取变革性的海洋气候行动及应对措施,增强海洋生态系统的气候恢复力,应对未来气候变化的影响。

• 东亚夏季风与热带海气相互作用研究进展

  陈文, 于甜甜, 冯娟, 陈尚锋, 朴金玲

  优先出版日期:2023-11-08  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2310.23310

  摘要(103) HTML(0) PDF(2.37 M)( 581)

  摘要：在东亚夏季风变异的众多影响因子中,热带海温是影响夏季风系统变化的主要原因。近年来,国内外学者在热带海温异常对东亚夏季风影响的研究方面取得了很大进展。本文从季节内、年际到年代际时间尺度,简要回顾了近年来关于热带海气相互作用影响东亚夏季风变异及其机理的研究进展,特别综述了关于ENSO、热带印度洋和大西洋海温异常对东亚夏季风系统的影响和机理方面的主要研究进展。此外,本文还系统回顾了热带海温对东亚夏季风与冬季风关联的影响及过程。最后,提出了在热带海温异常影响东亚夏季风季节内尺度变化、全球变暖下热带海温的变化及其对东亚夏季风的影响等方面值得深入探讨的科学问题。

• 海气关系的季节变化和时间-空间尺度依赖性

  WU RENGUANG, 孙小山

  优先出版日期:2023-11-08  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2310.23303

  摘要(119) HTML(0) PDF(1.13 M)( 631)

  摘要：本文根据近年来对于表面湍流热通量和海表面温度变化关系的分析回顾了海气关系的季节变化和时间-空间尺度依赖性。内容包括表面湍流热通量和海表面温度变化关系的表征方法、区域变化、季节变化和随时间、空间尺度的变化，以及表面风速和海气湿度差对表面潜热通量和海表面温度变化关系的相对贡献。表面湍流热通量和海表面温度变化关系在中纬度海洋锋区和副热带涡旋区显著不同。在中纬度海洋锋区，海洋过程对海表面温度变化的贡献占主导地位，因而表现为海洋强迫作用，并且冬季比夏季更大。在副热带涡旋区，表面湍流热通量对海表面温度变化的作用更为显著，因而表现为大气强迫作用，并且夏季比冬季更为明显。在阿拉伯海西部地区，夏季海洋过程对海表面温度变化影响明显，表现出海洋强迫作用，而冬季以表面湍流热通量影响为主，表现为大气强迫情况。在孟加拉湾、南中国海和菲律宾海地区，无论冬夏季都表现为大气强迫作用。在中纬度海洋锋区冬季和阿拉伯海西部地区夏季，海洋强迫随时间尺度增长而增强，而在其它地区和季节，存在由较短时间尺度的大气强迫为主向较长时间尺度的海洋强迫变得重要的转换，转换的时间尺度大约在20-40-天。在中纬度海洋锋区，海洋强迫作用随空间尺度增大而减弱，并向大气强迫情况转换，转换的空间尺度夏季比冬季小。一般而言，大气强迫作用随空间尺度增大而增强。

• 关于亚洲中高纬区极端气候的研究 ——国家自然科学基金重大项目内容及阶段进展简介

  王会军

  优先出版日期:2023-11-08  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2310.23301

  摘要(97) HTML(0) PDF(605.02 K)( 319)

  摘要：近年来极端气候的发生频率和强度有明显增强的趋势，在我国尤为突出（Yin et al., 2023b），造成了越来越大的对经济社会和人民生命安全的威胁。我国科学家也越来越关注我国及东亚区域的极端气候问题。对比而言，亚洲中高纬区虽然也是气候变化的高敏感区，受到的关注却相当少，可能是源于气候资料的相对欠缺，也可能和亚洲高纬度区域（特别是西伯利亚地区）人口少、经济社会发展之后有关。实际上，随着对于北极放大效应的研究的深入，极其有必要开展对整个亚洲中高纬区开展气候变化影响和极端气候研究，把我国科学家高度关注的研究区域从东亚区向北延伸。其中有很多关键科学问题需要研究，特别是该区域极端气候的形成与变异过程、机制以及可预测性，极端气候对生态系统的影响，极端气候的未来演变趋势，等等。因此，国家自然科学基金委地学部在择优的基础上以重大项目的力度支持了这个方面的研究（项目执行期为2020-2024年）。本文概要介绍了该项目的框架和若干初步研究进展。

• 二级地形东移MCS影响下游降水的典型个例研究

  杨如意, 张元春, 孙建华, 慕建利, 于廷照

  优先出版日期:2023-11-08  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2309.23080

  摘要(149) HTML(0) PDF(6.03 M)( 604)

  摘要：本文针对一次典型的二级地形中尺度对流系统(mesoscale convective system, MCS)东移与高原东移对流合并影响下游对流系统个例开展数值模拟研究, 发生时段为2016年6月29日-7月1日,本次过程导致长江中游至江淮流域地区出现了一次范围较大的强降水过程。高分辨率的数值模拟清楚地再现了二级地形对流东移与高原东移对流合并发展影响下游对流系统的发展过程,较好地刻画出长江中下游地区降水的时空分布特征。此次对流发展过程主要经历形成,移出,合并和减弱阶段。其中,在形成阶段,由于西南低涡东北的气旋式扰动,二级地形MCS于夜间在西部山地地区形成,至次日凌晨东移到二级地形东部边界并且增强发展。发展加强后的二级地形MCS逐渐移出地形之后下游已有零散对流(高原东部对流东移至二级地形东部所致)在午后逐渐组织起来后,受到夜间增强的低空急流影响,与二级地形东移对流合并发展。合并后的MCS东移和发展推动上升运动增强,从而低层辐合增强,对流层低层诱发中尺度涡旋,涡旋和对流共同发展,引发长江中下游地区强降水。

• 川西南山地对流云及强降水的时空分布特征

  吕俊杰, 李跃清

  优先出版日期:2023-11-08  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2309.22231

  摘要(159) HTML(0) PDF(2.95 M)( 554)

  摘要：摘要 本文利用FY-2G静止气象卫星和四川省攀西地区降水资料，分析了2019～2021年6～9月青藏高原东侧川西高原对流影响下，川西南山地区域对流云和强降水的时空分布特征及其具体关系。结果表明：（1）青藏高原东南部川西高原甘孜州（98～103°E，28～32°N）范围是一个对流活跃中心，对流云主要从川西高原沿西北路径南下，进入川西南山地攀西地区后又分别向东、东南和南三个方向移动影响，也是造成川西南山地强降水的关键区。（2）川西南山地西北路径影响下的强降水6～7月明显多于8～9月，7月最多，9月最少。并且，其东南移型的强降水次数较多，南移型次之，东移型最少，也表现出明显的月际变化。（3）川西高原关键区内横断山脉的南北向典型分布条形山脊—沙鲁里山和大雪山构成了西北路径影响下,强降水的白天14～15时初生对流的生成区，而其东移、南移和东南移型的对流初生和影响强降水时间，以及强降水峰值等特征有所不同。（4）西北路径影响下小时强降水的时次分布具有明显的单峰、夜雨等特征，其东移、东南移和南移型强降水的突发性、持续性和剧烈性等表现出一定的差异。（5）虽然川西南山地西北路径影响下强降水过程的初生对流和首次影响强降水的对流云都来源于川西高原关键区，但其东移、东南移和南移型的对流位置、发展影响，降水分布和降水中心等具有不同的特征。研究对于深入认识青藏高原大地形下，复杂山地典型区域中小尺度对流活动规律及其强降水具体影响都有重要的意义。

• 青海高原生长季NDVI对气候暖湿化响应的年代际变化

  历正豪, 王慧, 杨访问, 李栋梁, 石玉立, 蒋元春

  优先出版日期:2023-10-27  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2308.23058

  摘要(138) HTML(0) PDF(1.99 M)( 646)

  摘要：本文利用1982-2018年美国国家海洋和大气局（NOAA）先进甚高分辨率辐射计(AVHRR)观测得到的归一化差值植被指数（NDVI）数据集和中国区域高分辨率近地面气温和地面降水率驱动数据集(CMFD)，采用线性倾向估计、M-K检验、偏相关和方差分析等方法，研究了气候暖湿化背景下青海高原生长季（5-9月）地表植被变化特征及其对气候暖湿化响应的年代际变化。结果表明：(1) 1982-2018年，青海高原生长季地表植被呈由东南向西北逐渐减小的空间分布特征，整体呈显著增加趋势（P<0.01），气候倾向率达0.01/10a，但在空间上呈两极化发展，在青海高原东部和西南部植被显著变好（面积占57.3%）的同时，青海高原西北部的柴达木盆地地表植被表现为退化态势（面积占14.8%）。（2）1982-2018年青海高原气候整体呈暖湿化特征，但在不同时段气候暖湿化的区域和强度存在差异，P1时段（1982-1998年）的增温强于P2（1998-2018年）时段，而P2时段的变湿强于P1时段。青海高原生长季NDVI的增加趋势在1998年前后出现了显著突变，1998年之前为波动上升，趋势不显著，但从1998年开始出现显著增加趋势(P<0.05)，这与青海高原的暖湿化趋势相一致。（3）青海高原地表植被对气候的暖湿化响应具有年代际变化，在P1时段，水分条件不足的情况下，热量因子（气温）抑制地表植被的生长，而在P2 时段，水分条件较充足的情况下，水分和热量因子均促进地表植被的生长，在两者共同作用下，青海高原生长季地表植被出现了大范围好转。

• 2002年至今北京大气气溶胶光学特性的地基遥感连续观测

  陈洪滨, 施红蓉, 范学花, 夏祥鳌

  优先出版日期:2023-10-26  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2309.23320

  摘要(112) HTML(0) PDF(2.01 M)( 713)

  摘要：长时间序列的气溶胶光学特性观测资料是定量研究气溶胶辐射和气候效应的重要基础,也是空气质量和环境健康研究重要数据来源。本文系统评述了全球AERONET观测网,并介绍了我国最长观测时间的AEROENT北京站(IAP)发展状况和一些研究成果；使用北京站长达20余年的观测数据,针对AERONET光学辐射产品的多时间尺度变化特征进行系统分析,讨论了长期观测的重要性和迫切性。

• 春季青藏高原积雪年际变率的年代际转型对东亚夏季风影响的研究

  张超, 段安民

  优先出版日期:2023-10-26  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2309.23306

  摘要(168) HTML(0) PDF(1.98 M)( 780)

  摘要：冬春青藏高原积雪异常是东亚夏季风的重要预测因子之一。本文系统回顾了近20年关于高原积雪年际变率的年代际转型影响东亚夏季风的相关研究，主要结论如下：(1)1990s初春季青藏高原积雪的年际变率从东西偶极型转变为全区一致型，这主要受北太平洋、热带大西洋海温异常变化的影响，也与南极涛动、北极涛动的变化密切相关；(2)春季青藏高原积雪年际变率的年代际转型可通过影响东亚高层的副热带西风急流和低层的水汽输送，进而影响东亚夏季风降水格局变化；(3)青藏高原积雪异常可通过“高原大气河”的机制影响梅雨雨带；(4)大西洋年代际振荡可调节春季青藏高原积雪与梅雨降水关系的年代际变化，当大西洋年代际振荡为正(负)位相时，春季青藏高原积雪与梅雨的关系加强(减弱)。最后，本文对青藏高原积雪异常影响东亚季风变化的关键科学问题进行了讨论与展望。

• 陆地高分辨率水文-生物地球化学过程三维模型CNMM-DNDC的研发及应用进展

  郑循华, 李思琪, 张伟, 刘春岩, 姚志生, 韩圣慧, 王睿, 王凯, 李勇

  优先出版日期:2023-10-26  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2305.23314

  摘要(166) HTML(0) PDF(4.46 M)( 610)

  摘要：CNMM-DNDC是本文作者团队研发的陆地高分辨率水文-生物地球化学过程三维模型。本文系统介绍了建模背景和理念、核心过程和模型特点、模拟功能和观测验证、多尺度区域或流域初步应用以及未来发展展望。自2018年刊发其首个版本以来，该模型经过了多方面科学过程改进和模拟功能扩展，在元素化学反应、物质相变和机械迁移等基本理化生过程层面，完成了对陆地表层系统碳氮磷水循环全耦合的精细刻画。迄今开展的观测验证表明，CNMM-DNDC基本普适于不同生物气候带（从热带到寒区多年冻土地带）的流域或区域长时间序列“三高”（即时间、空间和过程高分辨率）综合模拟，实现对陆地生态系统的碳氮磷水三维运移、水土流失、水力驱动溶解态和颗粒态碳氮磷横向迁移、碳氮温室气体和污染气体排放、生态系统生产力、水分蒸散发和水分能量平衡等众多可持续发展目标表征变量的预测。该模型广泛推广应用于多尺度区域或流域的复杂过程虚拟科学试验研究和服务于面向生态环境建设与减污降碳的优化调控决策，可望为协同落实多个联合国可持续发展目标提供先进的数值模拟技术支撑。

• 1991-2020年中国地面气象辐射气候值数据集研制

  许永芳, 廖捷, 赵煜飞

  优先出版日期:2023-10-25  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2310.23069

  摘要(386) HTML(0) PDF(2.55 M)( 988)

  摘要：基于国家气象信息中心归档的中国气象辐射基本要素数据集（V2.0），研制了1991-2020年中国地面气象辐射气候值数据集。数据集研制期间，对1991年以来的地面辐射台站观测数据集元数据进行了系统的质量检查和核实订正。依据观测站址迁移信息，同时结合辐射观测沿革文件，统计了人工观测调整为自动观测的时间节点，建立气候值统计所需的分段信息，提供了一套统一为自动观测方式、代表性更好的辐射气候背景场。基于中国气象辐射基本要素数据集（V2.0）的小时值辐射数据统计得到了中国地面气象辐射小时尺度的累年气候值，较1981-2010年的中国地面气象辐射气候值，提供了更高时间分辨率的辐射气候值统计，具有更广泛的应用价值。最终建立的1991-2020 年中国地面气候值数据集提供了中国约103个站点的总辐射、净全辐射、散射辐射、垂直面直接辐射、水平面直接辐射及反射辐射的小时（日、候、旬、月、年）曝辐量等气候值统计项目（含平均值、累计值、极端值及出现日期等）的气候背景信息，为天气气候业务提供了数据支撑。

• CMIP6模式关于中国LAI对温度和降水变化敏感性的模拟能力评估

  王丹云, 曾晓东, 宋翔

  优先出版日期:2023-10-20  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2304.22067

  摘要(165) HTML(0) PDF(3.05 M)( 858)

  摘要：评估地球系统模式对气候和植被的模拟能力是利用地球系统模式进行气候变化、陆地生态系统、碳循环研究的基础。基于观测和遥感数据,本文评估了第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中18个全球耦合模式对中国生长季温度、降水和叶面积指数(Leaf Area Index, LAI)的模拟性能；采用多元线性回归模型,定量植被对温度、降水的敏感性,并评估CMIP6模式对植被敏感性在地理和气候空间上的模拟能力。研究结果表明,(1)大部分模式可较好地模拟生长季温度、降水和LAI的气候态空间分布特征,但普遍高估全国平均LAI,且各模式对气候和植被变化趋势的模拟结果存在较大偏差；(2)与观测数据相比,大多数模式可模拟出植被敏感性正负符号的空间分布特征,但模式对植被敏感性幅度及其在气候态空间的分布(即：与气候场的对应关系)的模拟能力仍有待进一步提高；(3)基于模式在生长季的温度、降水、LAI及其敏感性方面的综合排名,四个模拟性能最佳的模式分别为CanESM5-CanOE、INM-CM5-0、IPSL-CM6-LR和MPI-ESM1-2-LR。

• 一次天山南脉暴雨过程的位势稳定度变化特征及地形敏感性研究

  谢越, 冉令坤, 沈新勇, 黄伟, 周括

  优先出版日期:2023-10-16  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2211.22220

  摘要(86) HTML(0) PDF(4.05 M)( 477)

  摘要：基于ERA5再分析资料和CMORPH卫星降水数据，对2019年9月9日-10日发生在天山南脉的暴雨过程进行高分辨率数值模拟，分析位势不稳定变化特征；进一步开展地形敏感性试验，利用地形追随坐标系位势稳定度倾向方程研究不同尺度地形扰动对位势不稳定变化的影响。分析结果表明：（1）暴雨发生前低层大气位势不稳定显著，而随着暴雨发生发展，不稳定能量被释放，低层大气趋于位势稳定。（2）位势散度项是位势稳定度倾向方程的重要强迫项,主要由爬流引起。经向爬流垂直切变与广义位温经向梯度的耦合项是爬流位势散度的主导项。本次暴雨发生过程中，地形扰动通过改变经向爬流的垂直切变和广义位温的经向梯度，造成位势不稳定的发展。这些结果有助于提高新疆地区的暴雨预报水平。

• 一次贵阳冰雹过程数值模拟及冰雹形成微物理机制研究

  殷蕾, 王瑾, 唐细坝, 李娜

  优先出版日期:2023-10-10  DOI: doi:10.3878/j.issn.1006-9895.2306.23047

  摘要(92) HTML(0) PDF(10.98 M)( 505)

  摘要：本文采用WRF4.2模式对2020年5月19日发生在贵阳的一次冰雹过程进行数值模拟，再现了冰雹云在贵阳市的移动路径和发展演变过程。通过对冰雹云不同发展阶段的动力、热力和云微物理特征的分析，以及冰雹比质量源汇项的收支分析，得到了冰雹形成的微物理机制及概念模型。研究结果表明：(1)模拟的冰雹云在成熟阶段呈现典型的超级单体结构，存在悬垂回波和回波空洞。云内最大上升速度可达20 m s-1，上升气流从地面延伸至12 km，在高空西风的作用下向东流出，形成宽广的高空云砧。在上升气流后部中低层为强下沉气流。(2)雹胚粒子通过云冰碰冻雨滴形成（Piacr），通过收集过冷云滴和雨滴增长（Psacwg, Pracg），雹粒子的最大汇项是融化成雨水（Pgmlt）。(3)在冰雹云的成熟阶段，雹收集过冷云滴的效率增大，主要发生在强上升运动区中高层(6~10 km)，大量雹粒子分布在上升运动区中高层以及悬垂回波区，最大混合比可达11 g kg-1。(4)在冰雹云的消散阶段，云内上升速度减弱，高空云砧的范围扩大。雹粒子净转化效率降低，雹混合比减少。雹融化为雨水的效率增大，雨水分布质心降低，在近地面产生大量雨水。

• S/C波段雷达和X波段相控阵雷达 混合仰角反射率拼图方法

  朱自伟, 戚友存

  优先出版日期:2023-10-10  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2306.23055

  摘要(312) HTML(0) PDF(1.10 M)( 679)

  摘要：[目的]气候变化使得灾害性天气事件发生频率增加，这对灾害性天气监测提出了更高的要求。近年来，我国许多城市组建了X波段天气雷达监测网作为对传统的S波段和C波段业务天气雷达监测网的补充，以提高灾害性天气监测的时空分辨率，同时改善对天气系统低层信息的观测。混合仰角反射率是从天气雷达覆盖范围内的多仰角反射率观测信息中提取出的离地面最近且未受地形遮挡的反射率，对于监测对流系统低层的发生、发展具有重要的价值。为了充分发挥S/C波段雷达探测范围广与X波段雷达观测时空分辨率高的优势，[资料和方法]提出了S/C波段雷达和X波段雷达混合仰角反射率拼图方法，步骤包括：（1）混合仰角反射率形成；（2）不同波段雷达反射率转换；（3）多雷达反射率拼图。[结果]基于上述方法，产生了深圳市和西安市混合仰角反射率拼图产品，空间分辨率为30 m，时间分辨率为1 min。利用全球降水观测计划双频卫星测雨雷达（GPM-DPR）观测的反射率，通过不同降水类型的个例对拼图产品进行了评估。[结论]结果表明，混合仰角反射率拼图产品与GPM-DPR的反射率观测数据具有较高的一致性，平均偏差在±1dB以内。

• 大西洋多年代际振荡对东亚气候影响的综述

  姜大膀, 司东, 缪家鹏

  优先出版日期:2023-10-10  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2307.23311

  摘要(251) HTML(0) PDF(1.39 M)( 1021)

  摘要：本文综述了近年来有关大西洋多年代际振荡（AMO）及其对东亚气候影响的研究进展，主要包括AMO的形成机制与指数定义、AMO对东亚夏季和冬季气候的影响、AMO与其他大洋的协同作用。目前，关于AMO的形成机制仍有不同意见，传统观点认为AMO是气候系统内部过程尤其是大西洋经向翻转流造成的，但近期有工作指出AMO是气溶胶、火山喷发等外强迫驱动产生或是海洋对大气随机强迫的一种响应。AMO可以通过三种途径调制东亚夏季气候，当AMO处于正位相时，东亚夏季风加强、降水增多、气温升高，反之亦然。同时，AMO正位相有利于东亚冬季风偏强，欧亚大陆中纬度及中国北方偏冷；负位相时则大体相反。鉴于AMO的重要作用，加深理解AMO形成机制及其对东亚气候影响有益于提升东亚气候的年代际预测水平。

• 不同模式背景场对复杂山地百米级温度和风场融合预报影响的对比研究

  宋林烨, 杨璐, 程丛兰, 陈明轩, 曹伟华, 吴剑坤

  优先出版日期:2023-10-07  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2306.23059

  摘要(151) HTML(0) PDF(4.18 M)( 479)

  摘要：基于高分辨率融合集成预报RISE系统，采用华北3km分辨率快速循环更新的中尺度数值模式CMA-BJ、欧洲中心0.125度分辨率全球数值模式ECMWF、常规自动站和冬奥赛道加密自动站逐时观测资料，以北京冬奥会复杂山地为研究区域，对比分析了不同模式背景场对100m网格分辨率地面2-m温度和10-m风场融合分析和1-24小时逐小时间隔预报准确性的影响。结果表明：（1）采用区域模式和全球模式作为RISE系统背景场，均可有效形成复杂山地百米级精细化融合产品，但不同模式背景场对不同气象要素分析和预报性能的影响存在明显差异；（2）对于温度分析，模式背景场的影响最小，以CAM-BJ和ECMWF为模式背景场的RISE温度分析场空间分布基本一致，分析MAE误差均小于0.2oC；（3）对于风场分析，采用高分辨率区域模式比粗分辨率全球模式更能提升RISE高精度风场融合产品精细化水平；（4）对于温度预报，以ECMWF为背景场的RISE 100m格点融合预报性能显著优于CMA-BJ背景场，冬奥高山站和所有站平均预报误差分别减小10.5%和7.0%；（5）对于风场预报，以CAM-BJ和ECMWF为模式背景场的RISE冬奥高山站临近1-6h风速预报MAE误差分别为1.42m/s和1.30m/s，7-24h预报MAE则分别为1.52m/s和1.54m/s，而RISE区域内所有站1-24h平均MAE误差分别为1.38m/s和1.24m/s。研究成果有助于深入理解模式背景场在百米级融合预报中的作用，对提升复杂地形下天气预报准确性有重要的科学意义和业务应用价值。

• 雾顶辐射冷却驱动的湍流混合对华北平原雾的影响作用

  田梦, 吴彬贵, 廖云琛, 杨健博, 刘海玲

  优先出版日期:2023-09-15  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2307.22249

  摘要(115) HTML(0) PDF(3.25 M)( 520)

  摘要：雾顶辐射冷却是雾演变过程中的一个重要物理过程，它能驱动“自上而下”的湍流混合，因此YSU（Yonsei University）方案中引入了刻画该过程的模块（ysu_topdown_pblmix）。然而，这种“自上而下”的湍流混合对华北平原雾的影响作用尚不清楚。本文基于葵花-8卫星反演资料、地面自动站观测资料、大气边界层观测塔涡动相关观测，结合大涡模拟结果，分析ysu_topdown_pblmix在华北平原雾模拟中的影响作用。研究发现，虽然ysu_topdown_pblmix整体降低了华北平原雾的雾区模拟评分，但它却明显改进了近地层温度、湿度和雾边界层结构的模拟，这得益于雾顶辐射冷却驱动的“自上而下”的湍流混合。然而，目前ysu_topdown_pblmix中的夹卷作用偏强，导致雾顶之上的暖空气过多卷入雾体内部使得雾过快消散。敏感性试验显示，通过减小ysu_topdown_pblmix中的蒸发增强系数可以降低雾顶湍流夹卷强度，从而改善雾区模拟效果。本文研究工作表明，华北平原雾的数值模拟中有必要引入ysu_topdown_pblmix，但需要进一步改进其中的有关参数。

• 一次干下击暴流的云微物理过程及移动传播机制研究

  李彦辉, 张飞民, 杨凯, 王澄海

  优先出版日期:2023-09-13  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2303.22201

  摘要(193) HTML(0) PDF(6.44 M)( 834)

  摘要：本文使用风廓线雷达、跑道自动观测及多普勒天气雷达等观测资料，对2020年5月14日半干旱地区兰州的一次弱天气尺度强迫下的干下击暴流（本文简称“5.14”）过程的发生和演变特征进行了分析；应用中尺度数值模式WRF（Weather Research and Forecasting）对该次过程的形成、移动及辐散出流区上空的水凝物演变特征进行了模拟，探讨了“5.14”过程外流传播的可能机制。结果表明：“5.14”过程的生命期约为30 min，云顶高度在9 km以上。在云体移向后侧3-6 km高度，同时出现突发性干冷空气急流侵入，云体断裂，云顶崩塌，动量下传和中低空1-4 km高度辐散出流急流，是下击暴流外流发生的可能原因。雪晶碰撞过冷云滴使并冻结合并，形成了下沉及外流区域的云中霰粒子均快速增长，模拟的霰粒子混合比在下击暴流暴发时增大了10的5次方倍；下沉区霰粒子加速了云中冷池的形成，是激发强下沉气流的原因之一。随着云体的移动，强下沉气流在地面上产生辐散出流，和相邻的辐散出流间交汇引起气流间的辐合上升运动，在云体移动方向前沿的下沉气流两侧形成两个气流上升区；随着干冷入流急流的深入，在云体移动方向激发出两个垂直环流，垂直环流由一支云内上升气流与一支紧邻的湿下沉气流相伴而成。垂直环流中的湿下沉气流在近地面形成冷池扩散促使了下击暴流的暴发，激发阵风锋。阵风锋向下击暴流辐散中心的外流方向扩散，阵风锋前的暖湿上升气流有利于新生单体合并进原风暴，风暴发展加强，随着阵风锋推进切断了暖湿上升气流导致重冷云顶下沉，云顶的不断上冲和崩溃形成了下击暴流的外流传播过程。阵风锋前的上升气流输送的雨水粒子在0 ℃温度层附近冻结，冻结过程中释放的热量导致外流传播过程中0 ℃温度层不断升高，云中下沉的霰粒子融化层升高，融化后形成的雨水粒子在下落过程中的蒸发层增大，霰粒子融化吸热及雨水在下降过程中蒸发吸热使得近地面冷池不断增强导致地面风速在辐散传播过程中加大，是下击暴流外流传播中地面大风形成的重要原因。另一方面，上升气流通过凝结作用加热大气加强上升运动。下沉气流的发展有助于形成和维持对流特征环流及冷池。下击暴流形成后，在云体移动方向上不断形成的垂直闭合环流是下击暴流辐散中心的移动机制，由于地面冷池外流的辐合抬升作用，移动方向的上升气流区范围不断增大，垂直闭合环流受到上升气流区阻挡无法新生，同时由于云体东移维持下击暴流垂直闭合环流结构中水凝物的循环减弱使垂直闭合环流结构的消散导致下击暴流辐散中心减弱消亡。与以往研究相比较，本次干下击暴流发生时也出现了云体后侧入流急流、雷达回波反射率因子核下降、动量下传、霰粒子含水量大及水凝物融化蒸发过程吸热形成冷池等特征，但此次干下击暴流辐散中心有明显的垂直闭合环流，是下击暴流辐散中心的启动和维持机制，同时下击暴流辐散中心与阵风锋的形成密切相关，而阵风锋过程是造成此次干下击暴流的外流传播形成地面大风的主要原因。

• 阜阳地区边界层高度的长期变化特征及影响机制

  路传彬, 戴秋丹, 谢正辉, 陈娟, 孙向明, 张思超, 戴铁

  优先出版日期:2023-09-08  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2308.23091

  摘要(214) HTML(0) PDF(1.60 M)( 725)

  摘要：阜阳市是人口和粮食大市，城镇化进程的加快引起的气候和环境问题急需关注，研究气候变化引起的阜阳长期边界层结构和气象条件变化特征具有重要意义。我们利用安徽省阜阳市常规气象观测数据和阜阳探空站2010—2019年间的L波段高分辨率探空观测资料以及ERA5再分析资料，采用总体理查森数方法计算了行星边界层高度（PBLH），对比分析了阜阳地区PBLH的长期变化特征；并分析了多年月平均、季节和年际尺度的PBLH与10 m 风速、近地面气温、相对湿度、大气压等气象影响因子的关系，及观测和ERA5 PBLH差异的原因。结果表明：阜阳08:00和20:00探空观测的PBLH全年均小于500 m，这是由于太阳辐射在这两个时段比较弱，边界层没有充分发展或正在向夜间稳定边界层过渡。20:00的PBLH 高于08:00的，是由于20:00气压低、温度高和相对湿度小共同造成边界层抬升更高，超过风速低造成的降低影响。PBLH有显著的季节变化，夏季>春季>冬季>秋季。ERA5的PBLH与探空观测的季节变化特征大致相同。08:00 ERA5的PBLH比观测总体偏高23 m，这是由于ERA5风速偏高、温度偏高和气压偏低等原因造成; 20:00则是ERA5的PBLH总体偏低99 m，其影响因素比较复杂。ERA5与探空观测的PBLH多年月平均相关系数比较高，在08:00和20:00分别为0.91和0.74, 因此可以用ERA5资料在阜阳站点及东南地区进行PBLH长期趋势研究。观测和ERA5年平均PBLH逐年的波动变化一致，探空PBLH是波动中保持平稳，ERA5则是在波动中略微下降（不具有p<0.05的统计学意义）。月平均尺度上地表气象因子对PBLH有显著影响，气压和风速的影响都比较大，温度和湿度的影响次之。探空观测的月平均PBLH值与地面气压和相对湿度都呈现显著的负相关关系，而与地表温度和风速都呈显著正相关关系。08:00比20:00的相关性都更强一些；年平均PBLH值与地面气象要素的关系并不显著，因此虽然气候变化导致地表温度上升相对湿度增加，但年平均PBLH改变并没有呈现一定趋势。加密观测的结果表明，探空观测和ERA5的PBLH都随时间02:00-20:00由低逐渐升高再降低，白天深厚，夜晚浅薄，反应了PBLH的典型日变化特征。

• 基于再分析格点资料的西南低涡客观识别新方法及效果评估

  董元昌, 蒋兴文, 卢萍, 肖递祥, 冯勇, 张葵

  优先出版日期:2023-09-06  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2307.23022

  摘要(202) HTML(0) PDF(42.96 M)( 501)

  摘要：西南低涡致灾性强，影响广泛，对其降雨机制和气候特征的揭示意义重大。基于格点数据的客观识别算法则是西南低涡研究领域重要的基础内容之一。高空间分辨率格点数据导致的局地扰动以及地形对西南低涡环流完整性的影响是现有西南低涡算法识别准确率不高的主要原因。本文提出了一种主要基于700hPa风场的西南低涡客观识别新方法，该方法可在不对识别数据进行平滑等前处理的情况下克服局地扰动和地形遮挡等不利影响，显著提升涡心识别准确率。经过改进的路径追踪算法可识别新生低涡，避免新老涡心的错误连接从而获得更为客观的低涡路径识别结果。评估结果表明，新方法在西南低涡活动全域的平均识别命中率、漏识率和空识率分别为85.71%、14.29%和11.7%。在受地形影响较小的104°E以东地区识别命中率更是超过90%，漏识率和空识率均低于10%。较好的识别效果和较高的计算效率使得新方法更能满足科研和业务的需求。

• 数值模式降水预报OTS订正法的实现技术研究

  刘会军, 吴启树, 危国飞, 韩美, 潘宁

  优先出版日期:2023-09-06  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2307.2115

  摘要(147) HTML(0) PDF(1.36 M)( 534)

  摘要：本文以ECMWF模式插值到站点的逐12 h累积降水预报的订正试验为例，以福建及周边共4个省（市）为研究区域，详细介绍了福建省气象台在实现最优TS评分（Optimal Threat Score，OTS）订正法时引用或首创的三项技术，并与同类技术进行对比。结果表明：1）用3年期准对称滑动窗口取样法采集训练样本计算OTS订正阈值，其效果优于取之前3年的当季样本的取样方法；2）OTS订正阈值F1（即消空阈值）的大小与最高2 m温度密切相关，随着温度升高，消空阈值先变大后减小。相比不分组的方案，基于最高2 m温度预报分组计算消空阈值的方案能同时降低小雨的空报率和漏报率，使ETS评分提高5.0%~8.2%；3）先用反距离加权插值法对模式降水预报进行插值，再应用OTS订正法对降水预报进行订正，其效果优于先用最邻近点插值法对模式降水预报进行插值，再应用OTS订正法对降水预报进行订正。

• 基于雷达观测的福建转折性降雪垂直特征分析

  官晓军, 戚友存, 江颖, 李婷婷, 朱自伟, 姜立智, 汪澜

  优先出版日期:2023-08-31  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2306.23063

  摘要(195) HTML(0) PDF(4.99 M)( 749)

  摘要：2022年2月19-23日福建地区出现转折性降雪天气，环流背景是中层暖层和低层冷层并存，地面有雨、雨夹雪和纯雪等多种天气现象，预报难度大。基于天气雷达等资料，采用基于粒子谱数据的降水类型分类方法对各站点降纯雪和雨夹雪时段进行划分，结合天气形势和雷达参量垂直特征，重点分析了环境温度演变对转折性降雪的影响以及转折性降雪的垂直演变特征。结果表明：（1）地面气温和地形分布较为均匀时，可根据反射率因子垂直廓线(VPR)和环境温度特征判断雨夹雪和纯雪之间的转换，即纯雪阶段VPR随高度降低单调递增，雨夹雪阶段廓线中层存在融化层亮带特征；分析时应特别关注雷达对低层降水的观测能力，当雷达受观测环境限制，无法反映近地层温度差异造成的降水特征变化时，即使在高空VPR相似的情况下，地面降水类型也可能显著不同；（2）降雪粒子的双偏振雷达参量垂直特征表明，转折性降雪高层和融化层高度以上的粒子增长机制与一般纯雪过程类似，不同点在于受中层暖层和低层冷层影响，粒子经历了复杂的融化和冻结过程。粒子下落到暖层后出现融化层亮带特征，融化层以下则视低层冷层强度和地面气温不同，粒子完全或部分冻结，地面可能出现纯雪或雨夹雪；雷达参量垂直结构特征（例如融化层亮带的强度变化）能实时反映环境温度变化，有助于判断地面降水粒子相态，可一定程度上弥补模式预报不够精准和单点探空垂直观测欠缺的问题。

• 2020年“6·26”冕宁暴雨降水物理过程模拟诊断研究

  齐铎, 崔晓鹏, 邹强利, 姜柔伊, 高华

  优先出版日期:2023-08-31  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2304.23026

  摘要(111) HTML(0) PDF(2.97 M)( 670)

  摘要：利用WRF模式，借助三维降水诊断方程和降水效率定义，针对2020年6月26日四川冕宁一次突发性暴雨过程开展高分辨率数值模拟诊断研究，从不同强度降水的垂直动力结构、水凝物分布及各种宏微观过程对降水的贡献等角度进行对比分析，进一步揭示复杂地形区强降水过程中与水物质（水汽和各种水凝物）相关的宏微观特征。结果表明，此次冕宁暴雨过程可分为两个阶段：第一阶段（6月26日18～22时），强降水区上升运动强度最大，在水汽辐合达最强的同时，促使较弱降水区的液相水凝物向强降水区辐合，强降水区收集的丰富液相水凝物一部分转化为冰相水凝物供应云系增长（此时>35 dBZ的对流性回波伸展高度最高），另一部分转化为强降水降至地面，造成第一阶段的强降水发生；第二阶段（26日23时～27日01时），强降水区的局地上升运动有所减弱，导致强降水区液相水凝物辐合减弱，但仍保持强烈的水汽辐合，上升运动极值中心有所降低，有助于云、雨滴碰并和水汽凝结等过程发生，垂直方向上出现两个上升运动极值中心，回波强度在垂直方向表现为强—弱—强的结构分布，高层云中的冰相粒子对低层云系具有一定播撒效应，有助于液相水凝物高效转化为强降水。不同降水强度间的降水效率差异显著，变化范围为5%～70%，越大的降水效率对应越强的地面降水。

• 春季土壤温度在中国东北盛夏降水年际分量预测中的关键作用

  杨占梅, 张井勇, 杜振彩

  优先出版日期:2023-08-31  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2306.22125

  摘要(107) HTML(0) PDF(3.04 M)( 557)

  摘要：全球变暖背景下，中国东北夏季洪涝干旱灾害发生频繁，对人类和自然系统造成严重影响。但是，目前东北夏季降水预测水平较低，远不能满足防灾、减灾的需求。中国东北汛期降水主要集中在盛夏（7-8月），其年际变率与年代际变率相当。本文聚焦在分析春季土壤温度在中国东北盛夏降水年际分量预测中的作用。研究发现中国东北盛夏降水年际分量与欧洲中东部春季土壤温度年际分量存在显著负相关关系、与青藏高原东部和西亚东北部春季土壤温度年际分量存在显著正相关关系。春季关键区土壤温度异常对应下游地区盛夏土壤温度异常，从而引起东亚盛夏大气环流异常，高空西风急流偏强偏北、西太平洋副热带高压偏强偏北，进而造成中国东北水汽辐合与上升增强，引起中国东北盛夏降水增强。进一步采用欧洲中东部、青藏高原东部和西亚东北部春季土壤温度年际分量建立了中国东北盛夏降水年际分量的季节预测模型，1979-2021年留一法交叉检验时间相关系数在GLDAS-Noah、ERA5 和CRA 3套数据中最高可达0.64，2012-2021年的后报试验时间相关系数在3套数据中最高可达0.78，表明春季土壤温度在中国东北盛夏降水年际分量预测中起到关键作用。研究成果能够为提高中国东北夏季降水预测提供科学基础，并易于应用到实际预测。

• 人为辐射强迫加速近期冬春季青藏高原东部雪深消融速率

  廖舒洁, 吴其冈, 孙冷, 姚永红, 户元涛

  优先出版日期:2023-08-31  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2306.23051

  摘要(136) HTML(0) PDF(5.85 M)( 526)

  摘要：冬春季青藏高原东部平均雪深具有明显的年代际变化特征,大约上世纪90年代之前呈现显著增加趋势,之后为显著减少趋势。本文首先利用观测资料分析1960-1989年和1990-2014年两阶段青藏高原东部冬春季雪深与相关气象要素场(包括气温和降水)和大气环流条件等的趋势及其相互联系。其次选用CESM2模式的三套历史输出资料,包括(1)全部外部辐射强迫,(2)温室气体辐射强迫,和(3)人为气溶胶辐射强迫等不同模拟方案,评估辐射强迫和北大西洋涛动(NAO)对两个阶段冬春季青藏高原东部雪深趋势的分别影响。观测分析表明,1990年以后冬季雪深减少趋势主要由地表气温升高和降雪减少共同导致,而春季雪深减少则主要由地表气温升高所致。对比分析观测和模拟雪深及其与大气变量趋势之间的关系,结果表明,全部辐射强迫或者单独的温室气体和气溶胶辐射强迫对1960-1989年间高原东部雪深增加趋势贡献较少,NAO大约解释49%的冬季雪深增加趋势,但对春季增加趋势贡献较少。全部辐射强迫导致青藏高原东部1990-2014年间显著增温,降雪减少,对后期冬春季雪深均持续减少有显著贡献,可以解释后期观测大约29%的冬季和82%的春季站点平均积雪减少趋势。其中温室气体强迫和气溶胶辐射强迫对高原增温均有显著贡献,共同导致冬春季高原东部雪深的减少。NAO指数下降趋势可解释1990-2014年青藏高原东部冬季积雪雪深减少的22%,但对春季雪深减少贡献较小。随着未来人为温室气体增加和气溶胶排放减少,预期高原东部增暖将进一步加剧,冬春季节高原东部雪深将持续减少。

• 基于多模式集成的降水空间结构预报改进研究

  吉璐莹, 智协飞, 季焱, 朱寿鹏, 罗其祥

  优先出版日期:2023-08-31  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2305.23020

  摘要(134) HTML(0) PDF(4.21 M)( 750)

  摘要：分别从“点对点”雨量检验和降水空间结构特征检验两方面对多个数值模式东亚夏季中短期逐日降水集合预报进行评估，结果表明不同模式对降水的不同方面存在不一样的预报能力。借助基于对象的诊断评估方法提出了基于降水对象的超级集合（Object-based Superensemble，OBJSUP）模型，采用观测场和预报场中降水对象空间结构的相似度来分配各个成员模式的权重，有别于利用传统“点对点”误差分析来计算权重的超级集合（Gridpoint-based Superensemble，GPSUP）。相比于最优单模式，两种多模式集成预报均有效地提高了中短期降水预报技巧，且OBJSUP模型整体优于GPSUP模型，主要原因在于OBJSUP模型可以较好地改进降水对象的质心位置预报。为进一步检验多模式集成模型对强降水空间结构特征的预报能力，针对2018年夏季广东一次极端强降水事件，多模式集成预报与高分辨率区域模式动力降尺度预报对比表明，多模式集成对强降水的预报不足，但对广东省逐日大雨量级降水和过程累积降水空间分布预报较好。高分辨率区域模式对此个例中粤东地区发生的强降水具有一定的预报能力，但对广东省其他地区降水量预报偏弱。

• 泛南海地区极端降水的历史分布和未来演变特征

  杨崧, 徐连连

  优先出版日期:2023-08-29  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2307.23308

  摘要(88) HTML(0) PDF(4.11 M)( 459)

  摘要：泛南海地区是全球海-陆-气相互作用最敏感的区域之一，该区域极端降水释放的潜热加热可以调节局地的温度和湿度廓线对大气环流进行调整，进而影响周边地区甚至全球的天气气候。因此，泛南海地区极端降水的时空变化特征及变异机理一直是国内外学者关注的焦点。本文利用观测数据（1951-2014年）和CMIP6两种共享社会经济路径（SSP1-2.6和SSP5-8.5）的统计降尺度数据（2015-2100年），分析了泛南海地区年平均和季节平均的日降水的最大值（RX1day）、连续5日降水的最大值（RX5day）、极端强降水天数（R20）和非常湿润天（R95p）的时空变化特征。RX1day、RX5day、R20和R95p常用于表征极端强降水、持续性强降水、极端强降水的频率和极端累计降雨量的特征。1951-2014年泛南海地区年平均和季节平均的四个极端降水指数的较大值均分布在东南亚、中国东南部以及青藏高原南坡地区，即这些区域不仅是极端强降水发生的区域，也是持续性强降水以及高频极端降水发生的区域。季节平均的极端降水指数特征表现为：东南亚一年四季都极易发生强降水、持续性强降水和高频极端降水；南亚、青藏高原以及东亚的各个极端降水指数在夏季最大，秋季和春季次之，冬季最小。SSP1-2.6和SSP5-8.5情景下2015-2100年泛南海地区年平均和季节平均的四个极端降水指数的空间分布与历史时期相似，且对整个区域而言，各个指数均呈显著增加的趋势。由各个指数在未来三个时段（2016-2035年，2046-2065年和2080-2099年）相比于1995-2014年的百分比变化可知，南亚和青藏高原是泛南海地区未来强降水、持续性强降水以及高频极端降水变化最显著的区域。由此可知，虽然东南亚是历史时期四个极端降水指数的大值区，但该区域各个极端降水指数在未来三个时段的变化没有其他区域明显。此外，以东南亚为例，本文分析了该区域1979-2019年夏季极端降水的形成机理，发现印度洋冷海温异常、热带北大西洋暖海温异常以及热带太平洋和大西洋海温异常是造成东南亚夏季极端降水呈北湿南干、全区一致偏湿和北干南湿的关键因子。

• 考虑中间层低层的平流层最后增温事件分类及机制分析

  胡景高, 谢金材, 任荣彩, 刘帅

  优先出版日期:2023-08-22  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2306.22216

  摘要(107) HTML(0) PDF(2.09 M)( 496)

  摘要：基于MERRA再分析数据集，本文对平流层最后增温事件（stratosphere final warming, 简称：FW）的分类进行了分析，这种分类将平流层和中间层低层进行了统一的考虑。研究发现中间层低层极区存在与平流层极区相似的纬向风场的季节转换，并且在春季，极区温度和纬向风场存在与平流层类似的年际变率，基于此认定中间层低层仍存在FW事件。本文随后确定了FW事件逐年爆发日期，结果表明，FW事件在各个层次的平均爆发日期为4月7日–27日，年际变率在11.3–18.3天，其中，1 hPa FW平均爆发日期最迟，0.1 hPa FW事件的年际变率最小。依据FW爆发日期垂直廓线的演变特征，本文将FW事件分为三类，分别为同时型、顺延型与气候态型。同时型FW事件由强烈的行星波活动所主导，整层爆发日期相差不大，FW的爆发伴随着强烈的极区环流异常符号的反转。顺延型FW事件的爆发过程与同时型具有类似的特征，但其中行星波活动强度更弱，非绝热加热的作用进一步提高。气候态型时，以10 hPa为代表的平流层中层FW事件的爆发由动力因素主导。平流层中层FW爆发后，平流层高层行星波活动受到抑制，FW的爆发则由辐射非绝热加热主导。在中间层低层0.1 hPa，FW事件的爆发有两种可能，一方面，可以由辐射非绝热加热主导；另一方面，在一些平流层FW事件爆发后，0.1 hPa可能会因为平流层FW爆发后的次级行星波活动而造成FW的爆发。

• 两种分辨率全球模式对中国区域气象要素模拟能力及暴雨个例分析

  贾佳, 丹利, 王立志, 詹思玙, 马柱国

  优先出版日期:2023-08-09  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2305.23067

  摘要(149) HTML(0) PDF(2.69 M)( 804)

  摘要：数值天气预报效果的改进依赖于模式物理过程的完善、模式初始场的改进以及模式空间分辨率的提高,其中模式分辨率的提高已成为改善模式预报效果一个有效途径。基于全球数值预报模式,利用T1534(13km)和T254(55km)两种不同分辨率模式进行预报,并对中国区域气温、气压、风速和降水预报效果进行分析。结果表明：两种分辨率模式产品针对中国区域气压的模拟中,华北地区的预报效果最好,ERA5再分析资料的相关系数均达0.8以上,且7个子区域的均方根误差随着分辨率增高均显著降低；对气温的模拟中,西南地区的均方根误差较小为2.171,在提高模式分辨率后均方根误差为1.523,减少了30.1%；对风速的模拟中,两种分辨率产品在季风区的相关系数普遍高于非季风区；在地形复杂的地区如西北地区而言,随着模式分辨率的增加,风速均方根误差却小幅度增大,由此可见,模式分辨率的提高不一定能提高风速预报的准确性。针对2019年8月10日山东地区发生强降水天气过程,两种不同分辨率的模式产品均能较好的模拟出降水特征,覆盖了实际降水落区,高分辨率模式预报各种降水等级的偏差评分均低于低分辨率。此次强降水过程在降水当日相对湿度接近于饱和状态,易于凝结,且随着模式分辨率的提高,相对湿度增强,结构更加精细,同时高分辨率模式模拟的低层气旋中心气压较低分辨率模式更低,气旋的强度更大,对流降水过程更强。

• 我国大气电学研究的最新进展

  郄秀书, 朱江皖, 底绍轩, 骆烁名, 黄子凡, 刘冬霞, 张鸿波, 袁善锋, 刘明远, 孙竹玲, 徐晨, 孙春发, 王东方, 蒋如斌, 杨静

  优先出版日期:2023-08-09  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2306.23307

  摘要(250) HTML(0) PDF(2.23 M)( 1447)

  摘要：大气电学主要研究地球大气和近地空间发生的电学过程及其机理和影响，其核心研究内容是雷电物理和雷暴电学。自1980年代以来，中国大气电学研究不断取得新的进展。得益于高时间分辨率雷电探测技术的进步，大气电学研究不仅在雷电物理学和雷暴云电荷结构方面取得了重要成果，也在雷电和雷暴对近地空间的影响、强对流天气的雷电特征、以及雷电资料同化和预警预报等方面取得了重要进展。本文从六个方面对近五年来大气电学的主要研究进展进行回顾，包括高精度雷电探测和定位技术、雷电物理过程和机制、雷暴对中上层大气的影响、雷暴云电荷结构的观测和数值模拟、强对流天气的雷电特征与预报、雷电对气候变化的影响与响应等，最后对大气电学未来发展进行展望。

• 不同分辨率和云微物理方案对四川盆地一次暴雨过程的影响分析

  马怡轩, 徐国强

  优先出版日期:2023-08-09  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2306.22197

  摘要(120) HTML(0) PDF(5.24 M)( 931)

  摘要：本文以美国国家环境预报中心（NCEP，National Centers for Environmental Prediction）的GFS（Global Forecast System）全球数值天气预报产品作为模式预报初始场，利用区域中尺度预报系统CMA-MESO（China Meteorological Administration Mesoscale Model）（原GRAPES_MESO）5.1版本对2021年9月3-5日发生在四川盆地的一次暴雨过程，采用3种不同分辨率（1km、3km、10km）和2种云微物理参数化（WSM6、Thompson）方案设计5组试验进行数值模拟研究，结果表明：（1）试验模拟雨带与实况基本一致，但强降水时间、降水落区和降水强度与实况存在差异。随着降水阈值的提高，TS 评分下降同时 Bias 变幅增大，空报漏报率也随之增加。（2）同分辨率是否采用积云参数化方案与同分辨率采用不同微物理方案对水汽通量模拟结果差异不大；5组试验在各自模拟的暴雨区均对应强烈的的上升气流，且模拟强度均随分辨率提高而增大。（3）1km分辨率下采用不同云微物理方案模拟液态粒子结果差异不大，但固态粒子明显不同。（4）3km分辨率下加入积云参数化方案后，对于强降水中心的模拟结果存在较大偏差。整体而言，针对此次降水过程的各个试验模拟结果表明，在高分辨率条件下，Thompson方案饱和调整方案效果略好于WSM6方案，1km_thompson方案对雨带刻画也更精准，降水模拟最优。

• 东北亚地区冷涡活动特征及其影响期间我国东北暖季降水分布

  黄丽君, 崔晓鹏, 陈力强

  优先出版日期:2023-07-13  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2304.23030

  摘要(144) HTML(0) PDF(2.63 M)( 745)

  摘要：本文客观识别和追踪了2000~2019年东北亚地区持续时间为[6, 24)和[24, 48)小时(“短持续”冷涡)以及≥48小时(传统东北冷涡)的3730次冷涡过程,分析了不同持续时间冷涡时空分布、强度和尺度特征的差异及其影响期间我国东北暖季降水分布。结果表明：(1)持续时间为[6, 24)小时的冷涡发生频次最多(占比约60%),传统东北冷涡频次最少(占比约15%)。(2)冷涡更易出现在暖季5–8月,但不同持续时间冷涡频数峰值月份不同。(3)持续时间为[6, 24)、[24, 48)和≥48小时的冷涡中心活动主要高频区分别出现在识别区域东北角、东北象限和中部；冷涡中心初现时刻位置主要位于45°–55°N之间的识别区域西边界附近,但持续时间为[6, 24)([24, 48))小时的冷涡中心初现时刻位置在识别区域东北象限(中北部)亦存在高频区；冷涡中心在分析区域内的最后出现时刻较多位于40°N以北的分析区域东边界附近。(4)冷涡持续时间越长,强度越强、半径越大；冷季冷涡强度和半径大于暖季。(5)东北暖季,冷涡背景下总降水量和短时强降水量占比均值均超过60%(后者更大),冷涡持续时间越长,上述占比相对越大；不同持续时间冷涡影响期间,总降水量/短时强降水量占比空间分布存在明显差异。“短持续”冷涡相关研究同样需要重视。

• CMA-MESO对2020年夏季四川盆地及周边降水预报性能的评估

  叶茂, 吴钲, 翟丹华, 陈法敬

  优先出版日期:2023-07-07  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2304.22173

  摘要(142) HTML(0) PDF(3.37 M)( 601)

  摘要：利用2020年夏季（6～8月）CMA-MESO逐日08时（北京时）起报的12～36 h逐时降水预报数据和地面–卫星–雷达三源融合逐时降水产品，着眼于小时尺度降水特征，细致评估了CMA-MESO对四川盆地及周边地区的降水预报性能。结果表明，CMA-MESO较好把握了夏季降水的空间分布特征，即小时平均降水量和降水频率的大值区位于四川盆地西部、北部和东部的高海拔山区，而降水强度大值区主要位于山脉迎风坡一侧，但CMA-MESO预报的降水量和频率大值区位置较观测偏南。CMA-MESO合理描述了研究区域内降水量和频率峰值时间位相自西向东逐步滞后的特征，能够把握区域平均的降水量和频率清晨主峰、傍晚次峰的双峰形态以及降水强度的单峰特征，但预报的降水日变化位相超前于观测。CMA-MESO预报的逐时降水量均大于观测，明显的降水量预报正偏差发生于夜间21～03时和午后至傍晚（14～20时），分别由一般性降水（0.1～10 mm h?1）预报偏差和强降水（≥10 mm h?1）预报偏差主导，其偏差大值区分别位于青藏高原东南缘至四川盆地西部和四川盆地以东、以南地区，模式对热力和动力场的预报偏差结合地形的影响是降水量预报偏差的成因。

• 北半球夏季热带和副热带昼间云粒子有效半径廓线特征的分析

  吴振豪, 傅云飞

  优先出版日期:2023-07-07  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2303.22182

  摘要(97) HTML(0) PDF(2.75 M)( 564)

  摘要：云粒子有效半径是云微物理中的重要参数,准确获取云粒子有效半径的分布特征对分析云形成、降水及灾害性天气预报、地气辐射收支等都具有重要意义。利用1998-2012年6-8月(夏季)热带测雨卫星(TRMM)搭载的可见光/红外扫描仪(VIRS)的探测资料,分析了北半球夏季热带和副热带地区云粒子有效半径的空间分布和廓线特征。结果表明云粒子有效半径在空间上分布不均匀,粒子尺度分布在5~30 μm之间,局部尺度可达30 μm以上,并且洋面的云粒子有效半径相比陆面的云粒子有效半径更大；标准差多分布在2~10 μm之间,但局部可达10 μm以上。不同区域的云粒子有效半径垂直廓线分布表明,随着亮温的降低,云粒子有效半径先增后减；对于小的云粒子有效半径,洋面比陆面的云粒子有效半径廓线大,且北半球副热带比南半球副热带的云粒子有效半径廓线大；对于大的云粒子有效半径,各区域间的云粒子有效半径廓线差异较小；云粒子有效半径标准差廓线分析表明,小粒子、适中粒子和大粒子的标准差大值分别位于冰云、混合云和水云区。本研究结果为模式模拟热带和副热带区域云中粒子有效半径分布特征提供了观测依据。

• “7·20”郑州暴雨极端雨强对流尺度集合预报试验

  吴卓亨, 陈静, 张涵斌, 江源, 刘昕, 马雅楠, 王秋萍, 陈法敬, 韩雨盟, 吴筱雯

  优先出版日期:2023-07-07  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2304.22222

  摘要(138) HTML(0) PDF(2.75 M)( 640)

  摘要：2021年7月20日郑州市特大暴雨过程给人民的生命财产造成了巨大损失。然而，此次暴雨降水量极端性强，数值预报不确定性极大。为提高CMA数值模式对此类暴雨极端雨强预报不确定性的描述能力，利用中国气象局自主研发的3km水平分辨率的对流尺度数值预报系统（China Meteorological Administration Mesoscale model, CMA-Meso 3km），通过设计集合同化观测扰动方案与云分析雷达反射率滤波阈值调整方案，实现对常规观测资料和雷达反射率的微小扰动，构建对流尺度集合预报初始扰动场，开展集合预报试验，评估对流尺度集合预报的极端雨强预报不确定性特征，并与CMA全球集合预报和区域集合预报进行对比分析。结果表明，1）基于3km水平分辨率的对流尺度集合预报对此次极端降水的预报仍存在一定的落区偏差，但不同集合预报成员的极端雨强值具有较好的发散度，且个别成员预报的极端雨强值接近实况的624.1mm，较好地代表了极端降水的预报不确定性。2）通过对比CMA不同分辨率集合预报的极端雨强值、离散度及累积降水邻域分数技巧评分，发现极端雨强值及离散度与模式水平分辨率密切相关，分辨率越高，极端雨强概率预报技巧越高，表明对流尺度集合预报能够更好描述极端雨强预报的不确定性及其极端性。3）同时扰动常规观测资料及雷达资料的对流尺度集合预报，能够在较短的预报时效内对模式水汽场及环流形势产生影响，促使降水集合预报离散度在较短的预报时效内增长起来，有效提升了极端雨强概率预报能力。总体而言，通过扰动常规观测资料和雷达资料的对流尺度集合预报有助于提高模式极端雨强概率预报技巧。

• CMIP6全球气候模式对中国地区干旱模拟能力评估与预估

  赖雨曈, 徐影

  优先出版日期:2023-07-07  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2303.23002

  摘要(460) HTML(0) PDF(3.32 M)( 1562)

  摘要：基于CN05.1观测格点数据和第六次国际耦合模式比较计划（CMIP6）模式模拟数据，本文全面评估了CMIP6模式对自校准帕尔默干旱指数（scPDSI）的模拟能力，并选取7个性能相对较好的模式的集合平均结果，在SSP1-2.6、SSP2-4.5、SSP5-8.5三种温室气体排放情景下预估21世纪中国地区scPDSI、径流和土壤湿度的变化特征，在此基础上分析CMIP6未来预估的不确定性。结果表明：CMIP6对中国地区自校准帕尔默干旱指数的模拟能力仍有待提高，多模式集合平均的模拟性能优于大多数单个模式，但在时间趋势、振幅等方面仍有不足；scPDSI的时间趋势在低、中排放情景下略微升高，趋势值分别为0.03/10a和0.01/10a，在高排放情景下则呈下降趋势（-0.05/10a）。土壤湿度随时间呈降低趋势，SSP5-8.5情景下地表土壤湿度和整层土壤湿度降低趋势分别为-0.30%/10a和-0.26%/10a，而地表径流和径流总量则随时间增加，趋势值分别为1.76%/10a和3.13%/10a。在空间分布上，21世纪末，中国地区年平均scPDSI普遍随排放情景升高而降低，土壤湿度变化大致呈“北高南低”分布，在青藏高原地区降低最为明显，且表层土壤湿度变化幅度更大。径流在大部分地区均呈升高趋势，且升高幅度与区域随排放情景增大，只有西北和青藏高原部分地区呈降低趋势。21世纪各变量变化的概率密度曲线大多随排放情景升高而变宽，其未来变化极端性将增强，变化更为剧烈。

• 四川盆地西部边缘不同落区暴雨的气象场差异及夜雨浅析

  杨康权, 卢萍

  优先出版日期:2023-07-07  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2305.22205

  摘要(176) HTML(0) PDF(2.10 M)( 585)

  摘要：本文基于2015～2018年四川盆地西部边缘出现的典型暴雨个例,以落区为依据进行了统计分类,着重分析了不同空间分布特征暴雨的环境场条件,并从四川盆地夏季大气日变化特征角度来探讨了该区域易出现夜雨频发的原因。研究表明：(1)受四川盆地西部边缘高大陡峭地形影响,盆地西部中低层大气温湿条件好,暖湿东南气流在此遇大地形产生迎风辐合抬升,易发生强降水。当暴雨发生在整个盆西(西部型)时,整个盆地西部的湿度非常大,东南风较强；当暴雨发生在盆地西北部(西北型)时,中低层东南风最强,动力作用最显著；当暴雨发生在盆地西南部(西南型)时,大多伴随有偏北风进入盆地,存在明显的南北风切变辐合。水汽散度通量对四川盆地西部暴雨强度和落区具有较好的指示意义。(2)对流有效位能、相对湿度、假相当位温、中低层风场以及散度这些热力和动力变量的日变化特征,都表明了四川盆地西部降水易发生在夜间。

• 顾及地形差异的高速公路路面结冰预报模型研究

  黄佳威, 王永前, 吴小娟

  优先出版日期:2023-07-04  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2305.22098

  摘要(87) HTML(0) PDF(4.78 M)( 584)

  摘要：基于四川省全省158个站点逐日气象观测数据以及2018~2020年道路气象灾害资料，对温度类、湿度类和降水类因子及它们的日变化复合特征共计14个因子采用相关性分析，研究了平原和山区地形下道路结冰模式的区别。结果表明，平均相对湿度与结冰的相关系数在两种地形分别为0.451和-0.451，山区和平原地形下的结冰模式差异主要体现在满足结冰所需水汽条件的因子的不同上。另外基于主成分降维、逐步回归和Lasso原理筛选特征，构建Logistic结冰预测模型，以五折交叉验证减小偶然误差，并使用准确率、ROC曲线和AUC值等标准对得到的模型进行评估。两种地形下三种模型表现排名一致，Lasso-Logistic模型效果最佳，平均准确率为86.98%，SR-Logistic次之，平均准确率为84.05%，PCA-Logistic最低，平均准确率为84.09%。在典型个例检验中，Lasso-Logistic在平原和山地预测准确率分别为86.15%和83.70%，在三种模型中最高。同时，引入气象因子随时间变化的复合特征能够提高模型的预测准确率，其中Lasso-Logistic、PCA-Logistic和SR-Logistic较它们仅包含日均值的模型的准确率提升了3.68%、3.00%和3.00%。研究结果证明，Lasso-Logistic结冰预测模型能有效对两种地形下的道路结冰事件进行预测，普适性较强，能够为道路结冰灾害的预警提供参考。

• 水汽影响南疆干旱区极端降水的数值实验研究

  常友治, 张杰, 李娜, 冉令坤

  优先出版日期:2023-06-14  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2305.22242

  摘要(165) HTML(0) PDF(8.32 M)( 582)

  摘要：本文采用WRF模式对发生在南疆复杂地形条件下的一次极端暴雨过程进行了高分辨率数值模拟，采用水汽敏感性试验，研究了水汽对南疆干旱区极端暴雨的影响，初步揭示了水汽影响南疆暴雨的动热力机理。进一步研究了广义湿位涡和对流涡度矢量对干旱区暴雨的表征能力。结论如下：水汽变化显著影响降水的极端性（降水强度）。当水汽增强时，降水强度的变化要明显高于水汽本身的变化强度，降水的极端性明显增强，特别是当低层水汽增强时，对降水的极端性增强影响最为显著。这是由于：改变水汽后，降水大气的CAPE变化显著，CAPE越强，对流触发后能够获得更强的发展，产生的垂直运动更强，从而能够进一步抽吸低层水汽，形成正反馈机制，导致极端降水发生。敏感性试验显示：水汽增加时，上升运动明显增强，低层东风急流强度明显增强，加强降水区水汽辐合，导致输送到中层的水汽增加，中层凝结潜热释放增多，进一步增强上升运动，降水强度增强；水汽减小时上升运动明显减弱，低层东风急流强度明显减弱，降水区水汽辐合减弱，这导致输送到中层的水汽减少，中层凝结潜热释放减少，进一步上升运动减小，降水强度减弱。广义湿位涡和对流涡度矢量的空间分布和时间演变与模拟降水有着良好对应，特别是水汽改变后，相应地，广义湿位涡和对流涡度矢量出现相似的变化特征，表明包含丰富动热力信息的物理因子能够抓住干旱区极端降水的典型特征，未来可能将其应用于干旱区降水的预警预报中。

• 中国夏季极端高温日数年际变化的主要模态及产生机理

  尹秋超, 王璐, 葛子安, 高庆九

  优先出版日期:2023-06-08  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2305.22245

  摘要(141) HTML(0) PDF(0.00 Byte)( 624)

  摘要：本文基于1961-2017年中国逐日最高温度资料(CN05.1),通过经验正交函数分解(EOF)揭示了中国夏季极端高温日数（EHTD）年际变化的主导模态，探究了导致各模态形成的关键影响因子和相关物理机制。结果表明：第一模态表现为横贯中国的纬向型分布，该模态主要与北极涛动（AO）有关。AO正位相时从北欧向南传播的罗斯贝波列加强横贯中国的纬向高压异常。第二模态表现为经向偶极子型分布，该模态主要受从北大西洋向东亚地区传播的极地-欧亚型遥相关波列（POL）和赤道西太暖池区上升支加强局地哈德来环流的共同影响，使得华南地区（中国北方）受高压（低压）的控制。前两个模态的极端高温日数增加均与局地高压异常造成的降水减少引起的入射太阳短波辐射增加有关。第三模态的分布集中在青藏高原，主要受从地中海向下游传播的纬向波列的影响。与该波列对应的环流异常一方面会造成水汽辐散、上升运动减弱，从而使得云量减少、向下的云-短波辐射增加，另一方面会造成大气增温、从而使得晴空向下的长波辐射增加，二者共同为极端高温日数增加提供有利条件。本研究结果将有助于加深对中国夏季极端高温变化特征的认识，并为未来开展极端高温的季节预测提供理论参考。

• 新型往返平漂式探空资料对长江中下游数值预报质量影响的研究

  张鑫, 王秋萍, 马旭林, 张旭鹏, 成巍, 夏元彩

  优先出版日期:2023-06-08  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2304.22224

  摘要(130) HTML(0) PDF(8.67 M)( 537)

  摘要：对于新型观测系统的建立，准确客观地评估其性能对系统的完善和发展具有重要的意义。我国新一代往返平漂式探空系统（Round-trip Drifting Sounding System, RDSS）创新性地突破了传统探空观测模式，通过一次释放实现“上升-平漂-下降”三段式观测，拓展了现有探空观测的能力和范围。本文利用基于伴随模式的观测敏感性方法（Forecast Sensitivity to Observations, FSO），研究了长江中下游目标区数值预报质量对新型探空观测资料的敏感性。结果表明：试验时段内同化常规观测资料均能够不同程度地减小预报误差，提高预报质量，其中风场和温度观测的贡献最为显著。新型探空试验资料对长江中下游目标区预报具有显著正贡献，71.4%时次的预报误差有了进一步的减小。其中经向风和湿度观测对预报质量的改善最为明显。新型探空风场观测对预报误差的贡献具有明显的空间差异，预报误差减小的大值区主要分布在试验站本站及其附近区域；整层新型探空风场和温度、湿度观测对预报质量的正贡献比较显著，仅对流层中低层的纬向风观测对预报质量呈现弱的负贡献。

• 基于雨滴谱参数反演的C波段双偏振雷达降水类型分类方法

  毛赢, 寇蕾蕾, 王芷璇, 陈垚, 楚志刚

  优先出版日期:2023-05-18  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2305.22168

  摘要(187) HTML(0) PDF(2.44 M)( 709)

  摘要：降水类型分类对了解区域降水微物理特征、多源降水融合误差模型的构建以及雷达定量测量降水估计等都很重要。本文基于2015-2016年南京信息工程大学C波段双偏振雷达数据和南京地区滴谱仪观测资料，提出一种适用于南京地区的雷达降水类型分类方法，并对降水类型分类结果进行对比验证。首先，基于滴谱仪降雨率时序数据、地基雷达反射率因子平面位置显示（PPI）和地基雷达反射率因子时间高度显示（THI）数据，筛选出共36次典型层状和对流降水过程。随后，统计3个滴谱仪站点典型层状（对流）降水的雨滴谱（DSD）参数：归一化截距参数（NW）和体积中值直径（D0），拟合得到适用于南京地区的log10(NW)-D0降水类型分类线。将基于滴谱数据统计拟合的分类线应用于基于变分法反演的地基雷达DSD参数，进行地基雷达降水类型分类。根据典型层状（对流）过程降水类型分离指数的时间高度分布，并对比DPR降水分类产品，对分类效果进行验证。最后将分类结果应用于雷达分类定量降水估计，进一步说明降水分类的应用效果。结果表明，南京地区3个滴谱仪站点的拟合分类线非常一致，3个站点的典型层状（对流）过程均能够很好地分离在分类线两侧；与DPR降水分类产品进行对比分析后，发现南京地区分类线的分类效果相对于其他典型降水分类方法，对层状和对流降水的识别率整体最高，分别为84.56％和72.64％；基于降水分类的雷达定量降水估计的测雨精度均优于未分类的测雨公式，且分类R(Kdp)在四种分类测雨公式中整体性能最优（CC=0.7648，MAE=3.0952 mm/h，RMSE=5.4297 mm/h），分类R(Zh)在层状云降水反演中性能最优，分类R(Kdp)则在对流云降水反演中性能最优，而分类R(Zh,Zdr)对原有总体测雨公式降水精度的提升最为明显。

• 上升气流对雷暴云中电荷结构复杂程度影响的模拟研究

  吴泽怡, 郭凤霞, 鲁鲜, 刘舟, 邓洁, 陈可, 王清源

  优先出版日期:2023-05-18  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2305.22215

  摘要(167) HTML(0) PDF(16.77 M)( 610)

  摘要：为了进一步认识上升气流对雷暴云内复杂电荷结构特征的影响，利用加入起放电参数化方案的WRF模式对DC3试验中2012年6月6日一次出现反极性电荷结构的强雷暴过程进行模拟。结果表明，起电区对应强回波区，主要发生在上升气流区中心云水含量大于0.2g/kg的冰水混合区，非感应起电机制主导着雷暴云内的起电过程。上升气流区外围区域存在可观的电荷，主要是由气流将起电区域的荷电粒子向后水平输送形成的。同类粒子带电极性在较大范围内变化少，但由于各类粒子的含量和荷电量不同，导致净电荷密度分布呈现较复杂的结构。达到一定强度的上升气流可以破坏电荷区的连续性，导致对流区出现高密度的、正负极性交错分布的、范围更小的电荷区。层云区由于没有上升气流，荷电粒子主要源自上升气流区的水平输送，所以其电荷区分布较连续且范围较大，但电荷密度相对弱。处于不同生命期的单体由于上升气流强度和倾斜程度不同，单体间的水成物粒子分布特征会存在一定差异，使得反转温度和起电率出现较大不同，因此单体合并时上升气流区之间的电荷区更破碎，电荷结构更复杂。

• 闽南沿海雾滴谱统计特征及其与能见度的关系研究

  张伟, 陈德花, 崔梦雪, 王婧, 胡雅君, 吴彬贵

  优先出版日期:2023-05-15  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2304.22088

  摘要(199) HTML(0) PDF(2.33 M)( 862)

  摘要：利用2019～2021年翔安区气象局观测的雾滴谱资料，分析了闽南沿海雾的微物理参数及滴谱特征，研究了能见度与粒子数浓度、液态水含量、相对湿度等的关系。在此基础上对能见度进行分级参数化拟合与检验评估。结果表明闽南沿海雾的平均粒子数浓度为47.5 cm-3，平均液态水含量为0.0763 g·m-3。当能见度下降时，粒子数浓度、液态水含量快速上升，平均直径、有效直径等物理量缓慢上升。能见度低于100 m时，平均粒子数浓度达到115.42 cm-3，液态水含量达到0.228 g·m-3。粒子数浓度和液态水含量谱线均呈现双峰结构特征分布，其中粒子数浓度主峰值为4～6 μm，次峰值为22～26 μm。液态水含量与粒子数浓度相反，主峰位于24～26 μm，次峰为4～6 μm，表明雾的粒子数浓度主要受小粒子控制，但液态水含量以20～30 μm段的粒子贡献最为显著。与沿海地区相比，闽南沿海雾的平均粒子数浓度小于华南沿海，高于华东沿海；平均液态水含量高于华南沿海，低于华东沿海。与内陆城市区域或县郊相比，同等状态下沿海的粒子数浓度明显更低，但液态水含量更大。采用四种参数化方案对能见度进行了分段以及不分段拟合。评估检验结果表明，采用粒子数浓度和液态水含量的乘积作为因子的分段拟合效果最优，尤其是对于1 km以下的能见度拟合效果更优。

• 冬季北半球对流层极涡天气型的长期变化特征及其成因

  李家庆, 徐海明, 邓洁淳, 马静

  优先出版日期:2023-05-15  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2305.22172

  摘要(240) HTML(0) PDF(3.17 M)( 810)

  摘要：本文首先基于1979-2019年ERA5逐日再分析数据集,采用自组织映射(SOM)神经网络方法对冬季北半球对流层极涡进行客观分型,分析了极涡天气型的时间变化特征,揭示了冬季北半球极涡天气型长期变化的成因。结果表明：(1)根据极涡中心位置,极涡可分为绕极型、偶极型、偏欧亚型和偏北美型,其中绕极型和偶极型为主导环流型。绕极型和偶极型的出现频次分别呈现显著减少和增多的趋势,并具有明显的年际和年代际变化；(2)绕极型的长期减少和偶极型的长期增加主要是由于北极地区快速升温导致北半球中高纬度区域间的经向温度梯度不断减小,大气斜压性减弱,进而引起绕极西风环流减弱,使得北半球极涡的强度减弱,极涡极易分裂。随后基于第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6)中一个海气耦合模式(CESM2)的工业革命前参照试验(piControl)和CO2浓度每年增加1%的强迫试验(1pctCO2)数据集,采用上述同样的方法进一步探讨了极涡绕极型和偶极型的长期变化与全球增暖的关系,发现无论在piControl还是在1pctCO2试验中绕极型和偶极型极涡仍为主导环流型,但在piControl试验中绕极型和偶极型的出现频次无显著变化趋势,而在1pctCO2试验中绕极型和偶极型则分别表现为显著减少和增多的趋势,进一步验证了观测中这两类极涡天气型的长期变化与全球增暖密切有关。

• 中国百年均一化降水日值和月值数据集研制(1900-2022)

  杨溯

  优先出版日期:2023-05-15  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2304.22227

  摘要(264) HTML(0) PDF(1.80 M)( 734)

  摘要：本项工作以中国气象局发布的我国60个重点城市早期降水观测记录（1950年前）以及我国2419个国家级气象观测台站逐日和逐月降水观测数据（1950年后）为数据源，应用Penalized Maximal F test（PMF）和Penalized Maximal T test（PMT）方法检测历史降水中的非均一断点，Quantile Match（QM）方法开展偏差订正，消除了数据衔接、观测站迁址、设备更换等引起的降水历史数据系统偏差，研制完成一套时间长度达到百年（1900-2022年）的中国均一化降水日值和月值数据集。数据集收录了共计2446条中国降水序列，其中起始时间早于1945、1930年、1915年的序列数量分别为321条、126条60条。通过非均一性检验，在107个观测站的降水数据中发现了113个非均一断点，它们不仅会导致降水数据均值偏离区域降水事实，也会引起降水数据方差突变，干扰降水变率的研判。均一化校正能够较好地消除这些非气候变化引起的偏差，不再出现显著偏离局地降水均值和方差的情况。最终建立起一套能够客观地描述我国过去百年降水气候变化事实、为气候变化研究提供支撑的中国百年降水数据产品。基于均一化后的降水数据评估中国降水百年变化趋势，结果表明在过去近120年间中国的降水并未呈现显著的变化趋势，1900-2022年中国降水距平百分率的变化速率为0.35±0.21 %/10a。

• 广东汛期分钟尺度极端降水的时空分布及持续性特征

  肖柳斯, 张华龙, 吴乃庚, 冯璐, 刘文君

  优先出版日期:2023-05-12  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2302.22130

  摘要(213) HTML(0) PDF(2.40 M)( 1049)

  摘要：为提高华南季风区高频尺度极端降水发展规律的认识，基于2013-2021年区域自动气象站逐5分钟降水观测资料，分析广东汛期5分钟极端强降水的时空分布和降水事件持续性特征，并与小时尺度极端降水进行对比。结果表明，5分钟极端降水阈值（E5min）呈显著的经向差异并在珠三角地区形成高值中心，总体受到地形山脉的固有影响小，而1小时极端降水阈值(E1h)自沿海向陆地减小，高值区主要位于偏南风的地形迎风坡。前汛期E5min自西南向东北减小，后汛期分布相对均匀。与小时极端降水的日变化特征不同，前汛期各地E5min均有双峰结构（主峰在下午，次峰在早晨），后汛期仅毗邻珠江口的3个区具有双峰分布，其余地区为单峰型。基于固定站点极端降水事件持续时间呈现显著的地域差异，阳江以东的南部沿海、龙门暴雨中心附近平均持续时间最长，阳江以西沿海地区和珠江三角洲核心城市群地区次之，西北部和东北部最短。进一步归纳具有时空关联的极端降水事件发现，白天极端事件较夜间的频数更高、移速更快、范围更广，而夜间事件的持续时间更长。对比而言，内陆地区降水系统的移速较沿海地区快，尤以云浮-肇庆一带最快，导致该区5分钟降水效率高，但小时阈值较低。珠三角中南部沿海地区极端降水事件的持续时间最长（夜间可达2.30-3.77小时），可能与该地区受城市群、海陆效应等综合影响有关。

• 东北冷涡低温影响的关键环流型及其机理研究

  陈晨, 谢作威

  优先出版日期:2023-05-06  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2304.23015

  摘要(265) HTML(0) PDF(5.80 M)( 792)

  摘要：东北冷涡常导致东北地区夏季低温冷害,给“东北粮仓”带来“哑巴灾”。本文利用欧洲中心第五代再分析资料，分析了1979–2021年初夏（5–6月）东北冷涡低温影响的关键环流配置及其形成和维持机理。结果表明：贝加尔湖地区和鄂霍茨克海地区的脊以及东北冷涡共同组成了典型的倒“Ω”环流，有利于高纬度地区冷空气和高位涡侵入东北地区；同时，鄂霍茨克海地区高压南侧的偏东风将冷空气输入东北地区，这两股冷空气共同造成东北地区异常偏冷。自东欧平原至贝加尔湖“- + -”Rossby波列是东北冷涡的前兆信号，非绝热加热和摩擦作用促进了这一Rossby波列初期的发展。随后，Rossby波的作用起着主要贡献，它使高位涡不断向南入侵和堆积，并在东亚急流的正压变形作用下，形成深厚的东北冷涡。随着Rossby波能量向下游频散以及非绝热加热和摩擦的耗散作用，东北冷涡急剧减弱。而当贝加尔湖北侧地区为准定常脊的维持时，它切断了东北地区与高纬度的冷空气和高位涡的联系，Rossby波能难以使东北冷涡发展，因而对东北地区无明显低温影响。

• CLM4.5模拟淮南山地森林陆气交换过程

  戴秋丹, 郭振海, 王龙欢, 孙向明, 谢正辉, 孙菽芬, 肖霞

  优先出版日期:2023-05-06  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2304.22186

  摘要(218) HTML(0) PDF(2.08 M)( 783)

  摘要：摘要 基于2010-2019年ERA5单层再分析资料，结合淮南森林观测站2016年5月1日至2017年4月30日的大气边界层塔（PBL塔）观测资料，驱动陆面模式CLM4.5，模拟了淮南山地森林下垫面上的陆面过程；并比较分析了不同驱动场对其影响；同时也设计了土壤质地对土壤湿度影响的三个模拟实验。结果表明，CLM4.5对淮南森林陆气交换过程表现了较好的模拟性能，PBL塔观测资料驱动的总体模拟效果优于ERA5再分析资料的。在辐射模拟方面，CLM4.5利用ERA5资料和PBL塔观测资料，都很好地模拟了辐射分量，特别是PBL塔观测资料驱动的全年模拟结果与观测相关系数达0.97以上，均方根误差在25.056 W m-2以下。ERA5再分析资料强迫模拟的相关系数略低，但也达到了0.92，均方根误差在29.939 W m-2以下；在土壤温度模拟方面，相关系数都达到0.98以上；土壤湿度模拟的相关系数都在0.86以上，但系统性偏高；对感热通量的模拟全年平均的相关系数分别为0.72和0.78。实测的三层土壤质地加上深层给定的土壤质地的数据对土壤湿度的模拟结果与观测最为接近，土壤质地的准确描述可以大幅提高土壤湿度的模拟。本研究发现ERA5再分析单层资料在淮南森林站精度较好，可以应用于该山地森林区域陆气交换过程的模拟研究。

• 北太平洋维多利亚模态(VM)与海洋性大陆秋季降水年际关系的年代际变化

  朱科旭, 任保华, 郑建秋

  优先出版日期:2023-04-28  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2212.22243

  摘要(198) HTML(0) PDF(4.48 M)( 552)

  摘要：本文利用HadISST和ERSSTv5海温、CMAP降水和ERA5再分析资料，研究了北太平洋春季海表温度与海洋性大陆秋季降水年际变化之间的关系及年代际变化特征。研究表明：1）北太平洋维多利亚模态（VM）是北太平洋春季海表温度EOF第二模态，其与秋季海洋性大陆的降水存在显著的负相关关系。2）春季的VM为正（负）位相时，通常伴随太平洋经向模态的正（负）位相和西北太平洋的冷（暖）海表温度异常，海温梯度会导致赤道太平洋的西风（东风）异常，影响东传的赤道Kelvin波，在赤道中东太平洋形成暖（冷）海温异常，再通过Bjerknes正反馈，西风异常和赤道中东太平洋的海温异常维持到秋季，出现较成熟的厄尔尼诺（拉尼娜）事件，再通过沃克环流，导致海洋性大陆出现异常下沉（上升）运动和低层辐散、高层辐合（低层辐合、高层辐散）的环流形势，产生降水负（正）异常。3）春季的VM和秋季的海洋性大陆降水年际变化的关系在2003年发生了年代际转变，1979~2002年春季VM与秋季降水在年际变化上有显著的负相关，而2004~2020年相关关系转变为不显著。造成这个年代际转变的原因是北太平洋涛动（NPO）在2004~2020年改变，导致VM南部海温关键区受NPO的影响减弱，从而振幅减弱，使得VM的南部和北部海温关键区的经向梯度减弱，VM强度减弱，最终导致相关系数降低。

• 北京地区紫外辐射长期变化特征分析研究

  孙彦坤, 辛华剑, 徐敏, 吴彤, 赵舒曼, 徐冬鑫, 周永吉, 胡波

  优先出版日期:2023-04-28  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2304.22178

  摘要(179) HTML(0) PDF(1.58 M)( 607)

  摘要：利用2005~2020年北京地区观测得到的辐射资料，揭示近十多年来北京地区紫外辐射变化规律，并对影响紫外辐射长期变化的主要因子进行分析。结果表明，紫外辐射呈现出明显的日、季节变化特征。日变化呈现出单峰的变化规律，在正午时出现一天中的极大值，而早晚则是低值时段，极大值和极小值分别出现在中午12点（16.26 W/m2）和晚上8点（5.64 W/m2）。紫外辐射从春季开始逐渐增强，到夏季出现一年中的极大值，随后开始下降，直到冬季出现一年中的极小值，月均极大值和极小值分别出现在6月（12.17 W/m2）和12月（5.4 W/m2）。紫外辐射年均值为9.74 W/m2。紫外辐射与晴空指数呈现正相关，与气溶胶光学厚度（AOD）和PM2.5呈现负相关。

• 基于累加气候概率的FSS检验方法对多模式短时暴雨预报的评估

  董美莹, 邱金晶, 陈锋, 吴梦雯

  优先出版日期:2023-04-28  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2304.22175

  摘要(249) HTML(0) PDF(16.62 M)( 486)

  摘要：为深入认识数值天气模式强降水精细化预报性能，本文以短时强降水多发的浙江省2019年5到10月降水为例，采用分数技巧评分（Fractions Skill Score，简称FSS）邻域检验方法，评估了6个业务模式短时降水预报性能，重点探讨了各模式短时暴雨预报能力及天气背景的影响?结果表明：（1）基于站点降水的累加气候概率，确定了短时小雨、中雨、大雨、暴雨和大暴雨的预报技巧评分阈值各为0.583、0.522、0.506、0.502和0.500，改进并实现了FSS方法对长时间序列各等级降水预报技巧尺度的综合评估。（2）只有上海中尺度区域数值预报业务系统（CMA-SH9）和浙江中尺度区域数值预报业务系统（CMA-ZJ3和CMA-ZJ9）的暴雨预报平均评分达到预报技巧，相应技巧尺度为159、159和183 km；这3个产品共有约6成预报达到技巧评分，其技巧尺度累积频率从3km至183km可增幅近50%，这种尺度选择性评价可为不同尺度下产品应用提供参考?（3）不同天气背景下各模式预报性能差异明显?台风类、梅雨类和弱天气尺度强迫类短时暴雨预报的最优模式分别是欧洲中期天气预报中心全球预报模式、CMA-SH9和CMA-ZJ3，各技巧尺度为27、99和135km，模式产品使用中需分类区别对待。

• 东北地区入春日期变化特征及前期信号场

  李尚锋, 邵祺多, 尹路婷, 高枞亭, 廉毅

  优先出版日期:2023-04-28  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2212.22139

  摘要(268) HTML(0) PDF(1.92 M)( 703)

  摘要：本文利用1961～2020 年水平分辨率为0.25°×0.25°的CN05.1日平均气温资料、NCEP/NCAR逐日再分析数据和NOAA逐日海表温度资料，对东北地区入春日期变化特征及前期信号场进行了分析，结果表明：（1）东北地区入春呈由南向北推进的特征，大部地区集中在第26和27候。东北地区入春日期近60年来呈显著提前的特征。（2）入春偏早典型年份，3月份东北地区地表温度和降水均呈现正距平特征，入春偏晚典型年份则相反；500-hPa环流场上，入春偏早典型年份，西西伯利亚平原、贝加尔湖和勘察加半岛存在一个低压槽、高压脊和低压槽的Ω形态环流配置，而入春偏晚典型年份，乌拉尔山地区存在一个高压脊，其东侧为一个强的斜槽，槽底位于东北地区上空，该环流配置从第22候持续到第26候。（3）入春偏早典型年份，前冬北太平洋最明显的关键区海温信号为赤道中东太平洋呈现类La Ni?a的模态，北大西洋格陵兰岛以南的海域和西太平洋菲律宾以东的海域为明显的海温正距平，入春偏晚典型年份则位相相反，通过相关分析发现，前冬北大西洋和西北太平洋关键区海温均对东北地区入春日期有较好的指示性。

• 北印度洋热带气旋统计特征及年代际变化

  鲁子翰, 李晓静, 唐佑民, 李熠

  优先出版日期:2023-04-28  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2303.22075

  摘要(414) HTML(0) PDF(746.07 K)( 811)

  摘要：本研究利用基于统一卫星观测和识别方法产生的ADT-HURSAT气旋数据集，对北印度洋热带气旋在1978-2017共40年的整体特征及年代际变化进行了统计分析。研究发现，春季和秋季是北印度洋热带气旋的高发季节，孟加拉湾气旋数量达到峰值的时间在两个高发季节中均比阿拉伯海提前约一个月。北印度洋气旋的生成区域主要分布于阿拉伯海东部海域和孟加拉湾中部偏西海域。CS（Cyclone Storm）等级气旋更多生成于在北印度洋偏北海域，ESCS（Extremely Severe Cyclone Storm）等级及以上的强气旋全部在5°N-15°N纬度范围内生成。对于年代际变化，北印度洋热带气旋在秋季的生成数量平均每十年增加5个，生成区域在后二十年呈现向西北方向移动的特点，其中阿拉伯海热带气旋生成位置分别向西移动1.3?和3.2?（p<0.01），较孟加拉湾气旋变化更加显著，平均增强速率也超过孟加拉湾约约20%。特别是，相比于前10年（1998–2007），阿拉伯海近10年（2008-2017年）热带气旋数量减少，气旋达到的最大强度提高至120kt，孟加拉湾气旋数量自1998年以来较为稳定，气旋最大强度却持续降低，这与使用其他数据集的研究结果不同，表明数据集质量对气旋特征变化的重要性。进一步分析发现，北印度洋潜热通量的年代际差异是控制北印度洋热带气旋生成位置年代际变化的主要因素。

• 青藏高原地区一次深对流活动对STE影响的模拟研究

  刘迪, 田文寿, 雒佳丽, 张如华

  优先出版日期:2023-04-28  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2105.21040

  摘要(214) HTML(0) PDF(1.71 M)( 741)

  摘要：利用WRF-Chem模式分析了2010年8月12日发生在青藏高原东南部的一次深对流过程中的平流层对流层物质交换(STE)及其影响机制。结果表明,深对流系统中的强上升气流可以直接将近地面含高浓度CO和低浓度O3的空气输送至低平流层,使低平流层CO浓度升高、O3浓度降低。同时,此次深对流活动激发了较强的湍流混合过程,在深对流活动结束后的3-4小时内,湍流混合作用导致UTLS区域持续发生STE过程,将对流层的冰晶、CO和O3输送至低平流层,受凝结脱水作用的影响,进入低平流层的水汽显著减少。

• 雷达资料循环同化对4·30南通雷暴大风模拟的影响研究

  汪卫国, 平凡

  优先出版日期:2023-04-24  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2302.22108

  摘要(198) HTML(0) PDF(11.01 M)( 557)

  摘要：基于多普勒天气雷达资料、ERA5再分析资料与地面自动站观测资料，利用WRF（The Weather Research and Forecasting）模式、雷达径向风质控及GSI循环同化对2021年4月30日江苏南通的一次雷暴大风过程进行数值模拟研究，对比分析不同试验方案模拟的雷达反射率、风场与热动力的时空演变和结构特征。结果表明：逐30min循环同化的Exp3方案较未同化和非临近循环同化方案模拟效果有较好提升，表明循环同化和增加频次有效改善了初始场；UNRAVEL退模糊算法质控有效的消除速度模糊，退模糊处理雷达资料后循环同化方案（Exp4）对此次雷暴大风的雷达反射率和地面风场模拟结果有显著调整，其相应特征和演变趋势与观测基本一致，表明UNRAVEL退模糊质控后循环同化更好的改善了初始场；从热动力场结果来看，Exp4方案动热力结构改善较明显，上层辐散下层辐合，存在“冷-暖-冷”的热动力结构，伴随着强烈上升运动、北高南低的气压分布和强垂直风切变，有助于下沉气流将中高层的水平动量向近地面底层传递，从而激发此次雷暴大风。

• 基于2118台风“圆规”探讨模式扰动方案对台风区域集合预报的影响

  邵端舟, 张宇, 徐建军, 陈思奇, 李家菁, 胡嘉政

  优先出版日期:2023-04-24  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2301.22122

  摘要(217) HTML(0) PDF(3.60 M)( 670)

  摘要：为了探讨不同模式扰动方案对台风区域集合预报的影响，本文以2021年18号台风“圆规”为例，基于WRF模式，采用了多物理过程参数化方法（MP）、随机变化参数扰动方法（SPP）和物理倾向随机扰动（SPPT）三种不同的方法，设计了EXP1（MP）、EXP2（SSP＋SPPT）和EXP3（MP＋SSP＋SPPT）三组敏感性试验进行了比较研究。结果表明：三组区域集合预报试验都能较好地模拟台风路径和台风增强的过程，其中EXP3试验效果最好，EXP3试验的路径偏差值为三组集合预报试验最小的，其平均值为52.8km，而CTRL、EXP1和EXP2的平均值分别为61.8、54.4和65.7km；三组集合预报试验的扰动能量值基本都大于控制试验CTRL，且EXP3的扰动能量发展最快，扰动能量值基本为最大的；三组集合预报试验的Brier评分相较于控制试验CTRL有所改善，且EXP3的Brier评分值为三组集合预报试验改善最大的，EXP1和EXP2相对于CTRL试验的改善率为45%和48.76%，而EXP3能达到70%，EXP2与EXP1的预报效果相当，EXP3相较于EXP1和EXP2预报效果有所改善，其相对于EXP1和EXP2的改善率达到57.5%和40%。

• 三频雷达遥感云参数能力的模拟与初步分析

  霍娟, 段民征, 韩瑽峥, 毕永恒

  优先出版日期:2023-04-24  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2212.22132

  摘要(170) HTML(0) PDF(2.14 M)( 619)

  摘要：短波雷达在观测云内粒子微物理属性方面具有优势,是探测全球水循环重要环节——云的强有力探测工具。本文简要回顾了短波云雷达探测的理论基础,从雷达探测基本原理出发,借助小粒子电磁波散射理论和方法,建立了一套多波长雷达观测正演(前向)模型(Radar Simulation Package, RSP),并利用RSP对当前主流的三种典型波长的短波雷达(X波段-9.5GHz-3cm、Ka波段-35GHz-8mm、W波段-94GHz-3mm)的遥感探测能力开展了模拟分析。通过与瑞利法计算结果相比较,证实RSP法的计算精度可靠准确。基于RSP法模拟结果,建立了液水含量(LWC)与雷达反射率因子(Ze)、有效粒子半径(r_e)与Ze之间幂指数形式的反演关系；建立了利用不同云层高度处两波长的反射率因子差值,反演云层平均LWC的反演关系等。本文工作对如何利用雷达探测参数提取液态云滴的微物理参数方法进行了探讨,一方面对多波长雷达探测云特征获得更准确的理论认识,另一方面为云微物理参数的反演提供理论依据和分析手段。

• 一次北京冰雹形成的数值模拟及微物理机制研究

  朱好奇, 平凡, 谭桂容, 沈新勇, 殷蕾

  优先出版日期:2023-04-24  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2303.22213

  摘要(216) HTML(0) PDF(9.27 M)( 840)

  摘要：本文利用WRF（Weather Research and Forecasting）模式对2021年6月25日一次发生在北京地区的冰雹天气进行高分辨率数值模拟研究。从雷达反射率和降水来看，数值模拟基本再现了冰雹风暴的宏观特征。在此基础上分析了冰雹风暴不同发展阶段的中尺度热力、动力和微物理特征。最后通过输出微物理过程的中间转化项，着重分析雹粒子和雨滴的质量收支和潜热收支情况，给出冰雹形成的云微物理概念模型图。研究结果表明：本次冰雹过程可分为多单体回波、线状对流和飑线三个阶段。此次冰雹天气主要以雪粒子为雹胚在对流层中高层与雨水和云水发生撞冻作用形成雹粒子，雹粒子生成后不断地撞冻雨水和云水增长，冰晶直接撞冻雨水形成雹的转化率很低。气流在风暴的前部低层流入，多单体阶段的两股弱上升气流不断地合并，而线状对流和飑线阶段低层入流减弱，中高层较干冷气流的流入明显。气流在飑线阶段强烈上升，在高层向前流出。水汽被上升气流抬升以及与中高层流入的干冷空气相遇的过程中凝结为云水和凝华为冰相粒子，释放大量潜热，导致云内浮力增强，促进云内气流强烈上升，将更多的水汽抬升凝结为云水或凝华为冰相粒子，同时促进了雹粒子的生成和累积。雪和雹粒子的融化吸收大量潜热，导致融化层升高，因此在飑线阶段形成大量过冷雨水与雪粒子发生撞冻作用形成更多的雹粒子。大雹粒子降落产生的更强的水物质拖曳力将促进低层下沉气流增强。下沉运动导致低层雨水蒸发冷却，在近地面形成冷池，与高层的潜热加热配合增强对流，从而正反馈于经向环流。环流导致的垂直上升气流促进低层的水汽抬升至融化层以上凝结形成过冷水和凝华为雪粒子，而垂直下沉气流促进雪和雹降落至融化层以下形成雨水以及雨水在融化层以下蒸发，进而正反馈于云内热力环境。如此反复，产生降雹和强降水。

• 台风“美莎克”(2020)的变性过程中降水的微物理机制研究

  杜涵, 平凡, 谭桂容, 周冠博, 黄伟, 沈新勇

  优先出版日期:2023-04-24  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2302.22246

  摘要(217) HTML(0) PDF(5.30 M)( 649)

  摘要：本文采用数值模式WRF4.2对2020年09号变性台风“美莎克”进行了数值模拟,再现了“美莎克”北上过程中逐渐与高纬度冷槽结合变性并产生暴雨的过程。通过对台风眼壁区及雨带区热力学、动力学及云微物理特征的分析,得到了冷槽对降水强度的空间分布及时间变化特征的影响及机制。研究的结果表明：(1)干冷空气由中层入侵台风眼壁区,使对流的高度降低,其造成的上干下湿的不稳定结构维持了中低层的对流强度。在雨带区,冷空气从低层入侵从而抬升暖空气以及垂直涡度输送作用使得高层的上升运动更强。系统逐渐演变为向前倾斜的对流结构。(2)本次降水的主要云微物理过程为：由水蒸气凝华的雪花在下落过程中收集了云水,并融化为雨水,雨水又收集了大量的云水导致增长。还有部分雨水源自霰粒子融化和雨水收集霰粒子,霰粒子主要来自云雪收集云水的过程。(3)雪的融化以及雨水收集云水是雨水的两个最大来源,冷槽通过影响了台风的热动力结构,影响到了云水和云雪的空间分布,最终影响到降水的空间分布：在眼壁区云水更聚集于内核,在雨带区沿出流的方向上云雪更超前于云水。而雨水主要分布在云雪和云水的大值相重合的区域。在量值特征方面,低层干冷空气的入侵使得雨带区云雪的凝华和雨水蒸发效率更高,云水凝结效率低,导致了雨带区的水凝物中的云雪占的比重更大,云水及雨水的占比更少。(4)冷槽主要是通过影响到台风垂直速度的变化,直接影响到云雪的凝华和云水的凝结效率,继而影响到云雪收集云水、云雪收集云水增加至霰、雪融化为雨水、雨水收集云水、霰融化为雨水等过程的效率,最终导致了降水量的变化。

• 一次入海温带气旋背景下的海雾观测分析和数值模拟

  柳龙生, 刘莲, 黄彬

  优先出版日期:2023-04-24  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2303.22136

  摘要(237) HTML(0) PDF(6.81 M)( 641)

  摘要：利用 0.25°×0.25°逐小时ERA5再分析数据、中国气象局地面观测资料、卫星遥感监测资料以及WRF模式对2021年3月27—28日移入黄海的温带气旋引发大范围的海雾过程进行了观测分析和数值模拟，结果表明：（1）本次海雾发生时气海温差介于0.5~2℃，海雾成熟阶段出现了气温低于海温的现象。（2）入海气旋形成的湿空气辐合为海雾的发生和维持提供了水汽条件，低空急流带来的西南暖湿气流促进了逆温层的建立并输送水汽。（3）气旋入海以后，黄海海域出现了“双逆温”的现象，低层的逆温来自于低空急流的暖平流输送，高层的逆温是由气旋后部的干冷空气下沉增温造成。（4）在气旋和低空急流的共同作用下，近海面边界层大气湍流动能增加，这也促进了海雾在垂直方向发展。

• 中昆仑山北坡持续性暴雨水汽输送及大气三维结构特征分析

  刘晶, 刘兆旭, 周雅蔓, 李建刚, 曾勇, 仝泽鹏, 江雨霏, 杨莲梅, 周玉淑

  优先出版日期:2023-03-31  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2212.22097

  摘要(304) HTML(0) PDF(0.00 Byte)( 728)

  摘要：利用基于拉格朗日方法的HYSPLIT轨迹模式，结合地基GPS-MET观测资料，对2019年6月24-26日中昆仑山北坡一次持续性暴雨天气大尺度水汽输送、辐合特征及水汽源地进行分析，阐明了干旱区强降水期间大尺度环流异常与水汽持续接力输送间的关系。结果表明：（1）降水前副热带高压位置异常偏西，副高外围偏南气流造成高原增湿明显。强降水期间，副高继续向西北伸展，低纬度水汽沿印度夏季风环流向北输送，经青藏高原接力输送至暴雨区，与塔什干低涡前偏南气流共同构成了中昆仑山北坡持续性强降水的水汽输送通道，水汽持续接力输送造成暴雨区PWV出现两次急剧增湿过程，测站PWV峰值达到气候平均值近2倍。（2）300hPa温度异常对于本次中昆仑山北坡持续性大暴雨天气水汽输送具有重要的作用。降水前和降水期间，300hPa暖异常中心激发200hPa反气旋式环流异常和经向风正异常中心，同时，在暖异常中心南侧（印度半岛北部）和西侧，激发500hPa反气旋式环流异常中心和气旋式环流异常中心，反气旋式环流后部经向风正异常中心将低纬度地区暖湿气流向北输送，与气旋式环流东部偏南气流在暴雨区汇合，为持续性暴雨的发生提供充沛的水汽供应。

• 高原低涡切变影响云南强降水分布及水汽特征分析

  杨倩媛, 张万诚, 闵颖, 朱莉

  优先出版日期:2023-03-31  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2302.22022

  摘要(297) HTML(0) PDF(47.30 M)( 503)

  摘要：利用实况资料以及NCEP/NCAR再分析资料,对2008-2012年夏季东南移出高原且影响云南的高原低涡切变过程进行统计和对比分析。结果表明：高原低涡切变影响云南产生强降水主要分为后部冷空气较强型、高原低涡切变补充型以及东南移减弱型，影响云南产生强降水最多的是低涡切变东南移减弱型。强降水的主要区域是滇中及其以北地区，是高原低涡切变影响云南的典型区，这些区域的降雨主要发生在夜间。后部冷空气较强型的影响范围最大，能造成全省性强降水过程，但发生频率低。低涡切变东南移减弱型和高原低涡切变不断补充型，在滇缅之间均有高压(脊)维持。降水范围、水汽输送与副热带高压的位置、低涡切变经向度和发生时间有关。影响云南的高原低涡切变过程有明显的水汽净收入；主要是南北向的水汽收入，东西向的水汽收入远小于南北向。通过拉格朗日轨迹模式HYSPLIT对水汽路径的模拟表明，孟加拉湾是云南重要的水汽源地。当高原低涡切变影响云南中北部时，有来自高原的水汽输送，高原的水汽一部分是来自阿拉伯海，一部分来自孟加拉湾。气流在到达降水区域之前受下垫面影响，经历了多次的降水和蒸发过程.

• 一种针对模式预报场的精细化插值新方法研究

  曾晓青, 曹勇, 王玉, 郭云谦

  优先出版日期:2023-03-31  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2302.22104

  摘要(199) HTML(0) PDF(3.53 M)( 550)

  摘要：随着智能网格预报业务的不断深入发展，为了不断提高网格预报产品的时空精度和准度，同时让网格和站点预报产品保持一致性，通过研究提出一种既考虑了静态真实地形又考虑了大气动态垂直变率的快速插值方法（Fast Refinement Interpolation, 简称FRI），并选择2022年1月1日到2022年3月31日的ECMWF和CMA-GFS、CMA-MESO三个模式的3-36h预报产品作为试验数据，开展了个例天气过程试验、FRI参数选取试验和长期插值检验对比，从长期插值检验和个例试验来看，FRI方法相对双线性插值方法具有明显优势，空间上，FRI方法能提高近地面2m气温的空间插值精度，插值结果更加符合地形变化情况，时间上，FRI方法较双线性插值方法的2m气温插值结果准确率明显提高，特别是在具有复杂下垫面的中西部地区。方法中的修正参数还能被作为检验模式三维预报场垂直变率的一种指标。FRI方法插值快速高效，具有明确的物理解释意义，它的提出为更精准的预报近地面气象要素提供了重要理论支撑。

• 2020年夏季超长梅雨过程中不同湿静力能大气的质量收支分析

  缪玉洁, 虞越越, 陈刚, 管兆勇, 李熙晨

  优先出版日期:2023-03-30  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2211.2144

  摘要(129) HTML(0) PDF(9.11 M)( 556)

  摘要：本文运用欧洲中期天气预报中心（ECMWF）1980–2020年ERA5再分析数据集，从等湿静力能（MSE）大气质量环流的角度研究了2020年夏季超长梅雨期间各等MSE层大气质量和质量通量的特征及其与降水的关系。结果表明，在2020年超长梅雨过程中，从热带到中纬度梅雨区大气普遍向更高的等湿静力能层抬升。345–350KJ/335–340KJ等MSE层的质量异常增多/减少最为显著且与区域降水呈显著的同期正/负相关，因此335–350KJ是2020年梅雨季的关键MSE变化范围。来自热带印度洋和热带西太平洋的高能空气向梅雨区汇聚是此次梅雨降水异常的重要原因，而局地静力不稳定性并无显著偏强异常。梅雨区345–350KJ/340–345KJ等MSE层大气质量日变化由绝热质量通量异常主导，进一步发现这两层的绝热质量通量异常超前降水1–2天时两者的正/负相关性最好。在梅雨季的不同阶段，强降水前期等MSE绝热质量通量异常特征及其经纬向分量的相对重要性有所不同。在梅雨季初期，强降水前一天梅雨区345–350KJ等MSE层质量收支异常偏多，主要由经向质量通量异常贡献；在梅雨季末期，强降水前两天梅雨区340–345KJ层质量收支异常偏少，主要由纬向质量通量异常贡献。上述等MSE质量环流异常信号可以作为出入梅时间及其梅雨强度的前兆信号之一。

• 一次强对流风暴过程人工防雹作业雷达回波演变特性分析

  龙俊霖, 周毓荃

  优先出版日期:2023-03-30  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2210.22043

  摘要(244) HTML(0) PDF(3.72 M)( 684)

  摘要：本文利用北京、天津两部CINRAD/SA雷达观测，对2021年6月30日影响北京地区的一次强对流风暴过程中的A、B两个对流单体的人工影响天气作业雷达回波演变特性进行了分析。通过对统计区域内多种物理参数和不同高层不同反射率强度档的格点数在单体发展各阶段及作业前后的变化分析。得到不同强度单体在不同作业情况的演变特性的认识。结果表明：单体B为普通对流云团（生命期为3小时），在发展初期进行大剂量作业后（24分钟内有效作业火箭74发，高炮58发）可以看到有较好的抑制单体发展的特征：作业后一小时内，单体各高度层平均反射率、风暴体高度、垂直累积液态水等参数都呈下降趋势。较强回波（30-60dBZ档区）格点数总体减少，较弱回波（20-30dBZ档区）格点数快速增加，对流结构整体减弱。而单体A为超级单体（生命期为5.5小时），初生阶段由于作业剂量不足（30分钟内有效作业火箭15发），未见明显抑制效果。临近成熟阶段进行了连续大剂量作业（80分钟内有效作业火箭105发，高炮182发）。虽也能观测到类似B回波的一些特征：高层平均反射率、云顶高度、强回波厚度、垂直累积液态水等参数下降，较大反射率强度档区（50-70dBZ档区）格点数减少，低层较小反射率强度档区（30-50dBZ档区）格点数增多，并维持约30分钟的效果。但整体针对超级单体A的作业抑制效果不明显。

• 2022年冬奥会期间北京一次强降雪过程平原和山区云微物理特征差异的数值模拟研究

  许丽人, 蔡军, 李玉鹏, 平凡, 李吉

  优先出版日期:2023-03-30  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2302.22176

  摘要(192) HTML(0) PDF(6.67 M)( 464)

  摘要：本文运用WRF 4.2 (Weather Research and Forecasting) 中尺度数值模式模拟了2022年2月12至13日北京地区的一次强降雪过程，模式较好地再现了此次强降雪的时空演变特征。在此基础上，对比分析北部山区和南部平原地区动力、热力以及云微物理过程差异，探讨了复杂地形影响降雪的可能机制。结果表明：本次降水过程以固态降水为主，同时存在着显著的条件对称不稳定特征。模拟结果表明山区的降水要强于平原地区。山区和平原地区的动力和热力因子的对比分析表明，地形的存在使山区低层的散度、涡度以及垂直速度明显强于平原地区，位温扰动也更强，山区上空云体发展更为旺盛，且山区上空为水汽的汇区，水汽的相变过程更为活跃。山区和平原地区水凝物粒子虽然都以冰晶和雪两类粒子为主，但山区上空的冰晶和雪含量更多。降雪云内主要的水凝物转换过程为：冰晶的核化、冰晶的凝华增长、冰晶向雪的自动转化、雪收集冰晶增长、雪的凝华增长以及发生在近地层附近的冰晶和雪晶的升华过程。近地层水汽条件的差异使平原地区近地面附近冰晶和雪的升华过程更强。1.5 km高度以下近地层附近存在由云滴活化产生的过冷云水，过冷云水的存在一定程度促进了冰晶和雪的凝华增长，以及雪的凇附过程。

• 欧亚大陆春季融雪异常10-30天季节内变化主要特征及其与环流异常演变分析

  陆聪, 陈海山, 孙悦

  优先出版日期:2023-03-30  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2303.22203

  摘要(294) HTML(0) PDF(4.03 M)( 762)

  摘要：欧亚大陆积雪是影响中高纬气候的重要因子，深入理解该区域积雪异常变化的特征及其成因，对于气候研究和预测有重要意义。目前的研究大多关注积雪年际、年代际变化及其气候效应，而有关积雪季节内变化的认识还有待加强。本文基于观测和再分析资料，通过统计诊断探讨了欧亚大陆不同区域春季融雪的季节内变化及其与之相关的大气环流特征和地表能量演变过程。结果表明，欧亚大陆春季融雪异常具有明显的季节内变化特征，其主导周期为10-30天，且季节内变化的信号主要出现在斯堪的纳维亚半岛、东欧平原和西西伯利亚三个区域。进一步分析表明，斯堪的纳维亚半岛地区融雪季节内变化可能和斯堪的纳维亚半岛遥相关型负位相（SCA-）有关，东欧平原融雪季节内变化可能和欧亚遥相关型负位相（EU-）有关，西西伯利亚地区融雪季节内变化可能和斯堪的纳维亚半岛遥相关型正位相（SCA+）有关。不同区域导致融雪异常的原因存在明显差异，长波辐射增加可能是斯堪的纳维亚半岛区域开始发生融雪异常的主要原因；而在东欧平原和西西伯利亚区域，感热通量异常可能是开始发生融雪异常的主要原因。

• 2021年6月东北冷涡暴雨降水物理过程观测与模拟研究

  李玥瑶

  优先出版日期:2023-03-15  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2210.22207

  摘要(229) HTML(0) PDF(21.83 M)( 532)

  摘要：本文针对2021年6月2-3日发生在辽宁和吉林两省的东北冷涡暴雨过程，利用多源观测和再分析数据，首先开展综合观测分析，进而利用WRF模式对此次暴雨过程的主降水时段开展高分辨率数值模拟，并结合三维降水诊断方程，开展宏、微观物理过程和暴雨形成机理模拟诊断研究。结果表明，此次暴雨过程降水范围广、局地雨强大、对流性突出；暴雨过程期间，东亚大气环流相对稳定，东北冷涡缓慢东移，携带冷空气南下，与偏南暖湿气流汇合，触发涡旋云系发展；两省位于高空急流核出口区左前方和偏南低空急流前侧，低层辐合-高层辐散的动力结构有助于强降水系统发展。伴随水汽辐合加强，云物理过程旺盛发展，水凝物含量显著升高，其中霰粒子通过融化成雨滴等云物理过程，对强降水起到重要贡献。云滴通过水汽凝结过程迅速增长，但同时由于云微物理转化过程而被大量消耗，用于云系发展和降水发生。降水强度受水汽收支和云收支过程共同影响，强降水前期，伴随强盛水汽输送和辐合，区域上空水汽含量显著增加，降水系统发展；强降水后期，伴随冷涡云系逐步东移，区域内辐合减弱，局地大气内水汽明显消耗，以继续支撑较强降水。伴随水汽局地辐合，水凝物旺盛发展（尤其是冰相水凝物）。过程初期，液相水凝物动力辐合与微物理转化过程共同支撑降水云系快速发展；降水峰值时段，上述两过程仍然活跃，但由于强降水显著消耗，水凝物含量局地变化不明显。整个暴雨过程期间，液相水凝物持续辐合，而冰相水凝物于初期短暂辐合之后，逐渐减弱为弱辐散，这一演变特征与局地热、动力结构及其演变有关。

• 复杂地形对风速廓线的影响

  程雪玲

  优先出版日期:2023-03-13  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2301.22181

  摘要(256) HTML(0) PDF(1.24 M)( 839)

  摘要：随着风电利用的发展,越来越多的风电场建立在复杂地形的山区,为了更好地进行风能评估和风电预报,就需要了解复杂地形对风速廓线的影响。本文基于薄翼理论和湍流边界层扰动的线性化理论,采用两层模型对坡度较小的山地在其二维横截面上的风廓线进行了预测,该模型能够较为准确地预报地形、压力、稳定度对风速增速的影响,但对于三维地形或其他因素产生的风速的复杂变化,需要进一步将其扩展至三维,并结合数值模拟进行研究。

• 风云三号C星微波湿度计资料全天候同化在台风“玛莉亚”预报中的影响研究

  陈贞璇, 陈科艺, 冼智鹏, 希爽

  优先出版日期:2023-03-01  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2302.22085

  摘要(212) HTML(0) PDF(3.92 M)( 742)

  摘要：随着风云三号系列卫星的成功发射，越来越多的卫星微波直接观测资料应用于数值天气预报的资料同化系统。并且由于卫星微波全天候同化技术可以充分利用晴天及云雨区微波观测资料，在增加同化使用的观测数据的基础上，有效提高数值天气预报准确率，该技术在卫星资料同化领域也颇受瞩目。本研究选取2018年7月的台风“玛莉亚”，利用WRF（Weather Research and Forecasting）模式及其同化系统WRFDA（WRF Data Assimilation）中三维变分方法，探讨风云三号C星微波湿度计观测资料的全天候同化技术在区域模式中的适用性，以及其在不同模式驱动场中的预报表现。通过对比仅同化晴空区域卫星资料的试验和全天候同化的试验结果发现，全天候条件下更多的云雨区域观测资料被有效利用，能够更好地模拟出台风“玛莉亚”核心区域的暖心和对称风速结构，有效改善湿度场的预报，对台风路径的预报误差平均降低了大约34~62%，且这种正面影响均能在不同模式驱动场中得到体现。

• 长三角高空云过程气溶胶-云相互作用的观测研究

  陈怡欣, 杜荣光, 张佃国, 滕晓咪, 王玥, 刘磊, 徐亮, 王文青, 谢筠, 齐冰, 方双喜, 李卫军

  优先出版日期:2023-02-28  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2301.22071

  摘要(313) HTML(0) PDF(2.26 M)( 676)

  摘要：气溶胶-云相互作用过程对于评估高层大气云和气溶胶的寿命以及气候效应至关重要,也是当前大气科学研究的重要问题。目前关于气溶胶-云相互作用的研究主要以卫星反演和模式模拟为主,外场观测由于布置难度大、实验时间长、耗费人力物力等原因开展得较少,因此当前针对外场实验获得的气溶胶-云观测资料十分重要。本研究以长三角高山站点的云雾为背景,利用雾滴谱仪、地用逆流虚拟撞击器、混合凝聚核粒子计数器、扫描电迁移率颗粒物粒径谱仪等仪器,研究了大明山顶(海拔1483米)7月份多云雾期间云滴和气溶胶的特性,探讨了气溶胶对云形成和发展的影响以及云对气溶胶颗粒物的清除作用。云形成初期对气溶胶颗粒物的清除率约为20%~50%。研究显示大气水汽过饱和度越高且颗粒物粒径越大,清除率越高,这表明粒径较大的气溶胶颗粒物容易活化为云凝结核。对比同一云雾事件中气溶胶数浓度差异较大的三个不同阶段,我们发现较低的气溶胶数浓度有利于形成液态水含量高的浓云,此时云团由数量相对较少而粒径大的云滴组成,而大气颗粒物数量增多会使云雾变薄,此时的云团由大量细小的云滴组成。本研究进一步分析了8 μm以上云滴的云凝结核数量分布特征,发现大云滴的云凝结核几乎都是100 nm以上的颗粒物,并且随着气溶胶数浓度升高,8 μm以上大云滴的数量减少,云凝结核的平均直径变大。这些结果显示气溶胶数浓度升高会促使云滴的数量增多而等效直径变小,在水汽有限的自然环境中,气溶胶数浓度越高,颗粒物的临界活化直径越大。总之,我们发现大气气溶胶的数浓度-粒径分布特性影响着云滴的数量和粒径,相反云的形成和发展对气溶胶颗粒物也有较强的清除作用。

• 2022年夏季历史极端高温下我国近地表臭氧污染及气象成因分析

  杨镇江, 李柯, 廖宏, 陈磊

  优先出版日期:2023-02-22  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2302.22211

  摘要(357) HTML(0) PDF(2.20 M)( 1902)

  摘要：基于国家空气质量监测网和ERA5（欧洲中期天气预报中心第五代大气再分析数据集）气象数据，本文分析了2022年夏季历史极端高温条件下我国臭氧（O3）污染的变化及主要的气象驱动因素。从空间分布上，2022年夏季全国O3浓度呈现明显的反弹，6月的华北地区、7~8月的南方地区较为明显；从长期趋势上，华北2022年6月O3浓度为2015年以来同期第二高，导致区域内平均超标21天；长三角和四川盆地2022年7、8月的O3浓度均是2015年来同期最高。从前体物变化来看，卫星数据显示2022年NOx排放相对于2019~2021年无明显的变化，同时南方地区HCHO柱浓度的显著升高与温度变化十分一致，表明2022年极端高温事件是导致O3浓度异常偏高的主要驱动因素。具体来说，2022年O3异常与温度异常的空间相关系数在6~8月份分别达0.71、0.64和0.49，且重点城市O3的温度敏感性也比较高；从环流系统来看，O3异常升高与副高控制下的高温、低湿的静稳天气有较强的时空一致性。特别地，2022年极端高温事件下O3对温度响应与过去相比有所不同，观测上逐日O3与温度的高正相关关系在达到某个阈值后会消失，但2022年华北和长三角在较高的温度下依然存在正相关关系。本研究强调了极端高温事件对O3污染的影响的重要作用，对我国复合污染协同治理提出了更严峻的挑战。

• 不同再分析资料中的南海夏季风爆发气候特征和年际变率

  段亚楠, 刘伯奇

  优先出版日期:2023-02-07  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2210.22079

  摘要(345) HTML(0) PDF(11.82 M)( 538)

  摘要：南海夏季风爆发标志着东亚夏季风的全面建立，对我国主汛期雨带分布具有重要指示意义。本文对比了日本气象厅JRA-55, 欧洲中期数值预报中心 ERA5, 中国气象局CRA-40和美国国家环境预测中心NCEP1四套再分析资料中南海夏季风爆发的气候特征和年际变率。结果表明，在四套再分析资料中，南海夏季风爆发期间大气环流和降水场突变的气候特征基本一致，但 CRA-40的高空暖中心和降水均明显强于JRA-55、ERA5和NCEP1。同时，本文分别采用850hPa纬向西风（U850）盛行、对流层中上部平均经向温度梯度（MTG）反转和南海地区对流（OLR）建立来定义南海夏季风爆发时间。基于不同的定义指标，四套再分析资料所确定的南海夏季风爆发时间在大多数年份一致，表现为高、低空环流的调整伴随着南海季风对流的建立，环流和降水场完全耦合，且U850定义对资料的敏感度高于MTG定义。但在个别年份，三种指标所确定的南海夏季风爆发时间差异明显，这时高、低空环流和降水场的耦合关系不明确。当U850、MTG和OLR所定义南海夏季风爆发时间的年际变率一致时， 4~5月海温异常场呈现典型的ENSO型分布特征，说明这些年份南海夏季风爆发可能受热带海-气相互作用影响，其中5月孟加拉湾的海温异常可能是ENSO影响南海夏季风爆发时间的关键。而当三种定义方式所得南海夏季风爆发时间的年际变率不一致时，最明显的海温异常信号出现在北太平洋加州沿岸，说明中纬度海-气相互作用对南海夏季风爆发时间也存在潜在调制作用。

• 云南区域夏季风雨季爆发前后大气热源和云量特征

  郭珊珊, 李剑东, 袁俊鹏, 冯涛

  优先出版日期:2023-01-06  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2211.22105

  摘要(281) HTML(0) PDF(3.70 M)( 930)

  摘要：本研究应用2001-2020年ERA5再分析的气象场及卫星反演的降水和云量资料，研究了云南区域夏季风雨季爆发前后大气热源和云量的气候特征。研究结果表明：（1）云南区域的大气热源和云量会受夏季风环流的强烈影响，有着明显的逐月变化。6月受来自孟加拉湾东部的西南气流水汽输送影响，云南季风雨季爆发，大气总热源（特别是潜热）和云量较4-5月明显增强，而地表感热和大气辐射冷却作用减小；（2）基于Wang and LinHo（2002）方法计算的2001-2020年期间云南夏季风雨季的平均爆发时间约为第31候，区域大气总热源（潜热）和云量均与降水呈现出高度的时间相关性，而且云南区域大气热源和云量随夏季风雨季的时间变化呈现出与相邻的南亚热带季风区相似的单峰年变化特征；（3）云南夏季风雨季爆发时间存在明显的年际变化，雨季爆发偏早（晚）年的合成结果表明：在偏早年雨季爆发时，来自孟加拉湾东南部的低层西南气流可直达云南区域，该区域上空为辐散气流，有利于区域上升运动，云南区域大气总热源（潜热）和云量明显强于偏晚年；偏晚年同时段的孟加拉湾南支槽偏弱，西太平洋副高位置明显偏西，不利于云南区域上升运动和降水。在雨季盛期，偏早和偏晚年的区域降水率接近，偏晚年的区域大气总热源（潜热）和高云量值略高于偏早年。

• 海河流域盛夏降水预测模型的研发和适用性分析

  洪洁莉, 陈丽娟

  优先出版日期:2023-01-06  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2210.22142

  摘要(158) HTML(0) PDF(2.40 M)( 556)

  摘要：海河流域6月和7-8月的降水有显著的年代际变化差异，尤其在2002年之后，海河流域6月和7-8月的年代际变化特征相反，因此有必要分别建立预测模型。本文基于年际增量的思想，寻找影响海河流域盛夏降水异常的预测因子，以突出年际变化异常的影响信号。前冬欧亚中高纬度关键区域海平面气压指数、6月热带中东太平洋海温Nino3指数以及表征ENSO演变速度的Nino3指数在6月与1月之差的年际增量作为三个关键预测因子，建立回归方程。进一步利用多模式的2022年6月Nino3指数的预报结果代入预测模型，对海河流域2022年盛夏降水进行预报试验。相对各动力气候模式3月起报的盛夏降水预测异常，基于年际增量的回归模型对海河流域盛夏降水拟合和回报的准确率更高，尤其是降水显著偏多年份，预测技巧更突出。进一步对预报偏差较大的年份复盘归因发现，前冬海平面气压指数对冬季风和夏季风转换关系的描述可能受到后期春夏热带太平洋和印度洋海温异常演变的干扰。当前冬海平面指数预示的后期海温演变与实际海温演变信号差异较大时，需关注动力模式对临近热带海温尤其是热带西印度洋海表温度距平的预报以及海温变化对海河流域盛夏降水的可能影响。

• 基于集合预报的浙江省积层混合云人工增雨数值模拟研究

  付远, 杨洁帆, 刘汉华

  优先出版日期:2023-01-06  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2211.22177

  摘要(271) HTML(0) PDF(1.85 M)( 530)

  摘要：目前人工増雨催化数值模拟研究较少考虑环境场误差对模拟效果的影响,结论往往具有很大的不确定性。有鉴于此,本文将初始场扰动集合预报技术与包含催化模块的柱状云模式进行单向耦合(One Way Coupling),利用中尺度模式所提供包含环境场扰动误差的多组热力、微物理量廓线实时驱动柱状云模式,对2022年1月23日浙江省积层混合云降水过程进行多成员、单/多格点AgI催化数值试验,尝试从概率的角度探讨最佳播撒方案以及对应的增雨潜力。从单站(杭州站)的模拟效果来看,23日1500UTC时在3.6km高度(-5.2℃)处使用AgI(催化剂量为1.2×10_^-7 ~1.2×10_^-4g/kg)播撒时所有集合成员均能够取得正増雨效果,其中采用1.2×10_^-5g/kg剂量时増雨率最大,所有成员的均值为4.67%,99%分位数为7.77%。在单点模拟中,初始场扰动对于过量播撒是否导致减雨的判断有很大影响,例如,播撒剂量增加至1.2×10_^-2g/kg后,超过50%的集合成员表现为减雨效果,但仍然有部分成员表现为増雨。针对这次过程,多格点催化试验表明增雨效果发生概率最优的区域位于浙西北和浙北北部区域,尤其在嘉兴东北部和临安附近,从概率预报的角度来说也往往对应着相对较高的平均过冷水含量和较低的冰晶数浓度均值。

• 基于无人机观测的晴天与辐射雾边界层气象要素和大气污染物高分辨率垂直分布特征的对比研究

  邬昊鹏, 牛生杰, 刘端阳, 吕晶晶, 祖繁, 周悦, 王元, 葛攀延, 汪玲玲, 鲁海宁

  优先出版日期:2022-12-23  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2210.22180

  摘要(267) HTML(0) PDF(3.08 M)( 571)

  摘要：为深入研究辐射雾边界层气象要素和污染物浓度的垂直分布特征,2020年冬季在东海县利用无人机开展了边界层和污染物综合观测试验。研究发现：雾天逆温层厚度要比晴天厚几十米至数百米不等,强度要大0.5-1℃/hm。雾天低空有风切变, 风向在垂直方向上变化较小,而晴天低层风速变化较小,风向在低空随高度呈顺时针旋转。相较于双层逆温结构,有着深厚单层逆温结构的辐射雾的强度更强。在同一次辐射雾过程中,雾的强度不会随着风向的变化而变化,较低的风速更有利于强浓雾的形成。 从污染物垂直分布来看,逆温层内相同高度处的TVOC在晴天要比雾天高,在辐射雾形成前和生成阶段,SO₂浓度随高度递减速率远高于晴天同期。晴天和雾天 O₃和NO₂的垂直变化呈现明显的负相关,NO₂呈负梯度变化。 PM_1.0、PM_2.5和PM₁₀在雾天要比晴天高出一倍以上, CO在辐射雾过程中相对稳定,垂直变化较小。 TVOC、NO₂ 、PM_1.0、PM_2.5和PM₁₀会受到辐射雾过程中强逆温的影响而在逆温层内累积。 颗粒物污染物的累积变化率比气体下降更显著,且大粒径颗粒物累积变化率的下降幅度要超过小粒径颗粒物。PM_2.5浓度的降低会使得气溶胶光学厚度减少,促进光解反应,使得PM_2.5与O₃垂直变化呈负相关。 日出后,太阳辐射增强,不稳定边界层的发展伴随着高空 O₃ 向下的混合导致O₃增加以及PM_2.5排放增多使得二者的垂直变化较为一致。

• 基于ERA-5高分辨率资料的高原低涡客观识别方法研究

  麦哲宁, 许东蓓, 孙继松, 燕若彤, 张雅馨

  优先出版日期:2022-11-11  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2208.21119

  摘要(226) HTML(0) PDF(4.97 M)( 742)

  摘要：利用ERA5的500hPa逐小时再分析资料（0.25°×0.25°），以高原低涡的天气学特征为依据，设计研究基于高时空分辨率网格资料的高原低涡客观识别算法，并对1990~2019年暖季的青藏高原低涡进行识别，建立高原低涡数据库。该算法通过客观标准提取低涡特征点、并采取DBSCAN算法进行特征点聚类分析，以相邻时次之间低涡的重合状况、临近程度和既往生命时长为依据对低涡进行追踪匹配，得到合理的低涡路径，将孤立的低涡连接成动态发展的低涡过程。利用《青藏高原低涡切变线年鉴》，针对2017年暖季（5~9月）低涡对比分析与本文的客观识别方法的异同，结果表明：客观识别低涡的月分布特征以及移出高原低涡的占比与《年鉴》相似，典型的长生命低涡能被正确识别，可见客观识别算法及其数据库具备一定的可靠性和实用性。但客观识别的低涡总数量多于《青藏高原低涡切变线年鉴》，并且源地为“西部型”的低涡也较多。究其原因，更精细的网格尺度能将低涡在更早的生命时期提取出来，可能会将《年鉴》中的“东部型”低涡进一步追溯到更靠西的位置。此外由于青藏高原西北部观测站点严重匮乏，导致生成于高原西北部的低涡在《年鉴》中未能体现出来，也是低涡数量存在差异的重要原因。

• 非纬向基流上的斜压扰动

  林一骅

  优先出版日期:2022-07-25  DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2106.22073

  摘要(179) HTML(0) PDF(578.17 K)( 616)

  摘要：本文基于能量方法研究了时间平均的非纬向基流的稳定性以及该基流上斜压扰动的发展，并探讨了经向基本气流对于扰动发展的作用。从广义能量方程得到了时间平均的非纬向基流的稳定性条件，并用扰动能量方程研究了正压发展（衰减）和斜压发展（衰减）的扰动的结构以及其与基流的配置关系。研究发现，以急流轴为中心，对于正压发展的扰动，其流线在水平面上向基本气流来流方向的上游倾斜，而对于正压衰减的扰动，其流线在水平面上向基本气流来流方向的下游倾斜。对流层大气中，斜压发展的扰动，其流线在垂直剖面上随高度增加向基本气流来流方向的上游倾斜，而斜压衰减的扰动，其流线在垂直剖面上随高度增加向基本气流来流方向的下游倾斜。经向基本气流的存在会促进并加强扰动的发展，令扰动更加不稳定。

• 气候突变的定义和检测方法

  符淙斌, 王强

  1992,16(4):482-493, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.1992.04.11

  摘要 (13474) HTML (0) PDF (0.00 Byte) (8084)

  摘要：气候突变现象及其理论的研究是近代气候学一个新兴的研究领域.本文是气候突变研究评述的第一部分,着重讨论了突变,主要是气候突变的定义和气候突变信号的各种检测方法.把气候突变归纳为四类,即均值突变、变率突变、转折突变和翘翘板(seasaw)突变.并通过Mann-Kendall法的检测,发现在本世纪20年代经历了一次全球范围的气候突变.

• 2009年秋至2010年春我国西南地区严重干旱的成因分析

  黄荣辉, 刘永, 王林, 王磊

  2012,36(3):443-457, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.11101

  摘要 (11200) HTML (0) PDF (7.74 M) (6328)

  摘要：我国西南地区从2009年秋季到2010年春季发生了严重干旱, 这次干旱无论持续时间和发生区域或降水减少程度都是近50年来所罕见的, 因而本文利用NCEP/NCAR再分析资料和海温资料从热带西太平洋和热带印度洋热力异常对热带西太平洋和南亚上空大气环流的影响来分析了这次西南地区干旱发生的成因。分析结果表明: 从2009年秋到2010年春季, 热带西太平洋和热带印度洋处于升温状态, 它使得热带西太平洋上空产生反气旋异常环流, 造成了西南气流异常在我国东南沿海加强, 而华南和华中地区上空处于低槽控制, 因而在高原东部为槽后西北气流和下沉气流所控制, 造成了从孟加拉湾来的水汽很难到达云贵高原, 从而引起了此区域降水长期偏少。并且, 分析结果还表明了中高纬度地区的环流异常对此次严重干旱也有重要影响。由于从2009年冬季到2010年春季中高纬度准定常行星波传播的极地波导偏强, 而低纬波导偏弱, 这导致波的E-P通量在60°N附近对流层和平流层为辐合, 而在35°N附近对流层中、上层为辐散, 从而引起纬向平均西风在60°N附近对流层和平流层减弱, 而在35°N附近对流层中、上层加强, 造成了北极涛动 (AO) 为很大的负值。由于AO为负值, 东亚冬季冷空气活动强且路径偏东, 使得到达西南地区冷空气偏弱, 从而引起西南地区持续性严重干旱的发生。

• APHRODITE高分辨率逐日降水资料在中国大陆地区的适用性

  韩振宇, 周天军

  2012,36(2):361-373, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.11043

  摘要 (10732) HTML (0) PDF (12.25 M) (6358)

  摘要：日本APHRODITE (Asian Precipitation-Highly Resolved Observational Data Integration Towards Evaluation of Water Resources) 研究计划建立了一套高分辨率的逐日亚洲陆地降水数据集 (简称APHRO), 时间从1951年到2007年, 空间分辨率为0.25°×0.25°。本文从气候态、 不同等级降水量分布以及长期变化等方面分析, 通过与中国559个台站观测资料对比, 考察了该降水资料在中国地区的适用性。结果表明: (1) 气候态分布方面, APHRO降水量与台站资料一致, 并且可以准确表征雨带的季节性移动; 但是, 与台站资料相比, 这套资料的降水强度偏小, 而降水频率偏大。 (2) 考察不同等级降水量的分布发现, APHRO资料的暴雨年降水量相对偏少, 而小雨和中雨的年降水量偏多。 (3)APHRO资料揭示的近50年降水量的变化趋势与台站资料大致相同, 并能反映年平均降水频率 “西增东减” 的趋势; 两套资料近50年的年平均降水强度在东南沿海和西北部等区域都呈增加趋势, 但APHRO在华北、 东北和江淮区域的降水强度变化趋势与台站资料差异显著。此外, 在年代际变化方面, APHRO资料对中国东部降水夏季 “南涝北旱” 和 “江南春旱” 强度的描述与台站资料有所不同, 降水量的变化趋势偏弱。

• 夏季热带西太平洋上空的热源异常对东亚上空副热带高压的影响及其物理机制

  黄荣辉, 李维京

  1988,12(s1):107-116, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.1988.t1.08

  摘要 (10674) HTML (0) PDF (0.00 Byte) (419)

  摘要：

• 我国东部夏季降水异常主模态的年代际变化及其与东亚水汽输送的关系

  黄荣辉, 陈际龙, 刘永

  2011,35(4):589-606, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.04.01

  摘要 (10108) HTML (0) PDF (6.09 M) (7231)

  摘要：本文利用1958～2000年ERA-40再分析每日资料和我国516台站降水资料以及EOF方法, 分析了我国东部季风区夏季降水异常主模态的年代际变化特征及其与东亚上空水汽输送通量时空变化的关系。分析结果表明了我国东部季风区夏季降水的时空变化存在两种主模态: 第1主模态不仅显示出明显的准两年周期振荡的年际变化特征且也有明显的年代际变化, 在空间上具有经向三极子型分布; 第2主模态显示出明显的年代际变化特征, 且在空间上具有经向偶极子型分布。这表明了这两主模态有明显的年代际变化, 在1958～1977年期间我国东部夏季降水异常分布为从南到北 “＋－＋” 经向三极子型分布, 而在1978～1992年期间降水异常出现了与1958～1977年相反的分布, 为从南到北 “－＋－” 经向三极子型分布。然而, 在1993～1998年期间, 由于第2主模态的作用增大, 我国东部夏季降水异常为从南到北经向三极子型与 “＋－” 偶极子型模态的结合, 这使华南夏季降水明显增加。并且, 分析结果还表明: 这两主模态的年代际变化与东亚上空夏季水汽输送通量的时空变化密切相关, 它不仅与东亚和西北太平洋上空似如东亚/太平洋型 (EAP型) 遥相关波列分布的夏季水汽输送通量异常年代际变化有关, 而且与欧亚上空中高纬度西风带似如欧亚型 (EU型) 遥相关波列的夏季水汽输送通量异常年代际变化密切相关。

• 大气边界层物理与大气环境过程研究进展

  张美根, 胡非, 邹捍, 等

  2008,32(4):923-934, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2008.04.18

  摘要 (9914) HTML (0) PDF (1.90 M) (20527)

  摘要：总结了近5年来中国科学院大气物理研究所大气边界层物理和大气化学国家重点实验室(LAPC)在第二代超声风速温度仪研制、城市边界层研究、复杂地形大气边界层探测与数值模拟、湍流机理研究、大气污染模式发展与应用等领域的主要进展，其中，第二代超声风速温度仪的野外对比测试结果表明其主要性能完全达到了国际先进水平；北京城市化发展使得北京325 m气象塔周边近地面流场已经具备了典型城市粗糙下垫面的流场特征，近地面夏季平均风速呈现非常明显的逐年递减趋势；北京沙尘暴大风时期湍流运动主要是小尺度湍涡运动，而大风的概率分布偏离高斯分布，风速较大的一侧概率分布呈指数迅速衰减，大风中风速很大的部分具有分形特征；珠穆朗玛峰北坡地区两次综合强化探测实验是迄今为止在青藏高原大型山地中实施的针对山地环流和物质／能量交换最为全面和连续的大气过程探测实验；白洋淀地区的观测研究表明，非均匀边界层具有一般边界层不具备的特点，无论是边界层结构还是湍流输送方面，水、陆边界层之间存在一定的差异，凸显其地表非均匀性的作用；为了解决不同尺度、不同类型的大气污染问题和实际应用，研制或发展完善了多套大气污染模式系统，包括全球大气化学模式、区域大气污染数值模式、城市大气污染数值模式和微小尺度(如街区尺度)范围内污染物输送扩散模式。

• 大气边界层和大气环境研究进展

  胡非, 洪钟祥, 雷孝恩

  2003,27(4):712-728, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2003.04.18

  摘要 (9552) HTML (0) PDF (736.82 K) (10744)

  摘要：大气边界层物理和大气环境是大气科学的重要领域,中国科学院大气物理研究所自成立以来在这一研究领域取导了丰硕的成果.作者重点介绍最近十多年来在大气边界层探测、大气边界层结构特征、大气湍流理论、城市和区域大气污染预测预报模式研究等方面取得的重要进展,并对大气边界层和大气环境研究的未来发展作了展望.

• 太平洋年代际振荡的研究进展

  杨修群, 朱益民, 谢倩, 任雪娟, 徐桂玉

  2004,28(6):979-992, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2004.06.15

  摘要 (9314) HTML (0) PDF (1.32 M) (11541)

  摘要：作者以太平洋年代际振荡(PDO)现象为重点,系统地回顾了太平洋年代际变率观测、模拟和理论研究的国内外进展.在PDO时空结构方面,总结了PDO的基本观测事实,在PDO成因方面,从海洋大气相互作用观点出发比较了三类PDO形成机制的理论或假说,讨论了现有理论或假说中存在的若干问题,并提出了未来研究的方向和需要解决的关键科学问题.作者也简要介绍了东亚及中国气候年代际变化的特征及其和太平洋海表温度异常的联系,并讨论了东亚大气环流异常在PDO形成中的可能作用.

• 7个IPCC AR4模式对中国地区极端降水指数模拟能力的评估及其未来情景预估

  江志红, 陈威霖, 宋洁, 等

  2009,33(1):109-120, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2009.01.10

  摘要 (9107) HTML (0) PDF (806.32 K) (6481)

  摘要：利用中国区域550个站点1961～2000年日降水量资料, 考察参与政府间气候变化委员会(IPCC)第四次评估报告的7个新一代全球模式及多模式集合对现代气候情景下(20C3M)5个极端降水指数的模拟能力, 同时进行中国区域未来不同排放情形下极端降水事件变化的预估, 结果表明: 最新全球模式能较好地模拟出极端降水指数气候场的空间分布及其中国区域的线性趋势, 且模式集合模拟能力优于大部分单个模式, 但在青藏高原东侧、 高原南部存在虚假的极端降水高值区, 模拟的东部季风区的极端降水强度系统性偏低, 区域平均序列年际变率的模拟能力也较低。中国地区21世纪与降水有关的事件都有趋于极端化的趋势, 极端降水强度可能增强, 干旱也将加重, 且变化幅度与排放强度成正比。

• 30年来我国大气气溶胶光学厚度平均分布特征分析

  罗云峰, 吕达仁, 周秀骥, 李维亮

  2002,26(6):721-730, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2002.06.01

  摘要 (8985) HTML (0) PDF (0.00 Byte) (6199)

  摘要：利用北京等46个甲种日射站1961～1990年逐日太阳直接辐射日总量和日照时数等资料,反演了30年来各站逐年、逐月0.75μm大气气溶胶光学厚度(Aerosol OpticalDepth,简称AOD)平均值,分析了我国大气气溶胶光学厚度的年、季空间分布特征和年代际之间的变化.结果表明:我国大气气溶胶光学厚度的多年平均分布具有典型的地理特征,除个别大城市外,100°E以东,AOD以四川盆地为大值中心向四周减少;100°E以西,南疆盆地为另一个相对大值中心.气溶胶光学厚度的各季分布具有各自的特征.20世纪60年代,我国大气气溶胶光学厚度的平均分布特征是以四川盆地和南疆盆地为两个大值中心向四周减少;70年代,绝大多数地区AOD值增加,其中从四川盆地到长江中下游地区以及华南沿海等地,AOD增加较为明显,AOD的分布和60年代较相似;到80年代,我国大范围地区AOD继续呈增加趋势,其中长江中下游地区,AOD增加相当明显,气溶胶光学厚度的分布发生了一定的变化.

• 夏季东亚季风区水汽输送特征及其与南亚季风区水汽输送的差别

  黄荣辉, 张振洲, 黄刚, 任保华

  1998,22(4):460-469, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.1998.04.08

  摘要 (8764) HTML (0) PDF (0.00 Byte) (5948)

  摘要：利用ECMWF所分析的1980～1989年每日各层的水汽和风场资料分析了东亚季风区夏季风的水汽输送特征，并与印度季风区夏季水汽输送进行比较。分析结果表明了东亚季风区夏季水汽输送特征明显不同于印度季风区夏季水汽输送，东亚季风区夏季水汽输送经向输送要大于纬向输送，而印度季风区夏季水汽输送则以纬向输送为主。分析结果还表明东亚季风区由于夏季水汽分布是南边大、北边小，偏南季风气流所引起的水汽平流是湿平流。因此，水汽的辐合主要由季风气流所引起的水汽平流所造成，而印度季风区季风气流所引起的水汽平流是干平流，它利于水汽输送的辐散，水汽的辐合主要是由于风场的辐合所造成。

• ENSO循环与中国东部地区夏季和冬季降水关系的研究

  金祖辉, 陶诗言

  1999,23(6):663-672, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.1999.06.03

  摘要 (8619) HTML (0) PDF (413.03 K) (6281)

  摘要：用中国160个站月平均降水量和赤道东太平洋Ni?o 3区海温资料研究了ENSO循环过程的不同位相与中国降水的关系。结果显示ENSO循环对中国冬、夏季降水丰或欠及时空分布有密切关系，ENSO发展年的夏季我国东部地区以雨量偏少为主，一些地区可偏少3～5成，多雨带位于江淮之间；ENSO恢复年的夏季长江及江南地区雨量偏多，其南北两边偏少；反ENSO年的夏季长江—黄河之间及东南部雨量偏少，其北边和西南正常偏多；在ENSO的准常态年夏季，长江以北为正偏差，江南除少部分地区外降水分布接近正常。还发现ENSO暖位相与中国冬季降水也有很好关系。由于本文用准常态年降水平均值代替通常的气候平均值，因而有利于更好地揭示ENSO与中国气候变化的关系。

• 冬季北极喀拉海、巴伦支海海冰面积变化对东亚冬季风的影响

  武炳义, 黄荣辉, 高登义

  1999,23(3):267-275, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.1999.03.02

  摘要 (8475) HTML (0) PDF (0.00 Byte) (5025)

  摘要：通过大量的数据分析发现，冬季喀拉海、巴伦支海海区是影响东亚以及北半球气候变化的关键区之一，该海区海冰面积变化与大气500 hPa高度场的EU遥相关型以及东亚冬季风强、弱之间存在密切的关系。冬季该海区海冰偏多，则500 hPa高度场容易出现EU遥相关型（日本及西欧500 hPa高度场偏高），亚洲大陆上的冷高压减弱，而北太平洋海域海平面气压升高，致使东亚冬季风偏弱以及2月份入侵我国的冷空气次数减少；而冬季该海区海冰偏少时，情况正好相反。

• 地球系统动力学模式及模拟研究

  曾庆存, 周广庆, 浦一芬, 等

  2008,32(4):653-690, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2008.04.01

  摘要 (8457) HTML (0) PDF (13.53 M) (14662)

  摘要：将地球上大气、海洋、地理环境和生态各圈看成一个有机的整体进行研究，并统一协调全球气候、生态与环境变化的有关研究（如WCRP、IGBP、IHDP、DIVERSITAS及IPCC、Global Change等)，现称为地球系统动力学。它是新兴的学科，其核心之一就是要建立地球系统动力学理论模式并作模拟研究。本文主要概述了我国地球系统动力学模式研制和发展的有关现状及近年来特别是中国科学院“三期创新”资源和海洋科技创新基地重要方向项目群“地球系统动力学模式研究”启动前后所取得的阶段性成果及主要进展，指出了我国地球系统动力学模式发展应重点研究和解决的科学问题及其主要特色，其中有不少结果是新颖的和具有我国特点的。

• 数值积分过程中截断误差和舍入误差的分离方法及其效果检验

  王鹏飞, 黄荣辉, 李建平

  2011,35(3):403-410, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.03.02

  摘要 (8409) HTML (0) PDF (403.54 K) (5663)

  摘要：本文讨论数值积分过程中截断误差和舍入误差的分离方法和理论, 解析地给出某些数值计算方法的理论截断误差, 并以此来分离计算结果中的误差。然后引入参考解的办法, 用来分离更为一般的微分方程求解过程中的截断误差和舍入误差。以参考解算法为基础, 对一个偏微分方程的数值解进行计算, 所得结果与采用理论截断误差得到的结果进行了对比, 发现：(1) 当使用迎风差和中央差格式时, 理论截断误差和近似截断误差在数值上高度一致, 说明了参考解方法的正确性; (2) 对于一阶的波动方程, 迎风差和中央差格式的理论截断误差在形式上也具有波动的周期特征, 振幅的大小与计算参数有关; (3) 理论截断误差可以适用于任意t时刻, 而近似截断误差的适用时间范围为一个有限的时间段, 不过它可以很容易的获取一般微分方程的截断误差, 而不需要复杂的理论推导。

• 北太平洋涛动的季节演变及其与我国冬春气候异常的联系

  王林, 陈文, 冯瑞权, 等

  2011,35(3):393-402, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.03.01

  摘要 (8291) HTML (0) PDF (4.18 M) (6349)

  摘要：本文利用NCEP/NCAR再分析资料和我国160站的观测资料, 首先定义了季节平均的北太平洋涛动 (NPO) 指数, 在此基础上分析了不同季节中NPO的时空变化特征, 特别对冬季和春季NPO与我国气温、降水异常的关系作了研究。结果表明, 作为北太平洋地区海平面气压 (SLP) 年际变化的第二模态, NPO具有相当正压的结构, 在地面表现为阿留申群岛附近和夏威夷群岛西北部附近SLP场的反相变化, 在对流层中层的结构与西太平洋型遥相关类似。随着季节的变化, NPO的两地面中心有一定的移动, 其中南部中心在东西方向的移动较明显, 而北部中心在南北方向的移动较明显。在年际变化的时间尺度上, 当NPO处于正 (负) 位相时, 东亚副热带急流轴向北 (南) 偏移, 并伴有急流出口区向下游东北 (东南) 方向的伸展。分析NPO与我国冬、春气候的关系表明, 当冬季NPO处于正 (负) 位相时, 东亚沿岸的北风有较显著的减弱 (加强), 异常的偏南 (北) 气流会带来暖湿 (干冷) 的空气, 从而导致我国东部的大部分地区显著升温 (降温), 同时江淮、长江以南地区以及西北部分地区的降水也有显著增加(减少)。而在春季, 当NPO处于正 (负) 位相时, 受到华南地区异常西南 (东北) 气流以及东亚急流入口区异常次级环流引起的上升 (下沉) 运动的共同作用, 华北地区降水会显著增加 (减少), 而气温则略有下降 (升高)。进一步分析表明, 前期冬季的NPO与我国春季的气候异常间存在紧密的联系, 若冬季NPO处于正 (负) 位相, 则在随后的春季, 我国西南部地区和北方大范围地区的气温会显著偏高(低), 而西北地区的降水会显著增加(减少), 因此, 冬季NPO对我国春季气候异常有一定的预测意义。

• ENSO与中国夏季降水年际变化关系的不稳定性特征

  宗海锋, 陈烈庭, 张庆云

  2010,34(1):184-192, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2010.01.17

  摘要 (8224) HTML (0) PDF (2.75 M) (5207)

  摘要：根据1951～2007年中国160站月降水量资料和Niño 3区月平均海表温度资料， 采用滑动相关分析和合成分析等方法， 探讨了中国夏季降水与前期冬季Niño 3区海温年际变化关系的不稳定性问题。结果表明， 它们之间年际变化关系的长期变化具有明显的地域性， 东北和西北地区相关的不稳定性比东部地区大， 与预测经验吻合。同时也有明显的阶段性， 1951～2007年据滑动相关系数序列可分成1962～1977年、 1978～1992年和1993～至今三个时期。各个时期平均约为16年。它们从一个阶段向另一个阶段过渡的时间很短， 是以气候跃变的形式来完成的。近50多年来在1960年代初、 1970年代末和1980年代末1990年代初共发生了3次明显的跃变过程。跃变前后某些地区滑动相关系数的符号或强度都有显著的差异。研究还表明， 不同时期， 尽管同样是El Niño事件， 它们对中国夏季降水的影响有不同的表现。1962～1977年时间的相关模型有两条多雨带： 一条位于华北、 东北平原和内蒙古东部一线， 另一条在长江中游地区。秦岭[CD*2]大巴山区和江淮流域降水偏少。1978～1992年时期只有一条多雨带， 位于秦岭－大巴山区、 长江中游和下游一线。黄淮地区及华北至东北南部降水偏少。目前我们所处的时期 （1993～至今） 雨带分布与1962～1977年时期的模型基本相似， 也为南、 北两条多雨带， 但其北支雨带南移， 位于从川渝地区经黄淮地区、 黄河下游至东北平原一带， 湖北北部和长江下游降水偏少。呈现北方降水偏多、 南方降水相对偏少的分布。所以， 利用ENSO事件做我国汛期降水预报， 不能只考虑其平均情况的年际变化关系， 还应注意它们之间关系的不稳定性问题。

• 我国热带气旋研究十年进展

  陈联寿, 孟智勇

  2001,25(3):420-432, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2001.03.11

  摘要 (8129) HTML (0) PDF (0.00 Byte) (8893)

  摘要：90年代初，国内外开展了几次大规模的热带气旋现场试验，取得了许多宝贵的加 密观测资料。利用这些资料，对热带气旋尤其是异常热带气旋开展了一系列的研究。我国科学家在国家科技攻关85-906项目中的“台风科学、业务试验和天气动力学理论的研究”等与热带气旋有关的课题和国际热带气旋研究合作项目“SPECTRUM(SpecialExperimentConcerningTyphoonRecurvatureandUnusualMovement)”中对台风的突变现象和预报技术进行了重点研究。从而在过去10年中，在台风运动突变、结构和强度突变、台风暴雨的突然增幅、热带气旋路径预报方法研究等方面都取得了新的进展。作者将对这些进展作简要综述。

• 用CloudSat/CALIPSO资料分析亚洲季风区和青藏高原地区云的季节变化特征

  汪会, 罗亚丽, 张人禾

  2011,35(6):1117-1131, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2011.06.11

  摘要 (8128) HTML (0) PDF (4.62 M) (5690)

  摘要：利用2006年9月至2009年8月的CloudSat/CALIPSO资料, 分析了东亚季风区（EAMR)、印度季风区（IMR)、 西北太平洋季风区（WNPMR) 和青藏高原地区（TPR) 的云量和云层垂直结构（包括云层的垂直位置、物理厚度、相邻云层间的垂直距离和雷达反射率垂直分布)及其季节变化特征, 进一步分析了亚洲季风区低云量的分布及其与对流层低层稳定性 （LTS) 的相关。有如下结论: （1) 这期间, EAMR、IMR、WNPMR和TPR总云量分别为69%、72%、83%和69%, 其中单层云占56%（IMR和WNPMR) 至77%（TPR), 多层云中二层和三层云合起来占95%以上。IMR的总云量在夏季（>90%) 明显高于冬季（约50%), EAMR和TPR春夏季略高于秋冬季, 而WNPMR总云量的季节变化不大。（2) 同属热带季风区的IMR和WNPMR全年都有底部在10 km以上的冰晶云, 其月平均云量为20% （冬季)～70% （夏季); 海洋边界层云在WNPMR全年较常见（月平均云量为20%～40%), 而IMR的低云主要出现在夏季（20%～40%); 属副热带季风区的EAMR云层主要位于对流层中低层, 10 km以上高云仅在夏季较多（30%左右), 但其发生频率和垂直位置相对IMR和WNPMR的高云（12～16 km高度的云量为60%～70%) 较低; TPR的云主要位于4～11 km, 等高度上云内滴谱较宽。（3) 云顶在4 km以下的低云在亚洲季风区的分布在春秋季相似、夏冬季差异较大, 冬季低云量最多, 主要分布在西北太平洋、中国大陆南部及其以东的洋面和日本附近地区, 低云量为45%～70%; 低云量与LTS的相关性在冬季不强, 而其他季节相关性较好。（4) 这四个地区都以薄云为主, 有30%～40%的云层物理厚度小于1 km, 而且多层云中相邻云层间的垂直距离约有10%小于1 km, 说明现有大气环流模式需要提高垂直分辨率。

• 亚洲夏季风的年际和年代际变化及其未来预测

  丁一汇, 孙颖, 刘芸芸, 司东, 王遵娅, 朱玉祥, 柳艳菊, 宋亚芳, 张锦

  2013,37(2):253-280, DOI: 10.3878/j.issn.1006-9895.2012.12302

  摘要 (8104) HTML (0) PDF (7.98 M) (10715)

  摘要：本文是对我们近五年在亚洲夏季风年代际与年际变率及其未来预测方面研究的一个综述。主要包括下列三个问题：
  (1)根据123年中国夏季降水资料和印度学者的分析,检测出亚洲夏季风具有明显的年代际尺度减弱,这种年代际变化使中国东部(包括东亚)和南亚夏季降水的格局在过去60年中发生了明显变化。在东亚,从1970年代后期开始,主要异常雨带有不断南移的趋势,结果造成了南涝北旱的降水分布,这主要受到60～80年年代际振荡的影响。青藏高原前冬和春季积雪的年代际减少与热带中东太平洋海表温度的年代际增加是东亚降水型改变的主要原因,这是通过减弱亚洲地区夏季海陆温差与夏季风强度而实现的。未来亚洲夏季风的预测表明,东亚夏季风和南亚夏季风对气候变暖有十分不同的响应。东亚夏季风在本世纪将增强,雨带北推,尤其在2040年代之后；而南亚夏季风环流将继续减弱。这种不同的变化是由于两者对高低层海陆热力差异的不同响应造成。
  (2)年际尺度的变率在亚洲夏季风区主要表现为2年与4～7年的振荡。本文着重分析了2年振荡(TBO)形成的过程、机理及其对东亚降水的影响。对TBO—海洋机理进行了具体的改进,说明了东亚夏季风降水深受TBO影响的原因,尤其是阐明了长江型(YRV)TBO和淮河型(HRV)TBO的特征及其形成的循环过程。
  (3)在总结亚洲夏季风时期遥相关型的基础上,本文提出了季节内和年际尺度的低空遥相关型：即西北太平洋季风的遥相关型与印度“南支”和“北支”遥相关型。它们基本上反映了沿低空夏季风强风速带Rossby波群速度传播的结果。据此可以根据西北太平洋和印度夏季风的变化分别预测中国梅雨和华北雨季来临和降水异常。最后研究还表明,在本世纪亚洲夏季风可能更显著地受到人类活动造成的全球变暖的影响,未来的亚洲夏季风活动是人类排放的CO₂引起的全球变暖与自然变化(海洋和陆面过程(积雪))共同作用的结果。