摘要:利用NCAR_CLM4.0模式,通过有无植被冠层截留的试验对比分析,讨论了植被冠层截留对全球陆面水分和能量平衡产生的潜在影响。结果表明:就全球水分平衡而言,不考虑植被冠层截留时,全球平均土壤总含水量、表面径流和次表面径流增加,蒸散发减少。空间分布特征表明,低纬地区各水分平衡分量全年维持较高的差值分布,并随季节变化沿赤道南北振荡;北半球中高纬高值区有春季扩张、夏季极盛、秋冬季撤退的趋势。冠层截留消失后冠层蒸发的消失是蒸散发减弱的主要原因。对于能量平衡而言,不考虑冠层截留时,全球感热通量增加,冠层感热的增加明显大于地面感热的减少;潜热减少。此外,不同植被类型对不考虑冠层截留后产生的响应存在明显差异。

摘要:针对武汉MP-3000A型微波辐射计,将无线电探空资料代入辐射传输模式(MWCLD),计算出该辐射计各通道的亮温,再与实际观测的亮温值进行对比,通过个例分析该辐射计观测值与计算值的一致性并判断各通道观测值的合理性。分析结果表明:模式计算值与观测值之间有很好的一致性,并且经过偏差订正或线性订正后的数据,可用于检查辐射计在各个通道的运行状态,从而建立有效的针对地基微波辐射计资料的质量控制方案。

摘要:基于辐射传输模型MonoRTM计算天空亮温度,使用多元线性统计回归方法和BP神经网络方法分别对大气温度和水汽密度廓线进行了反演,检验并分析了两种方法的反演精度。结果表明,多元线性回归方法反演的温度偏差总体不大于6 K,反演的水汽密度偏差小于4 g/m³;神经网络方法反演的温度偏差小于2 K,反演的水汽密度误差总体不大于2 g/m³。与探空数据的对比表明,对于大气温度和水汽密度反演,BP神经网络方法的反演结果都要比多元线性回归方法的反演结果更接近探空资料值。

摘要:为探究闪电与其他气象要素之间的关系及可预报性,本文利用探空资料、多普勒天气雷达资料、闪电定位仪资料、卫星云图资料和地面自动气象站资料,对2009年7月7日南京雷雨天气进行多尺度分析。结果表明:暴雨过程中负地闪始终占较大比例,正地闪的数目在雷暴消散阶段稍有增长;地闪频数与地面风速时序变化呈现很好的一致性;雷暴来临前风矢位温特征表明对流云发展高度较高,对流层顶的薄层超低温为强对流发生提供了热力不稳定的先兆信息,整层大气深厚的顺时针垂直切变及中低层偏南风为强对流天气提供了有利的动力和水汽条件,为雷暴潜势预报提供了依据;地闪分布与雷达回波顶高、强的风切变区域以及暴雨落区有明显对应关系;负地闪密集区位于雷达强回波核前方强度为40～45dBz区域处,对于回波的未来移向有指示作用。

摘要:涡动相关仪基于其观测原理,要求观测仪器所在地表平坦均匀,并要求湍流平稳及充分发展等。为了准确合理的运用观测数据,必须对原始数据进行严格的后处理及质量控制,城市复杂非均匀下垫面上的湍流观测数据进行后处理及质量控制更为重要。本文对2010年7月25日—8月5日架设在南京市委党校33 m高度上的涡动相关观测数据进行了包括野点的剔除、坐标旋转修正、WPL修正以及夜里静稳条件下的修正等后处理及质量控制。结果表明:由于观测期间天气状况较好,本次观测的数据质量相对较好,从而野点值剔除,对地表感热和潜热通量测量结果影响甚微。使用二次坐标旋转及平面拟合方法的结果对通量影响较为一致。而且,为了潜热和CO₂通量数据的准确性,空气密度效应订正是必须的。本文观测数据基于夏季城市下垫面,所有时次湍流呈现不稳定层结,经过WPL订正,CO₂通量增幅为6.5%,潜热通量增幅为12%;观测期间风速不大,主要风频方向上观测点附近无明显高大建筑,且观测点位置较高,σ_u,v,w/u_*与-z/L基本上满足1/3次方律。经湍流平稳性IST检验,感热及动量通量质量较好。

摘要:利用参与IPCC AR4的25个全球气候模式的模拟结果与观测资料,通过分类集合检验气候模式对东亚大陆气温和降水的模拟能力。结果表明:(1)高、中、低分辨率以及所有模式的集合(分别记为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类)结果均能较好地再现1901—1999年温度的增温趋势,其中II类的线性趋势与观测值最为接近,但年际变率均小于观测值;(2)Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ类均能很好地模拟出气候态温度的月变化特征以及空间分布型,但模拟值偏小,其中Ⅰ类的冷偏差最小;(3)对于降水的时间演变特征,模拟效果明显偏差、不确定性显著;(4)4种集合方式均能较好模拟出气候态降水的空间分布型,但模拟值普遍偏高,其中Ⅰ类的误差最小。可见,在温度和降水的时间变化方面,高分辨率的集合结果并没有体现出相应的优势,但在空间分布上模拟效果明显要好于其他3种方式。

摘要:利用常规原始报文资料,采用基于Lanczos窗口滤波器的合成分析方法,对2010年6月13—27日的形势场、物理量进行合成分析,计算并分析了低空合成风场的总变形。结果表明: 500 hPa大陆中、高纬地区存在一"Ω"形类阻塞高压,西北冷空气从其东部源源不断向长江及以南地区输送,与副热带高压西北侧的西南暖湿气流在我国南方地区交汇。700、850 hPa大陆高压与西太平洋副热带高压之间形成的鞍型场,位于长江以南地区,鞍型场鞍点附近及其东部膨胀轴是暴雨发生的主要区域。在南方地区上空200 hPa西北气流辐散产生的抽吸作用,对这次长时间、高强度的降水起了重要作用。发生在鞍型场和切变线上的低空中尺度气旋,是造成暴雨的重要天气系统。鞍型场膨胀轴附近,总变形最大,其位置、走向均与雨带基本一致,有利于锋生和中尺度气旋形成。低空冷暖气流交汇区域形成低空强θ_se梯度,在垂直剖面图上,等θ_se线呈现十分倾斜状态,该区域强θ_se水平梯度与低空总变形、正涡度区一致,可能是特大暴雨发生的重要因素。

摘要:利用NCEP/NCAR再分析资料和江苏省冬季气温、降水资料,运用带通滤波、经验正交分解(EOF)和相关分析等方法,分析了江苏省冬季气候年代际异常及同期气温与降水的相关特征。结果表明: 江苏省冬季气候的年代际变化具有很好的空间一致性,表现为全省整体偏暖(偏冷)和偏涝(偏旱)的趋势;冬季气候存在明显的年代际突变,时间在1980s中期前后,平均气温从偏冷时期向偏暖时期转换,降水由偏少期向偏多时期转换。通过冬季同期降水和气温的相关分析发现,降水和气温具有一定的正相关性,而他们的年代际分量的正相关性更为显著,这与冬季大气环流场和海温场的年代际变化有密切的关系。

摘要:针对影响台风强度前期预报因子较多以及因子的非线性变化特点,首先采用逐步回归方法筛选出部分预报因子, 再利用核主成分分析方法在剩余的预报因子中提取包含了原数据较多信息的核主成分与前期选入的预报因子共同作为模型输入。进一步考虑到神经网络集合预报中个体的准确性和差异性的权衡问题,在不同的初始条件下生成若干组神经网络,分别选择每组中性能最优的个体,建立了一种新的非线性神经网络集合预报模型。最后以西北太平洋海域 2001—2010年5—10月的台风强度为研究对象进行了预报试验。结果表明,这种神经网络集合预报模型的预报结果符合实际应用的要求,其预报平均绝对误差明显小于同等条件下的神经网络方法和逐步回归预报方法。

摘要:利用1959—2009年甘肃省24个台站的逐日最高和最低气温资料,运用百分位法定义了不同台站的逐年最高温度的极端高值、最低温度的极端低值。研究了甘肃省51 a来极端温度的时间变化特征;运用多元线性回归及空间插值法分析了其空间变化特征,并运用Pearson系数分析了极端温度与北极涛动(AO)相关关系。结果表明,甘肃省51 a最高温度的极端高值时间变化特征总体呈增加趋势,陇东及陇南地区增温显著;最低温度的极端低值显著增加的地区则为甘肃中部及西南部地区。最高温度的极端高值大值区地域集中在河西走廊西部地区,小值区在祁连山区及甘南高原;最低温度的极端低值大值区集中在陇东及陇南地区,小值区则在河西走廊的祁连山区。甘肃地区最低温度的极端低值与AO的相关关系要比最高温度的极端高值更为显著。

摘要:利用中央气象台的历史天气图资料对近49 a江淮气旋的发生路径、源地、年发生频数、强度进行统计分析。结果表明:江淮气旋发生频数的年际变化呈下降趋势,生成的强度呈上升趋势;通过小波分析发现江淮气旋的频数有明显的年际、年代际变化周期;以及有显著的月、季变化特征,春季及其每年的4月是江淮气旋出现最为活跃的季节和月份;受地形、下垫面等因素的影响,江淮气旋出现的源地主要集中在大别山及其东北侧、淮河上游及苏皖浙交界处、鄱阳湖这3个区域;江淮气旋的平均路径主要有3条:西北东移、偏南东移和偏北东移,且江淮气旋的移动路径有明显的季节性变化。

摘要:基于ArcEngine开发平台,结合大型网络数据库sqlServer2005,设计并实现了基于GIS的闪电数据可视化监测与统计分析系统。有效地将闪电数据与GIS平台进行无缝对接,实现其相关数据管理、查询以及时空统计分析等功能,为气象部门进行有效的雷电灾害监测,更好地掌握雷电发生的规律提供有利的可视化平台,同时也为GIS与气象专业领域的结合进行了有益的探索。

摘要:利用NCEP再分析资料、FY2C卫星的OLR及红外云图资料,以及地面台站观测资料,对0604号强热带风暴"碧利斯"的结构特征以及对其登陆后深入内陆造成强降水的成因进行了综合分析,研究结果表明:(1)强热带风暴"碧利斯"结构不对称,南部云系发展旺盛,强降水集中在风暴南侧,呈现明显的不对称分布;(2)副热带高压强度偏强,位置偏西,使得热带风暴登陆后向西偏南方向移动,并在移动过程中与南海季风相互作用,激发了中尺度强降水系统的不断发生;(3)充沛的水汽条件,低层辐合,高层辐散,并伴有深厚的较强上升运动,以及有利的地形都是热带风暴长时间维持并产生大范围强降水的有利条件。

摘要:基于2006—2009年有热带气旋影响浙江省期间气象站(包括自动站)资料及上海台风研究所的GRAPES_TCM模式输出降水资料,应用TS和BS评分方法,对模式在浙江省的热带气旋降水预报能力进行了评估。结果表明模式晴雨准确率和小雨TS评分24 h和36 h预报相对高,48 h开始随预报时效逐渐下降,中雨、大雨和暴雨TS评分随时效变化趋势不明显,而大暴雨TS评分有较大的随机性。漏报是影响小雨和中雨TS评分的主要原因,空、漏报对大雨和暴雨TS评分的影响基本相同,空报是影响大暴雨TS评分的主要原因。相同预报时效的TS评分随降水等级的提高而减小。BS评分发现模式对大雨及以下量级降水预报站次比实际偏少,对暴雨预报相对接近实际出现站次,对70 mm以上的大暴雨模式有过度预报倾向。与宁波市气象台主观预报比较,对晴雨和小雨预报,相同时效的主观预报一般高于客观,主观暴雨预报TS评分比客观预报一般高出30%以上。GRAPES_TCM模式对于影响程度高的TC降水预报能力相对高。20时输出预报与08时相比,对于晴雨和小雨预报,48 h以内差异不大,而60 h和72 h预报准确率,20时明显高于08时。对于中雨及以上等级降水,20时预报TS评分一般比08时好,主要得益于漏报率的降低。

摘要:利用GPS可降水量、多普勒天气雷达和地面加密自动站等高时空分辨率资料,对2011年6月23—24日发生在京津冀的强降水天气过程的不同阶段进行了对比分析。结果表明:(1)第一阶段降水为时间短、强度大的积状云对流降水;GPS可降水量的峰值与强降水对应,在降水之前6 h左右会有GPS可降水量峰值出现;在空间分布上,高值中心的演变表现为东移南压趋势。(2)第二阶段降水表现为持续时间较长的系统性降水;雷达回波以大面积层状云降水回波为主;此阶段的GPS可降水量长时间维持在高值阶段,空间分布上GPS可降水量等值线"南高北低"并逐渐南压,西部GPS可降水量明显偏高。(3)在液态水与气态水对比上,雷达VIL随时间的变化不连续,而GPS可降水量表现为连续性演变,二者的峰值或高值对应较好,二者均可反映降水出现时间和降水性质,其中雷达VIL大值与降水出现时段吻合得好,而GPS可降水量的大小和演变趋势可以提前预示降水的出现时间和降水性质,对降水天气预报有指示意义。

摘要:根据吉林省46个气象站1961—2010年夏季6—8月降水资料,采用线性趋势估计、旋转经验正交函数(REOF)等方法,对吉林省夏季降水的空间分布结构和长期变化特征进行了分析。得到如下结论:(1)近50 a吉林省夏季降水整体有减少的趋势,但未能通过显著性检验;从1980s初期开始,夏季极端旱涝事件发生频率有增大趋势,旱涝交替变化更加频繁;在降水异常的背景下吉林省大部分地方的暴雨发生频率呈增多趋势;(2)采用REOF客观的数学方法得到吉林省夏季降水的3个气候分区,即西北部平原区、中南部区和东部山区,这3个分区较好地反映了夏季降水的地域差异分布特征;(3)吉林省3个降水气候区分别呈现不同的降水趋势变化,西北部平原区降水趋势减少导致干旱发生概率增大,中南部区降水趋势增加导致洪涝发生概率增大,东部山区降水稳定少变。