摘要:为改进集合转换卡尔曼滤波方法（Ensemble Transform Kalman Filter，ETKF）在初始扰动中离散度偏小的问题，考虑引入物理不确定性。使用初始时刻离散度检验两种ETKF初始扰动方案改进的程度，通过动力和水汽条件分析探求改进机制。利用WRF模式构建更新预报系统，选取2014年5月一次暴雨个例进行集合降水预报试验，通过ETKF方法设计两种不同的初始扰动方案。结果表明：在分析循环中引入多物理扰动的初始扰动方案（multi）相比单一物理过程的初始扰动方案（mono）在初始时刻离散度和模拟动力水汽条件以及降水评分上均有较大改进。初始扰动中multi的离散度相比mono整体更优，显然添加了多物理扰动方案的试验对结果有改进作用；在对两种方案的机理分析中，multi对于降水位置的明显改善主要取决于散度及水汽通量散度模拟能力的提高；在离散度分析中，multi方案在强对流区域的改进效果比在整个区域中的更好，而对各变量的离散度和均方根误差之比相当，说明集合预报系统的合理性；对各量级预报结果评分显示，multi方案均呈现较好表现能力。

摘要:为认识并量化城市地区自然植被对城市气象特征的综合影响及其在不同季节的变化趋势，本文基于区域边界层模式（Regional Boundary Layer Model，RBLM），利用敏感性数值试验的方法量化评估了冬季背景下，城市植被对苏州地区气象要素的综合影响，及其在不同绿化情境下的变化特征。研究结果表明：冬季城市植被会导致气温及城市热岛强度的下降，下降幅度随着植被覆盖率的提高而增大，当市区树木覆盖率分别为0、20%和40%时，日平均城市热岛强度分别为1.8、1.4和1.0℃。与苏州市真实绿化情境相比，市区树木覆盖率分别为20%和40%的理想试验方案，可以导致市区日平均气温分别下降约0.23和0.84℃。城市植被还会通过叶面及土壤表面的蒸发蒸腾作用，增加空气中的水汽含量，当市区树木覆盖率分别为0、20%和40%时，中午时空气比湿分别为2.46、2.61和2.78 g·kg^-1。相同覆盖率条件下，草地绿化方案对气温和空气湿度的影响要明显弱于树木。城市植被会对区域地表能量平衡过程产生明显影响，使到达地面的太阳辐射减少，地面温度降低。当树木覆盖率分别为0、20%和40%时，中午地表净辐射通量最大值分别为433、382和332 W·m^-2。地面温度的下降以及植被、土壤的蒸发蒸腾作用，使感热减少，潜热增加。自然植被对城市气象要素的影响在冬季要明显弱于夏季。

摘要:本研究将次网格坡地辐射参数化方案引入到区域气候模式（RegCM4.1）中，并研究次网格坡地辐射参数化对RegCM4.1模拟东亚夏季气候性能的影响。结果表明：RegCM4.1高估了夏季青藏高原的热源作用，模拟低层偏强的西南季风导致了模拟的中国夏季降水量总体偏大。引入次网格坡地辐射参数化方案后，模式模拟的青藏高原夏季地表太阳辐射通量和长波辐射通量减小分别可达5%和12%以上，夏季减弱的青藏高原热源作用使得低层西南季风减弱，从而改善了模式对中国夏季降水的模拟；而且改善程度自东南向西北递减，在东南地区模拟夏季降水的相对均方根误差减小9%，空间相关系数和Taylor评分分别提高0.14和0.08。

摘要:针对现有风暴轴指数分析大多采用相关分析等较为简单方法，难以对风暴轴指数变化有效诊断分析的问题，引入偏最小二乘回归（Partial Least Square Regression，PLS）的线性方法和核偏最小二乘回归方法（Kernel Partial Least Square Regression，KPLS），对冬季北太平洋风暴轴指数变化进行了特征诊断研究，并与传统的线性无偏最小二乘回归结果进行了试验比对。结果表明：偏最小二乘回归方法的诊断结果能够更好地反映风暴轴内部变化规律，并有效降低诊断误差。对于PNYI（北太平洋风暴轴纬度指数），采用r>0.2的因子筛选方案（r为因子与风暴轴指数的相关系数）并应用KPLS算法时，预测效果最佳；对于PNXI（北太平洋风暴轴经度指数）和PNⅡ（北太平洋风暴轴强度指数），采用全因子方案并应用KPLS算法时，预测效果最佳。

摘要:以2012年"北京7.21暴雨"为例，实现了集合变分混合同化方法对FY-3A的微波温度仪和微波湿度仪资料的直接同化，并与三维变分方法进行了比较。结果表明：虽然两种同化方法同化FY-3A微波资料都能改进降水模拟效果，但是与实况相比，集合变分混合同化方法改进效果更为明显，其能有效减少虚假强降水的模拟，改进强降水中心位置的模拟，SAL评分定量检验也同样表明，集合变分混合同化方法对暴雨的模拟效果要优于三维变分同化方法；无论是热力学变量还是动力学变量，集合变分同化得到的初始场均方根误差均显著小于三维变分同化的结果；两种方法同化FY-3A微波资料均能改变初始场中的各种物理量信息，但不同方法得到的同化增量大小和分布却有明显的差异：三维变分同化方法对初始场的调整区域和强度都要大于混合同化方法，且其同化增量表现出均匀和各向同性的分布特点；而利用集合信息的混合同化方法得到的同化增量分布表现为非均匀性和各向异性，具有"流依赖性"的特征，这使得初始场的分布更合理，有利于改善降水的模拟效果。

摘要:以2001-2010年中国地面自动站降水资料为基准，对中国大陆范围内CMPA（CMPA_Daily）降水资料进行精度评价研究，并与CMORPH1.0（CPC MORPHing technique gauge-satellite）、TRMM3B43V7（Tropical Rainfall Measuring Mission 3B43）降水资料精度进行对比，并进一步结合高程、坡度、坡向、坡向修正因子分析地形因子对数据质量的影响并探讨不同地貌类型下数据的精度。结果显示：CMPA在年、月尺度上均能较好地反映降水的多寡，与站点实测数据具有较高的相关性，误差波动较为平稳，数据质量及稳定性优于CMORPH与TRMM；从时间序列曲线显示CMPA的精度呈现较为明显的季节性差异，均方根误差夏季高于冬季，相关系数、百分比偏差、平均相对误差冬季高于夏季，总体而言CMPA夏季的误差高于冬季，由于夏季降水的基数大而导致了百分比偏差以及平均相对误差较低；分析地形的影响表明，高程、坡度对数据质量的影响大于坡向与坡向修正因子；在复杂地形下，高海拔与高坡度地区CMPA精度均有所降低，但降水资料的精度仍然优于CMORPH与TRMM。

摘要:随着小城镇建设及城市总体规划修编的实施，基于城市通风廊道构建的生态环境效应成为当前城市生态规划研究的热点。以杭州为例，研究构建了集合城市气候观测、多尺度数值模拟、城市形态控制为一体的城市多级通风廊道系统，综合考虑能够表达或影响城市通风环境的多源评价指标，如分区风玫瑰、近地面风流场、城市风功能区及风流通潜力等。结论表明：杭州城市主导风空间差异明显，可划分为15个截然不同的风玫瑰分区。利用区域边界层模式（RBLM）耦合多层城市冠层模型提取多种地面风流场信息，并结合主导风观测综合划定杭州城市一级通风廊道。结合建筑覆盖率、迎风面系数和地表粗糙度综合评价城市风流通潜力，并将其作为杭州城市二、三级风道划定的辅助依据。同时，利用RNGκ-ε湍流模型验证风道对局部通风环境改善的有效性。最终，基于多源信息的空间叠置分析，综合构建了由6条一级风道、11条二级风道和12条三级城市绿廊构成的杭州城市多级通风廊道体系，为其他城市开展通风廊道研究提供了通用的技术方法，从而科学有效的服务于城市生态规划及管理。

摘要:本文针对2015年2月12日到16日发生在东亚的一次预报过度的温带气旋开展了资料同化及资料影响性观测等研究。此次温带气旋的发展与各个主要数值模式的预报相差甚大，并未出现预期中的爆发性增长。针对此次过程，本文采用WRF模式及其变分同化系统开展了模拟与同化试验，主要同化了NCEP全球地面和高空观测资料，修正了此次温带气旋过度预报的问题。经过同化后，减弱了系统的气旋性环流，同时南北温差的减弱也导致了环境场的斜压性的减弱，使得气旋爆发性增长延后，强度减弱，更符合实际观测。与此同时，本文还利用WRF伴随模式WRFPLUS和观测资料影响性模式WRFDA-FSO开展了观测资料影响性的研究，并发现三类资料SOUND，SYNOP，GEOAMV在减小预报误差中的作用最大，进一步的敏感性试验表明仅同化这三种资料可以取得更为理想的预报。

摘要:为了探明PM_2.5中水溶性无机离子的来源和气象因子对其浓度变化的影响，本文利用2012年2、5、8和11月苏州市PM_2.5中水溶性无机离子浓度和本站气象观测数据，分析了苏州市水溶性无机离子的时间变化特征，解析了当地PM_2.5中水溶性无机离子的主要来源，探讨了气象因素对离子组分的影响。结果表明：（1）苏州市PM_2.5中水溶性无机离子年均浓度大小依次为：SO₄^2- > NO₃^- > NH₄⁺ > Na⁺ > Cl^- > K⁺ > Ca²⁺ > Mg²⁺ > F^-；SO₄^2-、NH₄⁺和NO₃^-为PM_2.5中最重要的3种水溶性无机离子物种，其总和占PM_2.5总质量浓度的50.9%。各离子的季节浓度特征均为冬季最高、夏季最低。（2）通过运用主成分分析法对苏州市PM_2.5中水溶性无机离子进行来源分类解析，发现第一类为二次污染源和生物质燃烧，其贡献率为32.84；第二类为道路扬尘及工业排放，其贡献率为19.99%；第三类为海盐污染，其贡献率为18.43%。（3）通过水溶性无机离子与气象条件的相关性分析发现，风向、风速和温度与水溶性无机离子浓度的相关性较显著，这三者是颗粒物浓度变化的主要影响因子。（4）利用HYSPLIT后向轨迹模式对外来污染物进入苏州市的轨迹进行聚类分析后发现：因受季风气候影响，苏州市外来污染物的输入路径存在明显的季节性变化特征，其中夏半年输送主径源自海上，冬半年主径源自内陆。

摘要:稻曲病属于典型的"气象型"病害，为了提前预报出适宜稻曲病发生的气象等级与提供足够的防治准备时间，根据中长期天气预报原理，充分考虑大气环流和太平洋海温对区域气象条件影响的滞后性，利用近40 a的江苏逐日气象观测资料、大气环流指数和海温资料，采用空间拓扑原理和最优相关普查等统计方法，挑选出了对综合稻曲病指数影响最显著的预报因子，并通过滑动平均和主成分识别等检验方法确保预报因子的稳定性和独立性，最终分别建立了基于大气环流因子和基于海温因子的综合稻曲病指数长期预报模型。经过检验，两种模型的模拟效果均理想，能提前一个月预报出综合稻曲病指数以及对应的发病气象等级，因此可投入业务使用，预报结果将对科学防治稻曲病和提高水稻品质具有重要作用。

摘要:本文基于现行工业循环水冷却塔设计标准中设计湿球温度计算存在的问题开展针对性研究，根据江苏省13座气象站1961~2013年炎热季逐日气象观测要素，利用傅里叶线谱和小波变换两种周期分析方法，揭示出设计湿球温度具有2 a、6 a、9 a及13 a的年周期性特征；进而通过分析各站不同起算年以及不同样本长度的资料对设计湿球温度计算的影响，探讨了设计湿球温度对资料年限长度的敏感性特征。在此基础上，综合考虑湿球温度的周期性变化与火电厂各代表容量发电机组运行费用，对江苏省境内火电厂不同代表容量机组设计湿球温度计算分别给出了最佳资料年限推荐值。本文研究成果可为江苏省境内火电厂循环水冷却塔设计气象条件的分析提供指导，并为相关技术标准的修订提供科学依据。

摘要:城市暴雨淹没分析对城市暴雨积涝数值模拟研究具有重要意义。传统暴雨淹没分析算法中，给定水位下的积水淹没分析算法需要已知积涝水位，但是在实际降雨中积涝水位获取存在一定难度；已知洪水体积的积涝扩散算法虽然算法简单、计算速度快，但是未突破汇水区边界限制。针对传统淹没分析算法存在的不足，从有源扩散的角度出发，提出了一种水量动态分配的有源积水扩散算法，提高了暴雨积水模拟的准确性。以漳州市龙文区为例，选取了2016年6月15日的降雨进行验证，结果与实测结果基本一致。

摘要:本文对2007-2016年发生在江苏地区的冬半年雷暴进行特征分析，筛选出12次典型的高架雷暴天气过程，揭示江苏发生高架雷暴的时空分布特征和典型的环流形势，发现逆温层顶之上的不稳定浅层和上下层强垂直风切变分别为高架雷暴的发生提供弱热力不稳定和强动力不稳定条件。强垂直风切变、850 hPa附近强烈的锋生导致的锋面次级环流，高空槽前正涡度平流随高度增加以及高层辐散、低层辐合造成的抽吸作用，为高架雷暴的发生和维持提供逆温层之上的动力抬升条件。高架雷暴发生时高仰角反射率因子呈现出类似零度层亮带的环形特征，对流单体不断生成在圆环附近。初步归纳了江苏高架雷暴的预报着眼点：500 hPa先后高空槽东移，700 hPa有16 m·s^-1以上的西南急流，850 hPa切变线东伸，存在逆温层顶高于1.5 km，逆温强度大于5℃的较强逆温，0~6 km垂直风切变超过18 m·s^-1，700 hPa与500 hPa温度差在15℃以上以及700 hPa的相对湿度高于80%，且比湿在5~6 g·kg^-1。

摘要:气溶胶激光雷达是大气气溶胶探测的有效技术手段，是对常规地面监测技术有力的支撑和补充，数据质量控制是业务推广与深入研究的根本保障。为构建激光雷达业务观测网，必须深入探讨气溶胶激光雷达的数据质量控制方法。本文从气溶胶激光雷达基本原理出发，分别针对数据质量控制的核心指标距离精度标校、通道增益比、单脉冲能量、几何重叠因子、背景基线、数据反演方法进行了详细讨论，为建立米散射气溶胶激光雷达的数据质控方法提供了有效参考依据。

摘要:利用常规天气资料、地面观测资料、江西WebGIS雷达拼图和雷电监测资料，对2014-2016年江西出现的22次强雷电天气过程进行统计和对比分析。结果表明：江西强雷电天气易出现在赣北北部、南昌附近、上饶地区和吉安西部等区域；强雷电天气出现的环境背景场可分为副热带高压边缘型、副热带高压控制型、低涡切变型和台风外围型，最显著的特征是中高空经常伴有干冷舌侵入低层暖湿区；多项对流指数可以预测出现强雷电天气的可能性；雷达回波和雷电强度关系密切，回波类型以带状和块状为主；雷电强度和雷达回波强度有很好的对应关系，但产生强雷电的回波要具备强度大于50 dBz、强回波中心密实、强回波边缘梯度大等条件。