摘要:基于1960—2019年中国东北地区108个台站逐日降水资料、JRA-55再分析资料和Hadley中心海温数据,分析了东北地区春季极端连续无雨日的年际变化特征及其与前冬北太平洋地区大气环流和海表温度的关系。研究表明,东北地区春季极端连续无雨日集中在3—4月。当3—4月极端连续无雨日偏多时,贝加尔湖地区存在异常高压,东北地区受偏北气流影响,局地水汽辐散。进一步分析发现,东北地区3—4月极端连续无雨日与前冬1—2月北太平洋地区偶极型海平面气压存在密切联系。该大气模态可以引起同期北太平洋海温呈现出马蹄形异常分布并持续到3—4月。在3—4月,海温异常可以通过改变北太平洋上空的经向温度梯度,引起东亚到北太平洋地区的西风变化,进而有利于贝加尔湖地区出现异常高压。另一方面,海温异常还会增强北半球中纬度的波列活动,东传的波列也可以增强贝加尔湖地区的高压。上述异常环流为东北地区极端连续无雨日的增加提供了有利背景条件。留一交叉验证结果显示,前冬1—2月北太平洋地区偶极型海平面气压可作为东北春季极端连续无雨日的潜在预测因子。

摘要:2021年7月19—21日,郑州地区出现了罕见的极端暴雨天气,过程累计降水量达到了732 mm,引发了严重的城市内涝,造成了巨大的人员和财产损失。利用国家级自动观测站逐小时降水数据和欧洲中期天气预报中心第五代大气再分析资料(ERA-5)分析了郑州地区"21.7"极端降水过程的降水特征以及其影响系统。结果表明:此次降水过程降水量大,持续时间长,强降水范围集中在郑州及周边地区,强降水时段集中在20日14时以后,其中郑州站20日17时小时降水量达到了201.9 mm·h^-1,超过了历史极值。降水过程中南亚高压东移,郑州位于200 hPa高空槽前,500 hPa副高加强西伸,与大陆高压对峙,郑州位于低压区形成低空辐合高空辐散的高低空配置。郑州低空850 hPa有东南急流发展,产生东风切变线同时伴随着地面辐合线影响郑州地区,东南急流也将西太平洋上的水汽输送至暴雨区,并在地形阻挡作用下在郑州地区汇集。低空急流与强降水在时间上有明显同步,急流在地形作用下产生的辐合抬升也在暴雨区形成强烈的垂直上升运动,对此次极端暴雨的产生和维持有明显的影响。

摘要:基于1981—2018年内蒙古地区103个地面气象观测站的逐日降水资料,运用趋势分析方法,分析近38 a内蒙古降水量、降水日数和降水强度的时空变化特征。结果表明,不同等级降水量和降水日数呈现弱减少趋势,不同等级降水强度年际变化趋势不明显,但是湿润区的各等级降水年际波动最大,干旱区的中雨强度年际波动明显大于其他气候区。各等级降水对总降水的贡献率从大到小依次为小雨、中雨和大雨,但地区分布不均。各气候区小雨日数贡献率均在80%~90%,并且小雨量占比从内蒙古东北部湿润区到西北部的干旱区逐渐上升。内蒙古各等级降水均呈现自东向西递减的空间分布特征,其中降水量和降水日数的高值区主要分布在东北部地区,降水强度的高值区主要分布在东南部地区。2010年以来,内蒙古东北部和中部偏西地区的小雨等级的降水量和小雨日数减少,小雨等级的降水强度增加;在内蒙古西北部各等级降水量和降水强度均增加,大雨等级的降水量、降水日数和降水强度的增加趋势尤为显著。

摘要:进入北极地区的气旋在移动过程中往往伴有大风、强降水等特征,对北极气候变化有深刻的影响。基于NCEP2再分析资料,识别并跟踪了北半球夏季(6—8月)从中纬度进入北极的温带气旋,考察了其年际变化特征和影响因素。结果表明:1979—2019年夏季进入北极的温带气旋共867个,其中消失在北极边缘区域和中心区域的数量分别为688个和161个,且后者平均强度更大、平均持续时间更长。分区域研究发现,夏季从陆地进入极区的气旋个数较多,而从海洋进入极区的气旋强度更大,活动更为剧烈。对进入北极的气旋年际时间序列进行分析发现,夏季进入北极的气旋个数和强度均存在年际变率,其中气旋个数的年际变率尤为显著。气旋个数年际变率主要周期为5 a,强度的主要周期约为2.7 a。进一步分析发现,引导气流是影响气旋向北移动的重要因素。此外,夏季北大西洋气旋强度与同期北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,NAO)指数存在较好相关。研究还表明,进入极区气旋活动的年际变化受大气斜压不稳定性的影响,在北太平洋地区区域平均的Eady增长率与气旋个数和强度的相关性均最强,相关系数分别为0.4和0.5。

摘要:选取2015—2018年影响华东地区的13个台风个例,分析降水极端天气指数EFI (Extreme Forecast Index)和SOT (Shift of Tails)与台风降水之间的统计关系。结果表明:EFI和SOT与降水气候百分位之间存在明显的正相关关系。EFI和SOT越大,强降水发生概率越高。随着预报时效的增加,EFI和SOT指数对暴雨和大暴雨的预报效果逐渐变差。对于短期(72 h以内的时效),EFI预报技巧优于SOT,而随着预报时效的延长,SOT的预报技巧逐渐接近并超过EFI。以TS评分最大为标准兼顾合理的预报偏差,得到两种极端天气指数不同预报时效、不同等级暴雨的预报阈值。总体而言,事件越极端,EFI和SOT的预报阈值越大,对于暴雨和大暴雨,EFI指数的预报阈值随着预报时效的延长有减小趋势,而SOT的预报阈值基本保持不变。在台风极端降水预报中,EFI和SOT可以作为EC定量降水预报的补充,有助于减少强降水的漏报,并提早发出预警信息。

摘要:通过对贵州省主汛期季节内振荡(Intra-Seasonal Oscillation,ISO)活跃年进行低频对流场和降水的合成分析,确定了影响贵州主汛期ISO和降水的热带印度洋(Indian Ocean,IO)低频对流关键区和南海(South China Sea,SCS)低频对流关键区,并利用MJO活动轨迹对贵州区域强降水过程开展了延伸期预报试验。将贵州省主汛期ISO位相划分为发展、峰值、减弱、抑制、谷值和恢复6个位相,发现贵州主汛期ISO活跃年的降水与本地区低频对流具有较好的对应关系,即在峰值位相时低频对流最强、降水正异常强度最强;在谷值位相时低频对流最弱、降水负异常强度最强。同时,热带和副热带低频对流场在贵州主汛期ISO波动的第1、4位相、第2、5位相及第3、6位相均呈反位相特征。在热带印度洋低频对流发展、并东传的过程中,有两条传播路径分别激发了孟加拉湾西南季风ISO活跃和南海热带季风ISO活跃共同影响贵州主汛期降水;在贵州主汛期有3个低频对流活跃期,IO关键区和SCS关键区ISO都有3次提前的低频对流加强。基于上述研究,分析MJO活动轨迹对贵州主汛期区域强降水过程的影响,发现热带印度洋MJO活动中心强度在贵州区域强降水过程发生前15 d~前3 d具有较好的持续性预报信号,提前9 d时正相关性最好。与延伸期预报业务规定的预报时段(未来11~30 d)相结合,通过确定贵州典型区域强降水过程发生前(提前量为10 d)至过程结束时段的MJO活动轨迹在历年中的最相似时段,发现MJO活动中心轨迹和强度对贵州区域强降水过程的趋势预报具有较好的指示意义。

摘要:El Niño衰减年西北太平洋热带气旋(Tropical cyclone,TC)活动表现出多样性,给TC活动的气候预测带来挑战。采用美国联合台风预警中心的热带气旋最佳路径数据和欧洲中期预报中心提供的ERA-5再分析资料,对1970—2018年的El Niño衰减年7—10月的西北太平洋TC生成频数进行合成分析,发现其与气候态没有显著的差异,但在单个年份,存在着较大的正、负异常。为此,将El Niño衰减年分为TC生成频数偏少(负异常)和偏多(正异常)两种情形,对比两种情形的TC活动和大尺度环境要素特征。结果表明,TC生成频数偏少的情形,TC生成频数的异常减少主要发生在西北太平洋东部海域,即(15°~25°N,140°~150°E)和(5°~25°N,150°~170°E),与垂直风切变增大、对流层中层相对湿度和低层绝对涡度减少有关;TC生成频数偏多的情形,TC生成频数的异常增加主要发生在南海和菲律宾群岛附近,即(15°~25°N,110°~120°E)和(5°~25°N,120°~130°E),对流层中层相对湿度增加的贡献最大,其次是上升运动增强和绝对涡度增大;对比两种情形发现,TC生成频数偏多的情形,广东和福建沿岸的东南风异常引导气流有利于菲律宾群岛附近生成的TC登陆中国大陆。

摘要:基于WRF v4.0模式,选择Lin方案降水粒子(雨、雪和霰)谱截断参数和霰密度,在对流尺度下对"7.20"华北特大暴雨进行参数扰动集合预报试验。按照参数序列依次设置单/双/多截断参数组合、四参数组合和霰参数组合,对比分析其对降水和大气变量的预报技巧,及扰动影响的敏感性。结果表明,四参数组合明显降低了大暴雨空报概率,有效提升了500~925 hPa经向风和近地面温度场的离散度技巧;随组合中参数的增多,扰动对预报的整体影响依次增强,多截断参数组合对中低层水汽场和近地面温度的预报技巧均有所改善;其他组合存在离散度/降水预报负技巧等问题,四参数和多截断参数组合是更好的对流尺度云微物理方案参数扰动选择。

摘要:通过在野外观测基地和能见度计量检测实验室开展的前散式和透射式能见度仪对比观测试验,获取了能见度和其他气象与环境要素的同步观测数据,分析了不同大气环境条件下能见度测量值差异及其产生原因。结果表明:在能见度环境模拟舱内,两种能见度仪的测量值具有较好的一致性,但在自然环境中,两种能见度仪的测量值差异随能见度上升而快速增大。在不同天气现象出现时,前向散射仪与大气透射仪的测量值比值(VIS_FS/VIS_T)规律性变化明显,总体呈现随能见度上升而增大的趋势。无降水时,低湿情况下大气颗粒物吸收作用明显,透射能见度仪测量值远小于前散能见度仪测量值,两者均随PM_2.5质量浓度的增加而下降,且其差异也随之减小;高湿情况下大气颗粒物的散射作用在大气消光中占绝对优势,两种能见度仪测量值趋近。

摘要:传统的雨滴谱函数的拟合方法在不同的降水类型和不同分布函数下,可能存在拟合出来的雨滴谱函数与实际数据差异过大的情况,基于此问题,本文提出一种基于迭代重加权最小二乘法(Iterative Reweighed Least Square,IRLS)的雨滴谱函数拟合方法。利用Parsivel激光雨滴谱仪2019年7—10月在海南安定获得的225组层状云降水样本和110组对流云降水样本数据进行实验,通过不断更新权值,迭代计算,从而求出待估计参数。模拟结果表明了该方法应用在不同降水类型和不同分布函数下,对比阶矩法和最小二乘法得到的拟合优度都是最接近1的。

摘要:为了更好地评价浙江省的气候宜居性,采用气象数据、地理数据和社会经济数据,选取起伏地形下的人体舒适度指数作为气候舒适度评价的指标,选取高温、连阴雨和台风这3个灾害进行多灾种自然灾害综合风险评价,并将舒适度评价和灾害风险评价的结果叠加,最终得到气候宜居性分布结果。结果表明:浙江省大部分地区都处于气候宜居性适宜区,全省气候宜居性以较高等级为主,特别是春季和秋季气象灾害少,气候尤为舒适。省内气候宜居性处于较高和高等级的区域集中分布在北部和中部偏西的平原地区,东部沿海地区气候宜居性尚可但须注意防范气象灾害的发生。气候宜居性适宜区整体上由西南部向东北逐渐递增。

摘要:利用2019年江西省靖安森林试验基地观测资料,分析了靖安森林站空气负离子浓度不同时间尺度的变化特征及其与气象因子的相关性,以及不同天气条件对其的影响。结果表明,靖安市年平均空气负离子浓度为2 187个/cm³,其中夏季浓度最高为2 910个/cm³,秋季最低为1 756个/cm³。此外,浓度日变化特征也存在明显的季节差异性,其中春夏秋冬四季峰值分别出现在10时(北京时,下同)、06时、09时、13时左右。日尺度上浓度与气温、降水、相对湿度均呈显著的正相关,月尺度上其与降水呈显著正相关。雨天的浓度高于晴天,四个季节雨天峰值分别出现在开始降水的7~9 h、7~15 h、9 h、9~11 h后。当降水量在0~10 mm时,降水对空气负离子浓度没有明显作用,随后浓度随降水量增加而上升,当出现暴雨天气的时候,浓度反而呈现下降趋势。

摘要:基于欧洲中期天气预报中心(European Centre for Medium-range weather Forecasts,ECMWF)模式的预报数据和北京地区气象站点的观测数据,使用两种机器学习算法(线性回归和梯度提升回归树)对站点的体感温度进行误差订正,并采用均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)对预报效果进行评估,进一步与传统订正方法模式输出统计(Model Output Statistics,MOS)得到的订正结果进行对比。结果表明:线性回归、梯度提升回归树、MOS和ECMWF预报得到的平均RMSE分别为3.12、3.06、3.45、4.06℃,即机器学习算法明显优于MOS和ECMWF模式原始预报。机器学习订正方法不仅在平原地区取得了较好的效果,在高海拔站点的订正效果更加突出,为北京冬奥会复杂山地条件下赛事正常运行提供了一定的技术保障。

摘要:基于国家对农业信息化数字农业发展要求,以及广州都市农业发展需求分析,探讨了广州智慧农业气象服务平台构建策略、建设规划,重点探讨通过可视化建模方式,以及通用算法和集合算法,方便业务人员自行构建农业气象业务应用模型;采用CiteSpace技术构建农业气象知识图谱,实现"惠农"AI互动;通过Scrapy网络爬虫技术、Spark ML卷积神经网络算法,实现病虫害图像识别与趋势分析;应用基于GIS二三位一体化技术实现精细化的气候资源区划、气象灾害风险区划;采用Web系统与微信混合式服务方式,提供多个特色农业气象服务。旨在以平台为载体,通过农业气象智能化信息化建设,推进粤港澳大湾区"菜篮子"工程建设,推动农村产业规模和科技创新发展,促进农村一二三产业融合发展,实现农业生产风险有效转移,有效保障广州都市农业发展。

摘要:利用降水阈值模型对典型丘陵地区的227个滑坡点进行降水诱发滑坡地质灾害的分析。结果表明:2009—2018年227例降水型滑坡中,降水引起当日发生2起及2起以上滑坡事件的共143起滑坡,约占总滑坡起数的63%;降水引起当日发生3起及3起以上滑坡事件的共99起,约占总滑坡起数的43%。因此,恩阳区受降水影响的滑坡事件具有群发性特征。利用降雨和滑坡数据可以获得恩阳区降水诱发滑坡的降水强度—降水历时阈值曲线和具有滑坡群发性特征的降水强度—降水历时阈值曲线。此外,当0 ＜D≤2时,选择常规降水阈值曲线模型进行预警;当D＞2时,选择群发性的降水阈值曲线进行预警,以此得到组合模型;组合模型解决了常规的滑坡降水阈值曲线对降水是否诱发滑坡的预警空报率较高,而群发性的滑坡降水阈值曲线的漏报率较高的问题。