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《应用气象学报》投稿模版
中国气象局优先发表板块展示本刊近期将出版的文章，这些文章目前正处于校对环节，未经编辑部许可不得转载。
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DOI: 10.11898/1001-7313.20210104
摘要:
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DOI: 10.11898/1001-7313.20210106
摘要:
2020, 31(6): 641-652.
DOI: 10.11898/1001-7313.20200601
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摘要:
降水资源是植物生长发育和产量形成的主要水分来源，植物通过吸收土壤中的水分维持正常生长发育，降水不仅影响自然植物物种分布，也影响植物生产力。由于未考虑植物冠层对降水的截留作用，在水资源评估和农田水分平衡研究中往往高估降水作用，因此，讨论降水截留在水文生态学和农业气象学中均有重要意义。该文系统介绍降水截留的观测方法，包括间接测量法中各分量测定方法、直接测量法详细过程及应用各种方法需注意的问题；系统回顾有关森林和农作物对降水截留的研究成果；探讨在植物对降水截留研究中存在的主要问题：对截留概念的理解不同导致截留测定结果差异显著，没有完善的方法导致测定结果准确性不足，植物种植密度不同导致截留差异，降水强度不同导致截留差异，风速、植物形态结构、叶片表面特性等因素也会影响降水截留的大小。降水过程中植物叶面蒸发问题、降雪的截留问题、风的影响、研究尺度、研究方法以及综合模拟模型将是未来研究的重点和难点。
降水资源是植物生长发育和产量形成的主要水分来源，植物通过吸收土壤中的水分维持正常生长发育，降水不仅影响自然植物物种分布，也影响植物生产力。由于未考虑植物冠层对降水的截留作用，在水资源评估和农田水分平衡研究中往往高估降水作用，因此，讨论降水截留在水文生态学和农业气象学中均有重要意义。该文系统介绍降水截留的观测方法，包括间接测量法中各分量测定方法、直接测量法详细过程及应用各种方法需注意的问题；系统回顾有关森林和农作物对降水截留的研究成果；探讨在植物对降水截留研究中存在的主要问题：对截留概念的理解不同导致截留测定结果差异显著，没有完善的方法导致测定结果准确性不足，植物种植密度不同导致截留差异，降水强度不同导致截留差异，风速、植物形态结构、叶片表面特性等因素也会影响降水截留的大小。降水过程中植物叶面蒸发问题、降雪的截留问题、风的影响、研究尺度、研究方法以及综合模拟模型将是未来研究的重点和难点。
2020, 31(6): 653-667.
DOI: 10.11898/1001-7313.20200602
摘要:
为评估不同要素对东亚季风区准双周振荡的表征能力，对大气向外长波辐射（OLR）、500 hPa位势涡度、850 hPa相对涡度、850 hPa风场和750 hPa比湿等要素的准双周振荡特征进行对比，发现各要素均能很好反映东亚季风区明显的准双周振荡时空特征。OLR及500 hPa位势涡度、850 hPa相对涡度、850 hPa纬向风表征的准双周振荡呈明显的西北向传播特征，500 hPa位势涡度、850 hPa相对涡度、850 hPa纬向风北传更强，北传速度更快。850 hPa经向风的准双周振荡呈明显西移特征，北传弱，北传速度最慢。而750 hPa比湿准双周振荡呈东南向传播。不同要素准双周振荡的强度略有差异，其中750 hPa比湿与其他要素的差异大。总体而言，750 hPa比湿不能较好地表现出东亚季风区准双周振荡活动特征，而其余要素能很好地表征东亚季风区大气准双周振荡，其中500 hPa位势涡度和850 hPa相对涡度准双周振荡特征一致性高。
为评估不同要素对东亚季风区准双周振荡的表征能力，对大气向外长波辐射（OLR）、500 hPa位势涡度、850 hPa相对涡度、850 hPa风场和750 hPa比湿等要素的准双周振荡特征进行对比，发现各要素均能很好反映东亚季风区明显的准双周振荡时空特征。OLR及500 hPa位势涡度、850 hPa相对涡度、850 hPa纬向风表征的准双周振荡呈明显的西北向传播特征，500 hPa位势涡度、850 hPa相对涡度、850 hPa纬向风北传更强，北传速度更快。850 hPa经向风的准双周振荡呈明显西移特征，北传弱，北传速度最慢。而750 hPa比湿准双周振荡呈东南向传播。不同要素准双周振荡的强度略有差异，其中750 hPa比湿与其他要素的差异大。总体而言，750 hPa比湿不能较好地表现出东亚季风区准双周振荡活动特征，而其余要素能很好地表征东亚季风区大气准双周振荡，其中500 hPa位势涡度和850 hPa相对涡度准双周振荡特征一致性高。
2020, 31(6): 668-680.
DOI: 10.11898/1001-7313.20200603
摘要:
为综合不同模式对不同量级降水的预报优势，设计一种全球模式与区域模式结合的降水分级最优化权重集成预报算法，集成经最优TS评分订正法（optimal threat score，OTS）订正后的欧洲中期天气预报中心降水预报产品（以下简称EC-OTS）和华东区域中尺度模式降水预报产品（以下简称SMS-OTS）。以泛长江区域（23°~39°N，101°~123°E）为研究范围，基于2018年不同降水量级的TS评分最优化确定SMS-OTS和EC-OTS在不同降水量级时的最优权重系数以及最优集成方案，并以2019年降水数据为独立样本进行预报试验。结果表明：对于最优权重系数，EC-OTS在低降水量级权重较大，随着降水量级的加大，SMS-OTS的权重也逐渐加大；最优集成方案为初始集成降水量预报取SMS-OTS，集成运算迭代3次；集成预报在几乎所有预报时效、所有降水量级的TS评分均高于EC-OTS和SMS-OTS，其平均绝对误差略小于EC-OTS，显著小于SMS-OTS；集成预报12 h累积降水预报的TS评分较省级预报员主观预报高-0.009~0.041，24 h累积降水预报的TS评分较国家气象中心预报员主观预报高0.009~0.023。
为综合不同模式对不同量级降水的预报优势，设计一种全球模式与区域模式结合的降水分级最优化权重集成预报算法，集成经最优TS评分订正法（optimal threat score，OTS）订正后的欧洲中期天气预报中心降水预报产品（以下简称EC-OTS）和华东区域中尺度模式降水预报产品（以下简称SMS-OTS）。以泛长江区域（23°~39°N，101°~123°E）为研究范围，基于2018年不同降水量级的TS评分最优化确定SMS-OTS和EC-OTS在不同降水量级时的最优权重系数以及最优集成方案，并以2019年降水数据为独立样本进行预报试验。结果表明：对于最优权重系数，EC-OTS在低降水量级权重较大，随着降水量级的加大，SMS-OTS的权重也逐渐加大；最优集成方案为初始集成降水量预报取SMS-OTS，集成运算迭代3次；集成预报在几乎所有预报时效、所有降水量级的TS评分均高于EC-OTS和SMS-OTS，其平均绝对误差略小于EC-OTS，显著小于SMS-OTS；集成预报12 h累积降水预报的TS评分较省级预报员主观预报高-0.009~0.041，24 h累积降水预报的TS评分较国家气象中心预报员主观预报高0.009~0.023。
2020, 31(6): 681-693.
DOI: 10.11898/1001-7313.20200604
摘要:
利用2019年4—9月高时空分辨率的长沙机场阵列天气雷达资料开展三维变分（three-dimensional variational data assimilation，3DVAR）风场反演研究。为验证该算法的反演效果，选取外场试验中10次降水过程，在阵列天气雷达的三维精细探测区内，采用阵列天气雷达合成风场和1部L波段边界层风廓线雷达产品作为参考值对阵列反演风场进行验证评估。结果表明：在稳定性降水条件下，阵列反演风场与阵列合成风场、风廓线雷达产品的结果较为一致；在对流性降水条件下，由于不均匀性会造成风廓线测风精度下降，风廓线雷达产品与阵列反演风场和阵列合成风场差异较大。阵列反演风场与阵列合成风场在稳定性、对流性降水条件下水平风速相对偏差分别低于19%，29%，水平风向差分别低于14.92°，26.35°，稳定性降水条件下阵列反演风场更优，误差在可接受范围内。两种算法得到的风场结构符合各类天气系统的基本特征，水平风场空间分布和风速、风向非常接近。
利用2019年4—9月高时空分辨率的长沙机场阵列天气雷达资料开展三维变分（three-dimensional variational data assimilation，3DVAR）风场反演研究。为验证该算法的反演效果，选取外场试验中10次降水过程，在阵列天气雷达的三维精细探测区内，采用阵列天气雷达合成风场和1部L波段边界层风廓线雷达产品作为参考值对阵列反演风场进行验证评估。结果表明：在稳定性降水条件下，阵列反演风场与阵列合成风场、风廓线雷达产品的结果较为一致；在对流性降水条件下，由于不均匀性会造成风廓线测风精度下降，风廓线雷达产品与阵列反演风场和阵列合成风场差异较大。阵列反演风场与阵列合成风场在稳定性、对流性降水条件下水平风速相对偏差分别低于19%，29%，水平风向差分别低于14.92°，26.35°，稳定性降水条件下阵列反演风场更优，误差在可接受范围内。两种算法得到的风场结构符合各类天气系统的基本特征，水平风场空间分布和风速、风向非常接近。
2020, 31(6): 694-705.
DOI: 10.11898/1001-7313.20200605
摘要:
北京MST（mesosphere-stratosphere-troposphere，中间层-平流层-对流层）雷达是我国“子午工程”一期中探测大气动力结构的独特大型设备。雷达自2011年建成以来，已获取较好的大气风场数据，但在其他要素提取方面仍有改进需求。从噪声电平估算与目标回波识别这两个关键步骤改进雷达原始功率谱密度处理算法，以期得到更准确的大气要素信息。在噪声电平估算方面，提出应用对数-线性拟合方案快速实现客观分析法，与二分法方案差值的标准差为0.43 dB，表明对数-线性拟合方案能兼顾时效性与准确性。改进后的数据处理算法能够精确识别目标回波。利用改进算法处理2012年1—12月数据结果与雷达、探空以及ERA5再分析数据进行比较，各高度纬向风与探空测值的均方根误差均为2~3 m·s-1，优于雷达产品和探空测值均方根误差（3~4 m·s-1），信噪比、谱宽和垂直速度质量也有明显提高，表明改进算法可靠、有效且相对易于实现。
北京MST（mesosphere-stratosphere-troposphere，中间层-平流层-对流层）雷达是我国“子午工程”一期中探测大气动力结构的独特大型设备。雷达自2011年建成以来，已获取较好的大气风场数据，但在其他要素提取方面仍有改进需求。从噪声电平估算与目标回波识别这两个关键步骤改进雷达原始功率谱密度处理算法，以期得到更准确的大气要素信息。在噪声电平估算方面，提出应用对数-线性拟合方案快速实现客观分析法，与二分法方案差值的标准差为0.43 dB，表明对数-线性拟合方案能兼顾时效性与准确性。改进后的数据处理算法能够精确识别目标回波。利用改进算法处理2012年1—12月数据结果与雷达、探空以及ERA5再分析数据进行比较，各高度纬向风与探空测值的均方根误差均为2~3 m·s-1，优于雷达产品和探空测值均方根误差（3~4 m·s-1），信噪比、谱宽和垂直速度质量也有明显提高，表明改进算法可靠、有效且相对易于实现。
2020, 31(6): 706-718.
DOI: 10.11898/1001-7313.20200606
摘要:
2018年9月17日台风山竹（1822）外围螺旋雨带中发生EF2级龙卷。在高湿度、高不稳定、强垂直风切变的环流背景下，龙卷在台风外围雨带上微型超级单体右后侧钩状回波顶端的弱回波区中发展起来。具有高时空分辨率的广州X波段双极化相控阵雷达，不仅观测到超级单体的发展过程，还呈现出龙卷涡旋演变特征：单体风暴尾端在右后方入流加强作用下，逐渐形成钩状回波形态，此时对流层中低层2~3 km高度附近的中气旋强度率先达到最大，随着旋转强度进一步加强和旋转中心高度逐步下降，低层强旋转特征越来越明显，当低层旋转速度达到峰值（超过21 m·s-1），旋转直径收缩到1 km范围，地面出现EF2级以上龙卷，旋转速度对区域出现清晰的弱回波龙卷眼区特征。X波段双极化相控阵雷达在龙卷观测中优势显著，弥补了多普勒天气雷达观测的不足。
2018年9月17日台风山竹（1822）外围螺旋雨带中发生EF2级龙卷。在高湿度、高不稳定、强垂直风切变的环流背景下，龙卷在台风外围雨带上微型超级单体右后侧钩状回波顶端的弱回波区中发展起来。具有高时空分辨率的广州X波段双极化相控阵雷达，不仅观测到超级单体的发展过程，还呈现出龙卷涡旋演变特征：单体风暴尾端在右后方入流加强作用下，逐渐形成钩状回波形态，此时对流层中低层2~3 km高度附近的中气旋强度率先达到最大，随着旋转强度进一步加强和旋转中心高度逐步下降，低层强旋转特征越来越明显，当低层旋转速度达到峰值（超过21 m·s-1），旋转直径收缩到1 km范围，地面出现EF2级以上龙卷，旋转速度对区域出现清晰的弱回波龙卷眼区特征。X波段双极化相控阵雷达在龙卷观测中优势显著，弥补了多普勒天气雷达观测的不足。
2020, 31(6): 719-728.
DOI: 10.11898/1001-7313.20200607
摘要:
利用2017—2019年中国气象局大气探测试验基地Ka波段云雷达资料，结合地面自动气象站、激光云高仪资料，从强度、速度、线性退极化比以及晴空回波高度等方面，分析晴空回波垂直结构和变化特征。基于激光和微波对粒子半径和数密度散射的差异，区分云和晴空回波。结果表明：Ka波段云雷达探测到的晴空回波在边界层主要包含层状湍流回波和点状昆虫回波，且回波顶高在3000 m以内。晴空回波强度和高度具有明显的季节和日变化特征，冬季回波顶高较低，夏季回波顶高较高，与地面气温具有很好的相关性，每年的1，2，11，12月几乎没有晴空回波，而7月和8月回波顶平均高度最高。晴空回波反射率因子为-40~-15 dBZ，其中层状湍流回波反射率因子概率密度峰值处反射率因子为-35 dBZ，点状昆虫回波反射率因子概率密度峰值处反射率因子为-30 dBZ。晴空回波垂直移动速度为-1.5~+0.5 m·s-1，整体呈下沉运动。层状湍流回波线性退极化比较点状昆虫回波稍大，一般为-10~-5 dB，点状昆虫回波线性退极化比一般为-15~-8 dB。
利用2017—2019年中国气象局大气探测试验基地Ka波段云雷达资料，结合地面自动气象站、激光云高仪资料，从强度、速度、线性退极化比以及晴空回波高度等方面，分析晴空回波垂直结构和变化特征。基于激光和微波对粒子半径和数密度散射的差异，区分云和晴空回波。结果表明：Ka波段云雷达探测到的晴空回波在边界层主要包含层状湍流回波和点状昆虫回波，且回波顶高在3000 m以内。晴空回波强度和高度具有明显的季节和日变化特征，冬季回波顶高较低，夏季回波顶高较高，与地面气温具有很好的相关性，每年的1，2，11，12月几乎没有晴空回波，而7月和8月回波顶平均高度最高。晴空回波反射率因子为-40~-15 dBZ，其中层状湍流回波反射率因子概率密度峰值处反射率因子为-35 dBZ，点状昆虫回波反射率因子概率密度峰值处反射率因子为-30 dBZ。晴空回波垂直移动速度为-1.5~+0.5 m·s-1，整体呈下沉运动。层状湍流回波线性退极化比较点状昆虫回波稍大，一般为-10~-5 dB，点状昆虫回波线性退极化比一般为-15~-8 dB。
2020, 31(6): 729-739.
DOI: 10.11898/1001-7313.20200608
摘要:
国家卫星气象中心FY-3C/VIRR（visible and infrared radiometer，可见光红外扫描辐射计）海表温度产品在云检测产品的基础上，采用多通道MCSST（multichannel SST）算法进行晴空区海温反演。该文详细介绍了海表温度产品算法、产品设计、质量控制及质量检验方法。FY-3C/VIRR海表温度产品包括5 min段原始投影海温和5 km全球等经纬度投影海温。设计逐像元的海温质量标识，将海温像元分为优、良、差3个等级，用户可根据应用目标选择海温的质量等级。与日最优插值海温OISST（optimum interpolation SST）相比，FY-3C/VIRR 2015年1月—2019年12月的5 min段海温质量检验结果表明：质量等级为优的海温，白天和夜间的偏差分别为-0.18℃和-0.06℃，均方根误差分别为0.85℃和0.8℃；白天海温均方根误差有季节性波动，夏季有的月份均方根误差大于1℃（如2015年7月、2016年7月和2019年7月）；在海温回归系数不变的条件下，夜间海温偏差的季节性波动与星上黑体温度相关显著。从一级数据质量、定位、业务运行状况等方面讨论引起海表温度产品异常的原因，为FY-3C/VIRR历史数据定位、定标和产品重处理及用户应用提供重要的参考信息。
国家卫星气象中心FY-3C/VIRR（visible and infrared radiometer，可见光红外扫描辐射计）海表温度产品在云检测产品的基础上，采用多通道MCSST（multichannel SST）算法进行晴空区海温反演。该文详细介绍了海表温度产品算法、产品设计、质量控制及质量检验方法。FY-3C/VIRR海表温度产品包括5 min段原始投影海温和5 km全球等经纬度投影海温。设计逐像元的海温质量标识，将海温像元分为优、良、差3个等级，用户可根据应用目标选择海温的质量等级。与日最优插值海温OISST（optimum interpolation SST）相比，FY-3C/VIRR 2015年1月—2019年12月的5 min段海温质量检验结果表明：质量等级为优的海温，白天和夜间的偏差分别为-0.18℃和-0.06℃，均方根误差分别为0.85℃和0.8℃；白天海温均方根误差有季节性波动，夏季有的月份均方根误差大于1℃（如2015年7月、2016年7月和2019年7月）；在海温回归系数不变的条件下，夜间海温偏差的季节性波动与星上黑体温度相关显著。从一级数据质量、定位、业务运行状况等方面讨论引起海表温度产品异常的原因，为FY-3C/VIRR历史数据定位、定标和产品重处理及用户应用提供重要的参考信息。
2020, 31(6): 740-748.
DOI: 10.11898/1001-7313.20200609
摘要:
为实现对地闪过程中多上行先导现象的模拟，在已有三维随机放电参数化方案基础上，植入多先导始发与发展模块以建立高建筑群多上行先导模型，利用电场并行计算技术提高模拟效率。将新模型应用于实际地闪模拟并就统计数据与先导形态特征同观测数据进行对比。结果表明：上行未连接先导长度为12~709 m，起始高度为360~600 m，距连接点水平距离为255~1026 m，距下行先导最近分支的距离为326~589 m，与观测统计结果具有较高的一致性；形态上再现了实际地闪个例F1215中上行未连接先导始发时间早，通道笔直的特点，也能够模拟下行先导与单上行先导头部、单上行先导侧面、多上行先导中连接先导头部、多上行先导中连接先导侧面4种已有观测记录的连接情况，为后续研究提供基础模型。分析模拟结果初步得出结论：最高的广州塔能够对附近一定范围建筑起保护作用且能吸引较远处的下行先导分支；多先导的始发与最后一跳的连接受地面高建筑物群分布、高度以及下行先导位置综合影响。
为实现对地闪过程中多上行先导现象的模拟，在已有三维随机放电参数化方案基础上，植入多先导始发与发展模块以建立高建筑群多上行先导模型，利用电场并行计算技术提高模拟效率。将新模型应用于实际地闪模拟并就统计数据与先导形态特征同观测数据进行对比。结果表明：上行未连接先导长度为12~709 m，起始高度为360~600 m，距连接点水平距离为255~1026 m，距下行先导最近分支的距离为326~589 m，与观测统计结果具有较高的一致性；形态上再现了实际地闪个例F1215中上行未连接先导始发时间早，通道笔直的特点，也能够模拟下行先导与单上行先导头部、单上行先导侧面、多上行先导中连接先导头部、多上行先导中连接先导侧面4种已有观测记录的连接情况，为后续研究提供基础模型。分析模拟结果初步得出结论：最高的广州塔能够对附近一定范围建筑起保护作用且能吸引较远处的下行先导分支；多先导的始发与最后一跳的连接受地面高建筑物群分布、高度以及下行先导位置综合影响。
2020, 31(6): 749-758.
DOI: 10.11898/1001-7313.20200610
摘要:
玉米作为一种重要的粮食作物，其产量对于国家粮食安全的影响至关重要。该文结合遥感与地面实测气温数据，基于地表温度与气温具有显著的线性相关关系，构建我国夏玉米主产区高温热害评估模型，并对该模型进行精度检验。结果表明：平原区域日平均气温的模拟结果决定系数在0.8以上，达到0.001显著性水平，均方根误差在1.8℃左右的小范围内波动；平原区域精度略高，山区精度略低（均方根误差为2.4℃）。利用该模型对2008—2018年黄淮海夏玉米主产区高温热害进行评估，发现2017年和2018年夏玉米受高温热害影响最严重，高温热害区主要分布在河北省东南部、河南省大部以及山东省西部，该结果与实际情况相符。
玉米作为一种重要的粮食作物，其产量对于国家粮食安全的影响至关重要。该文结合遥感与地面实测气温数据，基于地表温度与气温具有显著的线性相关关系，构建我国夏玉米主产区高温热害评估模型，并对该模型进行精度检验。结果表明：平原区域日平均气温的模拟结果决定系数在0.8以上，达到0.001显著性水平，均方根误差在1.8℃左右的小范围内波动；平原区域精度略高，山区精度略低（均方根误差为2.4℃）。利用该模型对2008—2018年黄淮海夏玉米主产区高温热害进行评估，发现2017年和2018年夏玉米受高温热害影响最严重，高温热害区主要分布在河北省东南部、河南省大部以及山东省西部，该结果与实际情况相符。
摘要：
气候变化已成为当今科学界、各国政府和社会公众普遍关注的环境问题之一，气候变化可能对生态系统和社会经济产生灾难性影响，农业是受气候变化影响最直接的脆弱行业。因此，气候变化对农业生产的影响研究一直是气候变化研究领域中的热点问题之一。该文系统介绍了有关全球气候变化对中国农业生产影响研究的现状与进展，包括气候变化对农业影响的研究方法、大气中温室气体浓度增加对农作物的影响试验、气候变化对农业气候资源的影响、气候变化对农作物生长发育和产量的影响、气候变化对农业种植制度和品种布局的影响、气候变化对农作物气候生产潜力和气候资源利用率的影响等，指出当前在研究气候变化对农业影响评估中存在的问题，提出了今后应加强对气候变化情景和预测模式不确定性的研究、气候变化对农业影响的方法研究。此外，气候变化背景下极端天气气候事件对农业生产的影响以及气候变化对农业病虫害的影响研究等仍较薄弱，有待进一步加强和深入。
气候变化已成为当今科学界、各国政府和社会公众普遍关注的环境问题之一，气候变化可能对生态系统和社会经济产生灾难性影响，农业是受气候变化影响最直接的脆弱行业。因此，气候变化对农业生产的影响研究一直是气候变化研究领域中的热点问题之一。该文系统介绍了有关全球气候变化对中国农业生产影响研究的现状与进展，包括气候变化对农业影响的研究方法、大气中温室气体浓度增加对农作物的影响试验、气候变化对农业气候资源的影响、气候变化对农作物生长发育和产量的影响、气候变化对农业种植制度和品种布局的影响、气候变化对农作物气候生产潜力和气候资源利用率的影响等，指出当前在研究气候变化对农业影响评估中存在的问题，提出了今后应加强对气候变化情景和预测模式不确定性的研究、气候变化对农业影响的方法研究。此外，气候变化背景下极端天气气候事件对农业生产的影响以及气候变化对农业病虫害的影响研究等仍较薄弱，有待进一步加强和深入。
摘要：
为满足对海量气象数据管理和服务的需求，国家气象信息中心设计开发了全国综合气象信息共享系统 (CIMISS)。该文描述了系统基本设计思路、功能结构、基础平台体系结构、信息流程，阐述了系统为用户提供的基础数据使用环境。系统由数据收集与分发系统、数据加工处理系统、数据存储管理系统、数据共享服务系统、业务监控系统5个业务子系统组成，承担数据收集、加工处理、存储管理、共享服务和业务监控任务。系统设计和开发采用了一系列现代信息技术，包括基于消息和文件共享的平台内信息交换、气象数据标准化分类、数据处理作业调度和算法的动态扩展、元数据的设计和应用、公共配置信息管理、全流程业务监视和调度控制、面向服务的多维度数据存储策略、全局数据访问视图和统一访问接口设计等。该系统为我国国家级和省级气象业务提供了统一规范的气象数据使用环境。
为满足对海量气象数据管理和服务的需求，国家气象信息中心设计开发了全国综合气象信息共享系统 (CIMISS)。该文描述了系统基本设计思路、功能结构、基础平台体系结构、信息流程，阐述了系统为用户提供的基础数据使用环境。系统由数据收集与分发系统、数据加工处理系统、数据存储管理系统、数据共享服务系统、业务监控系统5个业务子系统组成，承担数据收集、加工处理、存储管理、共享服务和业务监控任务。系统设计和开发采用了一系列现代信息技术，包括基于消息和文件共享的平台内信息交换、气象数据标准化分类、数据处理作业调度和算法的动态扩展、元数据的设计和应用、公共配置信息管理、全流程业务监视和调度控制、面向服务的多维度数据存储策略、全局数据访问视图和统一访问接口设计等。该系统为我国国家级和省级气象业务提供了统一规范的气象数据使用环境。
摘要：
华南前汛期暴雨预报一直是我国大气科学界的一个研究热点，特别是发生在锋前的暖区暴雨，由于其天气尺度斜压性强迫不明显，环境大气水汽含量丰富，热动力不稳定性强，边界层触发机制复杂，以及特殊的地形和海陆热力差异的外强迫作用，导致暴雨突发性强，地域性特征显著，也是困扰预报业务人员的难点问题。目前我国预报业务中使用的全球数值预报模式对暖区暴雨的预报能力十分有限，高分辨率中尺度数值模式的预报效果也不尽人意。该文回顾了近40年华南前汛期暴雨大部分研究成果，针对华南暖区暴雨的提出及典型背景场、暖区暴雨与低空急流的关系、暖区中尺度对流系统的形成及传播、暖区暴雨触发机制等独特的天气动力学特征进行了系统梳理与分析，并依据前人研究成果及中央气象台预报实践经验，总结提炼了3类华南暖区暴雨类型——边界层辐合线型、偏南风风速辐合型，以及强西南急流型的天气系统配置及触发因子。最后提出针对华南暖区暴雨需要进一步研究的科学问题。
华南前汛期暴雨预报一直是我国大气科学界的一个研究热点，特别是发生在锋前的暖区暴雨，由于其天气尺度斜压性强迫不明显，环境大气水汽含量丰富，热动力不稳定性强，边界层触发机制复杂，以及特殊的地形和海陆热力差异的外强迫作用，导致暴雨突发性强，地域性特征显著，也是困扰预报业务人员的难点问题。目前我国预报业务中使用的全球数值预报模式对暖区暴雨的预报能力十分有限，高分辨率中尺度数值模式的预报效果也不尽人意。该文回顾了近40年华南前汛期暴雨大部分研究成果，针对华南暖区暴雨的提出及典型背景场、暖区暴雨与低空急流的关系、暖区中尺度对流系统的形成及传播、暖区暴雨触发机制等独特的天气动力学特征进行了系统梳理与分析，并依据前人研究成果及中央气象台预报实践经验，总结提炼了3类华南暖区暴雨类型——边界层辐合线型、偏南风风速辐合型，以及强西南急流型的天气系统配置及触发因子。最后提出针对华南暖区暴雨需要进一步研究的科学问题。
摘要：
强对流天气预报业务包括监测、分析、预报、预警和检验等方面。对流初生识别、对流系统强度识别和对流天气类型识别等监测技术取得新进展，综合多源资料的监测技术已应用于中国气象局中央气象台业务。对流系统的触发、发展和维持机制等获得了新认识，我国不同类型强对流天气及其环境条件统计气候特征、分析规范及相应业务产品等为业务预报提供了必要基础和技术支撑。光流法、多尺度追踪技术以及应用模糊逻辑方法的临近预报技术等有明显进展，融合短时预报技术得到广泛应用，对流可分辨高分辨率数值 (集合) 预报及其后处理产品预报试验取得了显著成效，基于数值 (集合) 预报应用模糊逻辑方法的分类强对流天气短期预报技术为业务预报提供了技术支撑。强对流天气综合监测和多尺度自适应临近预报技术、多尺度分析技术以及融合短时预报技术、发展并应用模糊逻辑等方法的、基于高分辨率数值 (集合) 模式的区分不同强度等级和极端性的分类强对流天气精细化 (概率) 预报技术等是未来发展的主要方向。
强对流天气预报业务包括监测、分析、预报、预警和检验等方面。对流初生识别、对流系统强度识别和对流天气类型识别等监测技术取得新进展，综合多源资料的监测技术已应用于中国气象局中央气象台业务。对流系统的触发、发展和维持机制等获得了新认识，我国不同类型强对流天气及其环境条件统计气候特征、分析规范及相应业务产品等为业务预报提供了必要基础和技术支撑。光流法、多尺度追踪技术以及应用模糊逻辑方法的临近预报技术等有明显进展，融合短时预报技术得到广泛应用，对流可分辨高分辨率数值 (集合) 预报及其后处理产品预报试验取得了显著成效，基于数值 (集合) 预报应用模糊逻辑方法的分类强对流天气短期预报技术为业务预报提供了技术支撑。强对流天气综合监测和多尺度自适应临近预报技术、多尺度分析技术以及融合短时预报技术、发展并应用模糊逻辑等方法的、基于高分辨率数值 (集合) 模式的区分不同强度等级和极端性的分类强对流天气精细化 (概率) 预报技术等是未来发展的主要方向。
摘要：
农业气象灾害的监测预测是灾害评估和防控的基础和前提, 因此，农业气象灾害的监测预测研究长期以来一直是农业气象研究工作的重点领域。该文系统回顾了我国农业气象灾害的指标、监测技术和预测预警技术等方面的相关进展和成果，提出当前存在的主要问题：农业气象灾害的基础性研究仍然十分薄弱, 农业气象灾害指标对致灾因子的概括性尚不足, 农业气象灾害监测的精细化程度有待进一步提高, 临近预警技术缺乏, 气候变化背景下农业气象灾害的新规律揭示不够。该文同时指出未来应加强农业气象灾害综合指标的研究, 强化农业气象灾害的预测预报研究, 构建农业气象灾害实时预警技术体系, 构建农业气象灾害立体、动态监测体系, 关注气候变化背景下农业气象灾害风险变化评估研究, 加强气象或气候预测信息在农业气象灾害预测中的应用技术研究。
农业气象灾害的监测预测是灾害评估和防控的基础和前提, 因此，农业气象灾害的监测预测研究长期以来一直是农业气象研究工作的重点领域。该文系统回顾了我国农业气象灾害的指标、监测技术和预测预警技术等方面的相关进展和成果，提出当前存在的主要问题：农业气象灾害的基础性研究仍然十分薄弱, 农业气象灾害指标对致灾因子的概括性尚不足, 农业气象灾害监测的精细化程度有待进一步提高, 临近预警技术缺乏, 气候变化背景下农业气象灾害的新规律揭示不够。该文同时指出未来应加强农业气象灾害综合指标的研究, 强化农业气象灾害的预测预报研究, 构建农业气象灾害实时预警技术体系, 构建农业气象灾害立体、动态监测体系, 关注气候变化背景下农业气象灾害风险变化评估研究, 加强气象或气候预测信息在农业气象灾害预测中的应用技术研究。
摘要：
对21世纪以来定量降水预报技术流程中的数值模式预报、统计后处理、检验评估和预报员作用4个方面的研究工作进行了归纳，主要进展包括：业务全球模式对于降水的预报能力持续提升，而发展高分辨率模式 (尤其是对流尺度模式) 和集合预报是提高定量降水预报精准化水平的主要途径，且将两者相结合以促进短期降水预报是发展趋势；统计后处理技术已发展到应用数据挖掘方法对海量预报数据中有效信息进行提取和集成，而再预报资料的出现将进一步促进统计后处理技术的发展；为解决评估精细化定量降水预报面临的新问题，多种新的检验技术得到发展和应用，如极端降水检验评分、空间检验技术及概率检验方法等；预报员在模式和后处理方法上能够提供的附加值越来越有限，但在预报流程中仍将处于核心地位，其角色将逐渐向帮助用户进行决策方向转变。文章指出，定量降水预报技术的发展所面临的挑战包括大气水汽观测及同化技术改进、暖区和复杂地形下暴雨预报等科学问题的解决。
对21世纪以来定量降水预报技术流程中的数值模式预报、统计后处理、检验评估和预报员作用4个方面的研究工作进行了归纳，主要进展包括：业务全球模式对于降水的预报能力持续提升，而发展高分辨率模式 (尤其是对流尺度模式) 和集合预报是提高定量降水预报精准化水平的主要途径，且将两者相结合以促进短期降水预报是发展趋势；统计后处理技术已发展到应用数据挖掘方法对海量预报数据中有效信息进行提取和集成，而再预报资料的出现将进一步促进统计后处理技术的发展；为解决评估精细化定量降水预报面临的新问题，多种新的检验技术得到发展和应用，如极端降水检验评分、空间检验技术及概率检验方法等；预报员在模式和后处理方法上能够提供的附加值越来越有限，但在预报流程中仍将处于核心地位，其角色将逐渐向帮助用户进行决策方向转变。文章指出，定量降水预报技术的发展所面临的挑战包括大气水汽观测及同化技术改进、暖区和复杂地形下暴雨预报等科学问题的解决。
摘要：
基于北京地区快速更新循环同化预报系统 (BJ-RUC)、WRF-Chem模式和优选的能见度参数化方案，建立了北京区域环境气象数值预报系统。对2014年全年PM2.5浓度、能见度和APEC (Asia-Pacific Economic Cooperation) 期间预报效果检验结果表明:该系统对京津冀及周边地区PM2.5浓度的预报效果较好，大部分站点的相关系数在0.6以上，特别是北京的部分站点可达0.8以上，预报结果相比观测总体偏低，随着预报时效的延长，24 h之后预报效果略有下降。相比人工观测，能见度预报结果与自动观测能见度更加接近，对持续性低能见度过程预报与实况吻合较好，对于小时能见度低于10 km的分级检验显示，预报准确率从77%左右逐级下降，2 km以下在40%左右。2014年APEC期间，系统很好地预报出北京地区空气质量指数、PM2.5浓度和能见度的时空演变特征，为APEC期间环境气象预报服务提供了有力的技术支撑。
基于北京地区快速更新循环同化预报系统 (BJ-RUC)、WRF-Chem模式和优选的能见度参数化方案，建立了北京区域环境气象数值预报系统。对2014年全年PM2.5浓度、能见度和APEC (Asia-Pacific Economic Cooperation) 期间预报效果检验结果表明:该系统对京津冀及周边地区PM2.5浓度的预报效果较好，大部分站点的相关系数在0.6以上，特别是北京的部分站点可达0.8以上，预报结果相比观测总体偏低，随着预报时效的延长，24 h之后预报效果略有下降。相比人工观测，能见度预报结果与自动观测能见度更加接近，对持续性低能见度过程预报与实况吻合较好，对于小时能见度低于10 km的分级检验显示，预报准确率从77%左右逐级下降，2 km以下在40%左右。2014年APEC期间，系统很好地预报出北京地区空气质量指数、PM2.5浓度和能见度的时空演变特征，为APEC期间环境气象预报服务提供了有力的技术支撑。
摘要：
针对GRAPES_Meso V3.0存在的降水量偏大、模式运行不稳定、近地面温度预报偏差较大、可同化资料偏少以及分辨率偏低等问题，开展了多方面的改进工作：引入变分质量控制以及探空湿度的偏差订正，实现了GPS/PW资料、FY-2E云导风资料以及无线电掩星资料的同化应用，提高了模式分辨率，引入四阶水平扩散方案，调整了微物理参数化方案与动力框架的耦合方案，完善了地面辐射能量平衡方程以及优化了后处理雷达组合反射率因子的诊断方案，并集成所有改进成果形成新的业务化GRAPES_Meso V4.0。批量试验结果表明：GRAPES_Meso V4.0降水ETS评分普遍提高，同时预报偏差明显降低，月平均降水更接近实况，且能够较好地刻画雨带细节；2 m温度预报偏差有较为显著的改善，大部分地区24 h预报有1~2℃左右的降低，有些地区有3~5℃的降低；GRAPES_Meso V4.0对高度场、温度场和风场的改进效果比较显著，500 hPa的温度、风速、位势高度场的相关系数均有显著提高，850 hPa的均方根误差也明显降低，整体性能明显高于GRAPES_Meso V3.0。
针对GRAPES_Meso V3.0存在的降水量偏大、模式运行不稳定、近地面温度预报偏差较大、可同化资料偏少以及分辨率偏低等问题，开展了多方面的改进工作：引入变分质量控制以及探空湿度的偏差订正，实现了GPS/PW资料、FY-2E云导风资料以及无线电掩星资料的同化应用，提高了模式分辨率，引入四阶水平扩散方案，调整了微物理参数化方案与动力框架的耦合方案，完善了地面辐射能量平衡方程以及优化了后处理雷达组合反射率因子的诊断方案，并集成所有改进成果形成新的业务化GRAPES_Meso V4.0。批量试验结果表明：GRAPES_Meso V4.0降水ETS评分普遍提高，同时预报偏差明显降低，月平均降水更接近实况，且能够较好地刻画雨带细节；2 m温度预报偏差有较为显著的改善，大部分地区24 h预报有1~2℃左右的降低，有些地区有3~5℃的降低；GRAPES_Meso V4.0对高度场、温度场和风场的改进效果比较显著，500 hPa的温度、风速、位势高度场的相关系数均有显著提高，850 hPa的均方根误差也明显降低，整体性能明显高于GRAPES_Meso V3.0。
摘要：
该文回顾了中国气象局全球中期数值天气预报系统GRAPES_GFS的研发历程，重点介绍了近年来在GRAPES_GFS研发过程中的重要进展，概要阐述了这些进展对GRAPES_GFS业务：化的贡献。动力框架方面的改进主要包括位温垂直平流的算法、极区滤波方案、标量平流方案、垂直速度衰减（damping）算法、提高模式分辨率等，改善了模式框架的稳定性、计算精度以及质量守恒性。物理过程方面的改进主要包括RRTMG辐射方案、CoLM陆面过程方案、积云对流、边界层过程、双参数云物理方案，以及物理过程的调用计算等，全面提升了模式物理过程的预报能力。全球三维变分同化方面，研发了模式空间三维变分（3DVar）系统、资料质量控制和偏差订正技术、卫星资料同化方面的相关技术等。同时，对目前GRAPES_GFS2.0的预报能力进行了评估，总体来说，该系统各项预报指标全面超越GRAPES_GFS1.0，与T639相比等压面要素预报在对流层也有明显优势，降水、2 m温度等预报也优势明显。
该文回顾了中国气象局全球中期数值天气预报系统GRAPES_GFS的研发历程，重点介绍了近年来在GRAPES_GFS研发过程中的重要进展，概要阐述了这些进展对GRAPES_GFS业务：化的贡献。动力框架方面的改进主要包括位温垂直平流的算法、极区滤波方案、标量平流方案、垂直速度衰减（damping）算法、提高模式分辨率等，改善了模式框架的稳定性、计算精度以及质量守恒性。物理过程方面的改进主要包括RRTMG辐射方案、CoLM陆面过程方案、积云对流、边界层过程、双参数云物理方案，以及物理过程的调用计算等，全面提升了模式物理过程的预报能力。全球三维变分同化方面，研发了模式空间三维变分（3DVar）系统、资料质量控制和偏差订正技术、卫星资料同化方面的相关技术等。同时，对目前GRAPES_GFS2.0的预报能力进行了评估，总体来说，该系统各项预报指标全面超越GRAPES_GFS1.0，与T639相比等压面要素预报在对流层也有明显优势，降水、2 m温度等预报也优势明显。
摘要：
以欧洲中期天气预报中心 (ECMWF) 模式细网格地面气温为预报因子，设计多种训练期方案进行2014—2015年福建省气象站每日两次1~7 d的日最高气温和日最低气温MOS (model output statistics) 预报，并进行检验和改进。准对称混合滑动训练期方法为取预报日之前和前1年预报日之后相同日数的样本混合而成，分1年期或多年期。结果表明：准对称混合滑动训练期方案优于滑动训练期方案和传统季节固定期分类方案，且2年期优于1年期。以不同周期确定最佳训练期日数的方案应用对比显示，以年为评估周期优于以月为评估周期以及更短时间周期。在2015年日最高气温和日最低气温MOS预报中，基于上年度评估所得最佳训练期日数，2年期准对称混合滑动训练期方案较ECMWF模式细网格产品质量有较大提高，优于预报员预报，有较好的应用参考价值。
以欧洲中期天气预报中心 (ECMWF) 模式细网格地面气温为预报因子，设计多种训练期方案进行2014—2015年福建省气象站每日两次1~7 d的日最高气温和日最低气温MOS (model output statistics) 预报，并进行检验和改进。准对称混合滑动训练期方法为取预报日之前和前1年预报日之后相同日数的样本混合而成，分1年期或多年期。结果表明：准对称混合滑动训练期方案优于滑动训练期方案和传统季节固定期分类方案，且2年期优于1年期。以不同周期确定最佳训练期日数的方案应用对比显示，以年为评估周期优于以月为评估周期以及更短时间周期。在2015年日最高气温和日最低气温MOS预报中，基于上年度评估所得最佳训练期日数，2年期准对称混合滑动训练期方案较ECMWF模式细网格产品质量有较大提高，优于预报员预报，有较好的应用参考价值。
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