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2007年  第18卷  第3期

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辐射参数化方案对一个海气耦合模式云和辐射模拟的影响
汪方, 丁一汇, 徐影
2007, 18(3): 257-265
摘要:
比较Morcrette辐射方案和Fu_Liou辐射方案对NCC/IAP T63海气耦合模式云和辐射模拟的影响, 结果表明:两种方案模拟的大气顶入射辐射存在明显的差异; 晴空大气Fu_Liou方案的短波吸收能力在全球普遍较Morcrette方案低; 在60°S~60°N之间, Fu_Liou方案模拟的行星反照率更接近于ERBE卫星观测; 在对大气顶净辐射的模拟上, 除了冬季的太平洋和大西洋东岸云量明显减少的部分地区外, Fu_Liou方案对大气顶净辐射的模拟总体上较Morcrette方案有了较为明显的改善; Fu_Liou方案模拟的海洋低层云显著减少, 而热带地区高云的模拟明显增加; 由于采用了“二元云量”算法, 尽管云量有所减少, Fu_Liou方案模拟的云短波吸收作用仍有所增强, 一定程度上改进了Morcrette方案云的短波吸收作用偏弱的现象。
利用静止气象卫星红外通道遥感监测中国沙尘暴
胡秀清, 卢乃锰, 张鹏
2007, 18(3): 266-275
摘要:
气象卫星的红外窗区通道 (8~12 μm) 对于通常大气气溶胶几乎没有响应, 但对于较大颗粒且浓度较强的沙尘气溶胶, 尤其是沙尘暴有明显的信号反应。空气中的沙尘在红外分裂窗通道表现出两个特征:一是对地表发射到空间的红外信号产生衰减, 造成卫星探测到的地气系统亮温降低, 这就是所谓的红外差值沙尘指数IDDI; 二是沙尘粒子在红外分裂窗两个通道的比辐射率不同, 11 μm比12 μm的比辐射率低, 从而造成这两个通道的亮温差是负值。基于这两个特征和沙尘多通道光谱聚类法, 针对静止气象卫星观测数据进行了沙尘暴卫星遥感监测业务算法开发, 输出沙尘暴监测产品和红外差值沙尘指数产品, 这一算法不仅用于已经退役的GMS-5卫星, 而且应用于正在运行的静止气象卫星FY-2C, 它还为沙尘暴的定量或半定量遥感提供参考借鉴。
GRAPES模式动力框架的长期积分特征
胡江林, 沈学顺, 张红亮, 杨学胜, 王盘兴
2007, 18(3): 276-284
摘要:
通过考虑动量表面拖曳并利用牛顿松弛方法将温度松弛到纬向对称的温度场, 对GRAPES模式的动力框架进行了长期时间积分试验。通过统计分析其积分结果表明:GRAPES模式的动力框架可以模拟出大气环流的基本特征; 随着分辨率的提高, GRAPES模式动力框架的模拟结果显示出收敛的特性; 虽然GRAPES模式动力框架采用的是能量不守衡的半隐式半拉格朗日时间积分方案, 但长期时间积分试验表明其能量基本保持稳定。这些结果显示使用GRAPES模式动力框架作大气环流和气候研究的大气动力框架是可行的, 同时也为进一步改进GRAPES模式动力框架提供了线索和依据。
多普勒雷达探测“艾利”台风风场不对称结构
魏应植, 汤达章, 许健民, 吴陈锋
2007, 18(3): 285-294
摘要:
2004年8月25日, “艾利”台风在靠近我国台湾东北部海域后不同于正常路径, 先后发生两次左折, 先是西北转偏西, 再偏西转西南, 这种路径在历史上极为罕见。通过“艾利”台风的雷达观测事实, 从单多普勒雷达和双多普勒雷达均发现在台风前进方向的右前方, 即西北象限风速极值大于其他象限, 进一步证明了“艾利”台风的风场分布遵循波数为1的非对称性, 从位于台风不同象限的福州长乐和厦门两站雷达资料, 以及常规的地面观测、高空探测资料和NCEP数值预报再分析资料都得到证实。研究表明, “艾利”台风处在大陆高压东南侧, 台风外围存在一支7 m/s左右的环境风场引导气流。因此, 西北象限风速极值大于其他象限的不对称分布可能是由环境风场和台风本身两方面共同造成的, 这种不对称分布有利于维持“艾利”台风向西南方向移动。在我国东南沿海地区, 由于单部多普勒雷达不可能同时探测到台风的西北、东北和西南3个象限的风速极值, 而双多普勒雷达或多多普勒雷达联合探测台风, 则可以同时探测到3个象限的风速极值, 根据风速极值可能存在的不对称分布情况来预测台风的路径转折趋势, 因此重视双多普勒雷达或多多普勒雷达联合探测对于提高监测预报水平具有重要的意义。
雷达定量测量降水在佛子岭流域径流模拟中的应用
张亚萍, 程明虎, 徐慧, 王嘉涛
2007, 18(3): 295-305
摘要:
以位于合肥雷达西南100 km的佛子岭闭合流域 (1813 km2) 及该流域的6个子流域为研究区域, 用地面雨量计和雷达-雨量计联合校准两种方法进行流域面雨量计算, 将两种方法计算的面雨量分别作为TOPMODEL (TOPography based hydrological MODEL) 降水-径流模型的输入, 对模型输出结果进行比较。个例分析表明:雷达-雨量计联合测量降水的精度是否高于单独用地面雨量计计算的精度, 在一定程度上取决于用于校准的地面雨量计数目和代表性; 即使雨量计计算的整个流域面雨量与雷达-雨量计联合校准后的结果接近, 对应子流域面雨量的结果仍然会存在差别; 不同方法计算的某一子流域面雨量的差别越大, 则TOPMODEL水文模型输出的该子流域径流深的差别也越大。
利用双多普勒雷达分析对流云垂直运动结构试验
袁野, 杨光, 胡雯, 曾光平
2007, 18(3): 306-313
摘要:
对流云是我国南方地区主要的降水云系, 含有丰富的云水资源, 是南方人工增雨作业的主要对象。为了研究江淮地区对流云发生发展规律, 利用双多普勒雷达反演技术分析了发生在2004年7月31日的一块对流云不同发展阶段的垂直运动结构。对流云在发展阶段以上升气流为主, 底层辐合明显, 结构紧密; 成熟阶段的上升与下沉气流势力相当, 且比发展阶段强盛, 强回波位置下移, 结构较发展阶段松散; 减弱阶段上升和下沉速度均减小, 水平辐散增强。结果表明:反演的不同阶段对流云垂直运动结构合理, 可以利用双多普勒雷达反演技术进行对流云三维运动结构研究。
利用多普勒雷达资料识别低空风切变和辐合线方法研究
王楠, 刘黎平, 徐宝祥, 张建云
2007, 18(3): 314-320
摘要:
该文研究了利用多普勒雷达径向速度资料识别低空风切变和辐合线的方法, 讨论了不同的计算“窗口”大小对资料预处理效果和梯度计算的影响, 并对几次强对流天气进行识别、分析。结果表明:预处理采取先中值滤波后滑动平均, 选择合适的“窗口”能在有效去除库间脉动的同时保持中尺度信息; 经过资料预处理后, 从径向速度计算的切变结果与径向速度中反映的中尺度结构比较一致, 能够从这些资料中自动提取辐合和切变的中尺度信息; 强降水回波与风切变高值区位置、变化趋势一致; 垂直切变能够提供径向风场的高低层配置信息; 利用径向速度资料可以实现对风切变和辐合线的自动识别, 为灾害性天气预警、预报提供重要的客观依据。
广东2005年“3·22”强飑线天气过程分析
谢健标, 林良勋, 颜文胜, 梁巧倩, 刘燕
2007, 18(3): 321-329
摘要(6194) HTML全文 (3446) PDF 19840KB(22056)
摘要:
利用地面常规及自动气象站观测、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料和多普勒雷达探测等资料, 对2005年3月22日广东一次近年罕见的强飑线过程进行了天气动力学和中尺度的诊断分析, 对伴随飑线的强风暴区天气系统配置、空间结构特征及其演变特征等作了深入的探讨, 同时计算了强对流天气发生区域的有关物理量, 从中发现了一些有意义的事实, 以求为以后广东春季强对流天气的监测和预警提供一些有益的帮助。
南海夏季风强度年代际变化基本特征
李霞, 梁建茵, 郑彬
2007, 18(3): 330-339
摘要:
利用美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心 (NCEP/NCAR) 的再分析资料, 通过合成分析、对比分析等方法, 对南海夏季风的年代际变化的划分、不同年代际阶段平均场的差异及其成因进行研究。分析表明:南海夏季风强度具有显著的年代际变化特征, 在20世纪70年代末出现了年代际时间尺度的转折, 可将其分成两个阶段, 1960—1976年 (简称第一阶段) 和1980—1998年 (简称第二阶段), 第二阶段与第一阶段相比, 南海地区夏季西南风强度显著减弱, 年际变化的方差显著变大, 变化周期变短, 但是南海中南部地区的上升运动却有所加强。夏季, 从低层到对流层高层, 中国大陆上空的气温显著降低, 海洋上空的气温有所升高, 在热力作用下, 导致大陆中低层位势高度增加比海洋上大, 形成大陆地区反气旋性环流加强, 从而减弱了南海中北部地区的西南风。从辐散风场来看, 赤道东太平洋地区海温显著增加可能对南海中南部地区上升运动的加强起着重要的作用。
云南夏季旱涝与前期冬季环流变化的关系
晏红明, 王灵, 周国连, 鲁亚斌
2007, 18(3): 340-349
摘要:
夏季气候异常的前期信号特征分析一直是短期气候预测工作的重点。利用1948—2004年NCEP/NCAR月平均再分析资料、1961—2004年云南124个站的月平均降水和1948—2003年英国Hadley中心的月平均海温资料, 分析了云南夏季旱涝的时空特征, 探讨了云南夏季旱涝与前期大气环流和大气热力状态变化的关系, 发现云南夏季旱涝前冬12月—1月, 特别是1月东亚中高纬度地区的大气环流变化和赤道附近高低层大气的热力状态对云南夏季旱涝有重要的指示意义, 当前冬东亚大槽强 (弱), 冬季风强 (弱), 赤道附近高低层大气温度偏低 (高) 时, 后期云南夏季降水偏多 (少)。同时, 初步探讨了东亚冬夏季风环流变化的相互联系及热带海温变化的可能影响, 指出冬季到夏季印度洋和赤道西太平洋地区持续的海温异常有可能通过改变夏季海陆的热力对比, 进而影响夏季风活动和云南夏季降水的变化。
公路交通事故与气象条件关系及其气象预警模型
罗慧, 李良序, 胡胜, JohnNairn, 刘宇, 郑磊
2007, 18(3): 350-357
摘要:
以西安地区为例, 分析该地区2002年1月—2004年12月连续3年逐日公路交通事故资料1096个样本, 以及该地区、对应的逐日13个气象要素资料, 并将样本数据划分为春夏和秋冬两个半年, 来考虑气象要素在不同时段的不同影响, 建立合理有效的公路气象预警模型。通过2005年3月—2006年4月交通事故发生起数共365个测试样本的检验, 发现这个模型具有较高的预测准确性, 运用该地区气象要素建立公路交通事故的预警模型是可行而有效的。研究表明:西安地区气象要素中包含着影响和可以预测当地公路交通的信息, 按照在logistic方程中的显著性大小和因子负载的大小, 在春夏半年 (4—9月), 影响西安地区公路交通事故相关因素依次为:能见度因子、相对湿度因子和降水因子; 而在秋冬半年 (10月—次年3月), 依次为温度因子、能见度因子、降水因子。
自动与人工观测降雨量的差异及相关性
任芝花, 冯明农, 张洪政, 鞠晓慧, 王颖
2007, 18(3): 358-364
摘要:
利用全国627个基准、基本站2005年自动与人工雨量业务观测资料, 分析了业务上自动与人工观测的降雨量的差异以及引起差异的原因, 并分析了自动观测与人工观测的降雨量的相关性。结果表明:自动观测比人工观测的日降雨量平均偏高0.12 mm, 标准差为0.70 mm, 相对偏高1.42%。627个站中, 80%的站自动与人工观测的年降雨量差值在5%以内; 近4%的站年降雨量差值在10%以上。年降雨量相对差值较大的站, 其年降雨量均较小。空间采样差、20:00 (北京时) 定时观测中人工与自动观测时间的不一致以及其他突发事件均会导致自动与人工测量的日降雨量的差异, 甚至显著差异。由于观测仪器不同引起的降雨测量系统误差差别, 导致自动与人工观测降雨量的系统偏差。自动观测与人工观测的日降雨量呈线性相关, 相关系数为0.9988。
自动雨量站降雨资料质量评估方法研究
张强, 涂满红, 马舒庆, 杨志彪, 罗永春
2007, 18(3): 365-372
摘要:
利用19种不同型号的自动雨量站2005年6—9月在北京 (54511)、宜昌 (57461) 和南京 (58238) 3站的实测对比观测资料, 进行降雨资料质量评估, 不同的评估方法将会导致评估结果的差异。结果表明:采用自动气象站降雨资料和雨量筒人工定时观测记录作为降雨量参考标准对自动雨量站进行评估时, 由于降雨量参考标准本身存在的不确定性, 或多或少影响了评估结果的准确性。在广泛试验的基础上, 提出了采用基于各自动雨量站观测结果的拟合降雨量作为降雨量参考标准的新思路, 并对拟合降雨量的可行性、适用性以及计算方法进行了详细论述。
青海高原雪灾预警模型与GIS空间分析技术应用
周秉荣, 李凤霞, 申双和, 宋理明, 李红梅
2007, 18(3): 373-379
摘要:
利用GIS的空间分析技术, 可以将分析对象的最小单元细化到具体的地理单元上, 从而提高空间分析精度。雪灾分析中危险度函数的建立, 可以实现雪灾的综合分层次预警评估。应用地理信息系统 (GIS) 和遥感 (RS) 技术, 沿用前人研究的降水量与积雪深度关系成果, 定义了青海高原雪灾畜牧业生产危险度函数和社会经济危险度函数, 并建立了青海高原天气学雪灾预警模型和遥感雪灾预警模型, 对青海高原雪灾进行分层预警, 以期明确各地区雪灾发生的机理, 提高雪灾预测精度, 有针对性地提出减灾防灾措施。结果表明:该模型可以快速、准确地实现高原雪灾预警, 在一定程度上提高了青海高原雪灾的预警能力。
非对称台风bogus方案设计和初步试验
瞿安祥, 麻素红
2007, 18(3): 380-387
摘要:
国家气象中心台风路径数值预报模式自1996年6月投入业务运行以来, 一直在背景场中采用经验平滑滤波技术消除浅台风和嵌入轴对称的台风bogus涡旋技术。但事实上, 在采用经验平滑技术消除背景场中弱的位置不准确的浅台风涡旋同时, 也滤除了台风中心周围一些宝贵的非对称气流结构, 同时, 由于实际的台风涡旋结构是非对称的, 因而对采用轴对称涡旋的模式初始场而言, 或多或少的贡献了一些模式预报结果的路径误差。为了调查这部分非对称结构对台风预报路径误差的影响, 从T213L31全球谱模式提供的背景场中抽取浅台风周围的非对称流场, 将之加入到轴对称的台风bogus涡旋中。初步的个例试验发现, 加入非对称流场后, 能有效地减少台风路径预报误差。
多普勒雷达资料在暴雨临近预报中的应用
王改利, 刘黎平, 阮征
2007, 18(3): 388-395
摘要:
强暴雨、台风暴雨等灾害性暴雨天气是造成洪涝灾害最主要的降水天气系统。以广州雷达和梅州雷达的拼图资料以及温州单站雷达资料为基础, 讨论了TREC方法中时间步长、网格大小及雨强阈值等参数变化对跟踪结果的影响, 并对TREC矢量场进行了平滑处理, 这在一定程度上减少了TREC矢量场中由于地物回波和回波梯度变化造成的一些明显错误的矢量, 得到较为连续的矢量场, 并将得到的矢量场用于暴雨的临近预报。个例分析及预报结果的验证表明:通过选择合适的参数, 雨强CAPPI、反射率因子CAPPI和CR 3种资料得到的TREC矢量场一致性好, 能够反映我国的强暴雨、台风暴雨等灾害性暴雨的移动方向。CR资料的外推预报结果稍差于其他两者, 3种资料预报的准确性都随着预报时间的递增而降低, 对连续时刻的TREC矢量进行拟合, 有助于提高预报准确率。TREC方法对于结构比较复杂、不易识别的台风暴雨等灾害性暴雨天气, 在预警方面具有一定应用价值。
国家973项目“我国南方致洪暴雨监测与预测的理论和方法研究”专家组扩大会议和后3年启动会议在京召开
王德英
2007, 18(3): 395-395, DOI: 10.11898/1001-7313.20070334
摘要:
为了突出对β-中尺度暴雨机理的研究,提高暴雨监测与预测水平,总结前两年研究工作进展,落实项目后3年研究工作任务并制定研究工作的总体目标,2007年5月22—23日,国家973项目“我国南方致洪暴雨监测与预测理论和方法研究”专家组扩大会议和后3年启动会议在北京召开。会议全面研讨并落实了课题责任制,调整了课题任务书,突出了研究重点和有应用前景的创新成果的形成,并围绕项目的总体目标对后3年的研究工作做出了总体的部署。
基于非静力模式物理扰动的中尺度集合预报试验
谭燕, 陈德辉
2007, 18(3): 396-406
摘要:
以GRAPES中尺度有限区模式作为试验模式, 从模式的不确定性方面来构造中尺度的集合预报, 重点考虑物理因子与初始条件的扰动作用。针对2004年7月10日北京城区的突发性暴雨过程进行了36 h的集合预报试验。结果表明:GRAPES模式可有效地捕捉到中尺度过程的信息; 中尺度集合预报是可行的, 可改进中尺度暴雨过程落区、强度的预报; 不同集合方案的预报结果各不相同, 同一方案各个成员的预报结果也有差异, 即存在适宜的离散度; 在离散度分析中发现在北京附近存在一个明显大值区, 且在大气中低层的垂直结构表现出一致性, 表明这一区域的预报不确定性很大。从集合检验结果中得到:单纯考虑模式物理扰动来构造中尺度集合预报系统有一定难度, 当加入初始场不确定信息后, 同时考虑模式的不确定性和初始场的不确定性, 有助于捕捉更多的中尺度系统的不确定信息, 有助于构造更为有效的中尺度集合预报系统。
六种近地层湍流动量输送系数计算方案对比分析
胡艳冰, 高志球, 沙文钰, 肖涛, 高超
2007, 18(3): 407-411
摘要(2620) HTML全文 (480) PDF 925KB(1527)
摘要:
选取30多年来近地层湍流通量研究中具有代表性的六种参数化方案, 应用GAME/Tibet试验中那曲通量观测站的实测资料, 对比分析了各方案计算所得的湍流动量输送系数 (CM) 之间的差异。结果表明:六种参数化方案计算得到的湍流动量输送系数之间存在较大差异。对于那曲观测站稀疏短草下垫面而言, 稳定条件下当理查孙数小于0.1时, 除Businger71方案存在显著低估以外, 其他各方案均能较好估算湍流动量输送系数; 不稳定条件下, Dyer74方案对湍流动量输送系数的估算效果最好, 其次为Wang02, Launiainen95和Louis82方案, Businger71方案误差较大。
2005年登陆我国热带气旋特征分析
曹祥村, 袁群哲, 杨继鉝, 易海祁
2007, 18(3): 412-416
摘要(3544) HTML全文 (494) PDF 968KB(1453)
摘要:
热带气旋是影响我国沿海的主要灾害性天气系统之一, 它产生的狂风、暴雨、巨浪和风暴潮, 给沿岸地区人民生命和国家财产安全带来严重威胁。而严重的台风灾害, 往往是台风登陆引起的。为进一步研究登陆热带气旋的活动规律, 总结了2005年登陆我国热带气旋的特点, 结果表明:2005年登陆我国热带气旋具有登陆季节短、登陆地点分布异常、台风比例异常偏高、灾害损失极为严重的特点。同时, 还讨论了2005年登陆我国热带气旋异常的气候原因, 并指出未来几年登陆热带气旋和台风的年频数处在上升趋势中。