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2009年  第20卷  第3期

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雷达资料在登陆台风“桑美”数值模拟中的应用
施丽娟, 许小峰, 李柏, 杨洪平, 许凤雯
2009, 20(3): 257-266
摘要:
将国内多普勒天气雷达的反射率因子及径向风资料引入ARPS-3DVar同化系统进行同化,针对2006年登陆浙江苍南并造成严重影响的超强台风“桑美”,探讨多普勒雷达资料同化对台风模拟初始场和预报场的改进作用。结果表明:利用ARPS-3DVar同化雷达资料可以明显改善6 h同化窗口内的降水、风场和回波结构,并能提高模式对中尺度雨团位置、强度的模拟能力;雷达资料初始场同化后模拟的台风涡旋和台风眼结构与位置更加接近实况,各物理量空间分布结构更具有明显中尺度特征,从而改善了台风路径和降水的预报。但模拟过程中台风强度模拟偏弱,有待进一步改进。
登陆台风环流内的一次中尺度强对流过程
徐文慧, 倪允琪
2009, 20(3): 267-275
摘要:
2005年05号台风“海棠”登陆福建后,在外围云系里有1个明显发展的中尺度对流云团经过温州东部及北部地区,引起了强降水。通过分析这次中尺度对流系统的环流形势,得到该次中尺度对流系统的垂直结构特征,并对中尺度强对流系统的形成和发展机制进行研究。结果表明:台风东南急流在温州附近冷区边缘处低层受地形影响发生强烈辐合引起的垂直上升运动和冷暖空气相汇产生的对流不稳定性是台风环流内中尺度对流系统的主要形成机制;对流系统在暖湿空气和冷空气中心交汇处发展,西北侧的冷空气堆迫使暖湿东南气流沿西北倾斜的等熵面爬升,有利于倾斜对流系统的发展;低层条件不稳定区与中层条件对称不稳定区叠加,产生对流对称不稳定,在湿等熵面倾斜引起的涡旋发展的强迫机制下在中层产生范围较广的倾斜上升对流;由于等熵面的倾斜,大气水平风垂直切变或湿斜压性增加,进一步加强涡度的发展,使得对流系统向西北方向发展;另外,源于东南沿海,由台风东南气流输送的水汽为特大暴雨的产生提供了有利的热力条件。
2005年初夏亚洲季风异常及对华南强降雨影响
鲍媛媛, 金荣花, 琚建华, 康志明
2009, 20(3): 276-285
摘要:
利用国家气象中心1957-2006年基本观测站点逐日降水量资料,NCEP/NCAR所提供的2005年5—7月逐日OLR资料、日平均再分析资料及其相应的多年平均资料,采用诊断分析方法讨论了2005年初夏华南持续强降雨雨情、亚洲季风异常特征及其对华南持续强降雨的影响。结果表明:2005年南海季风在5月第6候爆发,较正常偏晚2候左右,导致华南前汛期比常年同期明显推迟;之后,南亚西南季风倾向于向东传播,西北太平洋副热带高压偏东偏弱,越赤道气流偏弱,使西南季风偏北风分量偏小,而东亚槽偏深,诸多因素使得西南季风在华南一带长时间维持,造成华南持续强降雨。同时还分析了澳大利亚冷高压、青藏高原南部到孟加拉湾一带热源的异常特征及其对亚洲季风和华南降雨的影响。
2007年夏季我国深对流活动时空分布特征
祁秀香, 郑永光
2009, 20(3): 286-294
摘要:
利用逐时FY-2C卫星红外亮温 (TBB) 资料讨论了2007年夏季 (6—8月) 我国深对流活动的时空演变特征,并同10年的深对流活动特征进行了对比分析。从TBB≤-52℃统计特征来看,2007年夏季我国大陆深对流活动主要集中在4个区域:华南沿海地区,青藏高原,云贵高原东部及四川、重庆,江淮流域。我国中东部地区深对流日际变化特征表明:不同月份深对流分布特征不同,深对流活动具有明显的间歇性、波动性特征。对比10年TBB≤-52℃统计结果来看,2007年夏季深对流日变化具有如下异常特征:华南地区深对流具有午后发展特征;青藏高原深对流活动持续时间明显短于10年统计结果,并且东传特征不明显;贵州东部、四川东北部山区、湖北西部山区、山东丘陵地带、江淮流域与华北平原深对流日变化表现出明显的多峰特征;江淮流域深对流日变化具有明显的向东传播特征。
“7·18”济南突发性大暴雨特征
王瑾, 蒋建莹, 江吉喜
2009, 20(3): 295-302
摘要:
运用FY-2号气象卫星资料、NCEP再分析资料、常规资料以及自动站加密观测资料,对2007年7月18日济南市突发性大暴雨天气过程的形成发展进行了综合分析。结果显示:这次大暴雨发生在大气层结十分不稳定和高、低空急流耦合的有利大尺度环流背景下,由强烈发展的中尺度对流云团直接造成,具有明显的中尺度特征。低层冷空气南侵,触发了具有高不稳定能量的对流发展;低空强劲的西南急流直抵黄河下游一带,不仅与南下的冷空气形成强烈辐合,还将大量水汽和能量输送到该地区,使降水得以加强。
统计预报海温场驱动的CAM3.1模式预报试验
韩雪, 魏凤英, 董敏, 董文杰
2009, 20(3): 303-311
摘要:
基于动力气候模式进行月一季尺度预报的“两步法”思想,提出一种新的预报海温场统计模型,并以该统计模型预报的海温场驱动NCAR CAM3.1模式对1981-2000年月时间尺度的东亚500 hPa高度距平场进行客观回报试验;在此基础上,提出了对预报结果的订正方法。结果表明:统计预报海温模型的预报海温场能够反映出全球海温空间分布的基本特征,并对表征ENSO事件的Niño3.4区海温变化的预报能力较强。该统计模型预报的海温场驱动的CAM3.1模式可以较好地预报出东亚500 hPa环流的主要分布特征,试验表明:适当的统计订正方法可以在一定程度上提高CAM3.1模式对东亚夏季500 hPa环流背景的预报技巧。
2—5月我国低温连阴雨和南方冷害时空特征
韩荣青, 陈丽娟, 李维京, 张培群
2009, 20(3): 312-320
摘要:
利用1951-2007年25月我国546个站逐日平均气温和24h降水量观测资料以及南方早稻区代表站日照时数观测资料,定义了全国统一的低温连阴雨标准和早稻区低温冷害标准,并采用统计分析方法,给出了1951—2007年2—5月我国低温连阴雨和低温冷害的时空变化特征。57年中,2—5月低温连阴雨平均日数以四川盆地、贵州、江南西部和华南最多。2—5月,低温连阴雨日数呈现由长江以南向黄河流域逐渐增加且范围扩大的特征。各月低温连阴雨日数20世纪50年代较少,1997年后呈现显著减少的趋势。1963-1996年,各月低温连阴雨日数的EOF第1特征向量呈现出月际反相变化,并有年代际振荡特征。对于各地区的早稻播种而言,1951年以来,四川盆地和长江中下游地区低温冷害较华南地区偏多、偏重,但2000年以来各早稻区的低温冷害都在减少,早稻区低温冷害存在显著的年际和年代际周期振荡特征。
对流性降水云微波辐射特性
王小兰, 程明虎, 周凤仙
2009, 20(3): 321-328
摘要:
结合MM5模式和三维微波辐射传输模式, 对2003年7月9日宜昌地区一次典型的中尺度降水中心的对流性降水云微波辐射特性进行研究。结果表明:MM5模式模拟的降水量和落区与实况一致,模拟的水凝物廓线也与TMI反演值接近,85.5 GHz通道辐射亮温与TMI实测情况相近。85.5 GHz通道亮温与地面雨强相关性很弱, 受云中云冰和雪花的散射降温作用显著, 由于其他粒子的综合作用以及斜角观测造成的位置偏移, 霰粒子对该通道亮温散射作用不明显。19.35 GHz通道亮温随雨强增加先升温后降温; 与霰粒子含量表现出明显的负相关关系。37.0 GHz通道亮温随雨强的增加而降温, 雨强大于20 mm/h后达到饱和, 主要受雨水降温作用影响。倾斜观测比天顶垂直观测产生更低的亮温低值中心, 且频率越高, 低值中心的偏移越严重。
极轨气象卫星自动地标导航方法
杨磊, 杨忠东
2009, 20(3): 329-336
摘要:
该文实现了一种极轨气象卫星的自动地标导航方法。地标导航能够纠正由于姿态而引起的定位误差。首先根据当前轨道遥感卫星图像中海洋、陆地、河流等地物特征能量的概率分布情况,利用全球模板,建立地标库,然后通过最大相关系数方法计算地标偏移量,从而获得姿态偏差,之后利用计算得到的姿态偏差对遥感卫星图像重新导航,获得地理定位结果。利用FY-1D扫描辐射计的遥感数据对方法进行检验,结果表明:该文所提出的自动地标导航方法可以有效纠正由姿态而引起的定位误差,达到像素级的定位精度。该方法能够突破传统地标导航方法需要丰富的遥感卫星历史资料的限制,拓展传统地标导航方法的适应范围。该方法已在我国2008年5月发射的新一代极轨气象卫星FY-3号上得到应用,并将在下一代静止轨道气象卫星FY-4号上进一步开发。
利用探空资料验证GOME卫星臭氧数据
蔡兆男, 王永, LiuXiong, 郑向东, KellyChance, 刘毅
2009, 20(3): 337-345
摘要(4387) HTML全文 (635) PDF 897KB(1771)
摘要:
利用1996年3月-2003年6月部分时段拉萨、西宁、北京3个站的臭氧探空资料验证了GOME(Global Ozone Monitoring Experiment)卫星臭氧廓线及对流层臭氧柱总量。对比结果表明:在对流层中下层,拉萨和西宁两地GOME与探空的平均偏差小于5%,北京地区平均偏差小于10%;在对流层上层/平流层下层,拉萨和西宁平均偏差小于10%,北京小于20%;在平流层中上层3个站的平均偏差均小于5%。在对流层上层/平流层下层区域,GOME与臭氧探空的平均偏差在北京明显高于拉萨和西宁。3个地区对流层柱总量的平均偏差都在10%以内,表明该资料可用于研究我国对流层臭氧总量的变化规律。同时段的GOME最低层(0~2.5km)月平均臭氧浓度对比结果显示,GOME结果同地面臭氧观测值有很好的相关性,GOME臭氧浓度反映了拉萨、瓦里关、临安地面臭氧浓度的主要变化特征。
地基GPS遥感观测北京地区水汽变化特征
柳典, 刘晓阳
2009, 20(3): 346-353
摘要:
利用2004—2007年SA34(北京大学)站的GPS观测数据,运用GAMIT软件解算反演了间隔30min的连续变化大气水汽总量(PW)。与北京南郊观测场得到的探空结果作比较,均方根误差(RMSE)在2~3mm之间。通过对大气水汽作月平均,得到每月的大气水汽总量口变化曲线,并初步分析了夏季水汽日变化与地面比湿、降水、地面气温以及地面风矢量的关系。结果表明:北京地区夏季7月大气水汽总量最小值出现在08:00(北京时)左右,8月大气水汽总量最小值出现在08:00到12:00左右(各年表现出一定的差异),夏季大气水汽总量的最大值出现在01:00到03:00;7月和8月的日变化在夜间变化趋势有所不同;大气水汽总量最大值出现时刻与地面小时降水有一定相关性,且大气水汽总量的日变化明显受风矢量日变化的影响。通过对大气水汽总量的时间序列进行小波分析,得到1年大部分时间里,水汽变化存在大约12d的周期。采用前期的大气水汽总量平均值和短时大气水汽总量增量两个条件进行降水的判断,认为夏季降水的出现时刻与差值的高值区有比较好的对应。
基于最小二乘支持向量机的副热带高压预测模型
刘科峰, 张韧, 洪梅, 余丹丹, 王辉赞
2009, 20(3): 354-359
摘要(2976) HTML全文 (557) PDF 973KB(1884)
摘要:
采用EOF时空分解、小波频牢分解和最小二乘支持向量机(LS-SVM)交叉互补方法,建立夏季500 hPa位势高度场的预测模型,用以描绘和表述副热带高压形势场的形态和变化。首先用经验正交函数分解(EOF)方法将NCEP/NCAR再分析资料500 hPa位势高度场序列分解为彼此正交的特征向量及其对应时间系数,随后提取前15个主要特征向龟的时间系数(方差贡献96.2%),采用小波分解方法将其分解为相对简单的带通信号,再利用LS-SVM方法建立各分量信号的预测模型,最后通过小波时频分量重构和EOF时空重构,得到500hPa位势高度场的预测结果以及副热带高压形势场的预测。通过对预测模型的试验情况和分析对比,结果表明:基于上述思想提出的算法模型能较为准确地描述500 hPa位势高度场的形态分布并预测1~7 d的副热带高压活动,对10~15 d的副热带高压活动预测结果也有参考意义。
EOS/MODIS数据在甘蔗寒害监测评估中的应用
匡昭敏, 李强, 尧永梅, 丁美花
2009, 20(3): 360-364
摘要(2385) HTML全文 (566) PDF 721KB(1935)
摘要:
利用250 m分辨率的EOS/MODIS数据,采用植被状况指数法,以广西甘蔗种植区为例,研究应用遥感方法进行甘蔗寒害监测评估的技术方法。在通过使用地理信息数据,结合GPS测定的甘蔗训练样本区,应用EOS/MO—DIS数据获取了广西甘蔗种植区域的基础上,根据甘蔗遭受寒害后叶绿素减少,从而导致归一化植被指数值发生变化的原理,建立甘蔗寒害遥感监测评估模型和产品制作流程。对2008年初广西甘蔗寒害的空间分布及其灾害面积进行监测评估,监测评估结果与灾情调查实况一致,重寒害区主要出现在广西北部和中部的甘蔗种植区,东南部、沿海地区及右江河谷的甘蔗区寒害相对较轻,灾害面积测算误差小于5%,结果表明:应用EOS/MODIS数据开展甘蔗寒害的空间分布及灾害面积的监测评估,能较好地满足业务需求。
东北区域水体密度指数估算方法
祝青林, 刘莉, 尹文昱, 王丽娜
2009, 20(3): 365-369
摘要(2741) HTML全文 (559) PDF 624KB(2151)
摘要:
水体密度指数是生态质量气象评价的一个重要指标。该文提出了一种利用MODIS遥感数据估算水体密度指数的方法,首先利用水体与地物遥感光谱特性的差异,对指示性水体的面积进行精确识别和提取;通过选择不同时相MODIS数据与地而水文观测资料建立统计关系模型,实现对区域水环境面积的估算;最后计算归一化权重系数,实现东北地区水体密度指数的估算。
青岛奥帆赛高分辨率数值模式系统研制与应用
苗世光, 孙桂平, 马艳, 徐晓亮, 王晓云, 林行, 蒋维楣, 刘红年, 张宁, 孙林, 王耀庭
2009, 20(3): 370-379
摘要:
该文初步建立了青岛奥帆赛高分辨率数值模式系统(包括预报模式和释用模式)。预报模式基于Weather Research & Forecast(WRF)模式V3.0,模式设计为网格数60×50×38,水平分辨率500 m。在IBM小型机上用8个线程作15 h预报所需机时约为1 h 20 min,可满足实时业务预报需要。利用高分辨率边界层模式和城市小区尺度模式对该预报结果进行了动力释用(水平分辨率分别为100 m和10 m)。该模式系统于2008年夏季进行了实时运行试验,模式产品在北京奥运气象服务中心青岛分中心使用。结果表明:该模式系统有较强的稳定性和实用性,对城市热岛、海陆风、地形及建筑物影响等局地环流特征有较好的模拟效果。数值试验分析表明:城市化引起城市热岛效应,增大了海陆温差,使海风加强;城市建筑物拖曳作用使风速减小,从而使海风推进速度减缓;精细下垫面资料的引入对海风等局地环流高分辨率数值模拟至关重要。
北京奥运交通路段精细预报
张德山, 丁德平, 穆启占, 张姝丽
2009, 20(3): 380-384
摘要(2644) HTML全文 (517) PDF 627KB(1401)
摘要:
利用2007年6月1日-9月30日北京奥运交通路段27个自动气象站(含9个路面自动气象站)的监测资料,对各自动气象站的气象要素与北京市观象台同期气象要素进行统计相关分析,得出97个一元线性关系式,其各气象要素的相关系数(最高气温为0.9103~0.9884,最低气温为0.8777~0.9883,相对湿度为0.7499~0.9682,路面环境最高气温与路面最高温度为0.8502~0.9288,路面环境最低气温与路面最低温度为0.9171~0.9851)均通过Fα=0.01的检验。2008年8月北京奥运会期间,在北京市气象台短期预报产品的基础上,根据线性回归关系式,生成交通路段客观预报产品,并应用于服务。