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2009年  第20卷  第4期

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近57年我国气温格点数据集的建立和质量评估
张强, 阮新, 熊安元
2009, 20(4): 385-393
摘要:
在普通克里金插值方法的基础上, 引入高程因子并充分考虑插值的边界效应, 对1951:2007年我国气温站点资料进行空间结构分析和插值, 得到我国地面气温日、月、年平均值1°×1°格点数据集。数据集的质量评估结果表明:高程在我国区域气温空间结构分析和插值中起着重要作用, 高程资料的引入有效提高了大部分高山地区的插值效果; 相比站点资料, 所建立的格点数据集在描述我国年平均气温以及季节平均气温分布时更为合理, 突出了温度场的大尺度特征; 数据集反映出了我国年平均气温变化趋势主要的空间差异; 数据集较好地反映了我国年平均气温变化状况, 1951- 2007年气温变暖幅度约为1.6 ℃, 增温速率0.28 ℃/10 a, 比全球或半球同期平均增温速率明显偏高, 且气温增暖主要发生在最近的20余年之内。另外, 格点数据集显示, 1998—2007年是1951年以来最暖的10年, 其中2006年全国平均气温距平接近2000年之前的历史最高年份1998年, 而2007年全国平均气温距平值超过1998年, 达到1951年以来的历史最高值1.3 ℃, 为最暖的一年。
北京地区不同天气条件下近地面大气电场特征
吴亭, 吕伟涛, 刘晓阳, 董万胜, 张义军, 李成才, 王美华, 杨晶, 李长河
2009, 20(4): 394-401
摘要:
利用2004年8月—2005年11月近地面大气电场仪的观测资料, 对北京地区不同天气条件下近地面大气电场特征进行分析。结果表明:北京地区晴天近地面大气电场日变化呈双峰双谷, 谷值分别出现在北京时05:00和12:00, 峰值分别出现在07:00和23:00, 并且表现出一定的季节变化; 晴天大气电场的变化与气溶胶含量的变化有密切关系, 两者呈正相关; 晴天大气电场与绝对湿度之间也表现出很强的相关性, 在一定程度上反应了水汽对大气电场的作用; 沙尘天气下风速均达到一定强度, 近地面大气电场为负值, 并且变化剧烈, 电场强度与PM10之间呈现较强的负相关, 而电场强度与风速之间没有表现出明显的相关性。
时间差闪电监测网的误差分析和布局优化
张文娟, 孟青, 吕伟涛, 姚雯, 张义军
2009, 20(4): 402-410
摘要:
在时间差闪电定位算法的基础上, 采用蒙特卡罗模拟方法, 实现了对闪电定位误差的定量评估。详细分析了闪电定位系统中测站数目、布站方式和站址基线长度3个因素对定位结果的影响。研究表明:定位误差与测站数目、布站方式和基线长度有密切关系。当测站数目一定时, 矩形加中心站的布站方式定位结果较好; 当布站方式一定时, 测站数目越多定位误差越小; 在仪器允许的探测范围内, 基线越长, 覆盖区域越大, 定位误差越小。闪电定位误差的定量分析研究, 为闪电监测网的站址选择、子站布设等实际工作提供了重要参考依据。
ISCCP产品和我国地面观测总云量差异
王旻燕, 王伯民
2009, 20(4): 411-418
摘要:
国际卫星云气候计划ISCCP是国际上较权威和客观的云气候性研究计划, 自1983年以来为研究全球云和辐射平衡、云水资源分布等提供了有价值的数据。在分析总云量卫星和地面两种观测方式差异的基础上, 研究了1984-2006年ISCCP D2产品和我国地面观测云资料数据集总云量空间及时间差异。尽管两套资料能一致揭示我国总云量的分布形势和气候变化特征, 但区域性差异仍比较明显。天基、地基数据可对比格点上, 全国平均而言总云量卫星观测结果比地面观测偏高8.46%, 华南地区差异最小、东北地区差异最大。气候变化趋势分析结果表明:近23年我国总云量呈减少趋势, ISCCP D2产品总云量每年减少速度为0.015%, 小于地面观测的总云量每年减少速度 (0.063%); 东北地区总云量缓慢增多, 而青藏高原、西北地区总云量减少。利用卫星和地面资料均以累积距平法检测出1984—2001年总云量减少、2002-2006年总云量显著增加。
夏季青藏高原热源低频振荡对我国东部降水的影响
王跃男, 陈隆勋, 何金海, 张博
2009, 20(4): 419-427
摘要:
利用NCEP/NCAR逐日再分析资料及长江中下游降水资料, 诊断和分析了长江中下游地区旱年1978年、涝年1999年青藏高原东部大气热源与降水季节内振荡的关系, 并着重讨论了青藏高原低频热力过程的经、纬向传播, 结果表明:1978年夏季青藏高原东部大气热源存在10~20 d周期为主的振荡, 交叉谱分析表明:青藏高原东部热源与长江中下游降水在10~20 d频段存在显著相关, 且青藏高原激发的周期为10~20 d的低频振荡热源在纬向上呈现出驻波形式; 1999年夏季青藏高原东部热源存在30~60 d周期为主的振荡, 热源与长江中下游降水在30~60 d频段存在显著相关。
一次锋面气旋云系中强对流云团的识别
朱亚平, 程周杰, 刘健文
2009, 20(4): 428-436
摘要:
利用NOAA-16/AMSU-B微波亮温资料和GOES-9光学遥感资料对2004年6月16日一次锋面气旋云系中的强对流云团进行识别, 尝试了NOAA-16/AM SU-B微波两窗区通道亮温、3个微波水汽通道间亮温差, GOES-9红外亮温阈值、水汽和红外通道亮温差、红外和水汽通道亮温多光谱逐个修改聚类等方法, 通过比较各种方法的识别结果, 分析各种识别技术的特点, 同时采用地面常规观测资料进行叠加, 对识别方法进行了验证。结果表明:微波对强对流云团均能较好识别, 但89 GHz通道亮温受地表影响较大, 不能很好剔除过冷水体, 150 GHz通道亮温与微波水汽通道间亮温差的识别结果较一致, 3个微波水汽通道间亮温差对阈值的依赖性相对较小; GOES-9红外亮温阈值因其随时空变化对识别结果会造成较大差别, 而水汽和红外通道亮温差对强对流云团能进行较好定位, 但识别范围较小, 多光谱逐个修改聚类方法对积雨云的识别效果较好, 且和NOAA-16/AMSU-B识别结果有较好的对应关系; 地面常规观测资料的叠加结果也说明, 多波段遥感资料对强对流云团的识别结果与当时的天气现象及积雨云状均有较好的对应关系。
长江下游百年一遇的极值风速分布
黄世成, 周嘉陵, 任健, 陈兵, 程婷
2009, 20(4): 437-442
摘要(2877) HTML全文 (568) PDF 992KB(2972)
摘要:
利用2000-2006年长江下游沿江8个风速、风向观测点与邻近气象站同步对比观测资料和1971—2006年长江下游40个气象站风资料, 依据具99%置信水平的数理重构方案和极值Ⅰ型计算方法, 详细给出长江下游百年一遇风速分布状况。结果表明:长江下游沿江地区百年一遇极值风速为25~38 m/s, 较一般方法上限高3 m/s, 下限低2 m/s; 长江南京—镇江段和南通—崇明段, 是长江下游沿江地区的两个大风区, 百年一遇极值风速不低于29 m/s, 其在入海口附近可达34 m/s以上; 在长江常州—江阴段, 江南、江北对称分布两个风速相对低值区, 百年一遇极值风速为23~24 m/s。该结果充分考虑气象站风速资料和局地风速状况, 是沿江相关工程气象应用的重要补充。
近40年内蒙古候平均气温变化趋势
裴浩, AlexCannon, PaulWhitfield, 郝璐
2009, 20(4): 443-450
摘要(9579) HTML全文 (2403) PDF 1801KB(2164)
摘要:
基于1964—2003年内蒙古有关台站的逐日气温数据, 对前20年 (1964—1983年) 和后20年 (1984—2003年) 的候平均气温中值进行了对比, 并利用k-means方法进行了候平均气温变化趋势的聚类分析, 旨在阐明内蒙古气温变化的时空特点和规律。研究结果表明:内蒙古全境年平均气温普遍上升, 没有下降的现象。不同地区、不同季节气温变化格局不同, 北部变暖比南部更为明显, 冬季和夏末秋初变暖出现得更频繁。绝大部分地区大多数候平均气温都有所上升, 而且候平均气温变化存在纬向地带性。大多数台站四季里都有一些显著升温的候, 显著升温在冬季发生得更为频繁。同时, 有少数几个候出现气温下降的现象, 但未达到显著下降的程度。内蒙古绝大部分地区候最高、最低气温都有所升高, 但二者的差值在缩小。候最低气温出现时间有所提前, 候最高气温出现时间有提前也有推迟, 但总体上不同地区候最高、最低气温出现时间更加同步。因此, 候最高、最低气温的时空均一性有所增强。候最高气温出现时间与候最低气温出现时间的间隔有扩大迹象。总之, 全球气候变暖降低了气温的季节和地区差异。
高温中暑气象等级评定方法
陈辉, 黄卓, 田华, 吴昊
2009, 20(4): 451-457
摘要(3890) HTML全文 (612) PDF 955KB(2100)
摘要:
在全球气候变化的大背景下, 高温热浪天气频繁出现, 由其引发的群发性中暑事件不断发生。为了有效预防极端高温天气对人体健康的影响, 利用全国358个重点城市1996-2005年逐日地面气象观测资料, 通过对气象要素与中暑的相关分析, 选择炎热指数为气象指标对引发中暑的气象条件进行了等级划分, 同时考虑不同程度高温天气的持续时间确定了高温中暑气象等级, 分别为可能发生中暑、较易发生中暑、易发生中暑和极易发生中暑4个等级。利用武汉市1994年和1995年7 -8月中暑人数与高温中暑气象等级进行对比分析, 结果表明:两者具有较好的对应关系。
利用ASTER数据分析南京城市地表温度分布
申双和, 赵小艳, 杨沈斌, 周强
2009, 20(4): 458-464
摘要:
城市环境日益受到人们重视, 南京是长江下游人口密集的城市, 研究南京市地表温度分布对了解南京城市气候, 改善生活环境, 为城市发展规划提供有效的气象服务具有一定科学意义。该文利用2002年8月21日10:30 (北京时) ASTER热红外数据, 在ENVI软件的支持下, 通过劈窗算法反演南京城市地表温度, 进一步生成城市地表温度分布等温线图。用同时相ETM+数据进行验证, 二者十分吻合, 说明ASTER反演结果可靠。结果表明:南京市存在明显的热岛效应, 城市地表温度分布差异大; 不同下垫面的地表温度差异明显, 城区地表温度总体高于郊区, 植被覆盖密集区地表温度低于植被稀疏地, 具有较大水域面积和较密植被的城中各大公园形成多个冷岛, 长江水体温度最低; 随着城市的扩大, 新城区热岛效应更加明显。水体和密集植被能显著改善城市环境。
风廓线雷达探测降水过程的初步研究
何平, 朱小燕, 阮征, 吴蕾, 杨馨蕊, 马舒庆
2009, 20(4): 465-470
摘要:
为利用风廓线雷达 (WPR) 开展降水研究, 分析了2006年8月25-26日北京延庆WPR探测降水个例。降水前高空出现持续时间长达10h以上的水平风垂直切变; 在信噪比 (SNR) 时间序列资料中出现比较清晰的SNR极值层, SNR极值层所处高度与水平风垂直切变高度相吻合。降水期间及前后, 水平风探测高度明显增高2km以上。随地面降水的临近, 下降速度所处高度逐渐降低, 从高空一直延伸到低空, 持续时间长达10h。资料分析表明:国产WPR可以在降水天气工作, 其探测资料能及时反映大尺度流场的变化。通过WPR提供的功率谱密度、SNR、水平速度、垂直速度等多种资料, 可从多种角度了解降水过程; 特别是WPR可以同时探测垂直气流速度、粒子落速及其高度分布, 进而可以估计降水粒子尺度谱及其高度分布, 便于开展更深层次的降水物理过程研究。
径流量Z指数与Palmer指数对河西干旱的监测
王劲松, 黄玉霞, 冯建英, 王宝鉴
2009, 20(4): 471-477
摘要(4629) HTML全文 (602) PDF 627KB(1871)
摘要:
利用河西内陆河水文代表站1959-2004年逐月径流量资料、内陆河流域灌溉区1949-2001年耕地面积及代表站1961-2005年的气象资料, 通过对径流量进行正态化处理来确定径流量Z指数, 并以径流量Z指数作为径流干旱指数, 对旱涝等级进行划分; 考虑径流量Z指数的旱涝等级与农业灌溉用水实际情况之间的关系, 给出了径流量Z指数的灌溉指标。将径流量转化为降水量, 改进Palmer旱度模式, 且在作改进后, 又将潜在蒸散量的计算法由利用桑斯威特公式改为利用彭曼公式。结果表明:将径流量考虑到Palmer干旱指数中并改变蒸散量的算法, 使得该指数对河西灌溉区干旱情况的监测均有所改善。对照河西地区的干旱事件, 径流量Z指数监测到的干旱情况, 比Palmer干旱指数改进前、后监测到的干旱情况效果更佳。径流量Z指数能更真实地反映河西灌溉区干旱状况。
我国东部季风区冬季气温的气候变暖特征
陈少勇, 郭忠祥, 高蓉, 韩通
2009, 20(4): 478-485
摘要:
利用我国东部季风区375个测站1961-2006年平均地面气温资料, 采用线性趋势分析、EOF, REOF, MannKendall、小波分析等方法, 分析了季风区冬季气温异常变化规律。结果表明:我国东部季风区冬季气温增温明显, 近46年增温率为0.39 ℃/10a, 增温率从南向北增大, 黄河南部气温的稳定性高于北部, 增温不显著的区域主要在季风区的南部, 川东和云南局部有显著的下降趋势。根据REOF分析将该区冬季气温异常细分为南、中、北部区3个分区, 各区气温异常变化存在准5年和22年周期, 从20世纪70年代初期开始气温转为上升, 普遍在1986-1987年发生了突变, 在21世纪初气温开始回落。异常偏暖年大部分出现在1990年以后。
沙瓦特指数的一种迭代算法
王学忠, 胡邦辉, 吕梅, 邹力, 倪东鸿
2009, 20(4): 486-491
摘要(3264) HTML全文 (604) PDF 559KB(2152)
摘要:
为了提高沙瓦特指数的计算精度, 在沙瓦特指数计算方案中引入二分法:先用于计算抬升凝结高度上的要素, 进而计算假相当位温, 再依据假相当位温守恒性质用于计算500 hPa气块温度。与其他方案对比表明, 该迭代算法计算的沙瓦特指数精度较高; 与查表法所得的气块温度对比表明, 该迭代算法得到的气块温度的最大绝对误差为1.36 ℃, 平均误差 (-0.68 ℃) 与平均绝对误差 (0.69 ℃) 数值接近; 迭代算法与查表法之间以系统性偏差为主; 此外, 该迭代算法计算量小, 收敛速度快, 具有推广应用价值。
我国夏季降水与青藏高原春季NDVI的关系
范广洲, 周定文, 黄荣辉, 华维, 王永立
2009, 20(4): 492-496
摘要(3403) HTML全文 (581) PDF 977KB(2348)
摘要:
利用1982年1月-2001年12月NDVI资料、台站降水资料和NCEP/NCAR再分析资料, 通过相关分析和合成分析方法, 初步分析了我国夏季降水与青藏高原春季植被的关系及可能机理。结果发现:青藏高原春季NDVI与我国夏季降水相关系数从南到北呈西北-东南向“ + - +”带状分布。合成分析也表明:青藏高原春季NDVI大、小值年降水年内分布也存在明显差异。降水的上述差异, 可能是由于青藏高原春季NDVI变化导致热源效应改变, 引起大气环流变化造成的。对环流分析也发现:大气环流的变化特征与降水变化表现出很好的一致性。
气象信息传输业务流程优化的初步分析
肖文名, 酆薇, 杨根录
2009, 20(4): 497-503
摘要:
以雷达、自动站、T213数值预报产品及卫星4种资料为例, 应用规范的流程分析方法分别绘制了其传输流程图, 在此基础上选定了几个关键时间点(资料产生时刻、资料到省气象局时刻、省气象局发送时刻、国家气象信息中心接收时刻、国家气象信息中心广播时刻、省气象局广播接收时刻等), 并据此定义了几个关键性能指标(KPI:key performance indicator), 通过传输时效测试, 捕获了4类资料端到端流程中各关键点时刻, 然后进行定量统计和分析, 针对分析中揭示的影响时效的关键环节进行诊断, 提出优化调整方法并实施, 较大地提高了传输时效, 取得了很好的业务效果。
自动气象站运行效能统计
李雁, 梁海河, 孟昭林, 裴翀, 石城
2009, 20(4): 504-509
摘要(2995) HTML全文 (586) PDF 667KB(2030)
摘要:
利用中国气象局气象探测中心综合气象观测系统运行监控平台中对自动气象站的监控情况, 将监控平台上2100余套国家级自动气象站的运行效能分华北、东北、华东、中南、西南、西北6个区域从数据到报率、可用性和可靠性3方面进行统计, 并从数据报文格式错误和数据要素错误两方面对影响自动站效能的因素进行分析。结果表明:2007年9-10月全国国家级自动站的数据到报率、可用性和可靠性保持在80%以上, 且三者的变化趋势基本一致; 东北区域自动站的运行效能最高, 而西南区域的运行效能最低; 数据到报率是数据可用性和可靠性的前提条件, 在数据到报率一定的情况下, 数据报文格式错误较数据要素质量错误更多地影响数据可用性和可靠性; 第1行格式错误较第2行格式错误对自动站效能的影响程度更大, 相对于其他观测要素, 地温要素是影响自动站效能高低的主要因子; 在地温要素中, 不同层次地温对自动站效能影响也存在一定差异, 320 cm地温影响程度最大, 而5 cm地温影响程度最小, 基本呈现出越往地下深处地温要素对效能影响程度越大的趋势。
陕西黄土高原地区降水日数和强度年代际变化
孙智辉, 曹雪梅, 刘志超, 雷延鹏
2009, 20(4): 510-512
摘要: