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2011年  第22卷  第6期

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季风湿润区冬季水汽收支年际及年代际变化特征
廖荣伟, 赵平
2011, 22(6): 641-653
摘要:
采用1958—2007年NCEP/NCAR再分析资料和我国160站降水资料,对东亚大陆季风湿润区冬季的水汽收支变化与大气环流和我国降水异常特征的关系进行研究。结果表明:冬季水汽收支时间序列表现出明显的长期气候变化趋势。挑选的水汽收支高、低值年不仅能够指示季风湿润区经向风的异常变化,还能够指示东亚冬季风的强弱和降水的异常变化。高值年,蒙古冷高压和阿留申低压偏弱,对流层低层为异常偏南风,整层为异常逆时针环流,30°N以南的辐合和上升运动强,大气水分收入增多,降水增加;低值年则相反。差值合成的异常降水量中心值可达40 mm以上,差值合成的水汽异常输入主要集中在600~900 hPa。合成的经向水汽收支占净收支变化的91.3%,纬向上相差较小。季风湿润区南、北区域的水汽收支及降水的差异明显,纬向的收入支出对此差异贡献较大。水汽收支的年代际特征,不仅能够指示水汽输送的强弱及从海洋输入水汽的多少,还能够指示季风湿润区降水的变化,且差值合成的异常降水量最大可达30 mm以上。
基于系留气艇平台的红外辐射传输算法实验验证
章文星, 吕达仁, 霍娟, 王勇, 孙宝来, 李立群
2011, 22(6): 654-662
摘要:
中国科学院大气物理研究所中层大气和全球环境探测重点实验室 (LAGEO) 建立了以系留气艇为平台的综合探测系统。通过气艇在大气边界层上升、下降过程获得不同高度的气象参数和同时的辐射参数。以气象参数为输入,应用辐射传输模式 (MODTRAN4.0) 获得模式辐射输出,将其与实测辐射值作对比,验证MODTRAN4.0模式的准确性,为有关目标识别与遥感提供基础。2006年8月在中国科学院大气物理研究所香河综合观测站利用系留气艇平台进行了验证实验,并对热红外波段的模式对比结果进行分析。结果表明:所建实验系统具备进行模式验证的能力,在热红外波段,MODTRAN4.0模式输出结果与实测辐射亮度之间的相对误差的均方差在边界层大气条件下小于3%。
一种反演气溶胶光学厚度的改进方法
何涛, 赵凤生
2011, 22(6): 663-672
摘要:
该文提出了一种简单快速反演气溶胶光学厚度的方法,该算法对地表反照率的处理与MODIS V5.2算法相同,但气溶胶谱分布假定为Junge谱,设置了新的气溶胶参数。应用2006年9月6日—2008年6月10日太湖MODIS观测资料和2008年5月20日—2009年7月6日香河MODIS观测资料进行反演,并将反演结果与AERONET (AErosol RObotic NETwork) 站点资料进行对比,以检验算法的适用性和精度。对比结果显示:该算法在太湖的反演结果与AERONET太湖站反演结果对比的标准偏差为0.429,而MODIS卫星AOD产品与AERONET太湖站反演结果对比的标准偏差为0.693;相应在香河的两种反演结果与地面观测对比的标准偏差分别为0.493和0.542。该算法的反演误差小于MODIS现行算法,反演结果合理,具有较好的适用性,说明这种方法在这两个区域具有更高的反演精度。
一个集合海浪预报系统及其初步试验
孙明华
2011, 22(6): 673-680
摘要:
使用集合天气预报系统的多个成员的风场预报来驱动海浪模式WAVEWATCH Ⅲ, 计算出含多个成员的海浪预报场,并相应开发出各海浪要素的集合预报产品,如集合平均、离散度、集合概率等,建立了一个集合海浪数值预报系统。使用该系统进行了2007年9—10月为期两个月的预报试验,利用太平洋和大西洋海域范围的浮标观测资料对系统的预报水平的初步检验分析显示,该集合海浪预报方法能够有效地将传统的确定性预报扩展到概率预报领域,且集合平均的预报水平要优于单一的确定性预报,采用集合预报方法可以提供单纯确定性预报所不能够提供的额外信息,具有较好的应用潜力。
FY-2E卫星云导风定高误差及在同化中的应用
薛谌彬, 龚建东, 薛纪善, 陶士伟, 张华
2011, 22(6): 681-690
摘要:
FY-2E气象卫星云导风产品观测误差较大的主要原因是高度指定存在较大误差。针对该问题,采用一维变分方法对云导风高度进行调整。统计分析表明:经高度调整后的FY-2E气象卫星云导风产品质量得到很大改善;采用新息向量法,选取零阶Bessel函数模型,在观测空间分离背景误差和观测误差方差得到云导风的观测误差。运用GRAPES全球模式进行数值模拟,结果表明:采用新的观测误差方案和经过高度调整后的云导风产品能提高数值模式在北半球的短期预报能力,高层的改进效果明显好于中低层。并根据云导风反演原理及算法,讨论了FY-2E气象卫星云导风高度指定系统性偏高的主要原因,以求进一步改善云导风产品的质量。
用三通道合成彩色图像进行云的分类解释判读
陈英英, 唐仁茂, 周毓荃, 袁正腾, 向玉春, 李德俊
2011, 22(6): 691-697
摘要:
为更好地利用FY-3A气象卫星上中分辨率光谱成像仪 (MERSI) 资料高空间分辨率及多光谱的优势,细致分析云系在宏、微观方面的多重特征,首先利用平面平行辐射传输模式 (SBDART) 证明了MERSI的0.65,1.6 μm和11.25 μm通道能够分别反映云光学厚度、云粒子大小、云顶高度的信息,然后采用三通道合成彩色图像的方法,对FY-3A气象卫星云图进行云的分类解释判读。该技术可直观区分有云区、无云区,显示海陆分界,并且使不同云类在云图上体现为不同颜色。同时,FY-3A气象卫星高达1000 m甚至250 m的空间分辨率也使云的细致结构更为清晰,两项优势的叠加,大大提升了云的分类解释判读的准确程度和精细化水平。文中还尝试寻找典型云系的三通道特征值,以期为模糊C均值聚类 (FCM) 方法中聚类中心的选定提供经验值参考。
综合气象干旱指数修正及在西南地区的适用性
赵海燕, 高歌, 张培群, 延晓冬
2011, 22(6): 698-705
摘要:
以我国西南地区为例,在用加权降水量 (WAP) 改进标准化降水指数的基础上,对综合气象干旱指数 (IC) 进行了修正,定义为ICW。通过对比指数修正前后在干旱频率、年干旱强度和干旱发展过程中的不连续加重、以及与同期土壤湿度相关性的差异,分析了ICW在修正后的改进效果及在西南地区的适用性。结果表明:修正前后的综合气象干旱指数在多年干旱频率和年干旱强度两方面没有显著差异,但ICW减少了干旱发展过程中的不连续加重现象,且与同期土壤湿度有更好的相关性,即ICWIC更加接近实际干旱的演变规律,ICWIC更适合在西南地区实时干旱监测业务中使用。然而,由于该研究未对IC中的相对湿润度指数进行修正,而相对湿润度指数的突变同样可以导致不连续加重的出现,因此,ICW只是在一定程度上减少了不连续加重的影响。
北京地区自动气象站气温观测资料的质量评估
杨萍, 刘伟东, 仲跻芹, 杨杰
2011, 22(6): 706-715
摘要:
该文从完整性、准确性、可靠性3个方面设计了自动气象站数据质量评估的流程,并对北京地区187个自动气象站1998—2009年逐时气温资料进行了质量评估。结果显示:北京地区自动气象站建设初期重点兼顾城区和山区的布设策略,为北京区域气候研究提供了较好的基础;北京地区正常运行的自动气象站发生中度和重度缺测的站点相对较少,离散和轻度连续的缺测较集中,具有较好的区域一致性;错误发生率最高为3.8%,大多数年份错误发生率均在1%以下,可见自动气象站错误数据相对较少;尽管可疑数据涉及的站点相对较多,但经空间一致性检查后,有超过50%可归并为正确数据。评估分析结果表明:北京地区自动气象站数据具有一定的准确性和可靠性,具有较强的应用潜力和前景。
北京地区夏末秋初气象要素对PM2.5污染的影响
蒲维维, 赵秀娟, 张小玲
2011, 22(6): 716-723
摘要:
利用北京宝联站及北京上甸子大气本底站2006—2008年的7—9月PM2.5连续观测资料以及北京市观象台的探空数据、海淀气象站的风廓线雷达和降水量等资料,对北京地区夏末秋初PM2.5的质量浓度特征及其与气象要素的关系进行了统计分析。结果表明:城区站各月平均PM2.5质量浓度明显高于郊区站,高空偏南气流的输送是造成城区及本底地区出现细颗粒物污染的主要原因。从地面风速来看,城区当北风和南风分别达到2 m·s-1和3.5 m·s-1以上时能起到扩散作用;郊区在低风速的北风条件下也能起到扩散和稀释作用,而南风基本上对郊区的颗粒物无扩散作用。PM2.5质量浓度在降水前后的清除量与降水量、初始质量浓度均呈正相关关系,城区及郊区的云下清除过程更多取决于降水前污染物的浓度,降水量作用较弱。当混合层高度突破1500 m时,垂直扩散对污染物的稀释扩散效果明显。
边界层辐合线对强对流系统形成和发展的作用
王彦, 于莉莉, 李艳伟, 朱男男, 高留喜
2011, 22(6): 724-731
摘要:
应用天津CINRAD/SA雷达探测到的边界层辐合线信息,对2008—2009年6—9月发生在天津地区的边界层辐合线进行了统计分析,与2002—2007年海风锋触发形成的局地强对流天气分析相结合,研究结果表明:天津地区边界层辐合线的雷达低仰角基本反射率因子产品的回波特征一般表现为弱的窄带回波,回波强度仅为15~25 dBZ,宽度一般为3~10 km。在合适的层结状态和水汽条件下,这些边界层辐合线的演变和碰撞与强对流天气的发生、发展密切相关。单一边界层辐合线一般不能形成大范围的雷暴天气;两条以上边界层辐合线之间碰撞,一般在碰撞交叉处能够形成强对流天气。若已存在强对流天气,则强对流天气将加强。
1960—2009年广西霾日时空变化特征
廖国莲, 曾鹏, 郑凤琴, 韦玉洁
2011, 22(6): 732-739
摘要:
利用1960—2009年广西80个地面观测站资料,运用EOF、线性倾向估计等统计方法,分析了近50年广西霾日数的时空变化特征。结果表明:近50年广西霾日数总体呈上升趋势,与该地区人类活动和经济发展引起的污染排放增长密切相关;空间分布呈现出主要城市及其周边地区霾日多,边远地区及沿海地区霾日少的特点;广西霾天气主要发生在秋、冬季,以轻微霾 (能见度为5~10 km) 为主,且霾天气发生时的相对湿度8成以上介于70%~90%;除了空气污染之外,近50年风速呈下降趋势可能也导致更多的霾天气。
黄淮海平原地区中尺度环境对气温观测的影响
李欣, 郭建侠, 金莲姬
2011, 22(6): 740-746
摘要:
随着城市化的迅猛发展,气象台站观测环境受到不同程度影响,有些台站甚至已经处于城市中心,影响了台站观测资料的代表性和准确性。本文利用2007年黄淮海渭河区199个气象台站20 km环境调查资料以及2005—2007年气温观测资料,对比分析了居民区台站和农田区台站气温观测值的差异。结果表明:居民区台站气温平均高于农田区台站0.662℃;台站周围建筑物对最低气温观测影响最大,对最高气温观测影响最小;不同季节的影响程度从大到小依次为冬季、春季、秋季、夏季;观测场周围建筑物对不同时刻气温观测的影响程度从大到小依次为02:00,20:00,08:00,14:00;随着下垫面比例的增大,两类台站的气温差不断加大。
安徽省电线积冰标准冰厚的气象估算模型
温华洋, 田红, 唐为安, 鲁俊
2011, 22(6): 747-752
摘要(2999) HTML全文 (783) PDF 342KB(1787)
摘要:
基于逐步多元线性回归和人工神经网络两种方法,利用安徽省有电线积冰观测的15个气象台站建站至2008年的观测资料,建立了安徽省3个不同区域电线积冰标准冰厚的气象估算模型。结果表明:相比人工神经网络模型,逐步多元线性回归模型预测效果较好;在覆冰机理认识上,印证了影响标准冰厚主要是气温、湿度和风速3个因子的配置,其中气温是影响覆冰的最重要因子;平原和丘陵地区的标准冰厚受当日气象条件影响更多,而高山地区与前几日及当日的气象条件均密切相关,且26个气象因子 (1987—2008年资料) 构建的模型的预测效果好于24个气象因子长序列 (建站—2008年资料) 效果。最后利用最优模型推算各区域非观冰站电线积冰标准冰厚,为冰冻灾害的评估以及风险区划的开展提供了基础。
淮河上游暴雨事件评估模型
郑国, 薛建军, 范广洲, 李泽椿
2011, 22(6): 753-759
摘要(2714) HTML全文 (791) PDF 754KB(1384)
摘要:
暴雨灾害是我国面临的主要气象灾害之一,对其进行评估具有重要的理论和现实意义。该文以气象降水数据为基础建立数据集,采用统计分析的方法建立暴雨事件评估模型,对淮河流域上游的暴雨事件进行评估。该模型选取了4项描述暴雨事件的指标:区域平均日降水量、区域最大日降水量、覆盖范围和持续时间,通过对淮河上游16个站1961—2007年逐日降水量资料的统计分析,按概率分布划分出这4项指标的各等级标准,从而建立暴雨事件等级标准评估矩阵,而需要评估的暴雨事件等级则通过计算该暴雨事件各指标所组成的向量与等级标准评估矩阵中各等级所组成的列向量之间的欧式距离来确定。通过对历史资料及2008年4月—2010年7月发生的暴雨事件实况资料进行评估,发现评估结果与其所造成的实际影响对应较好,说明该模型对暴雨事件等级的划分较为合理。
北京市夏季电力负荷逐日变率与气象因子关系
张自银, 马京津, 雷杨娜
2011, 22(6): 760-765
摘要(2621) HTML全文 (800) PDF 687KB(3066)
摘要:
利用2006年1月—2010年9月北京市逐日整点电力负荷和逐日气象资料,采用数理统计方法定量分析了北京市夏季电力负荷逐日变率与主要气象因子的关系。结果表明:与最大电力负荷显著相关的气象因子为温度、风速和空气湿度,其中与日最低气温相关性最高 (相关系数为0.65,显著性水平为0.001),当日最低气温高于18℃(或日最高气温高于26℃) 时,其对日最大电力负荷的1℃效应量约为39.7×107W。相对于温度单个因子,同时反映温度和相对湿度综合作用的闷热指数与最大电力负荷的关系更为密切。
相对湿润度指数在农业干旱监测业务中的应用
冯建设, 王建源, 王新堂, 薛晓萍, 陈艳春, 李鸿怡, 范里驹
2011, 22(6): 766-772
摘要(3402) HTML全文 (805) PDF 728KB(2511)
摘要:
该文介绍相对湿润度指数在逐日滚动的农业干旱监测业务中应用的处理方法。文中采用联合国粮农组织推荐的方法进行潜在蒸散的计算和作物系数订正,提出了作物根区可吸收土壤总有效含水量的概念,并替代作物根区土壤总有效含水量进行水分胁迫条件下的作物系数订正,观察济南站2008年1—5月冬小麦实际蒸散量的计算结果,发现在蒸发强烈的春季,水分胁迫效果明显;提出了复合相对湿润度指数、区域综合相对湿润度指数等概念,对相对湿润度指数进行应用上的演化,解决了干旱演变过程中存在的前期土壤水分盈亏的累积影响问题,实现了县域内农业干旱状况的综合评定,并突破单种作物生长季的局限,实现了农业干旱的周年监测。通过对山东省114个测墒站2008年2月28日—12月8日人工测墒与区域综合相对湿润度指数的干旱等级对比,3048组有效数据中,2012组数据吻合,总吻合率为66%,其中,黄河、东平湖、微山湖灌溉区及鲁西北大部吻合率在50%以下;中东部地区多在70%以上;从全年情况来看,春季吻合率较低,夏季吻合率较高。