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2013年  第24卷  第1期

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BCC_CSM1.0模式对20世纪降水及其变率的模拟
董敏, 吴统文, 王在志, 辛晓歌, 张芳
2013, 24(1): 1-11
摘要:
应用国家气候中心气候系统模式 (BCC_CSM1.0),在给定温室气体、太阳常数、硫酸盐气溶胶、火山灰等外强迫数据的条件下,对19世纪末到20世纪气候进行模拟。对降水模拟结果的检验表明:BCC_CSM1.0模式能够模拟出全球降水的基本气候状态、季节变化、季节内振荡、年际变化等特征。模拟结果显示:与CMAP及CRU观测分析资料相比基本一致,全球陆地降水在过去一个多世纪中存在上升趋势。同时,模式也存在不足和需要改进之处:模拟降水的时空分布与观测不一致;我国东部地区的雨带季节转变较观测偏快;主要雨带位置较观测偏西、偏北;夏季青藏高原东北侧有虚假的降水中心;热带季节内振荡较实际偏弱;降水年际变率较观测略大,主要发生在降水较明显的热带。BCC_CSM1.0模式模拟的全球陆地降水以及欧亚、亚洲、中国大陆 (中国东部、江南、华北等地区) 平均降水与近105年由观测所得的CRU资料基本一致,但多数地区比观测略偏低。模拟的全球陆地、中国东部、江南、华北等地区的降水趋势也与CRU资料一致;模拟的全球陆地降水在过去105年中有明显的上升趋势,与CRU资料相比,上升趋势更强,但在欧亚、亚洲、中国范围内模拟的降水趋势与观测有一定的差异。
季风湿润区夏季水汽收支的年代际变化特征
廖荣伟, 赵平
2013, 24(1): 12-22
摘要:
采用1983—2002年NCEP/NCAR再分析资料和我国660站降水资料,对我国东部季风湿润区夏季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:20世纪80—90年代夏季水汽收支时间序列表现出明显的年代际变化增加趋势,与降水时间序列的相关系数为0.71;水汽收支高值、低值年代不仅能够指示季风湿润区经向风的异常变化,还能够指示东亚夏季风的强弱和降水异常变化。合成的水汽输送年代际异常在东亚—西太平洋区表现为4个异常环流,异常水汽通量辐合区位于长江流域及以南地区。水汽收支高值年代,亚洲大陆高纬度地区低压偏弱,大陆表面温度及西太平洋海温偏高,我国东部沿海盛行异常偏南风,低层气流辐合、高层气流辐散强,垂直上升运动强烈;低值年代则相反。合成的经向水汽收支占总收支的71.3%,合成的异常降水量最大达100 mm以上。
近50年长江中下游春季和梅雨期降水变化特征
邓汗青, 罗勇
2013, 24(1): 23-31
摘要:
利用1961—2009年长江中下游地区52个气象站逐日降水资料,研究了该地区春季降水与梅雨期降水的连续变化特征,划分了连续旱、连续涝、先旱后涝和先涝后旱4类连续性事件,并探讨其成因。结果表明:长江中下游地区春季降水量年际和年代际变化较为显著,其中连续旱和连续涝事件发生较多。前冬Niño3区的海温与春季和梅雨期降水量相关性超过0.05显著性水平,前冬青藏高原积雪深度与6月西太平洋季风指数与梅雨期降水量相关性均达到0.05显著性水平。当春季水汽丰富,同时春季与6月副热带高压中心位置持续偏西可能导致春季和梅雨期降水持续偏多;春季水汽丰富,但春季至6月副热带高压中心位置由偏西向偏东转变,可能造成先涝后旱;春季水汽偏少,且春季与6月副热带高压中心位置持续异常偏东,易造成持续干旱。2011年水汽突变可能是导致旱涝急转的直接原因,前冬的La Niña事件不利于春季降水而6月副热带高压位置异常西伸, 则容易引发旱涝急转。
广东低温阴雨的低频振荡及环流特征
纪忠萍, 高晓容, 谷德军, 吴秀兰, 舒锋敏
2013, 24(1): 32-42
摘要:
为了做好广东2—3月低温阴雨的中期与延伸期预报,该文分析了1953—2011年广州低温阴雨年景变化与广东低温阴雨年景变化的关系,并采用小波分析、相关分析等方法探讨了12月—次年4月广州逐日气温的低频振荡及与低温阴雨的关系。结果表明:广州低温阴雨的年景变化与广东年景一致的相同率达94.9%(56/59)。轻度低温阴雨年份,12月—次年4月广州逐日气温主要存在8.0~18.3 d显著周期,而中等及严重年份主要存在10.1~28.4 d及30~89.6 d的振荡。2—3月长低温阴雨主要与18 d以上的周期振荡有关,尤其与45 d以上的季节内振荡强度变化密切相关。利用典型个例的合成分析,建立了长低温阴雨30~64 d季节内振荡的天气概念模型,它们反映了长低温阴雨回暖—降温—开始—维持—结束的大气环流演变特征,其中乌拉尔山—贝加尔湖以西的阻塞高压可作为广东出现长低温阴雨的500 hPa前兆信号。
2011年我国夏季降水动力统计预测与异常成因
赵俊虎, 杨杰, 封国林, 张世轩
2013, 24(1): 43-54
摘要:
该文对2011年我国夏季降水情况进行简要回顾,并对3月制作的夏季降水动力统计客观定量化和动力统计-诊断预测结果进行检验。以长江中下游地区为例,对比说明了两种预测方法选取因子的差异及动力统计-诊断较动力统计客观定量化预测结果有一定提高的原因。在此基础上,分析了导致2011年夏季主雨带较预测结果偏南的影响因素,并进一步探讨了大气环流特别是中高纬度阻塞高压和低纬度西太平洋副热带高压异常的可能成因。结果表明:2011年夏季主雨带偏南主要是中高纬度阻塞形势与低纬度副热带高压的季节内异常振荡及二者逐月不同配置的产物,而中高纬度阻塞形势与低纬度副热带高压的季节内异常振荡是由海温、积雪等外强迫及东亚环流系统内部成员相互作用所致。
酸雨观测中pH测量负偏差的统计分析
汤洁, 巴金
2013, 24(1): 55-64
摘要:
该文对1992—2011年的酸雨观测资料中存在的pH测量负偏差进行统计分析。结果显示:除西北地区、青藏高原外的大部分酸雨观测站不同程度地出现pH值测量负偏差,总体上南方地区台站的pH测量负偏差问题较北方地区突出;随着测量仪器的更新换型、观测业务规范化管理水平的提升以及一些针对性技术措施的实施,存在pH测量负偏差问题的观测台站比例从20世纪90年代的40%以上下降为25%,观测资料中受pH测量负偏差影响的数据比例由10%下降到2%。pH负偏差的量值与降水pH值之间存在一定依存关系:降水pH值越低,负偏差问题越严重,pH负偏差的主要量值分布区间为-0.6~0,约占负偏差数据的80%。
临安与龙凤山辐射数据质量及初步结果比较
宋建洋, 郑向东, 程兴宏, 马千里, 俞向明, 代鑫, 于大江
2013, 24(1): 65-74
摘要:
采用国际通用的辐射数据质量评估方法对2005—2011年浙江临安、黑龙江龙凤山两个区域大气本底站辐射观测资料进行质量评估与比较分析。结果表明:两站辐射数据通过物理可能限制检验与极端罕见限制检验的百分比均超过99.5%,但通过相关要素比较限制检验的百分比上,临安与龙凤山站分别降至97.9%与95.9%;双轴定位追踪太阳出现偏差是造成直接辐射与散射辐射数据精度降低的主要原因。CM21表的热偏移在-5 W·m-2以内,而其进行热偏移订正可以显著提高数据的通过率。对应同一太阳天顶角,临安站晴空总辐射与直接辐射均低于龙凤山站,散射辐射则相反,其原因是临安的大气透明系数较低,大气浑浊度较高。2006—2011年,临安站的大气向下长波辐射呈下降趋势,达到了0.01的显著性水平,且其多年平均值 (363.7±59.3 W·m-2) 显著高于龙凤山站 (274.9±77.6 W·m-2);龙凤山站晴空太阳总辐射呈增加趋势,达到了0.1的显著性水平。
CAM5模式中两气溶胶模块的评估
李鑫, 刘煜
2013, 24(1): 75-86
摘要:
公共大气模式 (CAM) 被广泛用于气候变化研究中,其5.0版中包含两个气溶胶模块MAM3和MOZART。利用AeroCom (2000年) 多模式中值、IMPROVE (1988—2005年) 和EMEP (2002—2008年) 站点资料对两模块进行了评估。结果表明:MAM3和MOZART模块都能很好地模拟硫酸盐气溶胶的季节变化, 与观测资料相比,模拟结果均在夏季偏高, 相关系数均在0.89左右,2倍误差内。两模块能较好地模拟黑碳气溶胶的时空分布特征, 与观测资料相比,模拟结果偏低,相关系数均在0.62左右, 排放源偏小而清除率偏大是造成黑碳气溶胶偏低的主要原因。两模块对有机碳气溶胶的模拟结果差别较大,大部分站点在3倍误差内,MAM3的结果偏高92.1%,MOZART则偏低58.1%;两模块一次有机碳的结果接近,差异主要源自对二次有机碳的模拟。两模块模拟的海盐气溶胶偏大,这主要是清除率偏小造成的。两模块采用相同的起沙机制,但起沙系数有差异, MAM3的沙尘源强偏大近两倍,模拟总量较大;MOZART的沙尘源强则偏低40%左右,模拟沙尘总量较低。即模式中气溶胶的输送和扩散过程偏弱,说明清除机制还有待改进。
舟曲泥石流天气过程中云团合并的卫星观测
黄勇, 覃丹宇
2013, 24(1): 87-98
摘要:
利用极轨和静止气象卫星红外云图资料,对2010年8月7日甘肃舟曲发生的特大泥石流天气过程中出现的对流云合并现象进行分析。从卫星监测结果来看,多个对流单体合并而成的中尺度对流系统,在发展过程中产生了局地强降水,从而引发了特大泥石流灾害。整个过程中有5个阶段出现了合并现象:首先,多个对流单体合并形成中尺度对流系统; 在中尺度对流系统的发展和维持过程中,3个阶段出现了新旧对流系统的合并; 在系统即将消散的阶段又出现了两个强中心的合并。合并过程不仅促成中尺度对流系统的生成,使得云体增强发展,而且为对流系统维持补充了能量,使系统生命史延长。另外,在5个阶段的合并过程中,合并机制可以归结为内部动力结构变化和外致碰撞合并两大类。其中,在系统形成阶段,外致碰撞合并是主要机制; 而在发展维持阶段,包括气压梯度力、辐合抬升、下沉-上升环流加强等在内的内部动力结构变化影响是发生合并的主要原因。
北京地区城市暴雨积涝灾害风险预评估
扈海波, 轩春怡, 诸立尚
2013, 24(1): 99-108
摘要:
该文提出自下而上的城市暴雨积涝灾害风险定量评估方法,即在三级评估指标体系下,由下级指标综合核算上级指标系数。在第2级指标计算中,风险区划的危险性指数由历史降水量资料推算得出,风险预警则用实况及预报降水量来计算致灾因子危险性指数;暴雨敏感性指数综合叠加地形、不透水地表因子及河网密度得出;暴雨积涝的风险暴露因子侧重地均人口密度、地均GDP及重点防汛指标等因子,着重于城市地区人口、经济、防汛重点目标的暴露程度。然后在危险性、敏感性及暴露性指数的基础上叠加得出积涝风险指数。通过对比发现,得到的风险区划结果与2004—2008年北京地区暴雨积涝的历史灾情基本吻合。最后,选用北京2011年“6.23”暴雨作风险预警的实例应用检验及分析,结果表明:采用自下而上的快速风险评估结果与积涝的实际发生情况较为接近,无论是风险变化趋势还是风险区域分布情况均与当天的积涝发生情况基本吻合。即该方法能较为准确、快捷地圈定城市地区各级风险区域,能较好地满足风险评估、区划及风险预警的要求。
一种考虑海拔高度的风速测量相关推测法
刘郁珏, 李军, 胡非, 朱蓉
2013, 24(1): 109-116
摘要:
测量相关推测法 (measure-correlate-predict,简称MCP方法) 广泛应用于风能评估,它基于风场空间相关原理,利用参照站和目标站同步短期风记录来推测目标站点长期风速和潜在风能大小。但以往任何一种MCP方法都只能推测与参照站在同一海拔高度上目标站的风速,而对于较高或较低处目标站风速的推测会出现较大误差,具有局限性。该文选取内蒙古锡林郭勒草原地区两座风能测风塔2009年5月—2010年4月的6层高度数据,拟合出Weibull双参数分布随高度变化的公式,从而得到高低空风的关系。并通过Weibull双参数分布法,在方差比MCP方法的基础上建立起一种修正的MCP方法,它修正了方差比MCP方法由于海拔高度不同而引起的误差。最后选取了4种检验因子 (相关系数、平均风速、卡方拟合优度、年平均发电量) 对方差比MCP方法和修正的MCP方法分别进行考察,并进行对比分析。结果表明:修正的MCP方法推测结果更接近于实测值,4种检验因子检验结果较方差比MCP方法更优,能够运用到难于测量地区的风能评估。
阵风锋自动识别与预警
郑佳锋, 张杰, 朱克云, 刘艳霞, 张涛
2013, 24(1): 117-125
摘要:
根据阵风锋的回波特征, 该文设计了阵风锋自动识别算法。在速度场中,考虑辐合线识别;在强度场中,考虑窄带回波识别;根据窄带与辐合线的空间一致性,综合二者识别出阵风锋。基于该算法,以锋线闪烁和物理量输出两种方式实现了预警功能。最后利用地面自动气象站资料和2009年6月3日河南商丘、郑州及2009年6月5日安徽阜阳3个雷达站探测的阵风锋98个体扫样本资料检验了识别效果,并采用临界成功指数进行评估。结果表明:双向梯度法能有效滤除大范围降水回波而保留窄带回波;该算法只需考虑较低仰角层,大大提高识别效率。在速度场中采用的算法能有效识别出径向辐合线,同时也适用于低空径向风切变和辐合线的识别;利用临界成功指数对98个体扫样本进行识别率评估,识别率达到68.4%。
喀什市沙尘天气的变化趋势及其成因
阿布都克日木·阿巴司
2013, 24(1): 126-128
摘要(2009) HTML全文 (806) PDF 515KB(1995)
摘要: