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2018年  第29卷  第4期

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2018年第4期封面及目次
2018, 29(4)
摘要:
2018年第4期封面及目次
综述
双季稻主要气象灾害研究进展
吕晓敏, 周广胜
2018, 29(4): 385-395, DOI: 10.11898/1001-7313.20180401
摘要(3661) HTML全文 (1224) PDF 557KB(235)
摘要:
热害、洪涝、干旱和冷害是影响我国双季稻安全生产的主要气象灾害。气候变化背景下,双季稻遭受的极端气候事件增加,应对气象灾害的任务更加紧迫。我国双季稻主要气象灾害的时空分布特征不同:热害、洪涝和干旱发生频率整体呈增加趋势,西部南部较高;冷害弱减轻,北高南低,不同生育期存在差异。文中对双季稻生产的影响、监测预警技术(站点监测、遥感监测、指标预警、数理统计和动态机理模型)以及防御气象灾害的减灾保产技术进行了阐述。针对当前气候资源的时空分布特点以及关于双季稻气象灾害研究存在的不足,提出了双季稻气象灾害在未来研究中需要重点关注的科学问题,即双季稻气象灾变过程及其动态监测指标体系、气候变暖背景下双季稻气象灾害遥感监测技术及其气象灾损动态评估技术、星-地耦合的双季稻气象灾变过程数值模式研发、双季稻种植制度对气候变化的适应性及其抗灾减灾新技术与示范研究,为双季稻有效防御气象灾害和稳产高产提供依据和技术支撑。
论著
江淮地区强降水分型及其环流演变
谭桂容, 范艺媛, 牛若芸
2018, 29(4): 396-409, DOI: 10.11898/1001-7313.20180402
摘要:
使用新建的强降水历史个例数据集、1981-2016年我国逐日降水量观测资料、2016年T639与ECMWF模式1~10 d的逐日降水量预报,采用经验正交函数展开(EOF)提炼出江淮地区强降水的典型模态,并运用场相似法对江淮地区强降水进行客观分型,分析强降水的环流演变;定量诊断型环流相似所得与实测环流和降水的对应关系。结果表明:江淮地区强降水可分为Q,Q和Q 3种类型,其中,Q型降水中心位于江淮中部,Q型表现为降水北多南少,Q型表现为降水中间少南北多的分布。强降水对应的前期至当日,各型降水对应在亚洲的中高纬度地区均有显著的环流异常,且环流演变存在明显不同;但各类型降水对应的系统移动速度缓慢,且到强降水发生日江淮地区处于西太平洋副热带高压西北侧低值系统的控制,有利于该地区强降水的发生。按环流相似依不同时效得到的强降水发生日环流与实际环流存在很好的相关。独立试验中,该文方法对25 mm降水的TS评分在各时效均高于模式预报,50 mm降水的TS评分在3 d以上时效的评分也均高于模式预报。
城市效应对登陆热带气旋妮妲降水影响的模拟
杨挺, 端义宏, 徐晶, 冯佳宁
2018, 29(4): 410-422, DOI: 10.11898/1001-7313.20180403
摘要:
运用中尺度数值模式WRF耦合城市冠层模式(urban canopy model,UCM),对2016年登陆深圳的热带气旋妮妲(1604)(以下简称妮妲)进行数值模拟。高分辨率数值模拟较好地再现了妮妲登陆前后的强度、路径和累积降水。利用城市化过程当中城市冠层对热带气旋降水的敏感性试验结果表明:城市冠层会减弱对流运动和水汽的输送,导致热带气旋登陆后珠江口城市群区域累积降水量略减少。应用最新的土地利用资料进行的城市下垫面敏感性试验结果表明:由于城市下垫面粗糙度增加,造成登陆地面风的减速,强度减弱,潜热通量与2 m高度比湿相应减小;城市下垫面粗糙度增加会加强该区域垂直对流运动以及不稳定能量增加,有利于降水增强,尤其在城市化下垫面处,热带气旋登陆后6 h累积降水增加量最大可超过20 mm。总体而言,对登陆热带气旋降水而言,耦合城市冠层使城市区域热带气旋降水减少,但在数值模拟中城市冠层影响作用不显著。城市化下垫面对登陆热带气旋暴雨的增幅作用明显,在登陆热带气旋降水预报中应重视。
初值对中国东部初夏土壤湿度可预报性影响
李演达, 吴统文, 刘向文, 颉卫华
2018, 29(4): 423-435, DOI: 10.11898/1001-7313.20180404
摘要:
土壤湿度是影响天气和气候非常重要的因子之一,但目前针对土壤湿度可预报性的研究报道相对较少。该文在对BCC_CSM模式进行了适合的陆面初始化的条件下,设计了两组在中国东部地区采用不同土壤湿度初值的回报试验研究该地区土壤湿度的可预报性及初值对其可预报性影响问题。试验结果表明:BCC_CSM模式在真实的外场强迫下可以模拟出相对合理的土壤湿度;土壤湿度的可预报性在表层约为3候,随着深度的增加,土壤湿度的可预报性持续时间增加,在中层预报性甚至能达到月尺度以上;初值对于土壤湿度的预报存在影响,在表层影响时间约为2~3候,影响时间随着深度增加;浅层土壤湿度受降水的影响较大,浅层土壤湿度变化滞后降水变化约1~2 d,中层土壤湿度变化与降水变化存在5 d左右的滞后关系。
BCC S2S模式对亚洲夏季风准双周振荡预报评估
贺铮, 徐邦琪, 高迎侠
2018, 29(4): 436-448, DOI: 10.11898/1001-7313.20180405
摘要:
利用1994-2013年ERA-Interim及NCEP/NCAR再分析数据,对国家气候中心(BCC)次季节到季节尺度模式(S2S)1994-2013年的回报试验数据进行亚洲季风区准双周振荡(QBWO)预报能力评估,并诊断模式预报误差来源。结果表明:BCC S2S模式对QBWO的预报能力随着预报提前时间的增长而降低,9 d后预报技巧明显减弱,其周期、传播特征和强度出现误差;在提前9 d预报中,印度洋地区QBWO对流-环流系统结构松散,信号偏弱,对流向东传播,这与印度洋平均态的预报误差有关,夏季对流平均态低层水汽场在西太平洋和阿拉伯海较强,而东印度洋、孟加拉湾一带偏弱;西北太平洋地区QBWO具有向西北传播的特征,但强度偏弱,可能原因是预报低估了QBWO对流西北侧低层涡度的超前信号,经涡度方程诊断发现,地转涡度平流正贡献微弱,相对涡度平流在对流西北侧引发负涡度,从而减弱了对流西北侧由低层正涡度引发的有利条件。
降水相态分离单临界气温模型建立和检验
刘玉莲, 任国玉, 孙秀宝
2018, 29(4): 449-459, DOI: 10.11898/1001-7313.20180406
摘要:
使用雪日直接界定法,建立了中国大陆长江以北地区(30°N以北)降水相态分离单临界气温统计模型,分东部季风区、西北干燥区和青藏高原区3个不同气候区独立样本建模,检验模型外推使用的可能性,并对单临界气温分离的雨夹雪偏差进行分析。结果表明:所有地区独立样本建立模型估算的单临界气温与根据天气现象记录确定的单临界气温相关性均达到0.05显著性水平,3个气候区独立建模能够估算出降水相态单临界气温的范围及区域特性;以东部季风区和青藏高原区为样本独立建模的估算结果好于西北干燥区;3个独立模型估算的单临界气温偏差绝对值不大于1℃的气象站都多于74%,估算的标准差偏差在-0.5~0.5℃之间的气象站数量占比77%,在-1.0~1.0℃之间的气象站数量占比90%;日平均气温低于单临界气温的雨夹雪日数和降水量与实际降雪日和降雪量的比率北部略小、南部较大,东部季风区的南部雨夹雪界定的雪日和雪量比率均超过100%;使用统计模型确定不同区域雨夹雪中界定的雪日和雪量比率分布也具有可行性。
国产ECC型O3探空仪性能测试及室外比对观测
郑向东, 宣越键, 林伟立, 汤洁, 田宏民, 张金强, 邢毅
2018, 29(4): 460-473, DOI: 10.11898/1001-7313.20180407
摘要:
该文介绍了中国科学院大气物理研究所(简称IAP)研制的电化学浓度电池(ECC)型臭氧(O3)探空仪基本性能测试和2013年上半年室外比对观测结果。结果表明:ECC的背景电流(Ibg)在0.1 μA以下或更低;测量O3的响应时间为21~26 s;NO2(SO2)使O3测值偏高(低);抽气泵低压泵效系数(Cef)在100 hPa高度以下为1.0左右,在该高度以上上升,10 hPa达到1.17±0.10,5 hPa达到1.28±0.16,性能略低于同类进口产品(1.055以下)。国产和进口仪器在气象探空或抽气泵等部件上具有良好兼容性;两者所测O3垂直分布廓线总体一致。IAP O3探空仪O3总量与Brewer光谱仪测值比值为0.9~1.1;Cef和Ibg订正有效降低了IAP O3探空仪在平流层低层与进口仪器测值的差别,这一订正对O3柱浓度在平流层和对流层的贡献分别为约15 DU和4~6 DU;在对流层,IAP O3探空仪测值与进口仪器间的绝对差别稳定且低于0.5 mPa;而平流层受泵效影响较明显。因此,建议IAP O3探空仪提高其Cef的稳定性,参与国际比对测试,国产气象探空平台数据接收处理增加必要的滤波技术以降低平流层探测数据(包括O3)的振荡。
北京城区冬春季过氧化氢浓度变化特征
宫艺姝, 徐晓斌, 徐婉筠, 张根
2018, 29(4): 474-486, DOI: 10.11898/1001-7313.20180408
摘要:
大气过氧化氢(H2O2)是一种重要的光化学产物,也是硫酸盐气溶胶生成及降水酸化过程的关键氧化剂。然而,我国对H2O2的观测研究较少,尤其对雾霾期间H2O2浓度变化特征认识不足。该文介绍了冬春时段(2016年12月-2017年4月)在北京城区中国气象局的H2O2观测结果,并结合同期O3,PAN,NOX,PM2.5等污染物和气象要素观测数据,分析H2O2浓度变化特征与影响因素。观测结果表明:观测期间H2O2体积混合比(简称为浓度)为(0.65±0.59)×10-9,其中,春季浓度(0.83±0.67)×10-9高于冬季浓度(0.51±0.47)×10-9;H2O2平均日变化基本呈现单峰特征,峰值出现在18:00-21:00,比其他地区峰值出现稍晚,并滞后于O3峰值时间4~7 h;相对湿度对H2O2日峰值时间和浓度水平有影响,小于55%时日峰值出现于18:00-24:00,平均峰值浓度1.52×10-9;大于65%时日峰值出现于11:00-16:00,日峰值浓度均小于1×10-9。H2O2,O3和PAN虽然同属光化学产物,但在不同污染状况下浓度水平和变化趋势差异明显;H2O2清洁日峰值浓度高于污染日,但11:00-15:00污染日浓度略高于清洁日。
建筑物高度对地闪回击电磁场影响的模拟
宿志国, 吕伟涛, 陈绿文, 马颖, 武斌, 齐奇, 吴姗姗
2018, 29(4): 487-495, DOI: 10.11898/1001-7313.20180409
摘要:
基于三维时域有限差分数值算法(3D-FDTD)建立了雷击高建筑物电磁场传播模型,研究了负地闪击中不同高度建筑物时回击垂直电场、角向磁场以及水平电场沿地表的传播规律。模拟结果表明:建筑物的高度对雷电电场峰值的影响显著,如当建筑物高度从100 m增加至600 m时,在距离d=100 m位置的垂直电场峰值减小了63%,水平电场正极性峰值的增加比例为84%、负极性峰值的绝对值增加比例高达130%;观测位置不变时,角向磁场峰值和水平电场正极性峰值均会随着建筑物高度的增加而增大;对于距离d=100 m,300 m时,垂直电场的峰值随着建筑物高度的增加而减小,而d=500 m时,垂直电场峰值随着建筑物高度的增加呈现出先增大后减小的趋势;此外,建筑物高度会影响垂直电场峰值对距离的敏感程度,建筑物越低(高),相应的垂直电场峰值随着观测距离增大衰减越快(慢)。该文研究结果能够为现代化城市中高建筑物附近线缆、室外设备等的雷电防护方案设计提供参考。
结合风廓线雷达的毫米波衰减特性初步研究
钟正宇, 马舒庆, 杨玲, 黄书荣, 唐英杰
2018, 29(4): 496-504, DOI: 10.11898/1001-7313.20180410
摘要:
使用中国气象局大气探测综合试验基地35 GHz毫米波云雷达和L波段风廓线雷达2016年5月1日-7月31日在降水条件下的观测数据,根据不同观测模式下两部雷达得到的数据,计算在一定高度区间内不同下落速度的降水粒子反射率因子变化量,初步分析不同下落速度的降水粒子对毫米波衰减的影响。结果表明:在持续时间较长的层状云降水且降水粒子在雷达观测范围内均匀分布条件下,毫米波衰减与降水粒子下落速度呈近似线性关系,且毫米波经过的路径长度越长,衰减越大;毫米波在经过1110~2430 m,1110~3510 m的高度区间时,下落速度处于3.5~7.5 m·s-1之间的降水粒子对毫米波的衰减作用导致毫米波云雷达所测的等效反射率因子分别减小约1~7 dB和2~11 dB。
春玉米穗分化期低温对产量构成因素的影响
郭春明, 任景全, 曹铁华, 徐晨, 李建平, 曲思邈
2018, 29(4): 505-512, DOI: 10.11898/1001-7313.20180411
摘要(3208) HTML全文 (1043) PDF 864KB(240)
摘要:
为探讨低温冷害对东北地区春玉米的影响,确定障碍型冷害对春玉米生育的影响程度,2015年以郑单958玉米品种为试验材料,利用人工气候室模拟低温(13℃,15℃,17℃)研究穗分化期(前期、中期、后期)春玉米产量构成因素和光合特性的影响。结果表明:春玉米在穗分化期受不同低温影响后,观测到的产量构成因素和光合特性的变化趋势相似;与对照相比,低温处理后,春玉米穗长和穗粒数显著减少、穗粒重显著降低,且温度越低,持续时间越长,影响越重;穗粗和百粒重变化不显著;穗分化前期低温对春玉米穗粒数影响最重,中期次之,后期较小;低温处理后春玉米叶片净光合速率、气孔导度、胞间CO2浓度和蒸腾速率均显著降低;穗分化期春玉米遭受障碍型低温冷害造成穗粒数减少是减产的主要原因。研究结果可为春玉米障碍型低温冷害影响评估提供参考。