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中国气象局2001年 第12卷 第4期
2001, 12(4): 385-392
摘要
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摘要:
该文根据1998年8月的业务TOVS反演的温度、水汽垂直廓线资料以及其它资料, 利用RTTOV5模式模拟NOAA14极轨气象卫星上相应红外探测 (HIRS) 通道的辐射亮温值, 将模拟值对比实测TOVS探测资料, 结果表明, 晴空模式模拟亮温与实测值的误差小于部分有云时的误差, 模拟误差受云的影响呈反相变化, 对水汽敏感的中低层探测通道在晴空时的误差小于部分有云情况; 通过对比白天和夜间短波窗区探测通道模拟误差, 分析了其受地面反射太阳光辐射的影响的大小及其原因所在; 并利用RTTOV5的伴随模式和Jacobine模式分析了模式模拟误差对初始场云参数的敏感性。该研究为TOVS/ATOVS探测资料在3DR或4DR变分同化中的直接应用奠定了基础。
该文根据1998年8月的业务TOVS反演的温度、水汽垂直廓线资料以及其它资料, 利用RTTOV5模式模拟NOAA14极轨气象卫星上相应红外探测 (HIRS) 通道的辐射亮温值, 将模拟值对比实测TOVS探测资料, 结果表明, 晴空模式模拟亮温与实测值的误差小于部分有云时的误差, 模拟误差受云的影响呈反相变化, 对水汽敏感的中低层探测通道在晴空时的误差小于部分有云情况; 通过对比白天和夜间短波窗区探测通道模拟误差, 分析了其受地面反射太阳光辐射的影响的大小及其原因所在; 并利用RTTOV5的伴随模式和Jacobine模式分析了模式模拟误差对初始场云参数的敏感性。该研究为TOVS/ATOVS探测资料在3DR或4DR变分同化中的直接应用奠定了基础。
2001, 12(4): 393-399
摘要:
用模拟的方法研究了卫星姿态、沿步进方向失配角参数对风云二号气象卫星图像定位影响及其随时间的变化规律。模拟结果表明, 参数偏差对图像定位的影响有很强的规律性; 参数的偏差将导致图像网格失真和图像定位不准; 不同参数对卫星图像定位的影响不同。由模拟生成的典型误差图像为风云二号高精度图像定位模型的建立和图像定位误差分析提供了依据。
用模拟的方法研究了卫星姿态、沿步进方向失配角参数对风云二号气象卫星图像定位影响及其随时间的变化规律。模拟结果表明, 参数偏差对图像定位的影响有很强的规律性; 参数的偏差将导致图像网格失真和图像定位不准; 不同参数对卫星图像定位的影响不同。由模拟生成的典型误差图像为风云二号高精度图像定位模型的建立和图像定位误差分析提供了依据。
2001, 12(4): 400-408
摘要:
利用中子活化及PIXE和可见光灰度仪, 对青海瓦里关大气本底基准监测站的大气气溶胶样品进行了测量。通过元素相对浓度、富集因子和主因子分析等数据统计分析, 并结合同期的气团后退轨迹分布资料, 讨论了瓦里关大气气溶胶元素的组成及来源。结果表明, 位于青藏高原偏远地区的瓦里关大气气溶胶以土壤及地壳等自然来源为主, 因子分析的方差百分数给出瓦里关气溶胶中自然源的贡献率平均在70%以上。燃煤、交通及冶炼等人为源也占有一定比例。大气黑碳气溶胶的观测也表明人类活动影响的存在。人为源的影响多与来自东部及河西走廊等经济发达地区的气流有关。
利用中子活化及PIXE和可见光灰度仪, 对青海瓦里关大气本底基准监测站的大气气溶胶样品进行了测量。通过元素相对浓度、富集因子和主因子分析等数据统计分析, 并结合同期的气团后退轨迹分布资料, 讨论了瓦里关大气气溶胶元素的组成及来源。结果表明, 位于青藏高原偏远地区的瓦里关大气气溶胶以土壤及地壳等自然来源为主, 因子分析的方差百分数给出瓦里关气溶胶中自然源的贡献率平均在70%以上。燃煤、交通及冶炼等人为源也占有一定比例。大气黑碳气溶胶的观测也表明人类活动影响的存在。人为源的影响多与来自东部及河西走廊等经济发达地区的气流有关。
2001, 12(4): 409-418
摘要:
在美国DNDC模式基础上, 综合气象学、农业气象学及生态学最新研究进展, 将作物生长、碳氮循环及CH4排放有机耦合, 建立了一个CH4排放数值模式, 模式通过了相关显著性检验。利用模式重点分析了气象因子对稻田CH4排放的影响状况, 数值分析表明, 当仅考虑气象条件影响时: (1) 不同地区不同生长季节的CH4排放量均与相应生长期的平均气温成正相关关系; (2) 功率谱分析表明稻田CH4排放存在4~5年周期变化, 与相应生长季节的平均温度年际变化规律相一致; (3) CH4排放量年际之间变化趋势与生长季平均气温变化趋势基本一致。利用数值计算结果, 给出了杭州及昌德地区早稻、晚稻CH4简易统计模式, 为应用模型监测并调控农田生态系统中的CH4排放奠定了基础。
在美国DNDC模式基础上, 综合气象学、农业气象学及生态学最新研究进展, 将作物生长、碳氮循环及CH4排放有机耦合, 建立了一个CH4排放数值模式, 模式通过了相关显著性检验。利用模式重点分析了气象因子对稻田CH4排放的影响状况, 数值分析表明, 当仅考虑气象条件影响时: (1) 不同地区不同生长季节的CH4排放量均与相应生长期的平均气温成正相关关系; (2) 功率谱分析表明稻田CH4排放存在4~5年周期变化, 与相应生长季节的平均温度年际变化规律相一致; (3) CH4排放量年际之间变化趋势与生长季平均气温变化趋势基本一致。利用数值计算结果, 给出了杭州及昌德地区早稻、晚稻CH4简易统计模式, 为应用模型监测并调控农田生态系统中的CH4排放奠定了基础。
2001, 12(4): 419-432
摘要:
1998年7月20~23日 (“98.7”) 发生在鄂东和鄂西南地区的特大暴雨过程, 不仅与700 hPa上低涡切变线的生成和持续发展密切相关, 而且与沿低涡切变线相继生成和强烈发展的MαCS与MβCS直接关联。利用非静力模式MM5.V2.12成功模拟提供的高分辨输出资料对这次特大暴雨中尺度系统发展的热量和水汽收支进行了诊断。结果发现:当有强对流发生并伴有强降水时, 就会有强的视热源Q1和视水汽汇Q2出现, 而强的Q1与Q2和强降水区基本是对应的; Q1随高度增高而增大, 最大加热位面基本上都在486.1 hPa (σ=0.54) 附近; 在对流层深厚的中空加热层是积云对流活跃和强暴雨持续发生、发展的一种重要热力机制; 在对流层上半部的相对冷层为暴雨区上空积云对流提供了极为有利的热力不稳定条件, 积云对流在中、低空的凝结潜热不仅加热对流层中层大气, 而且向高层输送, 加热高层的环境大气; 在暴雨初期, Q2的双峰结构与低空层积云及中空积云对流凝结变干有关; Q2的中空峰值大体与Q1的峰值相应, Q2的深厚变干层与Q1的深厚加热层非常一致。 诊断结果表明, 用非静力中尺度模式成功模拟的高分辨输出资料对Q1和Q2进行数值诊断是可行的。通过对强暴雨过程Q1和Q2的诊断, 可为改进积云对流参数化中加热和增湿廓线提供可靠的物理依据。
1998年7月20~23日 (“98.7”) 发生在鄂东和鄂西南地区的特大暴雨过程, 不仅与700 hPa上低涡切变线的生成和持续发展密切相关, 而且与沿低涡切变线相继生成和强烈发展的MαCS与MβCS直接关联。利用非静力模式MM5.V2.12成功模拟提供的高分辨输出资料对这次特大暴雨中尺度系统发展的热量和水汽收支进行了诊断。结果发现:当有强对流发生并伴有强降水时, 就会有强的视热源Q1和视水汽汇Q2出现, 而强的Q1与Q2和强降水区基本是对应的; Q1随高度增高而增大, 最大加热位面基本上都在486.1 hPa (σ=0.54) 附近; 在对流层深厚的中空加热层是积云对流活跃和强暴雨持续发生、发展的一种重要热力机制; 在对流层上半部的相对冷层为暴雨区上空积云对流提供了极为有利的热力不稳定条件, 积云对流在中、低空的凝结潜热不仅加热对流层中层大气, 而且向高层输送, 加热高层的环境大气; 在暴雨初期, Q2的双峰结构与低空层积云及中空积云对流凝结变干有关; Q2的中空峰值大体与Q1的峰值相应, Q2的深厚变干层与Q1的深厚加热层非常一致。 诊断结果表明, 用非静力中尺度模式成功模拟的高分辨输出资料对Q1和Q2进行数值诊断是可行的。通过对强暴雨过程Q1和Q2的诊断, 可为改进积云对流参数化中加热和增湿廓线提供可靠的物理依据。
2001, 12(4): 433-441
摘要:
使用自动气象站、雷达回波、卫星云图、常规天气图、探空和风廓线仪等有关观测资料, 普查了1998年7月上旬珠江三角洲地区8次由海风锋触发形成的强对流天气过程, 并对其中7月3日过程进行了综合分析, 归纳出该类强对流天气过程的一些活动特征和规律。
使用自动气象站、雷达回波、卫星云图、常规天气图、探空和风廓线仪等有关观测资料, 普查了1998年7月上旬珠江三角洲地区8次由海风锋触发形成的强对流天气过程, 并对其中7月3日过程进行了综合分析, 归纳出该类强对流天气过程的一些活动特征和规律。
2001, 12(4): 442-457
摘要:
文章分析了1998年夏季我国长江、嫩江、珠江流域发生的严重洪涝灾害的气象、水文特征及其成因。6月中、下旬珠江、长江、嫩江流域出现了持续性强降水, 局部地区下了大暴雨; 7月下旬长江流域出现了“二度梅”, 湖南、湖北和江西省普降暴雨; 8月上半月嫩江流域再次出现持续性强降水。频繁的强降水使长江、嫩江、华南西江等干、支流水位迅猛上涨, 支流河水不断涌入干流, 使得干流洪峰迭起。雨水和洪峰迭加, 引发了百年一遇的大洪水。1998年7月副热带高压南落是造成长江流域“二度梅”的主要原因。副热带高压、南海季风涌、中高纬冷空气和从青藏高原东移的中尺度对流系统 (MCS) 等4个因子的最佳组配, 有利于长江流域出现持续性强降水。
文章分析了1998年夏季我国长江、嫩江、珠江流域发生的严重洪涝灾害的气象、水文特征及其成因。6月中、下旬珠江、长江、嫩江流域出现了持续性强降水, 局部地区下了大暴雨; 7月下旬长江流域出现了“二度梅”, 湖南、湖北和江西省普降暴雨; 8月上半月嫩江流域再次出现持续性强降水。频繁的强降水使长江、嫩江、华南西江等干、支流水位迅猛上涨, 支流河水不断涌入干流, 使得干流洪峰迭起。雨水和洪峰迭加, 引发了百年一遇的大洪水。1998年7月副热带高压南落是造成长江流域“二度梅”的主要原因。副热带高压、南海季风涌、中高纬冷空气和从青藏高原东移的中尺度对流系统 (MCS) 等4个因子的最佳组配, 有利于长江流域出现持续性强降水。
2001, 12(4): 458-468
摘要:
应用NCEP地面热通量资料, 研究了青藏高原地面感热、潜热的气候状况及其与初夏东亚大气环流之间的关系。发现高原地面热通量的异常将影响高原地区上空的垂直运动与辐散辐合运动, 从而引起东亚地区高度场及风场的异常。同时, 青藏高原地区地面热通量与后期东亚地区的环流变化也有密切关系, 这种关系可为预测东亚地区初夏环流异常提供有意义的指标。
应用NCEP地面热通量资料, 研究了青藏高原地面感热、潜热的气候状况及其与初夏东亚大气环流之间的关系。发现高原地面热通量的异常将影响高原地区上空的垂直运动与辐散辐合运动, 从而引起东亚地区高度场及风场的异常。同时, 青藏高原地区地面热通量与后期东亚地区的环流变化也有密切关系, 这种关系可为预测东亚地区初夏环流异常提供有意义的指标。
2001, 12(4): 469-477
摘要:
通过对两系杂交稻制种气候风险的数学定义, 根据江西省1：25万地形数据和84个气象台站40年气候资料, 在分析气候要素与海拔高度关系的基础上, 运用地理信息系统的空间分析方法, 对两系杂交稻制种气候风险进行评估, 找出了最佳制种地理区域和季节。对农业生产具有重要的意义, 分析结果在生产实际中得到证实。
通过对两系杂交稻制种气候风险的数学定义, 根据江西省1：25万地形数据和84个气象台站40年气候资料, 在分析气候要素与海拔高度关系的基础上, 运用地理信息系统的空间分析方法, 对两系杂交稻制种气候风险进行评估, 找出了最佳制种地理区域和季节。对农业生产具有重要的意义, 分析结果在生产实际中得到证实。
2001, 12(4): 478-487
摘要:
利用1979~1995年的NOAA/NCAR高空再分析格点资料, 及同期北京夏季相当暴雨日数, 冬季和春季太平洋海面温度资料、进行北京夏季旱涝对比和相关分析, 结果表明:北京夏季旱涝的平均大气环流形势有明显差异, 且夏季涝年的平均大气环流距平场和夏季相当暴雨日数与大气环流的相关场都具有暴雨过程平均环流的主要特征; 北京夏季相当暴雨日数和大气环流场都与赤道西太平洋 (暖池) 的春季SST存在显著的遥相关, 春季暖池SST的异常变化是北京夏季旱涝预测的一个强信号。
利用1979~1995年的NOAA/NCAR高空再分析格点资料, 及同期北京夏季相当暴雨日数, 冬季和春季太平洋海面温度资料、进行北京夏季旱涝对比和相关分析, 结果表明:北京夏季旱涝的平均大气环流形势有明显差异, 且夏季涝年的平均大气环流距平场和夏季相当暴雨日数与大气环流的相关场都具有暴雨过程平均环流的主要特征; 北京夏季相当暴雨日数和大气环流场都与赤道西太平洋 (暖池) 的春季SST存在显著的遥相关, 春季暖池SST的异常变化是北京夏季旱涝预测的一个强信号。
2001, 12(4): 488-493
摘要:
针对1998年7月5日下午到夜间北京地区出现的一次强降雨过程, 采用“局部VAD法”, 对中国气象科学研究院多普勒雷达测得的1998年7月5日12:00UTC的径向风反演成水平风, 并将反演风应用到数值天气预报 (NWP) 同化系统中, 进行了同化预报试验。结果表明, 反演的雷达风基本符合事实, 将其应用到NWP中, 有助于分析和预报时空尺度较小的中尺度系统。
针对1998年7月5日下午到夜间北京地区出现的一次强降雨过程, 采用“局部VAD法”, 对中国气象科学研究院多普勒雷达测得的1998年7月5日12:00UTC的径向风反演成水平风, 并将反演风应用到数值天气预报 (NWP) 同化系统中, 进行了同化预报试验。结果表明, 反演的雷达风基本符合事实, 将其应用到NWP中, 有助于分析和预报时空尺度较小的中尺度系统。
2001, 12(4): 494-500
摘要:
如何利用个别气象站的单站气象资料值诊断整个上海地区详细的高温分布是目前高温气象服务发展提出的一个课题。该文根据1997~1998年7~8月高温加密观测资料, 应用EOF技术分解, 表明上海地区高温分布可由气候平均场和第一特征场合成而得, 第一特征场的方差贡献占总方差的90%以上。分析结果表明, 上海地区平均高温场分布特征有地形特点和城市热岛效应作用决定的, 是多年变化的较稳定变量。第一特征场系数是一个逐日变化量, 它与风向有很高的相关系数。该文利用2个气象站的资料建立了计算第一特征场系数的方程, 并建立了利用2个气象站的单站气象要素值制作上海地区逐日的高温分布的方法。该方法对1999~2000年的13个高温日的试算取得了较满意的结果, 比常用的回归方法计算精度有所提高, 而且物理意义清晰。
如何利用个别气象站的单站气象资料值诊断整个上海地区详细的高温分布是目前高温气象服务发展提出的一个课题。该文根据1997~1998年7~8月高温加密观测资料, 应用EOF技术分解, 表明上海地区高温分布可由气候平均场和第一特征场合成而得, 第一特征场的方差贡献占总方差的90%以上。分析结果表明, 上海地区平均高温场分布特征有地形特点和城市热岛效应作用决定的, 是多年变化的较稳定变量。第一特征场系数是一个逐日变化量, 它与风向有很高的相关系数。该文利用2个气象站的资料建立了计算第一特征场系数的方程, 并建立了利用2个气象站的单站气象要素值制作上海地区逐日的高温分布的方法。该方法对1999~2000年的13个高温日的试算取得了较满意的结果, 比常用的回归方法计算精度有所提高, 而且物理意义清晰。
2001, 12(4): 501-506
摘要:
热带气旋频数的实况是一确定的整数, 而预测仍具一定的不确定性, 其实质是一区间, 即待评估的问题是预测区间与一确定整数的接近程度。针对待评估对象的这种特征, 定义了d指数、绝对误差 (E) 和技巧水平 (S) 3个评估参数, 分别从趋势预测、定量预测、相对于气候概率预测的技巧等方面客观地标度待评估方法的预测性能, 并对“九五”攻关前10年 (1988~1997年) 的业务预测性能进行了再评估:对7月TCF预测的d指数和E分别为0.9和0.8个、相对于气候概率 (即无技巧) 预测的技巧水平为-0.06; 8月的d、E、S分别为0.7、0.75个和0.13; 9月的d、E、S分别为0.65、0.9个和0.01;台汛期的d、E、S分别为0.3、1.7个和0.06; 全年的d、E、S分别为0.3、2.2个和0.07。
热带气旋频数的实况是一确定的整数, 而预测仍具一定的不确定性, 其实质是一区间, 即待评估的问题是预测区间与一确定整数的接近程度。针对待评估对象的这种特征, 定义了d指数、绝对误差 (E) 和技巧水平 (S) 3个评估参数, 分别从趋势预测、定量预测、相对于气候概率预测的技巧等方面客观地标度待评估方法的预测性能, 并对“九五”攻关前10年 (1988~1997年) 的业务预测性能进行了再评估:对7月TCF预测的d指数和E分别为0.9和0.8个、相对于气候概率 (即无技巧) 预测的技巧水平为-0.06; 8月的d、E、S分别为0.7、0.75个和0.13; 9月的d、E、S分别为0.65、0.9个和0.01;台汛期的d、E、S分别为0.3、1.7个和0.06; 全年的d、E、S分别为0.3、2.2个和0.07。
2001, 12(4): 507-512
摘要:
该文通过试验研究了气象条件 (CO2浓度、温度、土壤湿度) 变化对小麦叶片、茎、籽粒中量元素 (Mg、Ca、S) 和微量元素 (Zn、Fe) 含量及产量的影响。结果表明:高CO2浓度、土壤干旱胁迫对这5种元素含量积累有利; 高CO2浓度伴随高温缩短了小麦生育期, 使籽粒产量明显下降, 综合中量元素和微量元素含量的有利影响和产量的不利影响, 要想获得正常气象条件下等量的5种元素, 小麦的供给量将会是短缺的。
该文通过试验研究了气象条件 (CO2浓度、温度、土壤湿度) 变化对小麦叶片、茎、籽粒中量元素 (Mg、Ca、S) 和微量元素 (Zn、Fe) 含量及产量的影响。结果表明:高CO2浓度、土壤干旱胁迫对这5种元素含量积累有利; 高CO2浓度伴随高温缩短了小麦生育期, 使籽粒产量明显下降, 综合中量元素和微量元素含量的有利影响和产量的不利影响, 要想获得正常气象条件下等量的5种元素, 小麦的供给量将会是短缺的。
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