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2010年  第21卷  第3期

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上甸子秋冬季雾霾期间气溶胶光学特性
颜鹏, 刘桂清, 周秀骥, 王京丽, 汤洁, 刘强, 王振发, 周怀刚
2010, 21(3): 257-265
摘要:
通过对2004年秋冬季(9-12月)4次雾霾天气过程在京、津背景地区--北京上甸子大气本底污染监测站观测的大气气溶胶光学特性的分析,发现该地区气溶胶光学特性受天气过程的影响很大。4次雾霾影响时段,平均气溶胶散射系数σsca、吸收系数σabs和单次散射反照率ω都远高于雾霾过后清洁时段的数值,其中气溶胶ω在雾霾影响时段为0.94~0.97,雾霾后为0.84~0.86,平均减小了0.1左右,表明雾霾天气有利于气溶胶的累积和生成。相比于光吸收性气溶胶,雾霾天气对光散射性气溶胶的增加更为有利,反映了二次气溶胶的产生及其对消光的贡献可能有较大增加。
近50年东北地区热量资源变化特征
刘实, 王勇, 缪启龙, 丁园圆
2010, 21(3): 266-278
摘要:
利用1951-2005年东北地区100个气象站日平均气温资料, 得出各年代稳定通过10 ℃,0 ℃积温及其持续天数和起止日期分布的变化, 进而分析了气候变暖背景下东北地区热量资源的变化特征。结果表明:东北地区气温持续增暖, 线性趋势达0.4 ℃/10 a, 较我国其他地区更为显著, 且与各热量资源指标有较好的相关性。东北地区气候变暖使得稳定通过10 ℃,0 ℃积温普遍显著升高, 且稳定通过10 ℃,0 ℃积温的持续天数也普遍显著增加;稳定通过10 ℃,0 ℃积温和持续天数的等值线在东北平原和相对平坦的内蒙古高原向北大幅度推进, 而在山区有向高海拔地区抬升的趋势;稳定通过10 ℃,0 ℃积温持续天数普遍增加是受到起始日期提前和终止日期延后的影响, 而且起始日期提前比终止日期延后的影响更明显。东北地区热量资源的变化有利于东北地区粮食产量的提高和稳定。
我国逐日降水量格点化方法
沈艳, 冯明农, 张洪政, 高峰
2010, 21(3): 279-286
摘要:
国家气象信息中心(NMIC)和美国大气海洋局气候预测中心合作开发了“中国逐日格点降水量实时分析系统(V1.0)”,并已在NMIC投入业务试运行。该系统基于我国2419个国家级地面气象站日降水量观测(08:00-08:00,北京时)数据,采用“基于气候背景场”的最优插值方法,实时生成空间分辨率为0.5°×0.5°的格点化日降水量资料。通过对汛期典型区域和单站降水过程的对比分析表明:该格点化产品的精度较高,能准确捕捉并再现每一次降水过程。误差分析表明:约91%的数据绝对误差小于1.0 mm/d。该产品在定量分析天气实况、检验天气气候模式精度、检验卫星产品精度等方面有应用前景。
北京地区雷暴过程闪电与地面降水的相关关系
郑栋, 张义军, 孟青, 吕伟涛
2010, 21(3): 287-297
摘要:
该文选取北京地区2006年夏季的18次雷暴过程,利用SAFIR3000三维闪电定位系统观测到的总闪数据,分析了闪电与雷达反演的对流活动区降水量和对流活动区面积的相关关系,结果表明:北京地区的雷暴活动中,单个闪电所表征的降水量的范围在0.86×107~6.57×107 kg/fl之间,平均值为2.65×107 kg/fl;闪电活动与对流活动区降水量的线性相关关系显著,相关系数达到0.826;闪电活动与对流活动区面积也具有显著的线性关系,相关性系数达到0.846。文中给出了基于6 min闪电频次估算6 min对流降水量以及对流活动区面积的拟合方程。分析还发现,总闪活动与降水的关系要明显好于地闪,总闪信息的应用极大提高了分析结果的质量和可信性,分析结果对于利用闪电信息估测降水具有参考意义。
基于TIGGE数据的我国寒潮自动识别预报方法
康志明, 金荣花, 鲍媛媛, 田伟红, 桂海林
2010, 21(3): 298-306
摘要:
利用1951—2006年中央气象台寒潮天气过程数据以及NCEP/NCAR 500 hPa高度场等逐日再分析资料,通过客观聚类方法与主观对比分析确定寒潮爆发的典型形势场,结合寒潮过程特征量阈值,建立了基于TIGGE集合预报产品的寒潮自动识别客观预报方法,并利用TIGGE集合预报数据对2008年1月和2009年1月两次寒潮天气过程进行预报试验。结果表明:利用500 hPa高度距平场进行聚类分析, 一方面可以消除环流季节特征对划分结果的影响,另一方面也突出了寒潮这种强天气的异常扰动表现;基于集合预报产品的寒潮自动识别预报方法浓缩了集合预报产品信息,可直接为预报员提供寒潮发生的概率预报, 从而在集合预报产品与我国实际灾害性天气之间建立了直接联系。
利用多普勒雷达径向速度提取台风环境风场信息
魏应植, 吴陈锋, 苏卫东
2010, 21(3): 307-316
摘要:
应用蓝金模式模拟了纯气旋性旋转的多普勒雷达径向速度特征,还模拟了不同环境风向和吹向台风中心的辐合风对台风多普勒速度特征的影响。在此基础上,提出了雷达实测台风速度的特征和不同环境风向的速度数值模拟图进行比较,从而提取出相应环境风信息的方法,并应用这种环境风信息来判断台风的移动路径。通过对台风实例分析,特别是在台风发生转折的关键时刻,该方法都能够较准确地判断环境风转折的多普勒速度特征。应用多普勒雷达径向速度图像与不同环境风向模拟图像进行比较的方法,能够实时(雷达观测时间间隔仅为6 min)监测到环境气流的方向及其变化,比较准确地监测台风的移动路径,这是其他大尺度气象资料难以做到的。分析表明:环境风转向变化的现象在前,台风发生转折的现象在后,对台风路径的短时预报具有一定应用价值。
两次西行热带气旋影响云南降水对比分析
郭荣芬, 肖子牛, 陈小华, 杨家康
2010, 21(3): 317-328
摘要:
利用常规观测资料、中国气象局上海台风研究所(CMA-STI)热带气旋最佳路径数据和FY 2C卫星云图观测资料,以0608台风派比安和0809强热带风暴北冕两个西行热带气旋影响云南降水为例,通过其路径、降水量、移动速度、环境场和物理量场的对比分析,结果表明:两次台风源地、移动路径及登陆地点、影响时段、最大降水落区相同,但影响时间长度、影响范围和造成的灾害程度后者强于前者;西南季风与热带辐合带(ITCZ)较活跃,副热带高压西伸增强,并有低空急流、辐合区配合台风低压环流共同作用是热带气旋导致云南强降水的重要天气背景;云图中尺度分析发现,多种系统的共同作用,导致台风环流持久不消,进而易激发多个α 中尺度对流系统(MαCS)和β 中尺度对流系统(MβCS)云团生成并持久维持,是台风低压强降水发生的直接原因;物理量场的诊断分析表明,活跃的季风系统,使孟加拉湾和南海构成强大的水汽通道,伴随低空急流的建立和增强,致使大量不稳定能量和水汽向云南输送,在云南形成条件性对称不稳定(CSI)和深厚斜压性的正反馈机制,是导致云南强降水的重要物理机制。
宁夏雷暴天气过程划分及环流分型和环境场特征
纪晓玲, 王式功, 穆建华, 陈晓娟, 杨侃, 辛尧胜
2010, 21(3): 329-334
摘要(3291) HTML全文 (676) PDF 952KB(1841)
摘要:
利用1961—2005年宁夏25个气象站雷暴观测资料,根据雷暴发生特点对雷暴天气过程进行划分,得到全区(大部)性、区域性Ⅰ、区域性Ⅱ、持续性、局部性、分散性6类雷暴天气过程;并利用1996—2005年NCEP/NCAR逐日全球再分析资料,对10年来5—9月263例区域性雷暴天气过程进行分析,总结得到有利于宁夏雷暴天气发生的主要环流分型有4类:蒙古冷涡(槽)型、东北冷涡后部横槽型、河套低涡型、西风槽型。其中,前3种类型下易出现持续性雷暴天气过程。易于发生雷暴的环境场特征为宁夏处于500 hPa“西高东低”环流形势下的(弱)西北气流中,地面一般为气旋或热倒槽所控制,蒙古国至我国新疆一带或河西一带有冷锋、切变东移南下,中低层有一定的水汽和辐合抬升条件。
风云三号A星微波湿度计主探测通道辐射特性
谷松岩, 王振占, 李靖, 张升伟
2010, 21(3): 335-342
摘要:
微波湿度计装载在2008年5月27日发射升空的我国新一代极轨气象卫星风云三号A星上,完成全天候大气湿度信息的被动微波遥感探测。主探测通道中心频点位于183.31 GHz,设置有3个双边带探测通道。为保证风云三号微波湿度计在轨定量应用,研制过程中完成了地面真空试验。该文对风云三号A星微波湿度计正样产品真空试验数据进行了定量分析,数据分析结果表明:风云三号A星微波湿度计正样产品主探测频点183.31 GHz附近的3个探测通道等效噪声温差小于等于0.91 K;定标准确度优于1.05 K;真空试验过程中微波湿度计辐射定标结果稳定。风云三号A星微波湿度计发射前辐射定标特性分析结果,为仪器在轨定量应用奠定了基础。
我国近20年太阳辐射时空分布状况模式评估
吴其重, 王自发, 崔应杰
2010, 21(3): 343-351
摘要(8417) HTML全文 (2440) PDF 4899KB(4258)
摘要:
利用NCAR/PSU联合研发的第5代中尺度气象模式(MM5),结合最优插值方法,模拟获得高时空分辨率的我国太阳辐射分布特征。MM5模式模拟中采用敏感性分析方法挑选参数化方案,结合1975—1997年辐射日平均值资料验证模拟效果,采用最优插值方法优化辐射的模拟效果,并导入GIS平台进行统计分析。分析表明:最优插值后辐射模拟平均标准绝对误差由原来的24.4%下降到8.5%,平均标准偏差由20.6%下降到3.5%。模拟获得的全国平均年太阳辐射总量为5648.6 MJ·m-2,空间分布上,呈现以内蒙中西部—宁夏—甘肃西北部—四川西部—云南西北部为分界线的西高东低特征,分界线以西太阳辐射在6000 MJ·m-2以上,东部以华北太阳辐射为最高;1975—1997年年太阳辐射总量呈现上升—下降—上升的变化趋势,1978年太阳辐射最高,1989年最低。此外,基于Arc GIS 8.3统计获得各省份平均年太阳辐射总量,对各省份太阳辐射丰富程度进行等级划分,统计结果表明:西藏、青海、新疆是太阳辐射最丰富的省份,其中,西藏平均年太阳辐射总量在6900 MJ·m-2以上。
空间点过程理论在极端气候事件中的应用研究
杨萍, 封国林, 刘伟东, 侯威, 孙树鹏
2010, 21(3): 352-359
摘要(2973) HTML全文 (709) PDF 929KB(2171)
摘要:
该文定义了12种极端温度事件和6种极端降水事件,将基于空间点过程理论的k阶最近邻距离丛集点提取算法应用于极端温度和极端降水事件的研究,给出了极端温度和极端降水事件区域群发性站点的检测流程;采用多年平均的疏密差异比R和有效率η两个指标,对所定义的各种极端气候事件的区域群发性进行了有效性检验,结果表明:k阶最近邻距离丛集点提取算法适用于极端气候事件的区域群发性研究,并进一步阐明了极端气候事件区域群发性的物理含义。
陕西秋季降水变化特征
孙娴, 魏娜, 肖科丽
2010, 21(3): 360-365
摘要(2777) HTML全文 (686) PDF 978KB(1896)
摘要:
利用1960—2009年陕西74个台站逐月降水资料和同期NCEP/NCAR再分析资料,采用Mann Kendall和REOF等方法分析了近50年陕西秋季降水变化时空分布及环流特征。研究表明:近50年来, 陕西9月降水对整个秋季降水具有决定性作用,呈现出“北少南多”和“北多南少”的空间分布特征;当西太平洋副热带高压位置偏西偏北,纬向环流指数偏弱,海平面气压场为“西低东高”的形势,850 hPa风场上西北地区东部为西太平洋副热带高压外围的东南气流控制时,陕西秋季降水空间分布多呈现“北多南少”型。
EMD在广西季节降水预报中的应用
毕硕本, 徐寅, 覃志年, 陈最, 王必强
2010, 21(3): 366-371
摘要(3230) HTML全文 (710) PDF 567KB(1631)
摘要:
气候系统是一种耗散的、具有多个不稳定源的非线性、非平稳系统。该文利用支持向量机 (SVM) 算法在处理非线性问题中的优越性和经验模态分解 (EMD) 算法在处理非平稳信号中的优势,采用将EMD与SVM相结合的短期气候预测方法, 并应用到广西季节降水预报中。选取广西88个气象观测站1957—2005年6—8月逐年降水量的距平百分率序列作为试验数据,通过EMD算法将标准化处理后的距平百分率序列分解成多个本征模态函数 (IMF) 分量和一个趋势分量, 在分解中针对EMD算法存在的端点极值问题选择两种方法分别进行处理,对比得出极值延拓法效果更好。对每个分量构建不同的SVM模型进行预测,并通过重构形成最后的预测结果。试验中采用不经EMD处理的反向传播(BP)神经网络和SVM算法进行对比验证,结果表明:相对于直接预测方法,该文提出的方案均方误差最小,能够较为准确地反映出降水序列未来几年的变化趋势,具有更高的预测精度和较好的推广前景。
北京奥运气象服务产品制作系统设计与实现
李德泉, 周勇, 虞海燕
2010, 21(3): 372-378
摘要:
介绍了专用于2008年北京奥运会、残奥会气象保障任务的奥运气象信息服务系统(OMIS)的核心分系统之一——“北京奥运气象服务产品制作系统”的设计思路与实现技术。该系统根据北京奥运气象服务的开放性、稳定性、灵活性等高标准要求,首次在奥运气象服务中引入TeX技术,并结合产品模版以及关系数据库等技术策略,构建一套稳定、灵活、针对性强的奥运气象服务产品生成的解决方案。该系统使用C++ STL开发,适用于Linux,Windows平台,能快速实现数十种气象服务预报产品的制作,并可根据奥运会、残奥会需求的变化灵活修改以生成新的服务产品。该系统作为中国气象局北京奥运服务中心的“奥运气象信息服务系统”的关键部分,在北京奥运会、残奥会期间运行稳定,前后共产生数万个气象服务产品,圆满完成北京奥运气象服务保障任务。
气候预测PS评分对业务影响
田武文, 吴素良, 王娜
2010, 21(3): 379-384
摘要(2640) HTML全文 (711) PDF 334KB(1648)
摘要:
通过对中国气象局现行PS评分办法与理论PS评分的对比,发现现行评分办法对理论PS评分进行了两处修改。一处修改是扩大了预报正确的评定范围,但在PS评分办法实施后,在气候预测业务中,却出现了只预报2个等级的普遍现象,即在能获得高分的同时却降低了预报能力。另一处修改是按统一的要素距平划分等级,结果出现了预报对象的等级分布随着测站、月份变化而变化的现象。预报对象的等级分布是无技巧预报评分的决定因素,而预报技巧是由PS评分与无技巧预报评分之差决定的。在无技巧预报评分有差异的情况下,不同月份、不同区域之间的PS评分便失去了对比的基础。该文针对上述问题,对现行PS评分办法提出了修改建议。