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2010年  第21卷  第4期

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“05.6”华南暴雨中低纬度系统活动及相互作用
何立富, 周庆亮, 陈涛
2010, 21(4): 385-394
摘要:
利用NCEP/NCAR再分析资料、FY-2C卫星逐时云顶亮温资料(分辨率为0.05°×0.05°)及射出长波辐射资料(分辨率为0.5°×0.5°)、实时地面加密观测和实况探空资料等,对“05.6”华南持续性暴雨过程期间南海季风活动、副热带高压演变、冷空气影响、高低空急流耦合等进行深入分析,探讨中低纬度不同尺度系统的活动特征及相互作用。结果表明:“05.6”华南暴雨是在中纬度地区位势高度场稳定的北高南低背景下,由东亚沿岸槽和青藏高原短波系统引导中纬度冷空气与低纬度地区季风系统相互作用下产生的;南海副热带季风的活跃与100° 120°E处越赤道气流通道的消失密切相关,其两次大规模向北推进是过程开始和结束的重要标志;副热带高压较多年平均明显偏南且强度达到最强,700hPa中纬度冷空气的明显南侵对暴雨过程有重要贡献;高空急流入口区右后方与低空急流左侧由于强烈的高空辐散和非地转平衡强迫,构成一支横跨低空急流的经向次级环流,高低空急流耦合的正反馈机制是华南暴雨异常的重要原因之一。
自动临近预报系统及其在北京奥运期间的应用
陈明轩, 高峰, 孔荣, 王迎春, 王建捷, 谭晓光, 肖现, 张文龙, 王令, 丁青兰
2010, 21(4): 395-404
摘要:
该文介绍了对流风暴自动临近预报系统(BJ-ANC)及其在2008年北京奥运会期间的应用。BJ-ANC是在技术引进基础上,通过本地化改进和拓展研发而形成的适合于在京津冀地区使用的对流风暴自动临近预报系统。BJ-ANC系统通过对风暴进行分析,利用临近预报算法和模糊逻辑集成技术,生成反映风暴发生、发展和消亡的分析及预报产品。系统考虑了京津冀地区边界层辐合线及地形与风暴生消发展之间的密切关系。通过对2008年实时预报结果的检验表明:系统对风暴单体在1 h内的外推预报与实际观测的风暴单体中心的距离偏差较小;系统的1 h定量降水预报和自动站的降水观测接近;系统对风暴回波的总体预报性能明显优于持续性外推方法。通过对2008年奥运期间对流风暴个例的实际应用分析表明:系统对风暴的临近预报具有指导意义,边界层辐合线对风暴的局地新生和快速演变具有明显的正面预报效果。另外,系统反演得到的对流层低层热动力三维特征提供了风暴生消、发展预报的重要判据。
基于TIGGE资料识别适应性观测敏感区的应用研究
赵晓琳, 朱国富, 李泽椿
2010, 21(4): 405-415
摘要:
基于TIGGE (THORPEX Interactive Grand Global Ensemble) 资料,通过对比两类强降水过程,分析了集合变换卡尔曼滤波 (Ensemble Transform Kalman Filter,ETKF) 适应性观测敏感区识别方法在实际应用中的具体环节。试验中使用两种分辨率和不同范围的集合预报资料得到的信号方差空间分布和极大值区基本一致,而在实施计算中使用适当分辨率和范围的集合预报资料能够大大节省计算时间;使用可获得的最近时刻为初值的集合预报资料得到的敏感区识别结果更加可靠;使用不同中心集合预报资料得到的敏感区识别结果有一定差异,但对于比较典型的夏季主雨带降水过程,各中心资料得到的结果较一致,敏感区识别结果比较可靠;不同类型强降水过程的敏感区对选取的度量函数具有一定依赖性。
基于Shepard和OI方法对雨量计逐时资料的分析
李春晖, 梁建茵
2010, 21(4): 416-422
摘要:
引入地形影响效应的日降水量气候分析场,分别运用Shepard和最优插值(OI)两种插值方法对广东和广西2007年5月20日—8月30日汛期小时雨量计降水量进行插值,得到0.125°×0.125°分辨率的规范化网格资料。结果表明:无论是直接插值还是用降水比率(地形影响效应的日降水量气候分析场)插值,两种方法均能很好地体现广东和广西雨量计站点观测降水的季内变化和日变化特征。虽然用直接插值方法比用降水比率插值方法得到的降水空间分布更为平滑,但估值精度没有用降水比率插值方法高。通过交叉检验进一步表明,总体上OI方法优于Shepard方法,而考虑地形影响效应的降水比率OI方法为最优,能有效提高相关性,并减少均方根误差和系统误差。
小波变换在气象卫星云图压缩中的应用
方翔, 王新
2010, 21(4): 423-432
摘要:
该文分析了卫星云图和自然图像在小波系数分布上的特征差异,提出了基于小波变换的气象卫星云图压缩方案。方案选择对卫星云图压缩效果较好的、具有双正交性的Odegard 9/7滤波器组对卫星云图进行五级小波分解和重构; 根据卫星云图小波分解系数相似性强、低频分量能量更为集中、分量系数层次衰减性明显的特点,使用改进后的零树编码算法对小波系数进行编码运算; 最后,采用高效的自适应算术编码对输出数据流进行了进一步的压缩。该方法对卫星云图的压缩效果要优于经典的嵌入式零树小波编码,在失真允许情况下,对红外云图的最大压缩比可达40:1,水汽云图达60:1, 可见光云图达35:1。
降水现象对大气消光系数和能见度的影响
刘西川, 高太长, 刘磊, 张伟, 杨树臣, 李涛
2010, 21(4): 433-441
摘要:
大气中各种粒子对大气消光系数和能见度有不同程度影响,除气溶胶粒子外,降水粒子对能见度影响也不可忽视。为了解降水粒子对能见度的影响,确定能见度变化与降水现象之间的关系,该文在分析降水粒子的大小、速度、形状、谱分布、光学特性等特征的基础上,忽略气溶胶粒子的影响,建立基于实测谱分布的降水与能见度的理论模型,讨论不同类型降雨、降雪对大气消光系数和能见度的影响。同时选取Parsivel降水粒子谱仪在南京地区的降雨和降雪观测记录,利用实测数据来对比验证本文所建立的降水能见度理论模型。结果表明:能见度随着降水强度的增大呈指数降低;受降水粒子特性和天气条件等多种因素影响,能见度与降水强度之间的关系并不是唯一对应的;降雨和降雪对能见度的影响各不相同,相比而言,降雨对能见度的影响比较容易确定,而降雪对能见度的影响比较复杂,主要因为雪花或冰晶的类型复杂多变,对大气消光系数有不同程度的影响。结合理论分析和实测数据对比验证,降水现象对能见度的影响得到了证实。
北京地区正地闪时间分布及波形特征
张阳, 张义军, 孟青, 吕伟涛
2010, 21(4): 442-449
摘要:
为了给雷电防护及机理研究提供必要的基础数据,利用闪电定位资料和电场快慢变化资料,对北京地区正地闪的时间分布规律及波形特征进行了统计分析。结果表明:北京地区正地闪分布随月份而不同,较大频次出现在5—7月,较高比例出现在春、秋季(3—5月和10—11月);而一天内的正、负地闪分布具有反对应关系,正地闪在傍晚(15:00—21:00,北京时)具有较大的频次和较高的比例,且该比例随闪电频次增大而呈减少的趋势;正地闪多为单次回击,多回击正地闪数占正地闪总数的3.89%;正地闪波形上升沿时间分布范围为5~28 μs,平均为11.55 μs,慢前沿时间分布在2.8~23.6 μs之间,平均值为9.41 μs,慢前沿幅度与回击峰值比为53%,过零时间为43.97 μs,负反冲深度均值为20.75%,辐射场归一化到100 km的回击场强峰值为13.66 V/m;正地闪连续电流持续时间平均值为113 ms,具有连续电流的正地闪比例高达69.2%,其中48.7%具有长连续电流过程。
雷击建筑物的先导连接过程模拟
任晓毓, 张义军, 吕伟涛, 陶善昌, 德庆措姆
2010, 21(4): 450-457
摘要:
为了研究闪电先导与地物的相互作用,该文建立了一个闪电先导的二维模式以模拟雷击建筑物的先导连接过程。模拟得到梯级长度在13.8~51.5 m的范围内,下行先导的感应电荷为0.03×10-4~1.2×10-4 C/m,梯级长度和感应电荷量均随着先导离地高度的下降而增加,模拟结果与观测值相吻合。下行先导最后一跳之前的转向并不明显,但最后一跳,下行先导向避雷针产生的上行先导偏转一定角度。模式模拟了下行先导与40 m宽度的建筑之间的相互作用和连接过程,得到建筑物拐角也具有一定的吸引半径,避雷针和拐角之间存在竞争关系。因此,在雷电防护设计中需要考虑拐角等复杂结构尖端对闪电的吸引作用,简单地采用理想情况(如地面孤立高耸尖端)下避雷针的吸引半径等参数进行复杂建筑物的防雷设计会存在问题和隐患。
酸雨观测中pH测量负偏差来源
汤洁, 俞向明, 程红兵, 王淑凤, 徐晓斌
2010, 21(4): 458-463
摘要(3416) HTML全文 (707) PDF 611KB(1612)
摘要:
通过现场调查、实验室测试,对酸雨观测中发现的pH测量负偏差现象进行了验证和分析。现场个例调查发现,在正常保存、使用期限内的pH电极也有可能出现老化现象,老化的pH测量电极给出的pH测量结果为负偏差,其数量级与文献指出的在观测资料质量评估中发现的pH测量负偏差相吻合。实验室测试结果显示,老化的pH测量电极的测量负偏差与模拟雨水样品的电导率和pH值有关:电导率越小,pH测量偏差则越大;在电导率差别不大时,该负偏差大小与水样pH值呈现一定的正相关线性关系,且电导率越小时两者的线性斜率越大。经过综合分析,初步确认pH电极的老化是造成历史观测资料中pH测量负偏差的重要原因。根据分析结果,提出了在台站检测pH测量电极老化的替代性技术方法,以更好地保证酸雨观测数据质量。
北京地区酸雨特征及影响因素
蒲维维, 张小玲, 徐敬, 赵秀娟, 徐晓峰, 董璠, 于波
2010, 21(4): 464-472
摘要:
利用2003-2008年北京地区3个酸雨观测站(北京市观象台、昌平站、上甸子站)的酸雨观测资料并结合探空及大气成分资料,分析了近年来北京地区的酸雨变化特征,研究了不同气象条件和大气污染物对酸雨的影响。结果表明:2003-2008年降水平均pH值均小于5.6, 且近6年来,降水pH值呈波动下降的趋势。北京地区夏、秋两季降水平均pH值及犓值较春、冬季节低;pH值及犓值随降水量的增大呈下降趋势,而强酸雨频率则随降水量的增大呈上升趋势;在偏南气流影响下,降水酸度增强且酸沉降量大,酸雨污染严重;当连续发生逆温状况时,酸雨出现频率增大;大气污染物SO2, NO2, PM2.5的浓度与降水pH值成负相关关系,说明近地层污染物浓度对降水酸度有重要影响。
用卫星资料分析中国区域CO柱总量时空分布特征
白文广, 张鹏, 张兴赢, 王维和, 齐瑾, 刘辉, 张文建, 边巴次仁
2010, 21(4): 473-483
摘要:
该文利用国际先进在轨星载探测仪器SCIMACHY/ENVISAT和MOPITT/TERRA的一氧化碳(CO)柱总量观测资料,比较两个载荷的观测结果发现,二者在陆地区域的观测数据一致性较好,且与我国本底站近地面观测结果有比较一致的时间变化态势,表明CO柱总量卫星观测值可以很好地反映其在我国大气中的时空分布特性。利用MOPITT长时间的观测数据(2000年3月-2009年2月)对中国区域CO柱总量时空分布特性进行了分析,研究结果显示:我国东部地区CO柱总量显着高于西部地区,两个地区的CO柱总量年平均值9年内均呈上升态势,西部地区平均年增长率是千分之一的量级,东部地区年增长率约为1.0%.中国区域CO柱总量分布随季节变化显着,春季CO柱总量平均值最高,但是CO柱总量最小值,在东部地区出现在夏季,而西部地区出现在秋季。
NCC_CGCM产品对长江中下游夏季降水预报的释用
兑秀
,
孙林海, 宋文玲
2010, 21(4): 484-490
摘要:
通过对1983—2002年国家气候中心NCC_CGCM季节预报模式的2月初始场的5个预测场 (500 hPa高度场,200 hPa经向风、纬向风场,850 hPa经向风、纬向风场) 与NCEP实况场的相关检验,指出模式预测与实况有一定差距,但也存在预报效果好的区域,其中预报效果最好的是200 hPa和850 hPa纬向风场,正相关达到95%信度的点数最多;500 hPa高度场正相关达到95%信度的点数最少;利用模式预报效果好的区域的预测值,对2003—2007年长江中下游区域夏季降水指数进行释用,预报准确率达到80%;对比模式在该地区的降水预报以及仅用模式高度场的解释预报发现,用挑选有用信息后的预报效果更好。该方法在全国其他14个区夏季降水的释用中,江南区和内蒙古区预报准确率也可达到80%。
新疆北部冬季降水异常成因
杨莲梅, 史玉光, 汤浩
2010, 21(4): 491-499
摘要:
利用1960—2004年天山山区及以北地区(新疆北部)38个气象站日降水量和NECP/NCAR逐日4次再分析资料,分析了新疆北部11,12月和1月降水异常的环流和水汽特征。结果表明:冬季斯堪的纳维亚环流型(SCA环流型)与新疆冬季降水异常密切联系;11月水汽输送量最大,1月最小,西风气流输送水汽多少决定降水异常;降水异常偏多时,新地岛以东北冰洋、西伯利亚和阿拉伯海向中亚地区水汽输送异常,高纬度地区和低纬度地区向中亚地区输送水汽汇合后沿西风气流进入新疆,而非来自地中海和里海水汽源地;降水偏少时,里海以东随西风气流向新疆水汽输送减弱。关注SCA环流型活动以及西伯利亚和阿拉伯海向中亚地区水汽输送异常对冬季降水预测具有一定意义。
气候变暖对青海高原地区植物物候期的影响
李红梅, 马玉寿, 王彦龙
2010, 21(4): 500-505
摘要(4004) HTML全文 (716) PDF 933KB(2187)
摘要:
将青海高原划分为东部农业区、环青海湖区、三江源区和柴达木盆地4个地区,根据1983—2007年各个地区气象台站所观测的气象资料,利用统计学方法,分析了不同地区植物物候期对气候变化的响应。结果表明:东部农业区、环青海湖区、三江源区和柴达木盆地年平均气温均呈上升趋势。在气候变暖背景下,东部农业区、环青海湖区、三江源区植物返青普遍期呈提前趋势,柴达木盆地返青普遍期呈推迟趋势,4个地区黄枯普遍期均呈延迟趋势,植物生长季延长。年降水量各地变化趋势不同,年降水量和阶段降水对植物生长关键期的变化有一定影响,但与气温相比其影响相对较小。
自动气象站实时资料质量控制开放式平台设计
封秀燕, 何志军, 王荷平, 何利德
2010, 21(4): 506-512
摘要(3041) HTML全文 (732) PDF 655KB(1843)
摘要:
自动气象站开放式实时资料质量控制平台为质量控制方法的应用和试验提供统一的接口和运行环境。平台控制系统对嵌入到平台的各种质量控制方法具有综合应用能力。对各种质量控制方法所得到的质量控制报告进行综合分析。使用该平台,技术人员根据质量控制平台所提供的接口和运行环境,可以独立开展质量控制方法的技术研究和业务化试验工作;业务部门可以根据需要引进相关的质量控制方法投入到业务应用中,并可以将应用效果差的质量控制方法进行改进和取代。2009年4月开始该平台在浙江省进行了3个月的试用,在试用期间共采用5种质量控制方法,对78个自动气象站的气压、气温、相对湿度和降水量资料进行实时质量控制。试验表明:利用该平台的质量控制方法综合应用能力,使资料检错的准确率提高到60%以上,并且为推进质量控制方法的研究进程提供了技术基础。