设为首页
加入收藏
用户登录
投稿模版
中国气象局2019年 第30卷 第2期
2019, 30(2): 129-141.
DOI: 10.11898/1001-7313.20190201
摘要
HTML全文
PDF 632KB
摘要:
小麦干热风灾害是危害我国北方麦区的主要农业气象灾害之一。基于已有研究成果和实际灾情，从干热风的概念、分类及研究方法出发，对小麦干热风灾害的危害机理、气象环境成因、致灾指标、时空分布、监测预报及防御措施等方面进行了系统归纳阐述，并对未来小麦干热风灾害研究方向进行展望。我国小麦干热风灾害主要分为高温低湿型、雨后青枯型及旱风型3种，形成的气象环境成因主要受干热风天气系统、气候变暖、土壤墒情的影响，致灾指标主要分为形态学、气象学、综合指数指标。小麦干热风灾害的危害总体呈东西两边重、中间轻的分布格局，主要发生在黄淮海平原、河西走廊和新疆3个地区。气候变暖背景下，大部分地区的干热风年日数在20世纪80—90年代出现突变，近30年呈明显加重扩大趋势。基于土壤墒情影响的小麦干热风灾害等级指标构建、小麦干热风过程的灾害监测预警方法、气候变化背景下小麦干热风灾害时空分布新变化及其气象环境成因等是今后研究的重点方向。
小麦干热风灾害是危害我国北方麦区的主要农业气象灾害之一。基于已有研究成果和实际灾情，从干热风的概念、分类及研究方法出发，对小麦干热风灾害的危害机理、气象环境成因、致灾指标、时空分布、监测预报及防御措施等方面进行了系统归纳阐述，并对未来小麦干热风灾害研究方向进行展望。我国小麦干热风灾害主要分为高温低湿型、雨后青枯型及旱风型3种，形成的气象环境成因主要受干热风天气系统、气候变暖、土壤墒情的影响，致灾指标主要分为形态学、气象学、综合指数指标。小麦干热风灾害的危害总体呈东西两边重、中间轻的分布格局，主要发生在黄淮海平原、河西走廊和新疆3个地区。气候变暖背景下，大部分地区的干热风年日数在20世纪80—90年代出现突变，近30年呈明显加重扩大趋势。基于土壤墒情影响的小麦干热风灾害等级指标构建、小麦干热风过程的灾害监测预警方法、气候变化背景下小麦干热风灾害时空分布新变化及其气象环境成因等是今后研究的重点方向。
2019, 30(2): 142-153.
DOI: 10.11898/1001-7313.20190202
摘要:
开展降雨型地质灾害预报是减少灾害损失的有效方法。该文在讨论降雨型地质灾害预报相关概念的基础上，结合国内外已有的研究成果，系统总结了隐式统计模型、显式统计模型和动力模型等降雨型地质灾害预报模型的特点和适用条件。近几年区域降雨型地质灾害的预报技术研究有以下新特点：统计模型简单实用，目前已经由单一考虑降雨特征的第1代隐式统计模型，进一步发展为考虑地质、地貌等静态因子的显示统计模型；动力模型逐渐由基于垂直入渗理论的边坡稳定性模型开始向基于水土耦合机制的复杂预报模型发展；降雨型地质灾害业务预报预警的核心是地质灾害预报模型的本地化运行，我国已经基于统计模型搭建了服务于不同区域的业务预报预警系统。结合多源预报降雨资料，搭建基于水土耦合机制的降雨型地质灾害集合预报预警系统是未来可能的发展方向。
开展降雨型地质灾害预报是减少灾害损失的有效方法。该文在讨论降雨型地质灾害预报相关概念的基础上，结合国内外已有的研究成果，系统总结了隐式统计模型、显式统计模型和动力模型等降雨型地质灾害预报模型的特点和适用条件。近几年区域降雨型地质灾害的预报技术研究有以下新特点：统计模型简单实用，目前已经由单一考虑降雨特征的第1代隐式统计模型，进一步发展为考虑地质、地貌等静态因子的显示统计模型；动力模型逐渐由基于垂直入渗理论的边坡稳定性模型开始向基于水土耦合机制的复杂预报模型发展；降雨型地质灾害业务预报预警的核心是地质灾害预报模型的本地化运行，我国已经基于统计模型搭建了服务于不同区域的业务预报预警系统。结合多源预报降雨资料，搭建基于水土耦合机制的降雨型地质灾害集合预报预警系统是未来可能的发展方向。
2019, 30(2): 154-163.
DOI: 10.11898/1001-7313.20190203
摘要:
基于概率分布特征定义全新风速阈值选取方案，不受地域及季节性影响，并综合风向信息建立兼顾风向风速的风场分类列表，采用邻域空间检验技术构建可集成风向风速的矢量风场检验方法。基于2018年4月1—30日GRAPES_Meso模式不同分辨率（10 km及3 km）逐小时预报产品，利用所开发的矢量风场检验方法分析表明：模式风向预报的随机性随着风速的增大而减小，即弱风的风向难以成功预报。通过矢量风场综合分析发现高分辨率预报效果在170 km空间尺度上24 h预报最大评分优势可达0.24，各邻域空间尺度上评分分布趋势保持一致。通过敏感性分析发现，所获取的综合指标可用于反映风场预报性能。同时，不同矢量风场分类方法将对评估结果产生影响，高分类方法评分稳定性更好，低分类方法受限于单一分类权重过大而影响评估一致性。因此，在计算能力允许的条件下，选择较高分类方式将有助于获得更为稳定的检验效果。
基于概率分布特征定义全新风速阈值选取方案，不受地域及季节性影响，并综合风向信息建立兼顾风向风速的风场分类列表，采用邻域空间检验技术构建可集成风向风速的矢量风场检验方法。基于2018年4月1—30日GRAPES_Meso模式不同分辨率（10 km及3 km）逐小时预报产品，利用所开发的矢量风场检验方法分析表明：模式风向预报的随机性随着风速的增大而减小，即弱风的风向难以成功预报。通过矢量风场综合分析发现高分辨率预报效果在170 km空间尺度上24 h预报最大评分优势可达0.24，各邻域空间尺度上评分分布趋势保持一致。通过敏感性分析发现，所获取的综合指标可用于反映风场预报性能。同时，不同矢量风场分类方法将对评估结果产生影响，高分类方法评分稳定性更好，低分类方法受限于单一分类权重过大而影响评估一致性。因此，在计算能力允许的条件下，选择较高分类方式将有助于获得更为稳定的检验效果。
2019, 30(2): 164-176.
DOI: 10.11898/1001-7313.20190204
摘要:
RMAPS_Chem V1.0系统是基于WRF_Chem模式建立的服务于华北区域雾霾等污染预报业务的模式系统，该研究着重针对系统中污染排放清单不确定性带来的SO2浓度预报偏差较大问题，采用EnKF源反演和误差统计订正相结合的方法对排放清单进行了改进，形成了一套优化后的华北区域SO2排放清单。通过输入初始清单和优化清单对2017年10月进行模拟，并与华北地区616个地面环境监测站观测值进行对比，结果表明：EnKF源反演结合误差统计订正的排放清单优化方法适用于SO2排放清单的改进，有效降低了清单系统性偏差，针对主要区域及重点城市的检验显示模拟结果接近观测值；排放清单优化后模拟误差显著降低，如河北南部、山东西部至北京一带模式预报均方根误差与归一化平均绝对误差明显下降，区域内站点模拟误差呈正态分布特征，误差分布范围、最大概率出现范围均明显变窄，且最大误差概率明显上升。
RMAPS_Chem V1.0系统是基于WRF_Chem模式建立的服务于华北区域雾霾等污染预报业务的模式系统，该研究着重针对系统中污染排放清单不确定性带来的SO2浓度预报偏差较大问题，采用EnKF源反演和误差统计订正相结合的方法对排放清单进行了改进，形成了一套优化后的华北区域SO2排放清单。通过输入初始清单和优化清单对2017年10月进行模拟，并与华北地区616个地面环境监测站观测值进行对比，结果表明：EnKF源反演结合误差统计订正的排放清单优化方法适用于SO2排放清单的改进，有效降低了清单系统性偏差，针对主要区域及重点城市的检验显示模拟结果接近观测值；排放清单优化后模拟误差显著降低，如河北南部、山东西部至北京一带模式预报均方根误差与归一化平均绝对误差明显下降，区域内站点模拟误差呈正态分布特征，误差分布范围、最大概率出现范围均明显变窄，且最大误差概率明显上升。
2019, 30(2): 177-190.
DOI: 10.11898/1001-7313.20190205
摘要:
为了研究风阵性特征，尤其是在受台风影响时湍流特征对安全开发利用风能资源的影响，利用江苏沿海5座测风塔2009年6月—2012年11月的梯度风观测数据，分析了近地层风阵性基本特征，并筛选了7个对江苏产生较大影响的台风，包括罕见的正面登陆台风达维（1210），分析台风影响下风阵性特征。研究发现：江苏沿海地区低层的风脉动性比高层强，10 m高度的年平均阵风系数和湍流强度分别为1.50和0.20；海陆分布明显影响风阵性，离岸风的湍流强度明显大于向岸风；当风速等级小于6级时，风阵性随风速增大而一致性减小，之后则稳定少变；在台风中心附近，受风速、风向快速多变的影响，湍流强度和阵风系数均远大于台风外围和没有台风影响的情况，湍流强度和阵风系数在30~50 m高度之间增加，在6~7级风时出现风阵性的局部峰值区。
为了研究风阵性特征，尤其是在受台风影响时湍流特征对安全开发利用风能资源的影响，利用江苏沿海5座测风塔2009年6月—2012年11月的梯度风观测数据，分析了近地层风阵性基本特征，并筛选了7个对江苏产生较大影响的台风，包括罕见的正面登陆台风达维（1210），分析台风影响下风阵性特征。研究发现：江苏沿海地区低层的风脉动性比高层强，10 m高度的年平均阵风系数和湍流强度分别为1.50和0.20；海陆分布明显影响风阵性，离岸风的湍流强度明显大于向岸风；当风速等级小于6级时，风阵性随风速增大而一致性减小，之后则稳定少变；在台风中心附近，受风速、风向快速多变的影响，湍流强度和阵风系数均远大于台风外围和没有台风影响的情况，湍流强度和阵风系数在30~50 m高度之间增加，在6~7级风时出现风阵性的局部峰值区。
2019, 30(2): 191-202.
DOI: 10.11898/1001-7313.20190206
摘要:
利用2002—2014年的TRMM/LIS（Tropical Rainfall Measuring Mission/lightning imaging sensor，热带测雨卫星/闪电成像仪）闪电观测数据分析了18°~36°N和70°~160°E范围内闪电尺度和光辐射能空间分布特征，并选取6个区域（区域1~6），探讨09：00—14：00（地方时，下同）和18：00—次日06：00两个时段闪电上述属性的逐月变化和参数分布特征。研究指出：闪电空间尺度和光辐射能在深海最大，次之为近海和陆地，持续时间在中国东部近海最大，次之为深海和陆地。不同闪电属性大值分布区域差异明显，小值则分布在区域1和区域2。多数区域分析时段内闪电空间尺度和光辐射能的逐月变化趋势较一致，陆地上它们与闪电活动逐月变化的反向对应关系较明显。分析时段内闪电时空尺度和光辐射能均呈对数正态分布，陆地闪电各属性值比海洋闪电更向小值方向集中。在LIS观测性能较高的18：00—次日06：00，各区域内闪电持续时间中值为0.18~0.29 s，通道延展距离中值为12~21 km，光辐射能中值为0.11~0.52 J·m-2·sr-1·μm-1。分析时段内闪电空间尺度与光辐射能的相关性明显优于它们与持续时间的相关性。
利用2002—2014年的TRMM/LIS（Tropical Rainfall Measuring Mission/lightning imaging sensor，热带测雨卫星/闪电成像仪）闪电观测数据分析了18°~36°N和70°~160°E范围内闪电尺度和光辐射能空间分布特征，并选取6个区域（区域1~6），探讨09：00—14：00（地方时，下同）和18：00—次日06：00两个时段闪电上述属性的逐月变化和参数分布特征。研究指出：闪电空间尺度和光辐射能在深海最大，次之为近海和陆地，持续时间在中国东部近海最大，次之为深海和陆地。不同闪电属性大值分布区域差异明显，小值则分布在区域1和区域2。多数区域分析时段内闪电空间尺度和光辐射能的逐月变化趋势较一致，陆地上它们与闪电活动逐月变化的反向对应关系较明显。分析时段内闪电时空尺度和光辐射能均呈对数正态分布，陆地闪电各属性值比海洋闪电更向小值方向集中。在LIS观测性能较高的18：00—次日06：00，各区域内闪电持续时间中值为0.18~0.29 s，通道延展距离中值为12~21 km，光辐射能中值为0.11~0.52 J·m-2·sr-1·μm-1。分析时段内闪电空间尺度与光辐射能的相关性明显优于它们与持续时间的相关性。
2019, 30(2): 203-210.
DOI: 10.11898/1001-7313.20190207
摘要:
利用2009—2014年广州高建筑物雷电观测站的光学观测资料，结合雷声和电磁场变化波形，对广州塔（高度为600 m）西北部60°扇形区域3 km范围内的119次下行地闪分布特征进行统计分析，结果表明：43.7%（52/119）的地闪发生在区域内4个最高的建筑物上；除了直接击中广州塔的20次地闪（16.8%），距离广州塔附近0~1 km的区域未观测到地闪，观测到的距广州塔最近的地闪离广州塔约1.2 km；距广州塔1~2 km的区域共观测到35次地闪（29.4%），其中每个高度低于300 m的建筑物被击中的次数不超过1次；距离广州塔2~3 km区域共观测到64次地闪（53.8%），其中有些高度低于300 m的建筑物被地闪击中1次以上，最多达5次。广州塔对附近区域下行地闪的吸引作用使其附近1 km左右范围内未观测到地闪，且1~3 km范围内随距离增加下行地闪密度（扣除击中其他高度不低于300 m的建筑物的地闪）有逐渐增加趋势，说明高建筑物对下行地闪的吸引作用随着距离的增加而逐渐减弱。
利用2009—2014年广州高建筑物雷电观测站的光学观测资料，结合雷声和电磁场变化波形，对广州塔（高度为600 m）西北部60°扇形区域3 km范围内的119次下行地闪分布特征进行统计分析，结果表明：43.7%（52/119）的地闪发生在区域内4个最高的建筑物上；除了直接击中广州塔的20次地闪（16.8%），距离广州塔附近0~1 km的区域未观测到地闪，观测到的距广州塔最近的地闪离广州塔约1.2 km；距广州塔1~2 km的区域共观测到35次地闪（29.4%），其中每个高度低于300 m的建筑物被击中的次数不超过1次；距离广州塔2~3 km区域共观测到64次地闪（53.8%），其中有些高度低于300 m的建筑物被地闪击中1次以上，最多达5次。广州塔对附近区域下行地闪的吸引作用使其附近1 km左右范围内未观测到地闪，且1~3 km范围内随距离增加下行地闪密度（扣除击中其他高度不低于300 m的建筑物的地闪）有逐渐增加趋势，说明高建筑物对下行地闪的吸引作用随着距离的增加而逐渐减弱。
2019, 30(2): 211-222.
DOI: 10.11898/1001-7313.20190208
摘要:
利用以色列特拉维夫大学二维面对称分档云模式（two-dimensional slab-symmetric detailed spectral bin microphysical model of Tel Aviv University），对2016年9月4日16：00（北京时）前后我国华东地区的一次暖性浅对流云降水过程进行模拟，模式模拟的强回波中心高度和最大回波强度范围与观测基本一致。并在此基础上进行了小于1 μm的吸湿性核的播撒减雨试验，分别考虑了不同播撒时间、不同播撒高度以及不同播撒剂量的敏感性测试。结果表明：在云的发展阶段早期播撒能起到更好的减雨效果，播撒时间越早对大粒子生长过程的抑制作用越强，随着播撒时间向后推移，受抑制作用最显著的粒径段向小粒径端偏移；在云中心过饱和度大的区域下方进行播撒，减雨效果更加明显，当播撒剂量为350 cm-3时，地面累积降水量减少率可达23.3%；另外，随着播撒剂量的增加，减雨效果更加显著，甚至能达到消雨的效果。因此，在暖性浅对流云中合理地播撒小于1 μm的吸湿性核能达到较好的减雨或消雨效果。
利用以色列特拉维夫大学二维面对称分档云模式（two-dimensional slab-symmetric detailed spectral bin microphysical model of Tel Aviv University），对2016年9月4日16：00（北京时）前后我国华东地区的一次暖性浅对流云降水过程进行模拟，模式模拟的强回波中心高度和最大回波强度范围与观测基本一致。并在此基础上进行了小于1 μm的吸湿性核的播撒减雨试验，分别考虑了不同播撒时间、不同播撒高度以及不同播撒剂量的敏感性测试。结果表明：在云的发展阶段早期播撒能起到更好的减雨效果，播撒时间越早对大粒子生长过程的抑制作用越强，随着播撒时间向后推移，受抑制作用最显著的粒径段向小粒径端偏移；在云中心过饱和度大的区域下方进行播撒，减雨效果更加明显，当播撒剂量为350 cm-3时，地面累积降水量减少率可达23.3%；另外，随着播撒剂量的增加，减雨效果更加显著，甚至能达到消雨的效果。因此，在暖性浅对流云中合理地播撒小于1 μm的吸湿性核能达到较好的减雨或消雨效果。
2019, 30(2): 223-232.
DOI: 10.11898/1001-7313.20190209
摘要:
利用1980—2015年6—8月我国逐日降水观测数据评估CWRF模式（Climate-Weather Research and Forecasting model）多种参数化方案对我国夏季日降水的模拟能力，并考察累积概率变换偏差订正法（CDFt）的订正效果。通过将广义帕累托分布（GPD）引入到偏差订正模型中，提出针对极端降水的累积概率变换偏差订正法（XCDFt），检验和评估其对极端降水订正的适用性。结果显示：CWRF模式微物理过程选用Morrison-aerosol参数化方案组合对我国降水场的模拟较好，CDFt订正效果良好；XCDFt偏差订正模型能够较好地提取模式建模与验证时期变化信号，订正后相比订正前与观测极端降水的概率分布更为接近；经过XCDFt订正后华南、华中和华北地区20年一遇的极端降水重现水平较模拟值更接近观测值，可为CWRF模式提高极端降水的业务预测水平提供参考。
利用1980—2015年6—8月我国逐日降水观测数据评估CWRF模式（Climate-Weather Research and Forecasting model）多种参数化方案对我国夏季日降水的模拟能力，并考察累积概率变换偏差订正法（CDFt）的订正效果。通过将广义帕累托分布（GPD）引入到偏差订正模型中，提出针对极端降水的累积概率变换偏差订正法（XCDFt），检验和评估其对极端降水订正的适用性。结果显示：CWRF模式微物理过程选用Morrison-aerosol参数化方案组合对我国降水场的模拟较好，CDFt订正效果良好；XCDFt偏差订正模型能够较好地提取模式建模与验证时期变化信号，订正后相比订正前与观测极端降水的概率分布更为接近；经过XCDFt订正后华南、华中和华北地区20年一遇的极端降水重现水平较模拟值更接近观测值，可为CWRF模式提高极端降水的业务预测水平提供参考。
2019, 30(2): 233-244.
DOI: 10.11898/1001-7313.20190210
摘要:
利用1961—2017年广东86个地面气象观测站逐日降水资料，定义广东区域性暴雨过程的标准，构建了综合考虑区域暴雨过程持续时间、暴雨范围、最大日降水量和最大过程降水量4个指标的广东区域性暴雨过程综合强度评估方法，由此分析近57年广东区域性暴雨过程次数、强度、雨涝年景等特征和变化。结果表明：近57年来，广东共出现1211次区域性暴雨过程，平均每年21.2次，主要出现在4—9月，单次过程平均持续时间是2.3 d；广东区域性暴雨过程的次数和强度存在明显的月际、年际和年代际变化，次数最多出现在5月，强度最大出现在6月；广东雨涝年景指数以0.17/（10 a）的速率显著上升；强和较强等级的广东区域性暴雨过程次数呈显著增加趋势，较弱等级区域性暴雨次数呈显著减少趋势。评估得到广东强雨涝年有5年：2008年、2001年、1973年、1994年、1993年，其中有4年出现在1990年以后。
利用1961—2017年广东86个地面气象观测站逐日降水资料，定义广东区域性暴雨过程的标准，构建了综合考虑区域暴雨过程持续时间、暴雨范围、最大日降水量和最大过程降水量4个指标的广东区域性暴雨过程综合强度评估方法，由此分析近57年广东区域性暴雨过程次数、强度、雨涝年景等特征和变化。结果表明：近57年来，广东共出现1211次区域性暴雨过程，平均每年21.2次，主要出现在4—9月，单次过程平均持续时间是2.3 d；广东区域性暴雨过程的次数和强度存在明显的月际、年际和年代际变化，次数最多出现在5月，强度最大出现在6月；广东雨涝年景指数以0.17/（10 a）的速率显著上升；强和较强等级的广东区域性暴雨过程次数呈显著增加趋势，较弱等级区域性暴雨次数呈显著减少趋势。评估得到广东强雨涝年有5年：2008年、2001年、1973年、1994年、1993年，其中有4年出现在1990年以后。
2019, 30(2): 245-256.
DOI: 10.11898/1001-7313.20190211
摘要:
为了适应精细化预报和业务管理的发展需求，国家气象中心建设开发了基于Web的国家级天气预报检验分析系统。系统分为预报检验、检验文件解析处理、检验数据查询分析与检验平台管理4个功能模块，关键技术包括标准化的数据管理、开放式的算法模块管理与调度和检验数据的可视化分析。系统建立了规范高效的检验业务数据流程，兼容处理预报分析制作系统（MICAPS）数据、GRIB2数据、城镇报数据、自动气象站数据等其他专业气象数据，涵盖了国家级省级智能网格预报、全国城镇天气预报、定量降水预报、大城市空气质量预报等数十项检验业务产品，给出了空间分布、柱状图及数据表格等展现形式。系统为全国各级预报员、模式开发人员和管理人员提供预报检验反馈信息，为各省以及国家级预报业务考核提供了信息支撑；同时系统提供逐旬、月、年度的智能网格预报以及城镇天气预报的检验结果对比，有力支撑了智能网格预报产品业务研发和业务试验。
为了适应精细化预报和业务管理的发展需求，国家气象中心建设开发了基于Web的国家级天气预报检验分析系统。系统分为预报检验、检验文件解析处理、检验数据查询分析与检验平台管理4个功能模块，关键技术包括标准化的数据管理、开放式的算法模块管理与调度和检验数据的可视化分析。系统建立了规范高效的检验业务数据流程，兼容处理预报分析制作系统（MICAPS）数据、GRIB2数据、城镇报数据、自动气象站数据等其他专业气象数据，涵盖了国家级省级智能网格预报、全国城镇天气预报、定量降水预报、大城市空气质量预报等数十项检验业务产品，给出了空间分布、柱状图及数据表格等展现形式。系统为全国各级预报员、模式开发人员和管理人员提供预报检验反馈信息，为各省以及国家级预报业务考核提供了信息支撑；同时系统提供逐旬、月、年度的智能网格预报以及城镇天气预报的检验结果对比，有力支撑了智能网格预报产品业务研发和业务试验。
浏览排行
下载排行
引用排行
