留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

2018年  第29卷  第5期

显示方式:
2018年第5期封面及目次
2018, 29(5)
摘要:
2018年第5期封面及目次
论著
基于FSS的高分辨率模式华北对流预报能力评估
唐文苑, 郑永光, 张小雯
2018, 29(5): 513-523, DOI: 10.11898/1001-7313.20180501
摘要:
目前高分辨率数值预报模式已具有一定的对流系统结构和演变特征预报能力,但对其预报能力的客观评估仍存在较多不足。选取2017年7—9月华北地区在不同天气系统背景下、具有不同组织模态的7次对流天气个例,使用模糊检验方法中的分数技巧评分(fraction skill score,简称FSS)指标评估不同高分辨率模式(包括快速更新同化GRAPES_Meso,GRAPES_3 km及华东区域中尺度模式)对中小尺度对流过程的预报能力。结果表明:分数技巧评分能够实现当模式预报存在位移和强度偏差时仍然给出有价值的评分结果,其优势还在于可以给出表征模式空间位移偏差尺度的预报技巧尺度信息;所用3个模式的雷达回波强度预报均偏弱,当回波强度小于44 dBZ时,华东区域中尺度模式预报最接近实况,而对于44 dBZ以上的较强回波,GRAPES_3 km模式预报偏差最小;采用百分位阈值(通过升序排列求出预报和实况数列的相同百分位数作为其相应的阈值)进行检验发现,对于预报难度更大的高阈值、小尺度的对流事件,GRAPES_3 km模式预报能力更强。
青藏高原那曲地区地闪与雷达参量关系
孟青, 樊鹏磊, 郑栋, 张义军, 姚雯
2018, 29(5): 524-533, DOI: 10.11898/1001-7313.20180502
摘要:
基于2014—2015年5—9月西藏那曲地区多普勒天气雷达数据,结合地闪观测数据,识别雷暴单体样本,统计分析了地闪位置附近的雷达回波分布特征,并研究了高原雷暴的雷达参量与地闪频次的相关关系。结果表明:那曲地区地闪发生位置附近的雷达最大反射率因子呈正态分布,峰值分布区间集中于34~41 dBZ。发生地闪位置附近的20 dBZ回波顶主要集中于11~15 km高度,30 dBZ回波顶高分布的峰值区间则为8.5~12 km。分析表明:表征局地雷暴对流发展强度的雷达参量与地闪频次之间一对一的相关关系较差,但相关性随地闪频次增加而增强。基于雷达参量分段统计得到的对应分段平均地闪频次与雷达参量之间表现出较强相关关系,体现了宏观上闪电活动强度与雷暴发展强度之间的正向关系。其中,基于原始数值进行区间划分的强回波(组合反射率因子不小于30 dBZ)面积与平均地闪频次的线性相关系数达0.75,基于对数数值区间划分的7~11 km累积可降冰含量的对数值和地闪频次的线性相关系数达0.95。文中对比了多个雷达参量和地闪频次线性拟合与幂函数拟合结果,整体上幂函数拟合略好于线性拟合。
利用起放电模式开展闪电活动的直接预报试验
徐良韬, 陈双, 姚雯, 谌芸, 张荣
2018, 29(5): 534-545, DOI: 10.11898/1001-7313.20180503
摘要:
利用耦合有起电和放电物理过程的中尺度起电放电模式WRF-Electric,开展了华北地区连续3年(2015—2017年)的闪电活动预报试验。结合全国地闪定位观测资料,针对不同影响范围雷暴类型和预报时间,对数值预报结果开展点对点的定量检验,评估模式对闪电活动的预报能力及特点。结果表明:WRF-Electric中尺度模式具备一定的区域闪电活动预报能力,在起报后的6~12 h对闪电活动区域具有较好的预报效果。雷暴落区预报的点对点定量检验中,模式和业务预报在华北主汛期(6—8月)的预报临界成功指数(CSI)均为0.1,模式对于活动范围较小的局地性雷暴过程的预报更具参考价值。模式预报的闪电活动范围相对集中,闪电活动密度偏高,预报的主要问题存在于放电参数化方案的设计。应当考虑到模式空间分辨率对云内电场强度的影响,合理降低闪电参数化中的放电阈值以扩大预报的闪电活动范围。模式在闪电密度的定量预报上还有较大改进空间,单次放电中和电荷量应当更符合观测事实。
面向资料同化的S波段双偏振雷达质量控制
王洪, 孔凡铀, JungYoungsun, 吴乃庚, 尹金方
2018, 29(5): 546-558, DOI: 10.11898/1001-7313.20180504
摘要:
双偏振雷达是强对流天气分析和云微物理研究的重要探测设备,将多普勒天气雷达升级为双偏振雷达是我国未来几年强对流天气监测发展建设的重点计划,而双偏振雷达资料质量控制是其中的关键技术问题。针对国内首批业务布建的广东省S波段双偏振雷达网研发建立了一套完整的质量控制技术方案,除了重点解决非气象回波外,还考虑了非标准波束遮挡和径向高频脉动问题。在飑线、暴雨和台风3类华南季风区强天气个例的应用表明,基于模糊逻辑的水凝物分类、偏振量(零滞后互相关系数、信噪比和比差分相位)阈值检查和杂波剔除能有效剔除非气象回波,抑制异常传播波束导致的虚假回波;线性内插较好地弥补了非标准波束遮挡带来的观测缝隙;中值滤波和滑动平均既过滤了偏振观测量在雷达径向的高频脉动,又保留了主要的偏振雷达观测特征。质量控制后的气象回波约占有效观测(反射率因子大于-30 dBZ)的40%,其偏振量取值分别为反射率因子大于5 dBZ、零滞后互相关系数大于0.8和差分反射率为-0.2~4 dB。
L波段探空仪湿度资料偏差订正及同化试验
郝民, 龚建东, 田伟红, 万晓敏
2018, 29(5): 559-570, DOI: 10.11898/1001-7313.20180505
摘要:
L波段探空仪观测资料是基础资料之一,无论在天气预报还是在数值天气预报中都起着重要作用,其资料质量直接影响数值模式同化分析及降水预报准确性。通过对我国3种常用的L波段探空仪观测湿度的偏差特性比较,研发适合该仪器的偏差订正方案,并在GRAPES同化系统中加以试验应用。结果表明:L波段探空仪湿度观测资料与ECMWF再分析湿度场比较有偏干现象。多种偏差订正方案订正结果显示:湿度偏差值比订正前减小,特别是在500 hPa以上层次减小明显。在GRAPES分析同化系统中使用Vomel偏差订正方案,分析偏差减小5%;预报模式个例和连续试验中湿度观测订正后预报降水更接近实况,预报降水检验评分显著提高,故该订正方案在实际应用中表现出积极的正效果。
GRAPES_GFS 2.0模式系统误差评估
张萌, 于海鹏, 黄建平, 沈学顺, 苏勇, 薛海乐, 杨志坚
2018, 29(5): 571-583, DOI: 10.11898/1001-7313.20180506
摘要:
通过选取2014年1月、4月、7月、10月的GRAPES_GFS 2.0预报产品和NCEP FNL分析资料进行对比分析,发现GRAPES_GFS 2.0的系统误差具有以下特性:位势高度场误差的空间分布具有纬向条带状或波列状特征,误差大值集中在中高纬度地区,低纬度地区误差较小。误差在南北半球各自的冬季最大、夏季最小,并呈现明显的季节变化特征。误差随预报时效的增速略低于线性增速且不同预报时效下误差随高度变化的曲线趋势相似。温度场误差的空间分布相对均匀,误差大值位于30°S~30°N附近地区。纬向风场误差没有十分明显的分布规律,与纬度变化、海陆分布和地形的关系均不密切,西风误差和东风误差交替出现。结果表明:模式对冬季中高纬度地区和边界层及对流层顶的模拟技巧尚需提高。明确GRAPES_GFS 2.0的系统误差分布特性,有助于有针对性地进行模式订正,改善误差大值区域的模式预报方法。
基于ECMWF产品福建省前汛期短时强降水预报方法
洪伟, 郑玉兰
2018, 29(5): 584-595, DOI: 10.11898/1001-7313.20180507
摘要:
利用2014—2016年福建省1605个自动气象站逐时降水资料和ECMWF全球模式细网格预报产品,分析福建省前汛期短时强降水发生背景下模式预报物理量的分布特征,并基于阈值判定的方法建立短时强降水预报模型。结果表明:福建省内陆县市前汛期短时强降水发生频次较高,沿海县市发生频次低,且日变化特征表现出双峰结构。箱型图差异指数(Ibd)在评估相关变量对于区分短时强降水发生与否的敏感程度有较好的作用,比湿、整层可降水量等水汽变量Ibd最为显著,K指数、对流有效位能等变量的Ibd仅次于水汽变量,说明模式预报变量对于预测短时强降水有较好的表征作用。针对短时强降水事件的物理量集合,采用剔除异常值后的最小值作为判定阈值,通过训练集分析结果客观订正对流有效位能和3 h降水量两个高Ibd变量的阈值,建立潜势预报模型。对于福建省西部的关键区,检验集白天时段12 h时间分辨率预报TS评分可达0.5,夜间时段约为0.3。对于福建省进行分区建模预报,检验集预报结果显示白天时段比夜间准确率高、内陆县市比沿海县市准确率高。
夏季西藏4个站点大气向下长波辐射观测分析
刘梦琪, 郑向东, 赵春生
2018, 29(5): 596-608, DOI: 10.11898/1001-7313.20180508
摘要:
对2011—2016年部分夏季时段分别在西藏那曲、拉萨、林芝和阿里观测的大气向下长波辐射(L)进行分析,结果显示:L具有明显的日变化,最大值出现在北京时间15:00前后,而最低值出现在凌晨至10:00,日平均值林芝最高(368 W·m-2),其次是拉萨(319 W·m-2)、阿里(305 W·m-2)和那曲(299 W·m-2)。晴天L Ångström(1915)的经验公式最适合林芝,而Konzelmann(1994)的公式则适合那曲、拉萨和阿里;随着人工观测总云量的增加,L增强趋势明显,满云(云量7~10成)情形4个站点云增强效应均从20 W·m-2上升至50 W·m-2以上,低云量对L的增强效应明显高于总云量。云份额数(CF)上升所对应天顶方向平均云底高度下降,但云增强效应上升。在晴天(CF为-5%~5%、平均云底高度大于4 km)时,云增强效应仅为5 W·m-2左右(林芝接近20 W·m-2),但当CF为90%以上(云底高度小于3.5 km)时,云增强效应则上升到60 W·m-2(林芝接近50 W·m-2)。固定云底高度,CFL云增强效应呈显著相关(r2为0.91~0.97),远高于云底高度与L云增强效应的相关(r2为0.32~0.58)。
北京不同区域气溶胶辐射效应
李德平, 程兴宏, 孙治安, 王黎明, 张本志, 张天明
2018, 29(5): 609-618, DOI: 10.11898/1001-7313.20180509
摘要:
采用大气辐射传输模式SES2以及2013年1月—2015年10月欧洲中期天气预报中心细网格再分析资料计算了北京地区4个观测站地面接收的短波辐射通量,分析了晴天和云天北京城郊气溶胶对总辐射的定量影响时空变化特征。结果表明:北京城区和近郊区气溶胶对总辐射的影响约为远郊区的2倍,北京南部和西部气溶胶对辐射的影响较大,晴天和云天北京城区和近郊区气溶胶对总辐射的削减值分别为146.23~180.99 W·m-2和202.11~217.02 W·m-2,晴天总辐射削减空间差异较大;秋冬季气溶胶对总辐射的影响明显大于春夏季,北京市观象台秋冬季气溶胶对总辐射的削减作用最大可达60%,较春夏季高10%~20%;北京城郊总辐射和直接辐射削减率与气溶胶光学厚度变化均呈线性关系,近地面PM2.5浓度对辐射的影响不容忽视。
大兴安岭气候干湿变化及对森林火灾的影响
李秀芬, 郭昭滨, 赵慧颖, 朱海霞, 王萍, 翟墨
2018, 29(5): 619-629, DOI: 10.11898/1001-7313.20180510
摘要:
明确气候变化背景下大兴安岭林区气候干湿状况特征,揭示其对森林火灾的影响,可为该区域森林火灾管理和森林资源保护提供科学依据。基于大兴安岭林区1974—2016年标准化降水指数(SPI),采用统计分析和对比分析方法,系统研究不同干湿情景对森林火灾发生次数及过火面积的影响,并讨论不同等级干旱对其影响的异同性。结果表明:1974—2016年,年、季尺度上大兴安岭林区气候均呈湿润化趋势。森林火灾发生次数多(少)和过火面积大(小)与气候的干湿状况(等级)基本一致,但森林火灾的发生次数与气候干湿状况相关更为密切。年尺度上,SPI与火灾次数呈负相关,与过火面积的自然对数则呈较弱的负相关;季尺度上,各季节SPI与对应的林火次数和过火面积自然对数均呈显著的负相关,但与过火面积的相关程度差异较大,以春季相关最为显著,秋季次之,夏季则相对较弱;不同季节SPI与年林火次数和过火面积自然对数呈负相关,前一年冬季SPI对当年火灾次数的贡献最大。可见,气候干湿状况对森林火灾的影响存在明显的滞后效应。SPI不仅能较好地反映区域气候的干湿状况,亦能较好地指示森林火灾发生的可能性及发生火灾的过火面积的相对变化情况,可为森林火灾预测和管理提供科学依据。
业务系统
地面气象资料统计处理系统设计与实现
孙超, 霍庆, 任芝花, 刘振, 肖卫青, 徐拥军
2018, 29(5): 630-640, DOI: 10.11898/1001-7313.20180511
摘要:
为实现6万余个地面气象站资料实时统计处理,设计并实现了地面气象资料统计处理系统。系统采用灵活易扩展的技术框架,应用大数据分布式流处理技术实现高效的数据处理,较传统统计处理框架统计时效提升10掊以上,主要功能包括基于任务调度的定时统计、针对迟到数据和数据更正信息的统计结果滚动更新、自定义统计、统计处理通用算法服务等,采用国家级一级部署、各省同步应用的业务布局保证数据的一致性。2017年1月投入业务运行后,实时计算800余个多种尺度的统计项并通过全国综合气象信息共享平台(CIMISS)数据统一服务接口提供统计产品服务。分析表明:地面气象资料统计产品2017年月平均下载次数达到1951.4万次,在CIMISS所有400余种观测资料或产品中排名第三,为天气监测预报预警、气象决策服务、气候监测业务、公共气象服务等提供重要的基础数据支撑。