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中国气象局2004年 第15卷 第3期
2004, 15(3)
摘要
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摘要:
4月1 0～1 4日,中国气象学会第2 5届台风委员会和天气与极地气象学委员会在浙江岱山联合主办了第十三届全国热带气旋科学讨论会。来自全国有关省(市)气象部门、军队及院校从事台风业务预报和从事台风或相关学科理论研究的近1 2 0名专家汇聚一堂,交流了近两年来在台风研究和业务领域取得的成果。从会议交流中可以看出,目前我国的台风研究工作十分活跃,各项研究进展迅速、成果喜人。雷达及云迹风、TRMM、AMSU、QuikSCAT等卫星非常规资料的应用发展迅速;台风数值模式有了较大发展,特别是台风数值预报的初始场形成技术的进展,可望进一步提…
4月1 0～1 4日,中国气象学会第2 5届台风委员会和天气与极地气象学委员会在浙江岱山联合主办了第十三届全国热带气旋科学讨论会。来自全国有关省(市)气象部门、军队及院校从事台风业务预报和从事台风或相关学科理论研究的近1 2 0名专家汇聚一堂,交流了近两年来在台风研究和业务领域取得的成果。从会议交流中可以看出,目前我国的台风研究工作十分活跃,各项研究进展迅速、成果喜人。雷达及云迹风、TRMM、AMSU、QuikSCAT等卫星非常规资料的应用发展迅速;台风数值模式有了较大发展,特别是台风数值预报的初始场形成技术的进展,可望进一步提…
2004, 15(3): 257-265
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摘要:
使用1994年7月至1996年12月大气CH4和地面风现场连续观测资料，分析了瓦里关全球大气本底基准站（36°17′N, 100°54′E，海拔3816 m）地面风变化对大气CH4本底浓度的影响。结果表明，水平风向、风速和垂直风向、风速的变化对大气CH4观测值的影响在春、夏、秋、冬季有明显不同，水平风向NE—ENE—E为CH4测量最主要的局地影响非本底扇区，静风及水平风速大于10 m/s、垂直风速大于±1 m/s对观测结果都有较大影响；由的统计平均还给出了此段期间瓦里关大气CH4在不同季节的浓度分布范围和日变化类型，并分析了可能成因；将地面风数据作为大气CH4本底资料的过滤因子之一，提出了适用于不同使用目的和要求的我国内陆高原大气CH4本底数据筛选方法，本底数据留存率约为原始资料量的50%。
使用1994年7月至1996年12月大气CH4和地面风现场连续观测资料，分析了瓦里关全球大气本底基准站（36°17′N, 100°54′E，海拔3816 m）地面风变化对大气CH4本底浓度的影响。结果表明，水平风向、风速和垂直风向、风速的变化对大气CH4观测值的影响在春、夏、秋、冬季有明显不同，水平风向NE—ENE—E为CH4测量最主要的局地影响非本底扇区，静风及水平风速大于10 m/s、垂直风速大于±1 m/s对观测结果都有较大影响；由的统计平均还给出了此段期间瓦里关大气CH4在不同季节的浓度分布范围和日变化类型，并分析了可能成因；将地面风数据作为大气CH4本底资料的过滤因子之一，提出了适用于不同使用目的和要求的我国内陆高原大气CH4本底数据筛选方法，本底数据留存率约为原始资料量的50%。
2004, 15(3): 266-272
摘要:
FY-2B由于杂散光的影响，其可见光通道的发射前定标存在较大误差。利用敦煌戈壁滩辐射校正场可进行FY-2B可见光通道的在轨绝对定标。由于FY-2B对于敦煌场区的卫星天顶角接近50°，需要进行场地的方向特性BRDF修正。2002年7月对FY-2B进行了场地地表反射率、大气消光、探空等项同步测量，并对场地的方向特性进行了测量。资料处理结果表明，FY-2B可见光通道杂散光可影响定标精度达20%。长期监视表明FY-2B可见光通道探测器输出十分稳定。该文将4个可见光通道探测器场地定标得出的定标查找表列出，供用户参考使用。
FY-2B由于杂散光的影响，其可见光通道的发射前定标存在较大误差。利用敦煌戈壁滩辐射校正场可进行FY-2B可见光通道的在轨绝对定标。由于FY-2B对于敦煌场区的卫星天顶角接近50°，需要进行场地的方向特性BRDF修正。2002年7月对FY-2B进行了场地地表反射率、大气消光、探空等项同步测量，并对场地的方向特性进行了测量。资料处理结果表明，FY-2B可见光通道杂散光可影响定标精度达20%。长期监视表明FY-2B可见光通道探测器输出十分稳定。该文将4个可见光通道探测器场地定标得出的定标查找表列出，供用户参考使用。
2004, 15(3): 273-280
摘要:
该文给出了利用极轨气象卫星AVHRR多个红外通道资料在不同火点强度条件下估算亚像元火点面积和温度的方法，包括利用牛顿迭代法求解不同红外波段（如：中红外3.7 μm通道和热红外11 μm通道，或短波红外1.6 μm通道和热红外11 μm通道）混合像元表达式建立的二元非线性方程组, 得到亚像元火点面积和温度；通过建立亚像元火点面积和温度与11 μm混合像元亮温增量和11 μm与12 μm混合像元亮温增量差异的关系，以查表方式获得对于相同红外波段不同通道（如11 μm和12 μm通道）亚像元火点面积和温度估算值。
该文给出了利用极轨气象卫星AVHRR多个红外通道资料在不同火点强度条件下估算亚像元火点面积和温度的方法，包括利用牛顿迭代法求解不同红外波段（如：中红外3.7 μm通道和热红外11 μm通道，或短波红外1.6 μm通道和热红外11 μm通道）混合像元表达式建立的二元非线性方程组, 得到亚像元火点面积和温度；通过建立亚像元火点面积和温度与11 μm混合像元亮温增量和11 μm与12 μm混合像元亮温增量差异的关系，以查表方式获得对于相同红外波段不同通道（如11 μm和12 μm通道）亚像元火点面积和温度估算值。
2004, 15(3): 281-290
摘要:
文中描述了华南暴雨试验多普勒天气雷达数据的处理方法，建立了一套集图像显示、数据预处理及风场反演分析为一体的多普勒天气雷达的分析应用系统。该系统生成了三维正方形网格和经纬度网格的回波强度值，以及经噪声控制和速度扩展的径向速度风场，提交了华南暴雨试验雷达数据库。该文以1998年6月9日08：00(北京时) 探测数据为例，给出了华南暴雨试验区内4部多普勒天气雷达的反演雨强图和两部雷达的风场反演拼图，并进行了暴雨中尺度风场结构的初步分析。
文中描述了华南暴雨试验多普勒天气雷达数据的处理方法，建立了一套集图像显示、数据预处理及风场反演分析为一体的多普勒天气雷达的分析应用系统。该系统生成了三维正方形网格和经纬度网格的回波强度值，以及经噪声控制和速度扩展的径向速度风场，提交了华南暴雨试验雷达数据库。该文以1998年6月9日08：00(北京时) 探测数据为例，给出了华南暴雨试验区内4部多普勒天气雷达的反演雨强图和两部雷达的风场反演拼图，并进行了暴雨中尺度风场结构的初步分析。
2004, 15(3): 291-300
摘要:
使用LASG/IAP GOALS耦合模式中的全球大气环流模式分量AGCMR15L9的计算结果，在其他外强迫维持气候值不变的情况下，用方差分析的方法，以外部方差与总方差之比Re作为衡量标准，考察该模式关于海冰的季节和跨季节潜在可预报性的大小。结果发现，从总体上看，北半球海冰变化所造成的潜在可预报性较小，只有在大气低层的一些气候要素，如温度、湿度的结果中，才存在Re＞0.5的现象。潜在可预报性结果的局地特征比较明显，高值往往发生在海冰年际变率大的区域里。与中低纬海温在中高纬地区的影响相比，不排除海冰的作用更大的可能性。另外，如果分区域看，北半球某些区域的海冰，在若干挑选出的其区域海冰面积发生大异常年份中的潜在可预报性可能会比不做挑选的总体结果要大。这说明北半球某些区域海冰在面积发生较大异常的时候，可能对同期或（及）后期环流有着比较重要的影响。
使用LASG/IAP GOALS耦合模式中的全球大气环流模式分量AGCMR15L9的计算结果，在其他外强迫维持气候值不变的情况下，用方差分析的方法，以外部方差与总方差之比Re作为衡量标准，考察该模式关于海冰的季节和跨季节潜在可预报性的大小。结果发现，从总体上看，北半球海冰变化所造成的潜在可预报性较小，只有在大气低层的一些气候要素，如温度、湿度的结果中，才存在Re＞0.5的现象。潜在可预报性结果的局地特征比较明显，高值往往发生在海冰年际变率大的区域里。与中低纬海温在中高纬地区的影响相比，不排除海冰的作用更大的可能性。另外，如果分区域看，北半球某些区域的海冰，在若干挑选出的其区域海冰面积发生大异常年份中的潜在可预报性可能会比不做挑选的总体结果要大。这说明北半球某些区域海冰在面积发生较大异常的时候，可能对同期或（及）后期环流有着比较重要的影响。
2004, 15(3): 301-312
摘要:
利用中国642个站点1961~2000年的逐日平均气温记录, 分析研究了中国1961~2000年气候生长期的变化趋势。结果表明, 在近40年中, 气候生长期在全国范围平均增加了6.6天, 北方地区平均增加10.2天, 南方地区平均增加4.2天, 青藏高原增加最多, 达到18.2天。20世纪90年代是气候生长期增加最大, 增长最明显的时期, 1998年是近40年气候生长期最长的年份。对气候生长期变化趋势空间分布特点的进一步分析表明, 华北和青藏高原北部是气候生长期增加最大, 增长最明显的地区, 尤其以河北省和青海西北部最为显著。南方各省份除了四川西北、云贵高原、安徽、江苏外, 其它地区的气候生长期变化趋势不明显。
利用中国642个站点1961~2000年的逐日平均气温记录, 分析研究了中国1961~2000年气候生长期的变化趋势。结果表明, 在近40年中, 气候生长期在全国范围平均增加了6.6天, 北方地区平均增加10.2天, 南方地区平均增加4.2天, 青藏高原增加最多, 达到18.2天。20世纪90年代是气候生长期增加最大, 增长最明显的时期, 1998年是近40年气候生长期最长的年份。对气候生长期变化趋势空间分布特点的进一步分析表明, 华北和青藏高原北部是气候生长期增加最大, 增长最明显的地区, 尤其以河北省和青海西北部最为显著。南方各省份除了四川西北、云贵高原、安徽、江苏外, 其它地区的气候生长期变化趋势不明显。
2004, 15(3): 313-321
摘要:
该文分析了1885~2000年长江中下游梅雨特征量的基本统计特征及其相互关系，在此基础上研究了梅雨较长时间尺度的变化特征。结果发现：①梅雨量的大小与梅雨期的长短和出梅日期的早晚为显著的正相关；②梅雨的主要周期为3 a、6 a和8 a，它们分别与低纬100 hPa高度场、热带系统以及全球陆地温度的变化有关；③控制入梅、出梅和梅雨期6 a左右周期的气候因素是相同的，而3 a左右的周期可能受到不同气候因素的影响；④长江中下游梅雨在近116年期间，经历了6个不同的气候阶段。
该文分析了1885~2000年长江中下游梅雨特征量的基本统计特征及其相互关系，在此基础上研究了梅雨较长时间尺度的变化特征。结果发现：①梅雨量的大小与梅雨期的长短和出梅日期的早晚为显著的正相关；②梅雨的主要周期为3 a、6 a和8 a，它们分别与低纬100 hPa高度场、热带系统以及全球陆地温度的变化有关；③控制入梅、出梅和梅雨期6 a左右周期的气候因素是相同的，而3 a左右的周期可能受到不同气候因素的影响；④长江中下游梅雨在近116年期间，经历了6个不同的气候阶段。
2004, 15(3): 322-328
摘要:
国家气象中心台风路径数值预报模式经过串行优化及程序并行, 成功地实现了在国产超级计算机神威上的并行运算, 并可满足业务时效要求。基于并行程序及神威机计算平台的台风路径数值预报业务系统于2002年6月30日投入实时运行, 其初估场与侧边界条件从T106L19模式产品升级为T213L31模式产品 (称为基于T213台风预报系统, 原串行系统称为基于T106台风预报系统)。通过对2002年夏秋季台风路径的检验, 总体来看, 基于T213台风预报系统48 h内的平均路径预报误差小于基于T106台风预报系统的路径预报误差。对西行及西北行登陆的台风, 基于T106台风预报系统的48 h预报好于基于T213台风预报系统的预报。对于转向台风而言, 转向后的预报, 基于T213台风预报系统的预报要好于基于T106台风预报系统的预报, 有效地减小了基于T106台风预报系统对转向台风路径预报的系统性误差:即台风转向后预报路径较实况路径偏西。
国家气象中心台风路径数值预报模式经过串行优化及程序并行, 成功地实现了在国产超级计算机神威上的并行运算, 并可满足业务时效要求。基于并行程序及神威机计算平台的台风路径数值预报业务系统于2002年6月30日投入实时运行, 其初估场与侧边界条件从T106L19模式产品升级为T213L31模式产品 (称为基于T213台风预报系统, 原串行系统称为基于T106台风预报系统)。通过对2002年夏秋季台风路径的检验, 总体来看, 基于T213台风预报系统48 h内的平均路径预报误差小于基于T106台风预报系统的路径预报误差。对西行及西北行登陆的台风, 基于T106台风预报系统的48 h预报好于基于T213台风预报系统的预报。对于转向台风而言, 转向后的预报, 基于T213台风预报系统的预报要好于基于T106台风预报系统的预报, 有效地减小了基于T106台风预报系统对转向台风路径预报的系统性误差:即台风转向后预报路径较实况路径偏西。
2004, 15(3): 329-335
摘要:
该文针对CAPPS在太原市运行的误差问题，在分析其主要原因的基础上，变换地形背景场，依据不同季节、不同天气形势，在模式中增加对综合误差系数和扬尘系数的调节功能，进行多种数值模拟试验。结果表明：在误差分析基础上确定的模拟试验方案，使主要污染物SO2、NOX和PM10的预报值与监测值的相关系数分别提高到0.96、0.91和0.89，最终使CAPPS成为预报准确率稳定在90%以上的业务化数值模式系统。
该文针对CAPPS在太原市运行的误差问题，在分析其主要原因的基础上，变换地形背景场，依据不同季节、不同天气形势，在模式中增加对综合误差系数和扬尘系数的调节功能，进行多种数值模拟试验。结果表明：在误差分析基础上确定的模拟试验方案，使主要污染物SO2、NOX和PM10的预报值与监测值的相关系数分别提高到0.96、0.91和0.89，最终使CAPPS成为预报准确率稳定在90%以上的业务化数值模式系统。
2004, 15(3): 336-344
摘要:
洪涝是湖北省的主要气象灾害，文章在对湖北省汛期降水气候特征分析的基础上，定义出9个湖北持续性暴雨洪涝年，这些洪涝年主要发生在中国东部出现南方类或中间类雨型。通过对湖北省东部地区汛期降水与500 hPa高度场的相关分析，认为春秋季节的环流调整异常，是预测湖北省汛期降水的重要前期因子，典型洪涝年和干旱年前期3月份在55°~65°N的纬圈上，其高度距平合成显示，在130°E~120°W范围内和90°~10°W范围内距平变化相反。通过对上年春季3月、秋季10月及当年3月500 hPa高度场上环流季节性调整的分析，找出对湖北夏季降水异常偏多具有指示意义的指标，建立了湖北省夏季洪涝年的短期气候预测模型。模型首先用两个因子将大涝这种小概率事件（9/49=18%）转变为大概率事件（9/13=70%），然后，分两步进行判断。其模型对湖北大涝年（共9年，1954，1969，1980，1983，1987，1991，1996，1998，1999年）的识别率为100%，2000~2002年预报试验结论正确。
洪涝是湖北省的主要气象灾害，文章在对湖北省汛期降水气候特征分析的基础上，定义出9个湖北持续性暴雨洪涝年，这些洪涝年主要发生在中国东部出现南方类或中间类雨型。通过对湖北省东部地区汛期降水与500 hPa高度场的相关分析，认为春秋季节的环流调整异常，是预测湖北省汛期降水的重要前期因子，典型洪涝年和干旱年前期3月份在55°~65°N的纬圈上，其高度距平合成显示，在130°E~120°W范围内和90°~10°W范围内距平变化相反。通过对上年春季3月、秋季10月及当年3月500 hPa高度场上环流季节性调整的分析，找出对湖北夏季降水异常偏多具有指示意义的指标，建立了湖北省夏季洪涝年的短期气候预测模型。模型首先用两个因子将大涝这种小概率事件（9/49=18%）转变为大概率事件（9/13=70%），然后，分两步进行判断。其模型对湖北大涝年（共9年，1954，1969，1980，1983，1987，1991，1996，1998，1999年）的识别率为100%，2000~2002年预报试验结论正确。
2004, 15(3): 345-354
摘要:
简要介绍了近年来倍受瞩目的一种处理高度非线性分类、回归等问题的计算机学习的新方法——支持向量机（SVM）方法；分析了这一方法的特点及其在数值预报产品释用及气象研究业务中的应用前景。SVM是一种有坚实理论基础的新颖的小样本学习方法。它基本上不涉及概率测度及大数定律等，因此不同于现有的统计方法。从本质上看，它避开了从归纳到演绎的传统过程，实现了高效的从训练样本到预报样本的“转导推理”(transductive inference)，大大简化了通常的分类和回归等问题。SVM的最终决策函数只由少数的支持向量所确定，计算的复杂性取决于支持向量的数目，而不是样本空间的维数，这在某种意义上避免了“维数灾”。
简要介绍了近年来倍受瞩目的一种处理高度非线性分类、回归等问题的计算机学习的新方法——支持向量机（SVM）方法；分析了这一方法的特点及其在数值预报产品释用及气象研究业务中的应用前景。SVM是一种有坚实理论基础的新颖的小样本学习方法。它基本上不涉及概率测度及大数定律等，因此不同于现有的统计方法。从本质上看，它避开了从归纳到演绎的传统过程，实现了高效的从训练样本到预报样本的“转导推理”(transductive inference)，大大简化了通常的分类和回归等问题。SVM的最终决策函数只由少数的支持向量所确定，计算的复杂性取决于支持向量的数目，而不是样本空间的维数，这在某种意义上避免了“维数灾”。
2004, 15(3): 355-365
摘要:
将SVM（Support Vector Machine）分类和回归方法首次应用于气象预报试验。利用1990~2000年4~9月ECMWF北半球的500 hPa高度、850 hPa温度、地面气压的00：00 UTC分析场资料，建立四川盆地分区面雨量有无大于15 mm的SVM分类推理模型、四川盆地内单站气温的SVM回归推理模型，进行相应的预报试验，试验结果显示对应的SVM推理模型具有良好的预报能力。
将SVM（Support Vector Machine）分类和回归方法首次应用于气象预报试验。利用1990~2000年4~9月ECMWF北半球的500 hPa高度、850 hPa温度、地面气压的00：00 UTC分析场资料，建立四川盆地分区面雨量有无大于15 mm的SVM分类推理模型、四川盆地内单站气温的SVM回归推理模型，进行相应的预报试验，试验结果显示对应的SVM推理模型具有良好的预报能力。
2004, 15(3): 366-381
摘要:
沙尘暴是风蚀荒漠化中的一种天气现象, 它的形成受自然因素和人类活动因素的共同影响。自然因素包括大风、降水减少及其沙源。人类活动因素是指人类在发展经济过程中对植被的破坏以后, 导致沙尘暴爆发频数增加。该文重点论述自然因素对沙尘暴的影响, 拟从七个方面对沙尘暴的形成及研究现状进行评述, 即沙源分布与移动路径、时间变化、气候变化的影响、产生沙尘暴的天气系统、沙尘的物理化学性质及起沙机制、大气辐射特性及卫星遥感监测、沙尘暴的数值模拟。文章还介绍了国内外在沙尘暴方面的主要研究成果。
沙尘暴是风蚀荒漠化中的一种天气现象, 它的形成受自然因素和人类活动因素的共同影响。自然因素包括大风、降水减少及其沙源。人类活动因素是指人类在发展经济过程中对植被的破坏以后, 导致沙尘暴爆发频数增加。该文重点论述自然因素对沙尘暴的影响, 拟从七个方面对沙尘暴的形成及研究现状进行评述, 即沙源分布与移动路径、时间变化、气候变化的影响、产生沙尘暴的天气系统、沙尘的物理化学性质及起沙机制、大气辐射特性及卫星遥感监测、沙尘暴的数值模拟。文章还介绍了国内外在沙尘暴方面的主要研究成果。
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