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中国气象局2005年 第16卷 第2期
2005, 16(2): 129-138
摘要
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摘要:
利用中国东部1990~2000年旬平均土壤湿度、降水和气温观测资料，通过对0~50 cm层次土壤湿度进行旋转主分量分析 (REOF)，重点分析了淮河流域土壤湿度的时空分布特征, 并初步研究了土壤湿度与前期、同期和后期不同时段降水与气温的关系。发现春季以30 cm为界，30 cm以上各层土壤湿度异常的第一旋转空间模态十分相似, 其大值中心主要位于淮河流域，而30 cm以下 (30~50 cm) 各层的第二旋转空间模态与之亦十分类似, 因此称该模态为“淮河型”，而夏季和秋季虽然该模态也很显著, 但特征不如春季突出。该模态在各层次土壤中具有明显的持续性特征，均存在40旬左右的显著周期；并与前期和同期降水（气温）呈显著正 (负) 相关关系，与约半年后的降水 (气温) 呈负 (正) 相关关系。
利用中国东部1990~2000年旬平均土壤湿度、降水和气温观测资料，通过对0~50 cm层次土壤湿度进行旋转主分量分析 (REOF)，重点分析了淮河流域土壤湿度的时空分布特征, 并初步研究了土壤湿度与前期、同期和后期不同时段降水与气温的关系。发现春季以30 cm为界，30 cm以上各层土壤湿度异常的第一旋转空间模态十分相似, 其大值中心主要位于淮河流域，而30 cm以下 (30~50 cm) 各层的第二旋转空间模态与之亦十分类似, 因此称该模态为“淮河型”，而夏季和秋季虽然该模态也很显著, 但特征不如春季突出。该模态在各层次土壤中具有明显的持续性特征，均存在40旬左右的显著周期；并与前期和同期降水（气温）呈显著正 (负) 相关关系，与约半年后的降水 (气温) 呈负 (正) 相关关系。
2005, 16(2): 139-147
摘要:
利用1976~1995年的20年月平均NCEP/NCAR再分析资料, 对我国北方地区降水再循环率进行了评估, 结果表明：黄河流域总的降雨只有19%来自当地的水汽蒸发, 其他81%降水来自外部的水汽流；黄河上游降水主要由来自青藏高原较强的水汽所提供，因此这里的降水再循环率小于15%。但黄河上游的降水蒸发后，在西风的输送下, 为黄河下游提供了大量的水汽，通过汇合南北方向来的水汽，在黄河下游形成了降水再循环率达到30%以上的椭圆形区域。评估结果显示：降水再循环率随季节变化差异较大, 8月份的降水再循环率最高, 达31%, 而在11、12、1月份3个月的降水再循环率不到5%。结果还显示蒸发率和降水率的空间分布以及它们的年际变化都对应得很好，表明我国北方地区蒸发受降水影响较强。蒸发率、降水率和降水再循环率在20年中均有增加, 表明气候变暖对我国北方地区的水汽循环的影响已经显现。
利用1976~1995年的20年月平均NCEP/NCAR再分析资料, 对我国北方地区降水再循环率进行了评估, 结果表明：黄河流域总的降雨只有19%来自当地的水汽蒸发, 其他81%降水来自外部的水汽流；黄河上游降水主要由来自青藏高原较强的水汽所提供，因此这里的降水再循环率小于15%。但黄河上游的降水蒸发后，在西风的输送下, 为黄河下游提供了大量的水汽，通过汇合南北方向来的水汽，在黄河下游形成了降水再循环率达到30%以上的椭圆形区域。评估结果显示：降水再循环率随季节变化差异较大, 8月份的降水再循环率最高, 达31%, 而在11、12、1月份3个月的降水再循环率不到5%。结果还显示蒸发率和降水率的空间分布以及它们的年际变化都对应得很好，表明我国北方地区蒸发受降水影响较强。蒸发率、降水率和降水再循环率在20年中均有增加, 表明气候变暖对我国北方地区的水汽循环的影响已经显现。
2005, 16(2): 148-158
摘要:
在MM5非静力稳定中尺度气象模式中引进了建立在δ-4流近似和相关-k分布基础上的对云水、雨水、冰晶和霰的辐射特性进行详细描述的辐射传输方案。新建立的辐射传输方案和MM5中原有的辐射传输方案在华南暴雨中的模拟结果相互比较，并与天气实况的对比表明：辐射在中尺度暴雨中起着重要的作用；辐射传输方案对云辐射特性描述的准确程度对于地面降水影响是明显的；不同的辐射传输方案对地面降水的影响存在较大的差异，并且这些差异在白天比在夜间明显；辐射传输过程对地面降水影响的差异主要表现在降水中心上，而对降水的地理分布改变很小；相对而言，不同的辐射传输方案之间对短波描述的差异对地面降水的影响明显，而对长波描述差异的影响不大；新辐射传输方案能够在一定程度上改进MM5对中尺度降水的模拟能力。
在MM5非静力稳定中尺度气象模式中引进了建立在δ-4流近似和相关-k分布基础上的对云水、雨水、冰晶和霰的辐射特性进行详细描述的辐射传输方案。新建立的辐射传输方案和MM5中原有的辐射传输方案在华南暴雨中的模拟结果相互比较，并与天气实况的对比表明：辐射在中尺度暴雨中起着重要的作用；辐射传输方案对云辐射特性描述的准确程度对于地面降水影响是明显的；不同的辐射传输方案对地面降水的影响存在较大的差异，并且这些差异在白天比在夜间明显；辐射传输过程对地面降水影响的差异主要表现在降水中心上，而对降水的地理分布改变很小；相对而言，不同的辐射传输方案之间对短波描述的差异对地面降水的影响明显，而对长波描述差异的影响不大；新辐射传输方案能够在一定程度上改进MM5对中尺度降水的模拟能力。
2005, 16(2): 159-166
摘要:
运用美国NOAA-16极轨气象卫星高分辨率的AMSU探测资料和邻近时刻的NCEP数值预报资料，对2002年6月10日至9月10日发生在西北太平洋上的12个热带气旋生命史中的部分时次作了热力结构分析。发现AMSU资料不仅能够敏感地探测到不同强度热带气旋的多种地球物理参数，并且通过对这些参数的进一步处理，能够展示出它们各自重要的热力结构特征；由不同强度热带气旋对流层中上层暖异常区的高度、强度、范围和形状的差异以及其对流层上层温度负距平的高度、大小和分布不同，结合相应的湿度场结构特征，可以探寻其热力结构与气压变化之间的内在联系，通过这种热力结构的变化趋势可以进一步揭示出热带气旋未来的强度变化。
运用美国NOAA-16极轨气象卫星高分辨率的AMSU探测资料和邻近时刻的NCEP数值预报资料，对2002年6月10日至9月10日发生在西北太平洋上的12个热带气旋生命史中的部分时次作了热力结构分析。发现AMSU资料不仅能够敏感地探测到不同强度热带气旋的多种地球物理参数，并且通过对这些参数的进一步处理，能够展示出它们各自重要的热力结构特征；由不同强度热带气旋对流层中上层暖异常区的高度、强度、范围和形状的差异以及其对流层上层温度负距平的高度、大小和分布不同，结合相应的湿度场结构特征，可以探寻其热力结构与气压变化之间的内在联系，通过这种热力结构的变化趋势可以进一步揭示出热带气旋未来的强度变化。
2005, 16(2): 167-173
摘要:
就2000年7月11~14日北京连续4天≥35 ℃的高温天气，分析了与之相关的700 hPa河套高压的水平和垂直结构，指出它是与我国西部干旱区大范围暖空气东移相关联的一个深厚的负涡度系统。由于河套高压是一个水平尺度较小的移动性系统，所以高温持续天数较短。作为一个暖性高压，河套高压所对应的负涡度系统在垂直方向可达到对流层上层。极锋急流出口区和副热带急流入口区的高空辐合机制使位于南北两条急流之间的河套高压为下沉运动控制，它所伴随的晴空区辐射增温和绝热增温有利于高温天气的形成。文章最后提出了河套高压的形成还可能和高空急流的动力加压有关。
就2000年7月11~14日北京连续4天≥35 ℃的高温天气，分析了与之相关的700 hPa河套高压的水平和垂直结构，指出它是与我国西部干旱区大范围暖空气东移相关联的一个深厚的负涡度系统。由于河套高压是一个水平尺度较小的移动性系统，所以高温持续天数较短。作为一个暖性高压，河套高压所对应的负涡度系统在垂直方向可达到对流层上层。极锋急流出口区和副热带急流入口区的高空辐合机制使位于南北两条急流之间的河套高压为下沉运动控制，它所伴随的晴空区辐射增温和绝热增温有利于高温天气的形成。文章最后提出了河套高压的形成还可能和高空急流的动力加压有关。
2005, 16(2): 174-180
摘要:
利用2001年夏季内蒙古科尔沁沙地地区大气边界层实验观测资料，对比分析了流动沙丘和临近流动沙丘的玉米地两种典型下垫面的辐射通量特征。结果表明：流动沙丘和玉米地地区的总辐射与大气逆辐射相近，差异不足2%。净辐射、地表反照率、有效辐射存在较大差异，流动沙丘的净辐射明显小于玉米地，其中反照率差异的贡献约为60%，长波辐射差异的贡献约为40%。流动沙丘的反照率、有效辐射明显大于玉米地，反照率高出中国西北HEIFE实验沙漠地区约10%，有效辐射则小于沙漠地区。
利用2001年夏季内蒙古科尔沁沙地地区大气边界层实验观测资料，对比分析了流动沙丘和临近流动沙丘的玉米地两种典型下垫面的辐射通量特征。结果表明：流动沙丘和玉米地地区的总辐射与大气逆辐射相近，差异不足2%。净辐射、地表反照率、有效辐射存在较大差异，流动沙丘的净辐射明显小于玉米地，其中反照率差异的贡献约为60%，长波辐射差异的贡献约为40%。流动沙丘的反照率、有效辐射明显大于玉米地，反照率高出中国西北HEIFE实验沙漠地区约10%，有效辐射则小于沙漠地区。
2005, 16(2): 181-192
摘要:
该文利用NCEP再分析资料和其他相关资料分析了1998年夏季西太平洋副热带高压的变异特征和机理。与多年平均相比，1998年夏季副高总体偏强、偏西。副高的南北进退出现显著异常，尤其是7月中旬，副高突然大幅度南撤，南撤后，副高偏南维持至8月初，长江中下游及以南地区出现“二度梅”。副高南撤现象从副高带的东部开始，逐渐西传。分析表明：副高的异常变化是东亚大气环流异常调整的结果，其中副热带西风急流的异常变化对副高南撤起着重要的作用，急流位置和强度的变化及伴随的入口区和出口区次级环流和不稳定均有利于副高在7月中旬南撤和南撤后偏南维持。T106L19全球谱模式的敏感性数值试验表明，高度场对急流减弱的响应与观测分析结果一致。热源和水汽汇分析、OLR分析以及热源与位势高度场SVD分析均表明：在副高南撤前，热带季风区非绝热加热显著减弱；这一结果有利于副高偏南维持；经圈环流的分析结果也与此相吻合。
该文利用NCEP再分析资料和其他相关资料分析了1998年夏季西太平洋副热带高压的变异特征和机理。与多年平均相比，1998年夏季副高总体偏强、偏西。副高的南北进退出现显著异常，尤其是7月中旬，副高突然大幅度南撤，南撤后，副高偏南维持至8月初，长江中下游及以南地区出现“二度梅”。副高南撤现象从副高带的东部开始，逐渐西传。分析表明：副高的异常变化是东亚大气环流异常调整的结果，其中副热带西风急流的异常变化对副高南撤起着重要的作用，急流位置和强度的变化及伴随的入口区和出口区次级环流和不稳定均有利于副高在7月中旬南撤和南撤后偏南维持。T106L19全球谱模式的敏感性数值试验表明，高度场对急流减弱的响应与观测分析结果一致。热源和水汽汇分析、OLR分析以及热源与位势高度场SVD分析均表明：在副高南撤前，热带季风区非绝热加热显著减弱；这一结果有利于副高偏南维持；经圈环流的分析结果也与此相吻合。
2005, 16(2): 193-204
摘要:
通过对江淮流域入梅期与海温场的相关分析，以及对海温异常年大气环流的合成分析，研究了海温异常对江淮流域入梅的影响。结果表明，太平洋、印度洋和大西洋的海温异常对江淮流域的入梅期有较大影响，前一年11月至当年6月西太平洋暖池的海温偏高（低）时，江淮流域入梅早（晚）。2~5月中太平洋的海温偏高时，江淮流域入梅偏晚。5~6月，马斯克林高压附近的海温对入梅期有较好的指示意义，高海温对应早入梅，而低海温对应晚入梅。2~4月以及2~5月西太平洋暖池附近的海温对江淮流域的入梅也有较好的指示意义。6月，台湾以东以及南大西洋的海温异常对入梅期有较大影响。
通过对江淮流域入梅期与海温场的相关分析，以及对海温异常年大气环流的合成分析，研究了海温异常对江淮流域入梅的影响。结果表明，太平洋、印度洋和大西洋的海温异常对江淮流域的入梅期有较大影响，前一年11月至当年6月西太平洋暖池的海温偏高（低）时，江淮流域入梅早（晚）。2~5月中太平洋的海温偏高时，江淮流域入梅偏晚。5~6月，马斯克林高压附近的海温对入梅期有较好的指示意义，高海温对应早入梅，而低海温对应晚入梅。2~4月以及2~5月西太平洋暖池附近的海温对江淮流域的入梅也有较好的指示意义。6月，台湾以东以及南大西洋的海温异常对入梅期有较大影响。
2005, 16(2): 205-212
摘要:
详细介绍了改善EVAD技术中测量水平散度的方法，用Sirmans建议的技术来模拟降水回波信号，通过此方法对模拟的含有0, 1, 2, 3阶谐波的非线性风场加噪声, 得到近于真实的多普勒速度场，并用此速度场得到的水平散度和以前的EVAD算法（Srivastava算法和Thomas算法）的水平散度相比较，结果表明：无论在非全方位不均匀采样、非全方位均匀采样、不同信噪比、不同速度谱宽条件下，文章建议的EVAD方法求得的水平散度精度有明显的提高。
详细介绍了改善EVAD技术中测量水平散度的方法，用Sirmans建议的技术来模拟降水回波信号，通过此方法对模拟的含有0, 1, 2, 3阶谐波的非线性风场加噪声, 得到近于真实的多普勒速度场，并用此速度场得到的水平散度和以前的EVAD算法（Srivastava算法和Thomas算法）的水平散度相比较，结果表明：无论在非全方位不均匀采样、非全方位均匀采样、不同信噪比、不同速度谱宽条件下，文章建议的EVAD方法求得的水平散度精度有明显的提高。
2005, 16(2): 213-219
摘要:
该文根据卡尔曼滤波校准方法估算区域降水量的原理，利用“973”项目野外观测资料对2002年6月22日的一次降水过程进行了试验研究。结果表明：卡尔曼滤波校准方法能提高雷达定量估算区域降水量的精度，并能较好地反映雷达探测到的精细降水场结构；验证了随着观测次数的增加，卡尔曼滤波校准方法估算降水量的精度越来越高。
该文根据卡尔曼滤波校准方法估算区域降水量的原理，利用“973”项目野外观测资料对2002年6月22日的一次降水过程进行了试验研究。结果表明：卡尔曼滤波校准方法能提高雷达定量估算区域降水量的精度，并能较好地反映雷达探测到的精细降水场结构；验证了随着观测次数的增加，卡尔曼滤波校准方法估算降水量的精度越来越高。
2005, 16(2): 220-230
摘要:
为了分析全国范围内大雾的气候特征及变化，利用1950年以来我国气象系统地面观测网679个国家基本（基准）站的大雾天气现象观测资料，分析了我国大雾空间、时间分布的基本气候特征。从整体来看，我国大雾分布呈现东南部多西北部少的特点。在月大雾的日数、月最多大雾日数、大雾季节分布中都显示出北南、西东的地区差异及局地明显的特征。分析表明，我国大部分地区大雾日数呈减少趋势。而浓雾出现的年日数变化不明显；文章对大雾日数的变化原因进行了初步解释。
为了分析全国范围内大雾的气候特征及变化，利用1950年以来我国气象系统地面观测网679个国家基本（基准）站的大雾天气现象观测资料，分析了我国大雾空间、时间分布的基本气候特征。从整体来看，我国大雾分布呈现东南部多西北部少的特点。在月大雾的日数、月最多大雾日数、大雾季节分布中都显示出北南、西东的地区差异及局地明显的特征。分析表明，我国大部分地区大雾日数呈减少趋势。而浓雾出现的年日数变化不明显；文章对大雾日数的变化原因进行了初步解释。
2005, 16(2): 231-237
摘要:
该文对2001年12月7日下午北京的一次弱降雪天气过程进行了诊断分析和数值模拟研究。诊断结果表明：北京地区由于受500 hPa小槽东移及850 hPa东移小高压后部带来的来自东海和南海的偏南暖湿气流共同影响，造成降雪。数值模拟结果显示：MM5模式对这次降雪过程具有较好的模拟能力，不仅模拟出了北京地区的降雪量，而且对这次过程大尺度背景场的演变、触发机制和水汽源有很好的表述。利用诊断分析和数值模拟结果，对这次弱降雪过程引起交通大阻塞的可能因素进行了探讨，说明建立城市预警系统的迫切性。
该文对2001年12月7日下午北京的一次弱降雪天气过程进行了诊断分析和数值模拟研究。诊断结果表明：北京地区由于受500 hPa小槽东移及850 hPa东移小高压后部带来的来自东海和南海的偏南暖湿气流共同影响，造成降雪。数值模拟结果显示：MM5模式对这次降雪过程具有较好的模拟能力，不仅模拟出了北京地区的降雪量，而且对这次过程大尺度背景场的演变、触发机制和水汽源有很好的表述。利用诊断分析和数值模拟结果，对这次弱降雪过程引起交通大阻塞的可能因素进行了探讨，说明建立城市预警系统的迫切性。
2005, 16(2): 238-242
摘要:
沙尘识别是沙尘灾害监测和沙尘气溶胶特性研究的首要工作。利用辐射传输方程进行了沙尘气溶胶的辐射计算，对不同沙尘气溶胶光学厚度下的热红外通道温差ΔT（T11μm-T12μm）的变化进行了分析，并针对水汽和陆地表面温度进行了敏感性分析。发现随着沙尘气溶胶光学厚度的增加，ΔT逐渐减小。理论分析表明，利用热红外通道的温度差ΔT进行陆地沙尘识别是可行的。进一步，利用NOAA-AVHRR热红外通道的温度差ΔT < 0进行了3次陆地沙尘识别，经与地面气象站观测的沙尘天气现象相比较，结果基本一致。
沙尘识别是沙尘灾害监测和沙尘气溶胶特性研究的首要工作。利用辐射传输方程进行了沙尘气溶胶的辐射计算，对不同沙尘气溶胶光学厚度下的热红外通道温差ΔT（T11μm-T12μm）的变化进行了分析，并针对水汽和陆地表面温度进行了敏感性分析。发现随着沙尘气溶胶光学厚度的增加，ΔT逐渐减小。理论分析表明，利用热红外通道的温度差ΔT进行陆地沙尘识别是可行的。进一步，利用NOAA-AVHRR热红外通道的温度差ΔT < 0进行了3次陆地沙尘识别，经与地面气象站观测的沙尘天气现象相比较，结果基本一致。
2005, 16(2): 243-248
摘要:
运用数据集群技术，在黄河流域建立了用日照百分率拟合太阳总辐射的不同时空尺度估算式，对比分析了不同数据集群下总辐射的拟合精度。利用逆距离加权插值法，将获得的黄河流域及其周边35个日射站1~12月总辐射拟合的经验系数进行空间内插，获得了黄河流域1~12月总辐射拟合经验系数的空间分布。结合黄河流域及其周边164个常规气象站日照百分率观测资料，对黄河流域1960~2000年太阳总辐射进行了计算，分析了其气候变化的时空分布规律。结果表明：黄河流域近年来太阳总辐射呈下降趋势，在季节上主要表现在夏季和冬季。
运用数据集群技术，在黄河流域建立了用日照百分率拟合太阳总辐射的不同时空尺度估算式，对比分析了不同数据集群下总辐射的拟合精度。利用逆距离加权插值法，将获得的黄河流域及其周边35个日射站1~12月总辐射拟合的经验系数进行空间内插，获得了黄河流域1~12月总辐射拟合经验系数的空间分布。结合黄河流域及其周边164个常规气象站日照百分率观测资料，对黄河流域1960~2000年太阳总辐射进行了计算，分析了其气候变化的时空分布规律。结果表明：黄河流域近年来太阳总辐射呈下降趋势，在季节上主要表现在夏季和冬季。
2005, 16(2): 249-259
摘要:
T213L31系统是我国新一代中期数值预报业务系统，该文介绍了该系统的实时业务运行流程，着重阐述了实时运行监控方法的设计和实施。通过对整个运行流程的解析、运行相关信息和异常事件的说明以及功能的介绍，使读者可以对T213L31运行监控和维护方法有一个较完整的认识。文章还对T213L31系统准业务和业务运行期间的预报效果进行了较为全面的检验与评估，结果显示：T213系统较国家气象中心的原数值预报业务系统T106L19的预报效果有了明显改进，可用预报时效延长了约1天。但与世界领先的ECMWF的中期数值预报产品相比还存在一定差距，特别是中期时效的预报差距比较明显，还有待于进一步的改进和提高。
T213L31系统是我国新一代中期数值预报业务系统，该文介绍了该系统的实时业务运行流程，着重阐述了实时运行监控方法的设计和实施。通过对整个运行流程的解析、运行相关信息和异常事件的说明以及功能的介绍，使读者可以对T213L31运行监控和维护方法有一个较完整的认识。文章还对T213L31系统准业务和业务运行期间的预报效果进行了较为全面的检验与评估，结果显示：T213系统较国家气象中心的原数值预报业务系统T106L19的预报效果有了明显改进，可用预报时效延长了约1天。但与世界领先的ECMWF的中期数值预报产品相比还存在一定差距，特别是中期时效的预报差距比较明显，还有待于进一步的改进和提高。
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