设为首页
加入收藏
用户登录
投稿模版
中国气象局2015年 第26卷 第6期
摘要
PDF 699KB
2015, 26(6): 641-657.
DOI: 10.11898/1001-7313.20150601
HTML全文
摘要:
强对流天气预报业务包括监测、分析、预报、预警和检验等方面。对流初生识别、对流系统强度识别和对流天气类型识别等监测技术取得新进展，综合多源资料的监测技术已应用于中国气象局中央气象台业务。对流系统的触发、发展和维持机制等获得了新认识，我国不同类型强对流天气及其环境条件统计气候特征、分析规范及相应业务产品等为业务预报提供了必要基础和技术支撑。光流法、多尺度追踪技术以及应用模糊逻辑方法的临近预报技术等有明显进展，融合短时预报技术得到广泛应用，对流可分辨高分辨率数值 (集合) 预报及其后处理产品预报试验取得了显著成效，基于数值 (集合) 预报应用模糊逻辑方法的分类强对流天气短期预报技术为业务预报提供了技术支撑。强对流天气综合监测和多尺度自适应临近预报技术、多尺度分析技术以及融合短时预报技术、发展并应用模糊逻辑等方法的、基于高分辨率数值 (集合) 模式的区分不同强度等级和极端性的分类强对流天气精细化 (概率) 预报技术等是未来发展的主要方向。
强对流天气预报业务包括监测、分析、预报、预警和检验等方面。对流初生识别、对流系统强度识别和对流天气类型识别等监测技术取得新进展，综合多源资料的监测技术已应用于中国气象局中央气象台业务。对流系统的触发、发展和维持机制等获得了新认识，我国不同类型强对流天气及其环境条件统计气候特征、分析规范及相应业务产品等为业务预报提供了必要基础和技术支撑。光流法、多尺度追踪技术以及应用模糊逻辑方法的临近预报技术等有明显进展，融合短时预报技术得到广泛应用，对流可分辨高分辨率数值 (集合) 预报及其后处理产品预报试验取得了显著成效，基于数值 (集合) 预报应用模糊逻辑方法的分类强对流天气短期预报技术为业务预报提供了技术支撑。强对流天气综合监测和多尺度自适应临近预报技术、多尺度分析技术以及融合短时预报技术、发展并应用模糊逻辑等方法的、基于高分辨率数值 (集合) 模式的区分不同强度等级和极端性的分类强对流天气精细化 (概率) 预报技术等是未来发展的主要方向。
2015, 26(6): 658-668.
DOI: 10.11898/1001-7313.20150602
摘要:
热带大气季节内振荡 (Madden-Julian oscillation，MJO) 是次季节-季节时间尺度气候变率的支配模态。它不仅对低纬度地区天气气候产生重要影响，还能够通过经向传播和激发大气遥相关波列对中高纬度地区产生影响，是延伸期尺度最重要的可预报性来源。因此，MJO预报是次季节-季节气候预测中极为重要的部分，近年来受到国际学术界广泛关注。该文回顾了MJO预报发展历史，概述了当前国际上主要科研业务机构的MJO预报发展现状。目前基于统计方法和气候模式的MJO预报研究取得了较大进展，特别是多个耦合气候模式和一种基于时空投影方法的统计模型均能够显著提升MJO预报技巧 (有效预报可达20 d以上)。该文还介绍了中国气象局国家气候中心在MJO预报技术发展和业务系统研制方面的新进展，当前基于第2代大气环流模式的MJO业务预报填补了国内空白，技巧为16~17 d，而耦合气候模式试验的技巧已达到约20 d。总体来看，利用耦合模式预报MJO是未来发展的主要方向，其中，面向MJO的模式初始化和集合预报新方法研究将是关注重点。
热带大气季节内振荡 (Madden-Julian oscillation，MJO) 是次季节-季节时间尺度气候变率的支配模态。它不仅对低纬度地区天气气候产生重要影响，还能够通过经向传播和激发大气遥相关波列对中高纬度地区产生影响，是延伸期尺度最重要的可预报性来源。因此，MJO预报是次季节-季节气候预测中极为重要的部分，近年来受到国际学术界广泛关注。该文回顾了MJO预报发展历史，概述了当前国际上主要科研业务机构的MJO预报发展现状。目前基于统计方法和气候模式的MJO预报研究取得了较大进展，特别是多个耦合气候模式和一种基于时空投影方法的统计模型均能够显著提升MJO预报技巧 (有效预报可达20 d以上)。该文还介绍了中国气象局国家气候中心在MJO预报技术发展和业务系统研制方面的新进展，当前基于第2代大气环流模式的MJO业务预报填补了国内空白，技巧为16~17 d，而耦合气候模式试验的技巧已达到约20 d。总体来看，利用耦合模式预报MJO是未来发展的主要方向，其中，面向MJO的模式初始化和集合预报新方法研究将是关注重点。
2015, 26(6): 669-679.
DOI: 10.11898/1001-7313.20150603
摘要:
-WRF多模式集合3组试验，对比分析混合集合预报法与传统方法的降水预报效果。结果表明：ARPS模式集合改善了广东省南部局地强降水预报，该方法在中雨、大雨、暴雨量级改进效果显著。WRF模式集合对广东省北部强降水预报优于ARPS模式集合，但空报、漏报率较大，该方法有一定局限性。ARPS-WRF多模式集合在降水落区和量级预报上均优于传统方法。混合集合预报法利用低分辨率 (36 km) 集合预报和高分辨率 (12 km) 控制预报实现了高分辨率 (12 km) 集合预报，改善了降水预报效果，该方法可为业务高分辨率集合预报提供参考。
-WRF多模式集合3组试验，对比分析混合集合预报法与传统方法的降水预报效果。结果表明：ARPS模式集合改善了广东省南部局地强降水预报，该方法在中雨、大雨、暴雨量级改进效果显著。WRF模式集合对广东省北部强降水预报优于ARPS模式集合，但空报、漏报率较大，该方法有一定局限性。ARPS-WRF多模式集合在降水落区和量级预报上均优于传统方法。混合集合预报法利用低分辨率 (36 km) 集合预报和高分辨率 (12 km) 控制预报实现了高分辨率 (12 km) 集合预报，改善了降水预报效果，该方法可为业务高分辨率集合预报提供参考。
2015, 26(6): 680-687.
DOI: 10.11898/1001-7313.20150604
摘要:
对2014年11月20日—12月31日中国气象局大气探测综合试验基地Ka波段毫米波云雷达、Vaisala CL51激光云高仪、L波段高空探测系统观测的云底高度进行对比分析。结果表明：在低能见度条件下，毫米波云雷达对云的探测能力明显优于激光云高仪，随着能见度的增加，两设备云探测能力差距在减小；毫米波云雷达与激光云高仪同时观测到有云时，二者观测的云底高度相关系数为0.92；毫米波云雷达与探空观测云底、云顶高度的相关系数分别为0.93和0.78；云雷达观测的云底高度均略低于激光云高仪和探空，云雷达观测的云顶高度略高于探空。
对2014年11月20日—12月31日中国气象局大气探测综合试验基地Ka波段毫米波云雷达、Vaisala CL51激光云高仪、L波段高空探测系统观测的云底高度进行对比分析。结果表明：在低能见度条件下，毫米波云雷达对云的探测能力明显优于激光云高仪，随着能见度的增加，两设备云探测能力差距在减小；毫米波云雷达与激光云高仪同时观测到有云时，二者观测的云底高度相关系数为0.92；毫米波云雷达与探空观测云底、云顶高度的相关系数分别为0.93和0.78；云雷达观测的云底高度均略低于激光云高仪和探空，云雷达观测的云顶高度略高于探空。
2015, 26(6): 688-694.
DOI: 10.11898/1001-7313.20150605
摘要:
为了更好地使用降水观测数据，对引起称重观测和人工观测的差异原因进行分析，选取北京市15个国家级地面观测站2012年11月—2014年1月称重式降水传感器与人工观测降水量业务资料，探讨称重观测与人工观测累积降水量的差异，并细化为对固态降水和液态降水两种降水类型进行相关性研究。结果表明：称重观测与人工观测日降水量相关系数为0.9990, 88.0%的对比次数中, 两者日降水量差值满足业务要求；在出现固态降水时，称重观测较人工观测降水量偏大，在出现液态降水时，称重观测较人工观测降水量偏小；两者在日降水量等级判断差异较小，小量降水时称重观测的能力较优；防风圈可显著提高称重观测固态降水的捕捉率，而称重观测内筒蒸发对夏季降水测量有一定影响。
为了更好地使用降水观测数据，对引起称重观测和人工观测的差异原因进行分析，选取北京市15个国家级地面观测站2012年11月—2014年1月称重式降水传感器与人工观测降水量业务资料，探讨称重观测与人工观测累积降水量的差异，并细化为对固态降水和液态降水两种降水类型进行相关性研究。结果表明：称重观测与人工观测日降水量相关系数为0.9990, 88.0%的对比次数中, 两者日降水量差值满足业务要求；在出现固态降水时，称重观测较人工观测降水量偏大，在出现液态降水时，称重观测较人工观测降水量偏小；两者在日降水量等级判断差异较小，小量降水时称重观测的能力较优；防风圈可显著提高称重观测固态降水的捕捉率，而称重观测内筒蒸发对夏季降水测量有一定影响。
2015, 26(6): 695-704.
DOI: 10.11898/1001-7313.20150606
摘要:
作物系数是计算作物蒸散量的关键参数。利用2006—2008年和2011年辽宁锦州玉米农田生态系统的涡度相关、气象、作物发育期及叶面积指数观测数据，分析不受水分胁迫条件下玉米逐日作物系数特征及其与叶面积指数的关系。研究表明：作物系数与玉米农田实际蒸散均呈单峰型变化，约在7月末至8月初达到最大值 (玉米开花吐丝期)。在此基础上，建立了不受水分胁迫条件下玉米逐日作物系数与叶面积指数关系 (达到0.01显著性水平), 同时，采用积温表示的标准化生育期方法模拟相对叶面积指数，并建立了逐日作物系数与相对叶面积指数关系 (达到0.01显著性水平)，解决了无叶面积观测地区玉米逐日实际蒸散量的计算。研究结果可为玉米农田用水管理以及灌溉措施的制定提供参考。
作物系数是计算作物蒸散量的关键参数。利用2006—2008年和2011年辽宁锦州玉米农田生态系统的涡度相关、气象、作物发育期及叶面积指数观测数据，分析不受水分胁迫条件下玉米逐日作物系数特征及其与叶面积指数的关系。研究表明：作物系数与玉米农田实际蒸散均呈单峰型变化，约在7月末至8月初达到最大值 (玉米开花吐丝期)。在此基础上，建立了不受水分胁迫条件下玉米逐日作物系数与叶面积指数关系 (达到0.01显著性水平), 同时，采用积温表示的标准化生育期方法模拟相对叶面积指数，并建立了逐日作物系数与相对叶面积指数关系 (达到0.01显著性水平)，解决了无叶面积观测地区玉米逐日实际蒸散量的计算。研究结果可为玉米农田用水管理以及灌溉措施的制定提供参考。
2015, 26(6): 705-713.
DOI: 10.11898/1001-7313.20150607
摘要:
利用河套灌区向日葵2012年田间水分、分期播种试验数据和两个站点的农业气象历史资料，研究基于向日葵作物系数和水分生产函数的产量预测方法。结果表明：向日葵标准作物系数在生育期内的变化规律是前期小、中期大、后期小, 最高值为1.21, 出现在开花期。标准作物系数与出苗后日数和大于0℃积温有很好的二次和三次多项式关系，拟合优度在0.93以上。在分析相对叶面积指数和作物系数关系的基础上，提出标准作物系数的相对叶面积指数订正方法，得出河套灌区向日葵作物系数的动态计算式，为水分生产函数中实际蒸散量的计算提供支撑。建立以Jensen模型为基础的向日葵水分生产函数，得到对水分亏缺的敏感顺序从高到低是开花期、花序形成期、成熟期、苗期。综合应用向日葵作物系数方程和水分生产函数模型计算分期播种产量，与实际产量分别相差4.4%和4.1%，初步证明该文提出的方法对产量预测较为理想，在该地区具有很好的适用性。
2015, 26(6): 714-724.
DOI: 10.11898/1001-7313.20150608
摘要:
针对广东省的能见度观测展开研究，提出了适用于能见度观测布局适应性分布研究的新方案，旨在为器测替代目测的能见度监测网提供建议。研究表明:利用广东省86个地面气象观测站的2009—2011年能见度和相对湿度日平均值资料，计算得到了品质因数 (figure of merit，FOM指数) 和空间影响范围因数 (sphere of influence，SOI指数)，并以此为依据对现有的能见度站点进行排名和分类。再根据确定的标准遴选所需站点，筛选时，如果排名低的站点影响的范围内超过50%的区域被排名高的站点影响范围所覆盖，则剔除此排名低的站点。筛选得到广东省能见度仪观测站网需要的最少站点数为43个。考虑到地形以及增加背景站等因素，最后综合考虑广东省能见度仪观测站网所需要的站点数为51个，该结果可为器测能见度观测站网建设提供参考。
针对广东省的能见度观测展开研究，提出了适用于能见度观测布局适应性分布研究的新方案，旨在为器测替代目测的能见度监测网提供建议。研究表明:利用广东省86个地面气象观测站的2009—2011年能见度和相对湿度日平均值资料，计算得到了品质因数 (figure of merit，FOM指数) 和空间影响范围因数 (sphere of influence，SOI指数)，并以此为依据对现有的能见度站点进行排名和分类。再根据确定的标准遴选所需站点，筛选时，如果排名低的站点影响的范围内超过50%的区域被排名高的站点影响范围所覆盖，则剔除此排名低的站点。筛选得到广东省能见度仪观测站网需要的最少站点数为43个。考虑到地形以及增加背景站等因素，最后综合考虑广东省能见度仪观测站网所需要的站点数为51个，该结果可为器测能见度观测站网建设提供参考。
2015, 26(6): 725-734.
DOI: 10.11898/1001-7313.20150609
摘要:
选取2014年7月31日安徽滁州一次飑线过程，使用地基雨滴谱仪资料分析此次过程的雨滴谱特征。根据雷达回波和地面降水强度将这次降水过程划分为对流降水、过渡性降水和层云降水，并以10 mm·h-1为临界值将对流降水进一步划分为对流前沿降水、对流中心降水、对流后沿降水。结果表明：对流中心降水、过渡性降水、层云降水的质量加权直径均比较稳定，平均值分别为1.8 mm, 1.0 mm, 1.7 mm。对流降水的标准化截距相比层云降水更大。对流中心降水各粒径段雨滴数浓度均较高；层云降水小雨滴浓度较低，且有少量大雨滴；过渡性降水由小雨滴组成。当雨水含量相同时，层云降水的质量加权直径相比对流降水更大。当雨强相同时，层云降水的反射率因子相比对流中心降水更大。更为精细的降水类型划分可有效改善Z-I关系。
选取2014年7月31日安徽滁州一次飑线过程，使用地基雨滴谱仪资料分析此次过程的雨滴谱特征。根据雷达回波和地面降水强度将这次降水过程划分为对流降水、过渡性降水和层云降水，并以10 mm·h-1为临界值将对流降水进一步划分为对流前沿降水、对流中心降水、对流后沿降水。结果表明：对流中心降水、过渡性降水、层云降水的质量加权直径均比较稳定，平均值分别为1.8 mm, 1.0 mm, 1.7 mm。对流降水的标准化截距相比层云降水更大。对流中心降水各粒径段雨滴数浓度均较高；层云降水小雨滴浓度较低，且有少量大雨滴；过渡性降水由小雨滴组成。当雨水含量相同时，层云降水的质量加权直径相比对流降水更大。当雨强相同时，层云降水的反射率因子相比对流中心降水更大。更为精细的降水类型划分可有效改善Z-I关系。
2015, 26(6): 735-742.
DOI: 10.11898/1001-7313.20150610
摘要:
基于2010—2014年ASCAT反演风速、华东沿海14个浮标站和浙江沿海249个自动气象站资料，对华东沿海ASCAT反演风速进行检验和订正。研究表明：站点ASCAT风速误差不仅与离岸距离相关，而且与站点周围地形有关，误差较大的5个浮标站均位于舟山群岛附近海区，平均偏大4.79 m·s-1，其他海区浮标站的ASCAT反演风速平均偏差仅为0.46 m·s-1。ASCAT反演风速与浮标站风速的线性回归可有效减小反演风速误差，订正后误差大幅减小，误差越大的站点订正效果越好。相距160 km内的浮标站点间风速误差呈正相关，且站点间距越小，误差正相关越明显。考虑带影响半径的反距离权重，采用邻站方程订正法和邻站误差订正法分别对华东沿海ASCAT反演风速进行订正，均能明显减小平均偏差和均方根误差，两种方法订正效果接近，即两种方法均有较好的订正效果，可用于实际业务。
基于2010—2014年ASCAT反演风速、华东沿海14个浮标站和浙江沿海249个自动气象站资料，对华东沿海ASCAT反演风速进行检验和订正。研究表明：站点ASCAT风速误差不仅与离岸距离相关，而且与站点周围地形有关，误差较大的5个浮标站均位于舟山群岛附近海区，平均偏大4.79 m·s-1，其他海区浮标站的ASCAT反演风速平均偏差仅为0.46 m·s-1。ASCAT反演风速与浮标站风速的线性回归可有效减小反演风速误差，订正后误差大幅减小，误差越大的站点订正效果越好。相距160 km内的浮标站点间风速误差呈正相关，且站点间距越小，误差正相关越明显。考虑带影响半径的反距离权重，采用邻站方程订正法和邻站误差订正法分别对华东沿海ASCAT反演风速进行订正，均能明显减小平均偏差和均方根误差，两种方法订正效果接近，即两种方法均有较好的订正效果，可用于实际业务。
2015, 26(6): 743-749.
DOI: 10.11898/1001-7313.20150611
摘要:
降水是铁路地质灾害的重要触发因子，由于降水引发的地质灾害对铁路运输安全造成重大的经济损失。鹰厦铁路由于其特殊的地形及气候条件，使该线成为全国地质灾害发生较频繁、较严重的铁路之一。利用南昌铁路局2007—2012年辖区内的地质灾害资料，统计鹰厦铁路地质灾害的时空分布特征。根据不同降水类型造成的铁路地质灾害特点不同，进一步研究铁路地质灾害与降水的关系。引入10 min最大降水量、当日最大小时降水量、连续降水量和前20 d累积降水量等降水量因子，运用因子相关性分析和逻辑回归方法筛选对灾害发生贡献率较大的降水量因子，分区段建立鹰厦铁路地质灾害概率预报模型。运用该模型对2013年5月20—22日一次大暴雨过程诱发的地质灾害进行预报，预报准确率达86%，模型应用效果较理想，可为铁路安全气象服务工作提供技术支持。
降水是铁路地质灾害的重要触发因子，由于降水引发的地质灾害对铁路运输安全造成重大的经济损失。鹰厦铁路由于其特殊的地形及气候条件，使该线成为全国地质灾害发生较频繁、较严重的铁路之一。利用南昌铁路局2007—2012年辖区内的地质灾害资料，统计鹰厦铁路地质灾害的时空分布特征。根据不同降水类型造成的铁路地质灾害特点不同，进一步研究铁路地质灾害与降水的关系。引入10 min最大降水量、当日最大小时降水量、连续降水量和前20 d累积降水量等降水量因子，运用因子相关性分析和逻辑回归方法筛选对灾害发生贡献率较大的降水量因子，分区段建立鹰厦铁路地质灾害概率预报模型。运用该模型对2013年5月20—22日一次大暴雨过程诱发的地质灾害进行预报，预报准确率达86%，模型应用效果较理想，可为铁路安全气象服务工作提供技术支持。
2015, 26(6): 750-758.
DOI: 10.11898/1001-7313.20150612
摘要:
基于民航机场的实际应用，对比安装在陕西省西安咸阳国际机场跑道一端的大气透射仪和前向散射仪2013年1月—2014年8月测量的跑道视程数据，结果表明：整体上，当跑道视程R > 400 m时，前向散射仪测量数据大于大气透射仪数据的比例高；当跑道视程R≤400 m时，大气透射仪测量数据大于等于前向散射仪数据的比例更高。当跑道视程R≤600 m时，两种设备测量数据具有很好的相互替代性；当跑道视程R > 1000 m时，两种设备测量数据差距较大。在雾、冻雾、霾和暴雨天气时，两种设备测量数据在时间上具有很好的一致性，且在跑道视程R≤1000 m时，两种设备测量数据具有很好的相互替代性，而在雪、烟和扬沙天气时两种设备测量的数据差距较大。
基于民航机场的实际应用，对比安装在陕西省西安咸阳国际机场跑道一端的大气透射仪和前向散射仪2013年1月—2014年8月测量的跑道视程数据，结果表明：整体上，当跑道视程R > 400 m时，前向散射仪测量数据大于大气透射仪数据的比例高；当跑道视程R≤400 m时，大气透射仪测量数据大于等于前向散射仪数据的比例更高。当跑道视程R≤600 m时，两种设备测量数据具有很好的相互替代性；当跑道视程R > 1000 m时，两种设备测量数据差距较大。在雾、冻雾、霾和暴雨天气时，两种设备测量数据在时间上具有很好的一致性，且在跑道视程R≤1000 m时，两种设备测量数据具有很好的相互替代性，而在雪、烟和扬沙天气时两种设备测量的数据差距较大。
浏览排行
下载排行
引用排行
