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一种区域降水过程综合强度评估方法的探索和应用

《气象》 - 2018 年 11 期

作者：王莉萍王秀荣张立生张建忠王维国

基金：中国气象局决策气象服务专项和国家气象中心预报员专项(Y201720)

关键词：降水过程评估指标模型

摘要：降水过程强度精细化定量评估是气象现代化业务服务的重要需求,也是暴雨灾害影响评估研究的关键环节.利用1961年以来国家气象站降水气象观测资料,以站点降水背景表征地域特征,通过定义单站和区域降水过程的起始和结束条件界定降水过程,提取了降水强度、持续时间、覆盖范围三个降水过程的评价指标,在深度挖掘降水空间和时间尺度信息基础上,计算三个降水过程的评价指标.然后,基于百分位分布和概率统计,对降水过程三个评价指标进行精细化指数划分,建立降水过程综合强度评估模型.最终将降水过程划分为极端、特强、强、较强、中等五个等级.文中应用案例对评估方法进行验证,结果显示对单站和区域降水过程综合强度等级评估方法合理,既能体现降水过程地域特征,又能表征降水过程的影响程度,方法具可操作性,能够直接应用于气象服务业务和暴雨灾害影响评估,也可为历史降水过程案例入库、灾情信息演变特征分析提供依据.

采用预报涡旋的初始化方案对2015年台风“莲花”、“灿鸿”的试验研究

《热带气象学报》 - 2018 年 5 期

作者：黄燕燕薛纪善冯业荣陈子通张诚忠李梦婕李霁杭

基金：国家自然科学基金项目(41705089、41675099) 广东省科技计划项目(20160402002、2017B020218003、2017A020219005)

关键词：涡旋初始化预报涡旋合成方法南海台风模式数值模拟

摘要：提出了一种采用预报涡旋的初始化方案,用预报涡旋代替bogus模型参与构建模式初始场,采用权重形式合成预报涡旋和分析涡旋获取台风初始涡旋.针对2015年“莲花”和“灿鸿”台风,基于该初始化方案设计了一系列对比试验进行数值模拟,并对结果进行分析.结果表明:(1)该方案得到的台风初始涡旋结构比bogus模型合理;(2)预报涡旋权重不宜取太大;(3)从长时效预报效果看,采用24 h内预报涡旋比采用长时效预报涡旋台风的路径和强度误差减小;(4)采用同一权重方案对“莲花”、“灿鸿”预报的改进效果不同,其原因与预报涡旋和分析涡旋的协调程度有关.多台风情形下可在初步评估的基础上采用不同时效的预报涡旋和不同权重方案.

湖北省近两年冬季月份PM2.5污染天气型特征及其与大尺度环流的相关研究

《气象》 - 2018 年 11 期

作者：杨浩许冠宇白永清刘琳

基金：国家重点研发计划(2016YFC0203304) 国家自然科学基金项目(91637211和41375057) 湖北省气象局科技发展基金项目

关键词： PM2.5 质量浓度,EOF 分型,天气型,相关指数

摘要：基于湖北省PM2.5大气成分逐日监测数据和高分辨率气象再分析资料,利用EOF方法对2015—2016年湖北省近两年冬季月份PM2.5的污染分型并分析其天气特征,探讨PM2.5质量浓度与大尺度环流因子相关性,并计算得到海平面气压指数.结果表明:冬季PM2.5质量浓度湖北中部高于东西部,时间序列上存在较大波动,且近两年有明显下降趋势.湖北省冬季PM2.5 EOF前4个特征向量时间系数的方差贡献为86.2％,能够反映PM2.5空间场的主要特征.湖北省PM2.5污染的天气型特征主要有两类:传输型污染和本地累积型,前者造成的PM2.5污染浓度高于后者.传输型分别表现出全区污染、西部污染和中北部污染,全区污染时段湖北近地层以偏北气流为主,有利于将北方地区PM2.5输送到湖北省;西部污染在于偏东气流将东部污染物以及沿海地区水汽输送到湖北省,同时受鄂西山脉的阻挡,污染物在湖北省西部地区聚积;中北部污染表现为东北和西北气流的汇集效应.本地累积型在静稳天气条件和地形共同作用下造成湖北东部污染和中南部污染.三种传输型污染物输送通道分别为北路输送、东路输送和东北路输送.东亚冬季风系统的高层东亚大槽和低层大陆冷高压减弱时,PM2.5质量浓度增加.关键区的海平面气压相关指数与湖北省PM2.5质量浓度和EOF第一模态时间系数相关性较好,对预报预测有一定指示意义.

新一代天气雷达布网设计的有效覆盖和地形遮挡分析

《气象》 - 2018 年 11 期

作者：朱丹谷军霞师春香周自江

基金：国家气象科技创新工程"气象资料质量控制及多源数据融合与再分析"攻关任务资助

关键词：新一代天气雷达数字高程模型波束遮挡有效覆盖面积

摘要：一般情况下,地形影响造成的雷达波束遮挡是长期保持不变的.研究雷达地形遮挡情况有助于提升雷达探测资料的有效性和可靠性.利用先进星载热发射和反射辐射仪全球数字高程模型地形数据,对我国已建成的208个新一代天气雷达站点进行地形遮挡分析,计算业务体扫模式(Volume Coverage Pattern modes,VCP)21的九个仰角下200 km范围内雷达反射率的波束阻挡系数,绘制观测仰角分别为0.5°、1.45°、2.4°和3.35°时雷达有效观测区域的覆盖图,计算相应的有效覆盖面积.结果表明全国新一代天气雷达站200 km范围内0.5°、1.45°、2.4°和3.35°仰角平均遮挡比例分别为30.7％、8.5％、2.5％和1.0％,平均有效覆盖面积分别为83210.5、109354.2、118170.9、121631.5 km2,只有少数几个雷达站受邻近山脉地形遮挡影响严重,雷达站总体有效覆盖情况较好.

四川盆地一次极端大风天气过程成因及预报着眼点分析

《气象》 - 2018 年 11 期

作者：康岚刘炜桦肖递祥师锐王秀明

基金：公益性行业(气象)科研专项(GYHY201506006) 四川强对流预报创新团队(川气函〔2017〕313号) 全国强对流预报专家团队共同资助

关键词：环境场特征单体弓形回波极端雷暴大风湿下击暴流

摘要：利用常规观测资料、FY-2E卫星云图、多普勒雷达产品、闪电定位资料、自动气象站资料等,分析了2015年4月4日傍晚到夜间发生在四川盆地的极端大风天气过程.分析指出:本次雷暴大风过程是由冷锋对暖湿气团的强迫抬升及干冷空气进入暖湿区域触发形成.中空干层、大的温度直减率、高低空急流耦合区、低层温度脊附近是利于极端雷暴大风出现的潜势区域.该区域为雷暴形成提供了条件不稳定、水汽、动力抬升等有利环境条件.冷空气首先从盆地西北部中低层入侵,在低层切变线上触发生成了一系列雷暴单体,在最有利于对流发展的潜势区域迅速发展.潜势区域中线状回波北段的中尺度涡旋环流、前侧入流和后侧入流的相互作用形成单体弓形回波,该弓形回波具有比普通雷暴更高的反射率因子、垂直液态含水量.根据雷达回波演变特征推断,本次极端大风是由单体弓形回波带来的湿下击暴流所导致.弓形回波中高反射率因子的高度连续下降意味着下沉气流伴随降水粒子下降,干空气被夹卷进入下沉气流使得雨滴被迅速蒸发,大大加强了下沉气流强度,因而显著增加了大风强度.分析还指出:通过分析对流发展背景条件,确定最有利对流发展的潜势区域,关注该区域中回波的生成、形态特点、演变特征,可提前预警大风天气.

高原边坡复杂地形下短时强降水的云型特征分类

《气象》 - 2018 年 11 期

作者：狄潇泓王小勇肖玮赵庆云

基金：中国气象局预报员专项(CMAYBY2017-078) 公益性行业(气象)科研专项(GYHY201506006)

关键词：短时强降水云型特征分类

摘要：利用逐时雨量资料、常规高低空观测资料及FY-2卫星云图,对2010—2015年5—9月甘肃省高原边坡复杂地形下76次短时强降水过程个例的天气形势配置及卫星云图演变特征进行统计分析.结果表明,与甘肃省短时强降水过程相关的特征云型共有6类:副热带高压边沿型、逗点云型、冷锋前部型、冷锋尾部与南亚高压东侧叠置型、冷涡后部型、弱冷锋前部椭圆形MαCS型.其中,副热带高压边沿型、冷锋前部型、弱冷锋前部椭圆形MαCS型与低层暖平流强迫有关.逗点云型、冷锋尾部与南亚高压东侧叠置型主要受高低空冷暖平流强烈交汇影响.冷涡后部型是高空冷平流强迫下形成.冷锋尾部与南亚高压东侧叠置型具有较好的预报指示意义.

一次东风波演变过程及其对台风“鲇鱼”北翘路径的影响

《热带气象学报》 - 2018 年 5 期

作者：麻素红

基金：公益性行业(气象)专项(GYHY201406006)

关键词：台风鲇鱼东风波路径北翘

摘要：利用欧洲中期天气预报中心(ECMWF) ERA Interim全球再分析资料(1.5 °×1.5 °)分析了1013号超强台风“鲇鱼”存在期间其东侧东风波的演变、结构以及对台风“鲇鱼”北翘路径的影响.结果显示:在“鲇鱼”存在期间,副热带高压南部、台风“鲇鱼”以东存在明显的中高空东风波.在“鲇鱼”以东和180 °以西存在明显的两脊一槽结构.从250hPa的位势高度场中心位置来看,其路径经历了西南偏西向西北偏西方向的转变,并最终同“鲇鱼”的高空环流合并.由于东风波槽西移,位于“鲇鱼”南侧的低压环流上空东风迅速增强,垂直切变加大,从而使得此低压环流减弱、消失.低压环流的消失使得“鲇鱼”南侧南风迅速加强.东风波槽的减弱、北抬,其两侧的高压脊区加强、合并.在“鲇鱼”西北侧西风槽发展南落的共同影响下,台风“鲇鱼”路径发生北翘.

利用风云气象卫星反演产品定义南海夏季风爆发指标

《热带气象学报》 - 2018 年 5 期

作者：任素玲李云方翔蒋建莹

基金：公益性行业(气象)科研专项(GYHY201406001)

关键词：气象卫星云导风黑体亮温夏季风爆发指标

摘要：夏季风爆发伴随着风场和大气温湿度的急剧变化,我国风云气象卫星反演的云导风(AMV)和黑体亮温(TBB)产品可从大气动力和热力两个方面对夏季风活动进行实时监测.根据气象卫星AMV和TBB资料综合分析,选择南海夏季风监测区域为110～120 °E,10～20°N.夏季风爆发期间,对流层高层(150～300hPa高度层范围)云导风由偏西风转为偏东风,风云气象卫星区域日平均TBB下降至280 K以下,综合利用AMV和TBB双指标可更好描述南海夏季风的爆发特征.定义气象卫星监测南海夏季风爆发判别方法为:4月15日以后,AMV和TBB指标同时稳定大于临界值,其中,AMV指标稳定是指持续10天且中断不超过5天,TBB指标稳定是指维持5天.该判别方法可为南海夏季风业务服务和研究提供参考.

西太平洋副热带高压控制下上海地区一次局地短时强降水成因的Q矢量分析

《热带气象学报》 - 2018 年 5 期

作者：岳彩军顾问唐玉琪韩志惠王晓峰

基金：上海市科委项目(17DZ1205300) 国家自然科学基金项目(40875025、41475039、41475041、41575048、41775049、41875059) 公益性行业(气象)科研专项(GYHY201306012) 上海市气象局研究型项目(YJ201705)

关键词：局地短时强降水 Q矢量地面自动气象站资料成因分析

摘要：在西太平洋副热带高压控制的天气背景下,2016年8月19日下午上海地区发生一次局地短时强降水过程,此次过程历时3h、水平范围20～40 km,呈现出生命史短、局地性强的特点.基于上海地区地面自动气象站2分钟平均资料,采用仅需一层资料计算的非地转Q矢量分析方法,研究分析了此次局地短时强降水发生发展演变成因,结果如下:(1)地面温度场和风场叠加分析表明,上海“城市热岛”特征与长江沿岸及邻近水域的热力不均匀分布引发了江风,江风将江岸邻近水域的湿、冷空气向城市陆地输送,并与陆地上干、热空气交汇,激发产生局地短时强降水,而降水的发生,导致地面温度下降、“城市热岛”特征减弱,从而减小水陆温度差,进而减弱江风,这直接减弱了有助于降水发生发展的动、热力强迫条件,促使降水趋于衰亡结束.(2)地面Q矢量散度辐合场和温度露点差叠加分析表明:在降水发生发展阶段,Q矢量散度辐合强迫产生垂直上升运动较强,而空气湿度条件相对较弱;在降水强盛阶段,Q矢量散度辐合强度和空气湿度的强度不仅增至最强,且上升运动区与高湿区重合;在降水衰亡阶段,地面空气一直维持高湿条件而Q矢量散度辐合强度明显减弱.这从地面大气中垂直上升运动条件和水汽条件揭示出致使降水强度发展演变的内在因素,且二者重叠区对降水落区有较好指示意义.最后,对地面Q矢量散度辐合场在局地短时强降水短临预报工作中的潜在应用前景进行了有意义的讨论.

广东一次雷暴过程的宏微观及电特征的数值模拟

《热带气象学报》 - 2018 年 5 期

作者：郭凤霞黄兆楚王曼霏李扬穆奕君廉纯皓曾凡辉

基金：国家重点研发计划(2017YFC1501503) 中国气象科学研究院基本科研业务费专项(2016Z002) 国家自然科学基金项目(91537209、41875002)

关键词：积云模式广东地区水凝物粒子电荷结构

摘要：采用三维雷暴云动力-电耦合数值模式,模拟了2015年7月17日广东清远一次系统性强雷暴过程,探究此次雷暴的宏微观及电活动特征,从微物理角度出发,分析电荷结构的复杂成因.结果表明,由于水汽充足,上升气流速度大,云体高度高,小粒子随着强上升气流快速上升,迅速增长为雨滴等大粒子,降水出现早,强度大,较高的气温,使得很难产生固态降水.本次过程中,电荷结构由三极性结构逐渐演变成偶极性结构,这是由于霰的自动转化作用较强,中层霰粒在雷暴云成熟期转化为雹下落,上升气流由于强降水的发生不能维持,冰晶和霰粒子分布区域重合面积减少,非感应起电减弱,使得下部电荷结构消散.较高的电荷区高度使得云闪数目远远多于地闪数目.

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