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• 北大西洋爆发性气旋的统计特征_*
• 孙雅文,傅刚

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  摘要

  2017-10-23

• 摘要：本本文利用National Centers for Environmental Prediction (NCEP)提供的Final Analysis (FNL)再分析资料，对2000年~2015年冷季(10月至次年4月)北大西洋上的爆发性气旋进行了分析, 综合考虑气旋中心位置经向分布特征和海面10 m高度风场对爆发性气旋的定义进行了修订。根据气旋中心海表面气压最大加深率的空间分布，发现北大西洋爆发性气旋主要发生在4个区域，即：北美大陆区，西北大西洋区，北大西洋中央区和东北大西洋区。整个北大西洋区爆发性气旋个数随海表面中心气压最大加深率增大而减少，自西向东气旋强度加强，气旋移动路径呈西南-东北向。气旋的强度等级可分为4类：超强[≥ 2.15 Bergeron (Ber)]、强(1.75 Ber -2.14 Ber)、中(1.45 Ber -1.74 Ber)、弱(1.00 Ber -1.44 Ber)爆发性气旋。在北大西洋海盆区，自西南向东北爆发性气旋的个数逐渐减少，爆发时长变短。西北大西洋区气旋中心气压加深率最大，爆发时长最长。东北大西洋区加深率最小，爆发时长最短。东北大西洋区爆发性气旋主要发生在12月，北大西洋中央区主要发生在12月～3月，西北大西洋区主要发生在1月～2月。与海上相比，北美大陆区爆发性气旋发生个数少，强度弱，爆发时长短。

• 斜压不稳定理论的发展历程分析
• 张萌

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  摘要

  2017-10-20

• 摘要：斜压不稳定理论是中高纬地区天气尺度扰动生成和发展的机制，是继长波理论之后大气动力学上的又一重大进展，对现代天气预报具有重要的指导意义。按照斜压不稳定理论发展的时间脉络，阐述了赵九章、查尼和伊迪在斜压不稳定方面开展的研究工作，分析了三位科学家各自的研究特点及历史贡献。赵九章1946年发表在Journal of Meteorology上的论文，最早提出了“斜压不稳定”这一概念，文中给出了不稳定的临界波长，并阐述了在不稳定扰动情况下能量的转换，以及不稳定波对大气环流带来的可能影响，尽管得出的不稳定临界波长与观测差别较大，但其对波流相互作用的讨论在当时是超前的。查尼于1947年采用滤波和尺度分析等方法，将大气扰动方程简化为一个可以求解的系统，推导出大气稳定状态的判据，建立了斜压不稳定理论，其结果与实况比较接近；并据此把准地转模式成功应用于数值天气预报实践中，促使数值天气预报获得首次成功。1949年，伊迪在查尼研究工作的基础上通过合理的简化方法，得到了更为简洁的模型。最后，通过对比他们的研究思路，重点分析了赵九章未能使得斜压不稳定理论提前一年建立的原因：由于其研究思路始终局限在大气水平运动上，忽略了斜压系统发展中散度项的贡献，因而未能抓住天气系统发生发展的本质，致使其最终与斜压不稳定理论的成功建立失之交臂，其论文本身存在的一些亮点也因此被后人忽略。

• 隐式等权重粒子滤波在高维准地转模式中特性研究
• 陈妍

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  摘要

  2017-10-20

• 摘要：粒子滤波自从被引入到资料同化领域以来，对于高维系统存在的粒子衰退问题一直困扰着资料同化领域的研究。隐式等权重粒子滤波（Implicit Equal-Weights Particle Filter，IEWPF）通过在高维的状态空间维数的前提下，隐式从每个粒子都具有特殊协方差的提议密度（proposal density）中进行采样，构建等权重的粒子集合，从而解决了高维系统的粒子衰退问题。本文通过在高维准地转模式中应用IEWPF方法，验证了IEWPF的系统一致性和资料同化效果。通过对水平动能谱的检验，验证了IEWPF可以保持系统的原始平衡特性。通过IEWPF与等权重粒子滤波（Equivalent Weights Particle Filter，EWPF）的对比试验发现，两者的资料同化分析场非常接近，但在运行效率上，IEWPF远好于EWPF。同时，IEWPF也为解决一系列的资料同化问题，比如参数估计，提供了新的解决途径。

• 基于ERA-interim再分析资料的近30年九龙低涡气候特征
• 慕丹,李跃清

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  摘要

  2017-08-29

• 摘要：利用ERA-interim再分析资料，统计分析了1986年1月1日~2015年12月31日不同生命史九龙低涡天气过程的时空分布特征和活动规律。结果表明：持续1~2个时次的九龙涡（T1-2JLV）和3~4个时次的九龙涡（T3-4JLV）初生高频中心位于100°E~101.5°E，27°N~28.5°N，持续5-6个时次的九龙涡（T5-6JLV）初生高频中心位于102°E~103.5°E，29°N~30.3°N，持续时间大于7个时次的九龙涡（T>=7JLV）初生高频中心位于101.5°E~103.5°E，28°N~29.5°N，生命史越长越易生成于四川盆地的西南缺口处；九龙低涡频数30年呈增长趋势，但近几年呈降低趋势；九龙涡生成频数随月份大致呈先增加后减少的变化趋势，1~5月随月份增加，5~12月随月份减少，5月达到最大值，9月达到最小值，T1-2JLV3月生成最多，9月最少，T3-4JLV4月最多，12月最少，T5-6JLV、T>=7JLV6月最多，1~4月无T5-6JLV生成，T>=7JLV12月最少，夏季九龙涡频数虽不是最高，但最易生成长生命史九龙涡，且最易移出源地；生命史低于24h的九龙涡（T1-2JLV、T3-4JLV）夜发性不明显，生命史超过24h的九龙涡（T5-6JLV、T>=7JLV）具有明显的夜发性特征；能够移出源地的九龙涡频数随月份表现出先增加后减少的变化趋势，1~6月随月份增加，6~12月随月份减少，6月移出源地频数达到最大值，T>=7JLV的移动路径以偏东路径为主，7月之后有东南路径和东北路径，T5-6JLV移出后路径只有偏东路径和东北路径，生命史小于24h的九龙涡由于靠近统计区边缘地区也有可能移出源地。

• 北京冬季降水粒子谱及其下落速度的分布特征
• 贾星灿,马新成,毕凯,陈羿辰,田平,高扬,刘香娥,何晖

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  摘要

  2017-08-28

• 摘要：为了深入探讨北京冬季云降水的微物理特征，提高雷达反演冬季固态降水的精度和冬季降水的预报水平，本文基于PARSIVEL降水粒子谱仪所观测的冬季降水粒子谱，结合地面显微镜粒子图像和云雷达数据，对比分析了北京海坨山地区冬季过冷雨滴、霰粒、雪花、混合态降水的粒子谱和下落速度特征，取得主要结论如下：（1）霰粒降水过程的云顶最高，整层的含水量最大，低层的LDR最小，粒子更接近于球形；雪花降水过程的云顶最低，云中含水量最少，低层的LDR较大；混合态降水过程的雷达回波强度和高度特征介于两者之间，但低层的LDR最大；（2）在云中上升或下沉气流及湍流的影响下，过冷雨滴、霰粒、雪花的下落速度均对称分布于各自理论下落末速度曲线的两侧。因此可根据粒子浓度相对于其直径和速度的分布的中轴线位置，判断出该段降水过程中的主要粒子形态；（3）冬季雪花、霰粒和混合态降水粒子下落速度分布的散度较雨滴更大，其原因是由于冷云降水过程的粒子形态复杂，且固态粒子下落过程中更容易受破碎、聚并和淞附等微物理过程影响；（4）在四种降水类型中，雪花的平均直径和离散度最大，雨滴最小；混合态降水粒子的总数浓度最大，雨滴的总数浓度最低，并且四种降水类型的粒子数浓度、平均直径和离散度均随降水强度的增大而增大。

• 三小时负变压异常指数及对强对流天气的预报意义
• 肖安,许爱华

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  摘要

  2017-08-28

• 摘要：低层暖平流强迫类强对流发生前，地面经常伴有低于日变化的3小时变压。结合常规地面观测资料，定义低于日变化的3小时变压异常（超过一个标准差定义为异常）指数PCR，讨论了中国中东部地区3小时变压标准差的气候分布特征；最后以3次强对流天气过程为例说明PCR指数的预报价值和时效。结果表明：与3小时变压均值相比，中国中东部地区的3小时变压标准差的日变化较小，PCR更适合作为变压异常程度的标准。东北、华北、华东华中区域PCR冬春季节出站次数偏多，夏秋季节偏少；华南区域除了冬春季外，夏季也偏多，秋季偏少。PCR主要集中在低级别强度上，但PCR级别越高，越有可能出现强对流天气。东北区域出现PCR的首要原因是受东北气旋的影响，且有可能有TBB≤-52℃的云系相对应；华北、华东、华南出现PCR的首要原因是冷高压变性或迅速东移导致的，没有TBB≤-52℃的云系相对应；地面倒槽中出现的PCR全部有TBB≤-52℃的云系对应。3次强对流天气过程均发生在地面倒槽中；在发生前3小时左右，地面气压场上有较明显的负PCR中心出现，强对流天气中尺度云团有向负PCR中心移动的趋势。

• 基于星载降水雷达长时间(2004-2014)观测的川渝地区降水垂直结构的气候特征分析
• 仲凌志,陈林,杨蓉芳,唐国强,李瑞义,周青

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  摘要

  2017-08-18

• 摘要：本文使用热带降水卫星TRMM搭载的降水雷达PR自2004-2014长达11年的连续观测资料对青藏高原东南缘川渝地区不同季节不同降水类型的垂直结构特征进行了统计与分析，并建立了相应的气候态反射率垂直廓线(Vertical Profiles of Reflectivity, VPRs)。研究得出：由于不同的微物理及动力过程，降水类型对反射率垂直廓线的结构特征影响很大， 90%的层云亮带峰值强度低于32dBZ，50%的对流云最大反射率强度超过35dBZ。降水类型及强度都对VPRs的形状影响很大，层云系统发生中雨及大雨时其冰雪区的聚合反应效率明显较发生小雨时高，冬季由于温度、水汽减少等原因，层云内部水凝物转化速率较其余季节偏慢。VPRs特征参数具有一定的区域性和季节特征，且地表加热和地形高度的作用会加强上升气流对反射率垂直廓线形态的影响，上升气流的强度影响着冰雪及雨水区的碰并增长率以及低层的蒸发作用，从而进一步影响低层雨区的VPR斜率，边界层的相对湿度是另一个影响雨区VPR斜率及蒸发率的重要因素。星载降水雷达的云分类算法在高原东南缘地区受到一定的挑战，仍有改进的空间；未来可以将基于星载降水雷达建立气候态层云典型VPRs应用于联合地基天气雷达网观测以弥补后者在复杂地形条件下探测范围及能力受限的缺陷，从而改进雷达定量降水估测(Quantity Precipitation Estimation, QPE)的误差。

• 不同形状冰晶权重假定对冰云光学和辐射特性的影响
• 陈琪,张华

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  摘要

  2017-08-18

• 摘要：[资料和方法]在BCC_RAD辐射传输模式和包含多形状冰晶粒子的冰云光学性质参数化方案的基础上，[目的]详细分析了不同冰晶粒子权重选取对冰云光学和辐射特性的影响。[结果] 结果显示，不同形状冰晶粒子权重的选取对长波带平均消光系数、单次散射比、不对称因子和短波带平均不对称因子均有较大的影响。冰晶粒子权重选取对长波辐射通量有很大影响：对长波向下辐射通量，权重选择不同可在云底处造成高达-10.50W/m2的差别；对长波向上辐射通量，权重选择不同可在云顶处造成高达15.05W/m2的差别。冰晶粒子权重选择对短波辐射通量也存在较大影响：对短波向下辐射通量，权重选择不同可在云底处造成高达12.48W/m2的差别；对短波向上辐射通量，权重选择不同可在云顶处造成高达-10.23W/m2的差别。冰晶粒子权重选择对长波加热率影响较大，在云顶处和云底处分别可达1.31K/d和-2.06K/d。[结论]研究表明，不同形状冰晶粒子权重的选取对冰云光学性质和辐射计算均有较大的影响，在长波区间尤其明显。

• 南京雷达中气旋产品特征值统计分析
• 王易,郑媛媛

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  摘要

  2017-08-18

• 摘要：[目的]为了研究南京雷达中气旋的特征,[资料方法]利用南京新一代天气雷达资料对2005-2013年的中气旋产品特征进行统计,[结果]重点对持续3个体扫以上的中气旋结构特征进行分析。[结论]分析表明：中气旋通常产生在对流有效位能较高和垂直风切变较大的环境条件下,6-7月是中气旋的多发月份,主要出现在午后到前半夜,中气旋的底高、顶高和最强切变与中欧的中气旋分布相似；高质心中气旋有利于冰雹的产生,而低质心、强切变中气旋有利于产生龙卷。

• 基于贝叶斯模型的器测、古气候重建与气候模拟数据的融合试验
• 余君,李庆祥,张同文,徐文慧,张雷,崔妍

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  摘要

  2017-08-18

• 摘要：气象部门馆藏的西部最早的器测气象资料始于1930s，不能满足建立20世纪以来中国气候变化序列的需求，而古气候重建或气候模拟资料则可以延伸到器测时代以前。[目的]为了探讨长序列多源气候资料序列融合方法，[资料和方法]本文采用贝叶斯方法对北疆地区8条树轮气温重建资料、器测资料与CMIP5（Coupled Model Intercomparison Project Phase 5）模式模拟资料进行了融合试验。首先利用器测资料对气温代用资料进行了校验与网格重建，并以此作为贝叶斯模型的先验分布，然后，用泰勒图选出了该区域气候模拟效果最佳的几个模式；最后将网格重建和气候模拟序列用贝叶斯模型进行了融合试验。[结果、结论]结果表明：贝叶斯融合模型能有效提取各种数据来源的有用信息进行融合，融合结果的长期变化（线性）趋势更接近器测气候序列，并在一定程度上提高了序列的精度，减小了结果的不确定性；并且，融合结果能够分别纠正先验分布及气候模拟数据的明显偏差，为长年代气候序列重建提供了一个可行的思路。

• 一次华南超级单体风暴的S波段偏振雷达观测分析
• 王洪,吴乃庚,万齐林,詹棠

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  摘要

  2017-08-18

• 摘要：利用珠海与澳门共建的我国首部S波段业务双偏振雷达资料、风廓线资料和地面加密观测资料，对2015年4月20日发生在珠海附近的一次典型华南春季冷锋触发的超级单体风暴的偏振观测特征及其云微物理特征进行了分析。偏振观测分析表明，风暴入流区附近较少的水凝物粒子带来的低信噪比导致其相关系数降低至约0.6。冰雹区具有高ZH（>52 dBz）、低ZDR（1.5 dB）的特点，但翻滚现象和融化效果共同作用使得冰雹区的ZDR值并不接近于0 dB；冰雹区的ZDR随其ZH的增加而变小（回归系数为-0.1），KDP则呈轻微增加趋势（回归系数为0.05）。风暴侧前方下沉气流南侧边界（高ZH梯度区）存在一条“ZDR弧”（ZDR高值区），粒子分选机制( Kumjian , et al, 2012)合理解释了其形成原因。同时，低层相对较大环境风使ZDR弧更加远离（相对北美观测事实）风暴主体。风暴附近ZH中心外侧存在“ZDR柱”，与大雨滴被上升气流（径向风超过12 m/s）带入高层冻结且失去取向稳定导致ZDR值迅速减小有关。

• 夏季赤道太平洋三极型和偶极型SSTA变化及其与海洋性大陆区域气候异常的联系*
• 汪婉婷,管兆勇

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  摘要

  2017-08-18

• 摘要：2007年，Ashok等揭示了赤道太平洋区域存在一种三极型分布海表温度异常 (SSTA)并称之为El Ni?o-Modoki (EM)，同时定义了相应的海温异常指数EMI ( )。[资料和方法]在此基础上，利用英国哈德莱中心 (Hadley Centre) 的逐月海表温度资料、NCEP/NCAR 月平均再分析数据集、美国国家海洋和大气管理局 (NOAA) 逐月降水资料 (CMAP)，通过在太平洋海温异常中扣除El Ni?o-Modoki信号后，在Ni?o1 2区域上定义了东太平洋型 (EP)海温异常指数EPNI ( )。据此，由 和 可构成描述热带太平洋海温异常变化的一对指数。[目的]分析了两个指数相应的海气状态及对海洋性大陆区域 (Maritime Continent, MC)气候异常的影响。[结果]结果表明： 在2-3年，8年和10年以上的周期上存在较大功率，而 则在3-5年和6年的周期上存在较大功率。EM和EP型海温异常及其影响存在显著差异。[结论]在北半球夏季，当 处于正位相时，热带太平洋SSTA呈现 “负正负” 的结构，MC大部分区域SSTA为负，此时对流层低层太平洋地区辐合，MC地区辐散，对流层高层太平洋地区辐散，MC地区辐合。对应于辐合辐散中心，存在着自赤道中太平洋分别向赤道东太平洋和MC中东部地区的异常垂直环流圈，同时也存在自MC西部向印度洋西部的垂直环流。大气在MC区域北部加热南部冷却，在太平洋地区西部加热而东部冷却；在MC区域10°N以南降水偏少，而10°N以北降水偏多。当 处于正位相时，热带太平洋SSTA呈现 “西负东正” 分布型，MC区域SSTA呈现 “西正东负” 分布，对流层低层MC地区辐散中心范围偏大、位置偏东、强度偏强，太平洋地区辐合中心范围偏小、位置偏东，热带环流异常在垂直方向上呈斜压结构，MC区域北部大气加热而南部冷却，太平洋地区大气均呈加热正异常，MC大部分区域降水均偏少，赤道太平洋降水偏多。以上这些结果有利于深刻理解热带太平洋海温异常的特征及其对海洋性大陆区域气候的影响。

• 卫星AOD资料同化对灰霾预报改进个例研究
• 冯沁,鲍艳松,闵锦忠,陆其峰

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  摘要

  2017-08-18

• 摘要：[目的]面对日益严峻的大气污染形势，针对卫星AOD资料在灰霾数值预报领域的合理有效利用问题，[资料和方法]使用WRF-Chem大气化学模式以及GSI三维变分同化系统，利用MODIS和FY-3A/MERSI气溶胶光学厚度(AOD)资料，对一次灰霾天气过程进行了同化预报试验。[结果]试验结果显示，同化卫星AOD资料有效改善了模式初始场，MODIS和MERSI同化试验分别在AOD分析场的中心强度和空间分布各具优势，且对PM2.5和PM10的后续预报改进明显；从统计分析上来看，同化试验的预报效果整体上好于控制试验，同化试验中PM2.5和PM10预报值的平均值、中值、平均偏差、均方根误差等指标都明显优于控制试验，且MODIS同化试验和MERSI同化试验分别在PM2.5和PM10预报统计结果中体现出了优势；卫星 AOD资料同化能明显降低污染事件的空报率和漏报率，提高预报的TS评分和ETS评分。不同卫星AOD资料的差异对分析场中AOD的分布和强度产生了相应影响，进而影响了模式的灰霾预报效果；本次试验中，MODIS和MERSI AOD同化试验分别在PM2.5和PM10预报的评分上表现更佳。[结论]结果表明，AOD卫星资料同化对数值预报产生了积极的效果，在空气质量预报领域应用前景广阔。

• 夏季西太平洋暖池热含量对华西秋雨的影响及可能的物理机制
• 郑然,刘嘉慧敏,马振峰

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  摘要

  2017-08-18

• 摘要：本文利用1971-2012年台站逐日资料，综合考虑降水量、降水日数及日照时数计算华西秋雨强度，结合不同深度海温资料，研究了华西秋雨强度与夏季西太平洋暖池热含量年际变化的联系，并讨论了其可能的物理机制。结果表明，前期夏季西太平洋暖池关键区（5°S—5°N，130°E—160°E）热含量变化与华西秋雨强度有显著正相关关系，当前期关键区热含量偏高（低）时，华西秋雨强度较强（弱）。分析发现，当前期关键区热含量偏高时，其相对大气是一个异常热源，由于大气对其的响应，在热含量关键区西北侧南海-中南半岛附近生成了异常气旋式环流，其偏东偏南气流有利于向华西输送中低纬洋面上大量暖湿水汽，并与北方的干冷空气在此交汇，同时，高层西风急流异常西伸，华西地区恰好位于急流入口区右侧的辐散区，这种高低层有利的耦合形势使得秋雨偏强，反之亦然。

• 星载双频云雷达的云微物理参数反演算法研究
• 吴琼

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  摘要

  2017-08-18

• 摘要：[资料和方法]本文使用星载雷达模拟器输出的模拟数据，[目的]为星载双频云雷达选择了最佳的频点组合并开展了双频联合反演云微物理参数的算法研究。[结果][结论]结果表明：(1)在位于大气窗口的六组频点组合中，94/220GHz的组合对滴谱参数的微小变化较为敏感，有利于进行双频的联合反演。综合考虑不同频点的探测能力、衰减以及工业部门的制造水平后，认为94/220GHz可以作为未来星载双频测云雷达的探测频点。（2）双频反演中最核心的双波长比和体积中值直径之间的DWR-D_0关系与冰晶粒子密度相关。当密度随着粒子直径变化时，DWR随着D_0单调递增，当粒子密度固定不变时，DWR-D_0曲线可能会出现非单调变化，从而使得固定密度时的反演比变密度时更加复杂。（3）后向迭代的双频反演算法同样适用于94/220GHz进行云微物理参数的反演，并且对模拟数据的反演精度较高。此外，反演精度受到系统噪声以及定标精度的影响，为了满足反演的精度要求，系统噪声和定标误差应该控制在1dBZ以内。

• 中国及其周边地区多种水凝物资料的气候态特征比较
• 耿蓉,王雨,傅云飞,李锐,刘国胜

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  摘要

  2017-08-18

• 摘要：本文分别选择了目前几种较为常用的卫星观测资料（ISCCP、MODIS和Cloudsat）和再分析资料（CFSR和ERA-Interim），对中国及其周边地区的多种水凝物变量，包括积分的云水路径、液水路径和冰水路径，以及分层的液水含量和冰水含量的气候态水平及垂直分布特征进行了比较研究。结果表明，在总的水凝物含量方面，无论是描述整个中国及其周边地区的水平分布特征和主要变化模态，还是不同海陆区域的月变化特点，MODIS、ERA和CFSR三种资料都显示出较高的一致性；而ISCCP的绝对数值和变化幅度与它们均存在一定差异。在液态水含量方面，无论是水平还是垂直分布，ERA-Interim都有最高的数值；而作为观测数据的MODIS和ISCCP则显著偏低。对于冰水含量，不同数据间无论是水平和垂直分布形式，还是具体数值都存在明显差异。本文通过分析不同水凝物数据间气候态分布的差异性特征，有利于认识目前常用的几种水凝物数据的“不确定性”程度，从而更好地估计云的辐射效应，以及理解其在气候变化中所扮演的角色。

• 21世纪前期长江流域极端降水预估以及不确定性分析
• 周莉,杨云芸

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  摘要

  2017-08-18

• 摘要：在全球变暖背景下,极端降水的频率、强度以及持续时间都在显著增加,尤其是对于气候变化敏感的长江流域。由于模式本身,温室气体排放情景以及自然变率存在较大的不确定性,因此未来预估变化的可信度一直备受关注。为了能够得到对于未来极端降水更为准确的预估结果,[资料和方法]本文使用NASA Earth Exchange Global Daily Downscaled Projections (NEX-GDDP)S提供的19个CMIP5降尺度高分辨率数据(0.5°×0.5°)给出21世纪前期(2016-2035年)长江流域极端降水的可能变化。[目的]根据长江流域109个气象站1986-2005年的逐日降水量数据,计算了能够代表极端降水不同特征的指数,在评估模拟能力的基础上给出了21世纪前期,RCP4.5情景下极端降水的变化。[结果]结果表明,降尺度结果对长江流域极端降水有很好的模拟能力,除R90N外,所有模式模拟其余指数的空间结构与观测的相关系数均超过了0.6。其中所有模式模拟PRCPTOT和R10的相关系数均超过0.95。[结论]21世纪前期,长江中下游地区降水趋于极端化,尤其是在流域的西部地区。极端降水日数的变化在减少,表明对于极端降水的贡献主要来自于极端降水日的较大日降水量,而非极端降水日数。未来预估不确定性的大值区主要位于流域的南部地区,流域的西部地区不确定性较低,西部地区极端降水的增加应该受到更多的重视。

• MRI-CGCM模式气候预测回报试验在东亚夏季的检验和降尺度订正
• 徐敏

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  摘要

  2017-08-18

• 摘要：应用1979—2010年MRI-CGCM模式回报、NCEP再分析和中国东部降水观测资料检验了模式对东亚夏季风的模拟能力，并利用模式500hPa高度场回报资料建立了中国东部夏季降水的SVD降尺度模型。模式较好地模拟了亚洲季风区夏季降水的气候态，但模拟的季风环流偏弱偏南，导致降水偏弱。模拟降水的方差明显偏小，东亚季风区模拟降水的外部、内部方差比值低，模拟降水受模式初值影响较大。模式对长江雨型的模拟能力最高，华南雨型次之，华北雨型最低。模式对东亚夏季风第1模态的模拟能力明显高于第2模态。对于东亚夏季风第1模态，模式模拟出了西太平洋异常反气旋，但强度偏弱，且未模拟出中高纬的日本海气旋、鄂霍次克海反气旋，导致长江中下游到日本南部降水偏弱。各时次模拟环流均能反映但低估了ENSO衰减、印度洋偏暖对西太平洋反气旋的增强作用。对于东亚夏季风第2模态，模式对西太平洋的气旋—反气旋结构有一定的模拟能力，但未模拟出贝加尔湖异常反气旋和东亚沿海异常气旋，导致中国东部“北少南多”雨型在模拟中完全遗漏。仅超前时间小于4个月的模拟降水能够反映ENSO发展对降水分布的作用。通过交叉检验选取左场时间系数可以提高降尺度模型的预测技巧，SVD降尺度模型在华南、江南、淮河、华北4个区域平均ACC分别为0.20、0.23、0.18、0.02，明显高于模式直接输出。

• 热带平流层多尺度波动分离方法的研究 ——多站点高分辨无线电探空联合分析
• 王丽吉

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  摘要

  2017-08-18

• 摘要：利用太平洋地区台风过境期间6个热带站点的高分辨无线电探空资料,结合扩展自然正交函数(EEOF)展开,对热带下平流层行星波和重力波扰动进行了分离，给出了一种热带地区行星尺度波动和重力波扰动分离的研究方案。对观测数据做EEOF展开后,选择表征行星尺度波动模态的特征向量和相应权重进行气象要素场的重建。结果显示,在不同的台风个例期间,温度、纬向风和经向风的重建扰动量显示出不同的动力学偏振关系：在QBO东风位相时与赤道Kelvin波的偏振关系一致,而在QBO西风位相时与MRG波的偏振关系一致。把行星尺度波动模态从原始观测中剔除,得到新的扰动廓线,对其进行重力波垂直波数谱谱型拟合。结果发现,与以往方法提取的重力波扰动相比,新方法所得谱型参数中特征垂直波长lambda在不同时期不同站点变化很小,稳定在1.7km左右,且低频波数段谱斜率s的数值与理论假设1十分接近。综合本文研究结果可以推测,用新方法提取的热带重力波扰动更加符合当前的理论垂直波数谱模型。

• 雷暴单体合并进行中雷达回波参数演变及闪电活动的特征分析
• 易笑园

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  摘要

  2017-07-04

• 摘要：雷暴单体合并是促使对流系统成长、强大、持久的重要因素，合并与灾害性天气之间有着密切的关系。本文针对23次合并样本（其中有闪电活动的样本10例），利用Doppler雷达和Safir3000闪电定位系统的探测数据，基于雷达回波参数的构建与计算，分别以一次冰雹暴雨过程和一次强降水过程为例，对合并及雷暴系统的演变进行了物理过程分析，对所有样本特征进行了的统计归纳。最后发现并验证了回波参数FV40UP-6（即6km以上对流单体大于40dBZ体积的变率）常常在合并进行中突然出现减小，简称为“突降”现象；同时揭示了合并过程中闪电活动的特征。具体结论如下：1）就合并最初开始位置而言，高度在5km之下的样本最多，比例达86%。从合并用时看（即RHI图中30dBZ回波开始衔接至最强回波合为一体为止），全都在6-36min之内，其中用时在12min以内的，占56.5%；达到30min的，仅占16%。合并开始后，在97%的样本中，回波参数V40（即大于40dBZ的总体积）、V40UP-6（即6km以上大于40dBZ的总体积）出现增大；V40增幅在7%-590%，V40UP-6增幅在3%-638%之间；V40UP-6最大值出现时刻距合并开始时刻12-18min的，占总样本的60.1%；24-36min的，占总样本的34.8%。2）在雷暴单体合并进行中有“突降”现象的，占总样本的87%；其中又有77%的“突降”出现在距合并开始后的6-18min内。3)在10个闪电活动样本中，有9个样本在合并开始后，闪电频数出现了“跃增”，甚至出现峰值；全部样本参与放电的的主正电荷区位置随着“突降”均有下降，降幅在1-4km之间，而此时的闪电频数几乎没有变化

• 西北太平洋区域环境风垂直切变和热带气旋移动对其对流云非对称分布影响的特征分析
• 杨璐,费建芳,黄小刚,程小平,阳向荣,马占宏

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  摘要

  2017-07-04

• 摘要：[目的]热带气旋(TC)预报特别是强度预报是当今大气科学研究和业务预报的重难点问题,TC环流内部的对流系统对气旋的结构和强度变化有着十分重要的影响。[资料和方法]利用FY-2C/2E卫星亮温(TBB)资料和NCEP再分析资料,研究了2005年-2012年间西北太平洋热带气旋外雨带区的对流非对称分布特征,及其与环境风垂直切变和TC移动之间的关系。[结果]分析发现,整层风垂直切变的方向与TBB一波非对称大值区关于方位角的分布有很好的对应关系。在弱风切变条件下(<5m/s),TC移动引起的非对称摩擦效应会使对流易出现在移动方向的右前象限。在中强风切变条件下(>5m/s),风切变成为影响对流非对称分布的主要因子,TC外螺旋雨带区的对流集中于顺风切方向及其左侧,[结论]对流偏离顺切变左侧的程度一方面受到TC内逆时针环流的影响,另一方面与风垂直切变的强度有关：对于发展阶段的TC,当风垂直切变增强时,一波非对称分布更加显著,切变越强,TC强度越大,外雨带区的对流越偏离顺风切左侧；对于消亡阶段的TC,风垂直切变的影响作用并不明显。

• 长江三角洲西部地区PM2.5输送轨迹分类研究
• 周述学,王兴,弓中强,石春娥

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  摘要

  2017-07-04

• 摘要：长三角四个省会城市（上海、南京、合肥、杭州）中，合肥与南京的PM2.5浓度演变有较高的一致性。应用聚类分析的方法对2013-2015年合肥非降水日（日降水量低于10 mm）100 m高度（代表近地层）和1000 m高度（代表边界层中上部）的72 h后向轨迹进行分类,结合合肥2013-2015年PM2.5日均浓度资料,探讨近地层和边界层中上部输送轨迹与长三角西部PM2.5浓度的关系。近地层和边界层中上部分别得到7组和6组不同的后向轨迹；不同输送轨迹对应的PM2.5浓度、重污染（重度以上污染,PM2.5日均浓度大于150μg/m3）天数、能见度、地面风速、相对湿度等都有显著不同，尤其是在近地层。100 m高度，平均长度最短、来向偏东的轨迹组对应的PM2.5浓度均值最高（约是组内均值最低值的2倍）、重污染天数最多，且占比最高（30%），重污染日对应的气流在过去72h下降高度均值仅28 m,明显低于其他PM2.5污染等级日；来向偏西北、长度较短的轨迹组，PM2.5浓度均值和重污染天数第二高，这一类轨迹占比14%，气流到达本地前存在明显的下沉运动，反映了远程输送加剧本地PM2.5重污染的特征。这两类轨迹常对应PM2.5日均浓度的上升。PM2.5平均浓度最低的2个轨迹组分别是来自东北和西南的较长的轨迹组，所占比例分别为6.4%和10.3%，这2类轨迹往往对应着PM2.5日均浓度下降。1000 m高度的结果与100 m高度结果类似，但PM2.5平均浓度的组间差异不及100 m高度，与2001-2005年PM10浓度与输送轨迹的关系不同。对3 a重污染日两个高度的后向轨迹进行聚类，近地层和边界层中上部各得到7类和6类PM2.5重度污染日的天气形势。近地层9285%的重度污染日对应的海平面气压形势场上，从华北到华东属于均压区，气压梯度小，轨迹来向以集中在偏东到偏北方向为主，垂直方向延伸高度在950 hPa以下。1000 m高度，7781%的重污染日属于相对较短的轨迹组，对应的850 hPa高度场特征为从中国西北（新疆）到东南受高压控制，长三角或位于高压底部，或位于两高之间的均压区。这对PM2.5浓度预报有较好的指示意义。

• 基于星载微波云廓线雷达和激光雷达探测的云顶高度及云量分布分析
• 宇路,傅云飞

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  摘要

  2017-07-04

• 摘要：云是天气与气候变化的重要影响因子，准确估量云顶高度和云量对分析云特性、降水及强天气预报、估计云辐射强迫等都具有重要意义。本文利用2006-2010年6~8月CloudSat搭载的微波云廓线雷达（CPR）和CALIPSO搭载的云-气溶胶偏振激光雷达（CALIOP）的探测资料，分析了全球云顶高度及云量的空间分布特征。研究结果表明在热带地区CPR探测云顶平均为12km，而CALIOP探测可达16km；两部雷达探测的副热带洋面云顶高度多在4km以下，其中在南北半球副热带太平洋及大西洋的东岸、副热带印度洋、地中海的东部地区，CPR探测的云顶高度比CALIOP高0.5~1km；CPR和CALIOP对高原高云的探测差异最大，云顶高度相差2~4 km；在30N-40N沿青藏高原-中国东部-东海洋面，云顶高度向东呈现逐渐降低趋势，在80E-90E沿印度洋-印度大陆-青藏高原-新疆地区，两部雷达探测差异向北逐渐减小。相对于CALIOP的观测结果，CPR对薄云、云砧及云顶高度低于2km的低云存在漏判，对厚云的云顶高度也低估；CPR探测的全球总云量均值为51.1%，比CALIOP给出的少23.3%；两者给出的云量分布也存在显著的海陆差异，其中洋面云量差异更大，如CPR给出局部洋面云量为80%，而CALIOP的探测结果却超过90%。

• 利用COSMIC掩星资料研究青藏高原地区大气边界层高度
• 周文,杨胜朋

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  摘要

  2017-07-04

• 摘要：以往关于青藏高原边界层的研究都是基于个别站点的常规观测，对青藏高原边界层的整体性认识受限。GPS掩星资料具有测量精度高和垂直分辨率高的特性，其廓线中含有大量有价值的边界层信息。利用2007-2013年COSMIC掩星资料，通过计算大气折射率最小梯度来确定边界层高度，并用无线电探空资料对结果进行了检验。在此基础上，对青藏高原地区边界层高度的特征及其形成机制展开了研究，比较了COSMIC掩星确定的边界层高度和ERA-Int的差别，讨论了最小梯度法用于边界层研究的不确定性。结果表明：青藏高原上COSMIC掩星和无线电探空数据检测的边界层高度相关系数为0.786，平均值偏差为0.049km，均方根误差为0.363km，COSMIC掩星数据检测的边界层高度和无线电探空的结果非常接近。青藏高原上边界层高度呈现西高东低的分布特征，高原中西部边界层高度主要为1.8-2.3km，而高原东部边界层为1.4-1.8km,最大值在高原西南部。青藏高原地区边界层有明显的季节差异，冬季高原上大部分地区边界层高度超过2.0km；春季大部分地区在降低，但在受印度季风影响的高原南部有明显的抬升，最大值可超过3.0km；夏季高原上边界层高度开始增大，大部分地区超过1.8km；秋季又开始回落。高原以北塔克拉玛干沙漠和高原以南印度季风活动区是两个高值区，北部的沙漠地区边界层高度在夏季最强，南部印度季风活动区在季风爆发前（4月份)达到全年最大值。高原中西部地区有水平风辐合以及广泛的上升运动，为边界层的发展提供了动力条件，而东部的下沉运动对边界层的发展有抑制作用。青藏高原边界层各个季节的空间分布与地表感热通量分布一致。COSMIC掩星资料确定的边界层高度和ERA-Int相比，空间分布基本一致但ERA-Int边界层高度明显偏低。当有系统性强逆温存在的时候，或者云中液态水或冰水含量较大时，用最小梯度法检测的边界层高度不确定性增加。

• 多模式动力降尺度对中国区域极端温度指数的模拟评估
• 高谦,江志红,李肇新

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  摘要

  2017-07-04

• 摘要：利用LMDZ4变网格大气环流模式分别嵌套于BCC-csm1-1-m、CNRM-CM5、FGOALS-g2、IPSL-CM5A-MR和MPI-ESM-MR等5个全球模式，进行中国区域1961-2005年动力降尺度模拟试验，对比分析降尺度前后各模式对中国地区极端温度指数的模拟能力。结果表明，相较全球模式，LMDZ4模式较好地刻画了青藏高原、四川盆地等复杂地形的变化，能更好地表现出中国区域极端温度的空间分布。但降尺度改善效果表现出明显的区域性差异，对于最高温度、最低温度和霜冻日数，降尺度之后主要在东北、西北、高原以及西南地区改善明显，与观测的空间相关系数提高至0.95以上，均方根误差低于0.5℃（0.5d），且降尺度之后模式对最低温度和最高温度空间相关系数的改善程度随地形升高而增大；对于热浪指数，降尺度后在东北、华南以及西南地区热浪分布大值区改善效果明显，但模式间的一致性不高。降尺度在一定程度上模拟出与观测一致的最高、最低温度的线性趋势空间分布，在东北、华北、高原和西南地区最低温度和霜冻日数趋势误差较全球模式小。降尺度模式集合(RMME)对极端温度气候平均场和线性趋势均有较好的模拟能力。多模式动力降尺度能够提高全球模式对中国区域极端温度的模拟能力，为提高未来预估能力提供了基础。

• 基于青藏高原春季感热异常信号的中国东部夏季降水统计预测模型
• 刘森峰,段安民

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  摘要

  2017-07-04

• 摘要：使用1980–2014年由青藏高原中东部的地面观测台站资料计算得到的地表感热通量资料以及中国东部高分辨率的降水格点资料，在年代际变化和年际变率两个时间尺度上，使用最大协方差分析方法研究了高原春季感热与中国东部夏季6、7和8月降水的关系，基于最大协方差关联因子的时间尺度分解回归分析方法建立了一个降水统计降尺度预测模型。高原春季感热的各个关联预报因子与夏季各月降水的相关分析表明：在年代际变化成分中，6、7和8月在中国东部绝大部分地区均存在显著相关，方差贡献分别为75.6%、99.9%和79.7%；在年际变率成分中，相关区域在6月是华南地区、华北沿海地区和江淮流域，在7月是华南地区的西南部、长江流域、东北地区东南的东部和黄河中下游地区，在8月是东北地区和华南地区西部，方差贡献分别为42.7%、43.4%和32.0%。预测模型的解释方差分析和后报试验检验表明，7月份预测效果最好，对中国东部地区均可获得较好的可预报性，6月主要在长江以南地区，而8月份主要在东北地区和华南地区西部。该预测模型能很好描述高原春季感热与中国东部夏季各月降水的关联性，并对局地降水实现较好的定量预测，具有在短期气候预测业务应用的价值。

• 夏季南亚高压与邻近上对流层下平流层区水汽变化的联系
• 黄莹,郭栋,周顺武,施春华,李震坤,覃皓,苏昱丞,王琳玮

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  摘要

  2017-07-04

• 摘要：利用1979—2015年ERA-interim月平均再分析资料，分析了夏季南亚高压（SAH）与邻近上对流层下平流层（UTLS）区水汽空间分布特征，讨论了二者的相关关系和因果联系。结果表明：1) 在对流层上层，水汽大值区位于SAH的东南侧，并随高度增加向西北倾斜到100 hPa，水汽大值中心基本位于SAH中心附近。2) SAH偏强（弱）时，SAH东部UTLS区水汽显著偏多（少），而SAH西北部水汽异常不显著。3) SAH偏强（弱）时SAH中部UTLS区水汽偏多（少）可能与SAH对水汽的抽吸和对水汽输送屏障有关。4) 而AH偏强（弱）时SAH东南侧UTLS区水汽偏多（少）可能与深对流输送的水汽潜热释放有关。

• 地形追随坐标系下Ertel位涡的计算
• 李政,费建芳,黄小刚,程小平

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  摘要

  2017-07-04

• 摘要：随着数值天气预报模式的日益普及以及位涡在不同天气气候时空尺度上的广泛应用，对采用模式输出资料计算的Ertel位涡的精度提出了更高要求。将气象要素从中尺度模式普遍采用的地形追随坐标系向定义位涡的Z或P坐标系的插值过程（插值法），是导致Ertel位涡计算误差的主要原因。本文利用地形追随坐标系与Z(P)坐标系之间的变换关系，导出了Z坐标系定义的Ertel位涡在地形追随坐标系中的表达形式，实现了直接在模式格点上计算Ertel位涡（直接法），在提高计算精度的同时，保留了其在Z坐标系中的物理意义，方便了分析与应用。 为了进一步分析直接法在减少计算误差方面的作用，本文使用WRF模式对2016年8月发生在华北地区复杂地形背景下的一次黄淮气旋爆发过程进行了模拟，利用模式输出资料对此次天气过程中强降水时段插值法计算误差的分布进行了分析。结果表明，利用直接法计算位涡可有效减少插值法引入的计算误差，中低层均方根误差可达0.5PVU，中高层可达0.3PVU。将其应用在中小尺度对流性天气精细化结构的分析及气候统计研究中，可以有效减少插值法误差对结果产生的不良影响，提高计算和分析准确度。

• 公里尺度分辨率下GRAPES-Meso4.0模式定量降水预报性能评估
• 许晨璐,王建捷,黄丽萍

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  摘要

  2017-07-04

• 摘要：[资料和方法]应用覆盖我国东南部的3km分辨率 GRAPES-Meso4.0模式（GRAPES-Meso4.0_3km）2015年夏季实时预报试验结果、同区域1600多个国家地面气象观测站每日08:00-08:00BT的24h累积降水量和逐时降水量观测，从降水累积量、降水频率、降水强度、日循环特征等多角度，[目的]对公里尺度分辨率下GRAPES-Meso4.0模式的降水预报性能进行细致评估，并与同版本10km分辨率业务模式（GRAPES-Meso4.0_10km）同期结果、在相同区域进行类同对比分析和讨论。[结果]结果表明：（1）GRAPES-Meso4.0_3km很好地捕捉了2015年夏季观测的日均降水量和降水频率的大小及地域分布特征，其一般性降水（中雨及以下）频率平均低于实况约3个百分点、强降水（大雨及以上量级）频率与实况近乎吻合，纠正了GRAPES-Meso4.0_10km在这两方面存在的显著预报正偏差，RMSE减小了40-50%；（2）GRAPES-Meso4.0_3km在降水强度预报上的优势主要表现为，对降水强度的地域分布细致特征和对短时强降水（雨强?10mm/h）的频数和分布等把握比较准确，但对强降水（一般性降水）的强度预报偏强（偏弱）；（3）GRAPES-Meso4.0_3km小时降水量和降水频率的日循环预报可反映出研究区域观测的双峰总体特征以及雨量和频率在日循环中的紧密联系，明显优于GRAPES-Meso4.0_10km的表现，尽管下午（16:00BT）峰的预报还存在偏弱现象；[讨论]（4）模式分辨率提高到公里尺度和模式显式描述云和降水过程，是GRAPES-Meso4.0_3km降水预报性能较GRAPES-Meso4.0_10km提高的关键原因，模式初值差异也是不可忽视的影响因素。

• 2016年和1998年北大西洋海温异常对中国夏季降水影响的数值模拟研究
• 任宏昌,左金清,李维京

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  摘要

  2017-07-03

• 摘要：【资料和方法】基于1979－2016年ERA-Interim再分析资料和CAM5.3模式，【目的】研究了2016年和1998年北大西洋海温异常对中国夏季降水以及大尺度环流的可能影响及其机制。【结果】【结论】结果表明，这两年前夏（6－7月）长江中下游及其以南地区降水均异常偏多，但1998年降水异常较2016年更为显著。在后夏（8月），2016年长江以南地区降水异常偏多，长江－黄河流域降水异常偏少，而1998年降水异常分布与之相反。2016年和1998年夏季中国东部降水异常之间的差异，与西北太平洋对流层低层异常反气旋以及欧亚中高纬度环流变化的共同作用直接相关。敏感性数值试验的结果表明，北大西洋海温异常的显著差异是导致2016年和1996年夏季中国东部降水以及大尺度环流异常存在明显差异的重要原因之一。一方面，北大西洋海温异常可以通过改变欧亚中高纬度环流进而对中国夏季降水产生影响。1998年北大西洋海温异常自热带至副极地呈类似“ - ”型分布，这种海温异常型能够在前夏欧亚中高纬度地区激发出双阻型的环流异常响应。2016年北大西洋海温异常自热带至副极地呈相对弱的“- -”型分布，欧亚中高纬度环流异常响应总体偏弱。另一方面，北大西洋海温异常还可以通过影响热带纬向环流进而对西北太平洋对流层低层异常反气旋起调制作用。1998年北大西洋海温异常对夏季西北太平洋异常反气旋起增强作用，这与热带印度洋－太平洋海温的强迫作用相协调。然而，2016年北大西洋海温异常则有利于西北太平洋异常反气旋的减弱，这与热带印度洋－太平洋海温的强迫作用相反。因此，在这三大洋的协同作用下，2016年和1998年前夏西北太平洋异常反气旋均偏强，但前者的振幅弱于后者。在后夏，1998年西北太平洋对流层低层仍受异常反气旋控制，2016年则为异常气旋控制。

• TRMM卫星对高原东坡一次大暴雨强降水结构的研究与分析_*
• 王宝鉴,黄玉霞,魏栋

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  摘要

  2017-07-03

• 摘要：利用热带测雨计划任务卫星TRMM资料，NCEP、ERA-Interim再分析资料，结合C波段地基雷达和其他地面观测资料，研究了2013年7月21日发生在高原东坡的一次大暴雨强降水结构。结果表明：高能高湿的不稳定大气在700hPa切变线及地面辐合线的触发下产生了此次大暴雨，降水具有明显的强对流性质。从水平结构来看，降水系统由成片的层云雨团中分散分布的多个对流性雨团组成，对流样本数远少于层云，但平均降水率是层云的4.7倍，对总降水的贡献达到25.6%；以超过10 mm/h降水率为强度标准，三个20~50 km、回波强度在45~50 dBz之间的中β尺度对流雨团零散的分布在主雨带中，对应＜210K的微波辐射亮温区和≥32mm/h的地面强降水；对流降水的雨强谱集中在1~50 mm/h之间，其中20~30 mm/h范围内的降水对总雨强的贡献最大，这与我国东部降水有着显著区别，而90%的层云降水雨强都小于10 mm/h。从垂直结构来看，对流降水云呈柱状自地面伸展，平均雨顶高度随地面雨强的增强而不断升高，在5~12 km之间，强降水中心区域的质心在2~6 km之间；降水廓线反映出强降水系统中降水主要集中在6 km以下高度范围，且降水强度在垂直方向分布不均匀，对流降水和层云降水的降水强度随高度增加的总趋势是趋于减弱，但在一定高度范围内，对流降水中存在降水强度随高度增加而增大的情况，并且在多个地表雨强廓线中都有所体现。此外，地基雷达的探测结果也表明了强降水的低质心特点及显著的逆风区演变特征，这是对PR探测的验证和补充。

• 复杂网络方法在东亚地区夏季极端降水研究中的应用
• 何苏红,龚志强

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  摘要

  2017-07-03

• 摘要：利用1971-2007年东亚地区夏季（6月-8月）逐日格点降水资料，借助事件同步法建立格点之间的非线性相关，构建了极端降水复杂网络，从复杂网络的角度研究了东亚地区极端降水的区域性特征，并利用复杂网络中的关联强度和关联方向信息，从极端降水时空记忆性的角度构建了预测模型。复杂网络结构特征量表明：北部陆地地区的夏季极端降水空间同步性好，而沿海地区的夏季极端降水空间同步性差；不同地区的格点与周围格点的关联空间范围不一样，沿海地区格点之间长程连接少，关联空间范围小，北部陆地地区格点之间长程连接多，关联空间范围较大。极端降水预测模拟结果显示沿海地区的预测准确率一般高于北部陆地地区，一方面因为沿海地区的格点平均连接距离大，另一方面因为该地区极端降水强度大、降水密集的缘故。研究表明，从时空记忆性的角度构建的预测模型对东亚地区的极端降水具有一定的预测能力，在极端降水研究中存在一定的潜在应用价值。

• 我国南方冬季持续性温湿异常事件的分类和特征分析
• 田青

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  摘要

  2017-07-03

• 摘要：持续性异常事件具有天气和气候异常双重特征。利用1981-2010年中国测站逐日气温和降水异常序列，将我国南方冬季持续性异常事件分为冷湿、冷干、暖湿和暖干四类异常事件，并用NCEP-NCAR逐日再分析资料对各类持续性异常事件环流特征进行合成分析及全面对比。通过分析得出，欧亚大陆中高纬上空“北高南低”的异常环流形势使得温带急流减弱，副热带急流增强，有利于冷空气向南爆发，而中纬度地区“东高西低”的异常环流则对应西太平洋副高增强北移和南支西风槽的活跃，有利于偏南风水汽输送达到我国南方地区，因此降水偏多。南北异常环流型的配合，使得我国南方出现各种的持续性异常事件，冷湿事件（低温雨雪冰冻事件）正是在有利于降水和有利于降温的两种异常环流型连续影响下发生的。因此，考虑冷湿事件与其他异常事件之间的不同，利用其发生期间存在差别变化的关键系统，可能有助于提高我国南方地区冬季冷湿（低温雨雪冰冻）事件的预报能力。

• 对流尺度数值预报中的云物理初始化方法改进及个例试验
• 李佳,陈葆德,黄伟,张旭

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  摘要

  2017-07-03

• 摘要：通过在云初始化方案中增加由地表感热和潜热通量确定的对流尺度速度作为对流判据,同时增加层云云冰云水计算方案，改进云分析方法,并基于第二代华东快速更新循环同化模式预报系统，针对2015年4月28日华东强对流个例，进行对比试验，分析了改进的云初始化方案对云分析结果和模式预报效果的影响。试验表明：在云分析中增加对流判据，使得平均40%左右的云分析格点判定为非对流格点，对流格点分布与正的感热通量分布相似，在陆地上有显著日变化。在对流和层云格点判定之后,增加层云云冰云水计算方案分析层云格点，显著地减小了模式初始场的云冰云水混合比，有效地减弱了模式积分初始阶段云冰云水含量的剧烈调整，尤其是在陆地区域。采用改进的云初始化方案进行预报，可以减少模式前1小时和前6小时的降水强度；尤其在个例的循环试验中, 强降水中心强度和面积的预报比原方案显著减弱。

• 基于TRMM PR探测的夏季合肥地区降水特征分析
• 邵慧,冼桃,陈凤娇,傅云飞,杨元建,潘邦龙

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  摘要

  2017-07-03

• 摘要：[资料和方法]利用热带测雨卫星TRMM搭载的测雨雷达(PR)十五年(1998－2012)的观测资料，研究了合肥地区夏季(6、7、8月)不同类型降水的降水强度和频次的水平空间分布、降水垂直结构、日变化特征以及气候变化等特征，[目的]揭示了城市化效应造成城市及其周边区域降水特征在时空上分布差异。[结果与结论]研究结果表明，(1) 主城区对流和层云降水强度低于其周边区域，对流降水频次低于周边区域，而层云降水频次则相反。可见城市化发展是改变降水的空间分布的因素之一，且对不同的降水类型空间分布影响不同。(2) 主城区降水回波信号高度高于其周边区域，而降水强度低于周边区域，表明城市效应促进降水云发展而未造成降水强度增强。(3) 合肥地区对流和层云降水的强度和频次日循环存在时空分布不均匀性，其中城区的对流降水强度和频次日循环与城市热岛效应日循环具有一致性。总体来看城市化对局地降水强度影响较大，而对局地降水频次的总体影响不是很明显。(4) 通过降水气候变化分析表明，城区两种类型降水强度和频次均呈逐年下降趋势，周边区域降水强度呈不显著上升趋势，降水频次呈逐年下降趋势，其中层云降水频次下降趋势较显著。城市化进程使得城市及其周边区域降水不均匀性逐年增加。极端降水空间分布特征分析表明城市周边区域强降水频次高于主城区，尤其在城市的下风区高出主城区75%；而周边区域弱降水发生的频次低于主城区，城市下风区最低，低于主城区约18%。

• 昆明准静止锋客观判识研究及验证
• 段旭,段玮,邢冬

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  摘要

  2017-07-03

• 摘要：利用云贵高原1961-2010年逐日地面观测资料和ERA-Interim 0.125°×0.125°再分析资料,根据KQSF(Kunming Quasi-Stationary Front)天气学特性,综合考虑热力场、动力场和锋面系统空间尺度等要素,开展了KQSF锋线客观判识研究。经过典型天气过程分析和气候资料统计的验证客观判识方法是合理的。在客观判识方法计算50年全部KQSF样本基础上,统计分析了KQSF时空分布特征。KQSF客观判识方法为统一、客观、定量描述KQSF地理特征以及在气象中精细化和数值化应用提供了途径。

• “7.20”华北特大暴雨过程中低涡发展演变机制研究
• 雷蕾,孙继松

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  摘要

  2017-07-03

• 摘要：利用全国地面加密自动站、北京地区雷达资料、NCEP（1°×1°）FNL资料,对造成2016年7月19-20日华北极端暴雨中的低涡系统发展演变的结构特征和加强机制进行了研究。华北地区这次特大暴雨过程出现了三个阶段降水,其中第二个阶段与低涡系统强烈发展对应的降水是本次华北暴雨过程的主要降水阶段。针对该低涡的分析表明：（1）850hPa以西南低涡为中心的低压带中，在河南西北部出现新的低涡系统，在向华北地区移动过程中显著加强，该低涡系统在空间结构上，从倾斜涡柱逐渐发展成近乎直立的、贯穿整个对流层的深厚低涡系统；（2）中低层低涡系统快速发展过程与高低空系统构成的耦合作用有关：低层低涡系统显著加强之前，对流层上层（200~300 hPa）首先出现高空槽异常加深并向南发展，该高空槽发展的开始阶段与它本身冷暖平流造成的斜压发展过程对应；而后，随着高纬平流层高位涡沿等熵面向南运动，造成华北地区对流层上层涡度增强，形成正位涡异常区；当这一正位涡异常区叠加在对流层中低层锋区上空时，造成对流层中低层气旋快速发展并向下伸展,诱发河南西北部的新生气旋；低涡系统的发展进一步强化了低空暖平流，促使低空气旋向东北方向发展“移动”（本质上是暖平流前端造成的气旋新生发展），这一动力学过程反过来使高层的涡度增强；这一正反馈过程形成的耦合环流不仅造成了整个涡度柱强度增强，而且垂直结构上逐渐由倾斜涡柱演变为近乎于直立的涡柱；（3）随着低涡系统增强，极大地加强了垂直上升运动并触发了对流，形成大范围的强降水，大量的凝结潜热释放，造成了低层低涡系统在强降水开始阶段的快速增强；20日00时(UTC)以后，虽然对流活动显著减弱，但低涡系统的加深维持了大范围强降水过程的持续，强降水与低涡发展的正反馈过程是这次华北暴雨得以长时间维持的重要机制之一，这一过程形成的持续性潜热释放也是对流层中上层低涡系统热力结构发生改变的主要原因。

• 三雷达、双雷达反演降雹超级单体风暴三维风场结构特征研究
• 韩颂雨,罗昌荣,魏鸣,黄美金,陈磊

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  摘要

  2017-07-03

• 摘要：为研究降雹超级单体风暴的三维结构特征，利用厦门、龙岩、梅州三部新一代天气雷达（CINRAD/SA）基数据，采用基于动态地球坐标系的双雷达和三雷达三维风场反演技术，分析了2016年4月8日傍晚福建省南部漳州地区出现的一次冰雹过程的回波强度、三维风场及相关物理量分布和变化。主要结果为：1）冰雹云初生、发展阶段，低层水平流场出现气旋性辐合，云体内部形成较强的上升运动。2）冰雹云强盛阶段，回波顶高度达16km，其中大于60dBZ的回波高度由5.3km发展至9km，最强回波达74.5dBZ。伴随出现最长达25km的三体散射长钉回波和32.7km的旁瓣回波。低层水平维持气旋性流场的同时，高层出现反气旋性流场。4~8km高度内，大于20m/s的强上升气流持续近37min。最大垂直速度达51.06m/s，出现在超级单体悬垂部（约7.5km高度处）。3）降雹时段，出现明显的下沉气流。降雹超级单体的三维流场结构表现为：风暴移向前沿低层气旋性气流进入风暴后逐渐倾斜上升，到达风暴顶形成反气旋性气流，并逐渐向下形成下沉气流。4）系统减弱阶段，出现系统性下沉气流，强回波底及地。双雷达和三雷达能较好的反演降雹超级单体的三维风场精细结构，有助于加深对冰雹云结构的认识进而提高冰雹预报能力。

• 气溶胶影响亚洲夏季风机理的数值研究
• 郭增元,刘煜,李维亮

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  摘要

  2017-07-03

• 摘要：[资料和方法1] 本文利用NCEP/NCAR(National Centers for Environmental Prediction/National Center for Atmospheric Research)2001-2010年的再分析资料,[目的1]检验了全球气候系统模式CESM中大气模块CAM对亚洲夏季风和大气热源的模拟能力,[结果1]结果显示模式可以再现亚洲夏季风和大气热源的主要特征。[资料和方法2]通过敏感实验[目的2]探讨人为气溶胶影响亚洲夏季风的机理,分析讨论了气溶胶引起的非均匀加热的变化对辐散风和无辐散风强度的影响,[结果2]在机理上解释了亚洲夏季风减弱的原因,[结论]结果表明：人为气溶胶的增加使东亚夏季风强度在我国东南地区,中南半岛北部和印度半岛北部减弱。而我国东南部季风的减弱促使我国内陆降水减少,沿海降水增加。进一步分析人为气溶胶增加的作用发现,它改变了大气热源的分布,造成阿拉伯海、孟加拉湾和南海大气热源的增强,我国东部地区和中南半岛大气热源的减弱,其中气溶胶主要通过影响凝结潜热来改变大气热源,主要是对对流过程的影响；另一方面,大气热源分布的变化改变了季风区的热力结构,使我国东南地区,中南半岛北部的非均匀加热减弱,从而减少了全位能的产生,使得全位能向辐散风的转换减小,辐散风减弱,夏季风减弱。

• 梅雨锋暴雨中尺度对流系统的触发和组织化的观测分析
• 赵宇,裴昌春,杨成芳

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  摘要

  2017-05-12

• 摘要：利用观测和NCEP再分析资料，对2015年6月26-28日江淮流域梅雨锋暴雨天气对流的触发和中尺度对流系统（MCS）的组织方式进行了分析。结果表明：梅雨锋附近发展的2个线状MCS是暴雨的直接制造者。MCS2的发展有2种组织方式，26日夜间到27日凌晨，东西向雨带的不断后部建立和随后对流单体的列车效应是其发展的主要方式。27日凌晨到白天，初期新单体不断在线状MCS2的南缘触发，形成多个近乎平行的东北-西南向短雨带，后期梅雨锋锋面雨带从西部不断东移经过强降水区；对流元有2种尺度的组织方式：新生对流单体沿着单个雨带向东北方向的列车效应以及东北-西南向雨带沿线状MCS向东平移的“列车带”效应；持续的后部建立型和沿着同一路径不断的“列车带”效应使MCS2发展和维持。梅雨锋前不稳定空气的地形抬升和边界层辐合上升是初始对流的主要触发机制；26日夜间对流产生的冷池对对流的触发和MCS2的组织化及维持起重要作用，MCS的组织特征和发生、发展受近地面环境场制约。

• 结合毫米波雷达提取降水条件下风廓线雷达湍流谱的研究
• 黄书荣,吴蕾,马舒庆

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  摘要

  2017-05-12

• 摘要：[目的]风廓线雷达主要是利用大气湍流对电磁波的散射作用在晴空天气下来对大气风场等进行探测。在降水情况下，风廓线雷达能同时探测到大气湍流回波和雨滴的散射回波信号，其探测到的回波功率谱中降水信号谱和大气湍流信号谱叠加在一起，使得空气的垂直运动被雨滴的运动信息所掩盖，给后续的大气风场反演带来误差。[资料和方法]而毫米波云雷达在降水天气下仅能探测到云雨粒子的回波而无法探测到大气湍流回波，本文基于这一差异结合毫米波云雷达资料对风廓线雷达功率谱数据进行订正，剔除其中的降水回波信息，获取到正确的大气湍流速度。[结果与结论]通过一次典型弱降水天气过程的雷达资料对该方法进行了可行性验证，将本文方法计算得出的大气垂直速度与真实的大气垂直速度及原始风廓线雷达垂直速度进行了对比分析，显示在弱降水天气下该方法能有效消除降水对风廓线雷达垂直速度测量的影响，提高弱降水天气下测速准确率，并且湍流谱极其微弱的情况下该方法也能准确的获取到大气运动垂直速度信息。但是云雷达回波在降水时会有衰减，虽然是弱降水也会导致在高层距离库上的订正效果变差，故目前本方法只适用于弱降水时低距库处的降水订正。

• 江淮梅雨季节强降雨过程特征及致灾性分析
• 李勇

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  摘要

  2017-05-11

• 摘要：为了便于识别梅雨季节江淮地区的强降雨过程，促进汛期强降雨过程的预报方法研究，本文使用中国国家级地面气象站逐日观测资料，提出了一种划分江淮梅雨季节强降雨过程的客观方法，并对江淮梅雨季节内强降雨过程的特征进行了分析。结果表明：该方法能有效划分出江淮梅雨季节的强降雨过程，划分结果与预报业务中的划分结果具有较高的一致性，便于在业务中应用。在江淮梅雨季节内，梅雨期的强降雨过程存在明显的年际变化且与梅雨强弱密切相关，强梅雨年具有较多的强降雨过程以及过程累积强降雨日，强梅雨年的强降雨过程具有持续性、反复性和频发性的特征。弱梅雨年则反之。近56年来梅雨期强降雨过程累积雨量在整个江淮地区有线性增加的趋势，且位于东部的江苏南部至浙江北部地区雨量增大的趋势最为显著。梅雨期强降雨过程累积雨量及雨日的空间分布是一致的，最大区域中心均位于安徽西南部、江西东北部及湖北东部等地。按照本文提出的客观划分方法确定的梅雨期的强降雨过程累积雨量与梅雨期总雨量具有较为相似的时空变化特征。

• ENSO发展和衰亡阶段中非线性项的作用
• 袁心仪,张文君,耿新

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  摘要

  2017-05-10

• 摘要：利用Hadley中心海表温度（HadISST）和美国马里兰大学海洋同化（Simple Ocean Data Assimilation, SODA 2.2.4）数据集，分析了1979-2015年赤道太平洋地区海温异常的偏度特征；并通过诊断混合层热量收支平衡方程[目的]着重探讨了非线性项在不同类型ENSO发展衰亡过程中起到的不同作用。研究结果表明，CP型El Ni?o和La Ni?a事件的偏度很弱，且符号相反、强度相当，而EP型El Ni?o的偏度为很强的正值，即ENSO的强度非对称性主要来自EP型El Ni?o的贡献，CP型El Ni?o和La Ni?a的海温异常呈现准对称特征。在ENSO事件的发展阶段，非线性项对EP型El Ni?o和La Ni?a都有很强的正值贡献，而对CP型El Ni?o的正值贡献相对较弱，这会促进EP型El Ni?o强度的增强而抑制La Ni?a振幅的发展，从而有利于ENSO强度非对称性的产生；在ENSO事件的衰亡阶段，非线性项对La Ni?a维持正值贡献但强度大大减弱，对EP型El Ni?o和CP型El Ni?o的衰减则分别起促进和抑制作用，这可能是EP型El Ni?o衰减速度较快而CP型El Ni?o衰减速度较慢的重要原因之一。

• 华北秋季一次低槽冷锋积层混合云宏微场物理特征与催化响应分析
• 秦彦硕

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  摘要

  2017-05-05

• 摘要：利用2013年10月13日机载探测系统（PMS）在张家口涞源地区对积层混合云中上部进行的增雨探测数据，分析了云的垂直微物理结构、云区的可播性和作业前后液态云粒子、冰晶及降水粒子的微物理变化。结果表明，此次降水性积层混合云的垂直结构由冷暖两层云配置，云层发展厚实，冷云区云粒子浓度平均值为62个/cm3，液水含量最大0.05 g/m3；2DC和2DP探测的冰晶及降水粒子平均浓度分别为1.9个/L和2.2个/L；暖云内云粒子数浓度集中在300个/cm3左右，液水含量LWC处于0.1g/m3附近。探测区域云的水平分布极其不均匀。利用云内过冷水含量和冰晶浓度等参数判断，该降水性积层混合云的播撒作业层具有强可播性。对比作业前后云中粒子浓度及平均直径发现，云粒子在作业前时段内的平均浓度为31个/cm3，远高于作业后平均浓度（17.6个/cm3）；但平均直径变化不大。作业后冰晶粒子通过贝吉龙过程消耗过冷水长大，浓度由之前的0.86个/L增加到4.27个/L，平均直径也增加为550μm。冰晶粒子逐渐长大形成降水，降水粒子浓度也相应有所增加，谱明显增宽。