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• 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

  2017-06-27

• 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。

• 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

  2017-06-26

• 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

  2017-06-26

• 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

  2017-06-26

• 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。

• 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。

• 1961-2014年中国内陆农业区异常初、终霜日时空变化及其与环流因子关系
• 马彬,张勃,贾艳青,唐敏

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  摘要

  2017-05-05

• 摘要：利用中国内陆1961年以来734个气象台站0cm地表最低温度作为初、终霜日的参考指标，运用概率密度函数方法定义了不同等级的霜冻指数，重点分析了全球气候状态转变后中国农业区初、终霜日稳定性，异常初、终霜日时空变化特征，以及环流因子变化对初、终霜日的影响。结果显示：（1）青藏高原区在1990s之后初霜日明显退后、终霜日明显提前，无霜期明显延长；四川盆地东部、华南地区南部部分站点在1990s之后霜期缩短明显，出现低频率无霜年份，无霜日站点相对有所增加，出现向北扩展趋势，1990s之后扩展趋势明显。（2）1980s初、终霜日相对于其他时段稳定性最强，1990s稳定最差，气候状态转变之后青藏高原和新疆南部地区初、终霜日稳定性较强区域面积明显增加；空间上四川盆地东部和华南区初、终霜日稳定性最差，其他区域初、终霜日稳定性相对较低，华南区霜日不稳定区分布范围在2000s之后有所减小，稳定区北移明显。（3）异常初、终霜日发生频率：偏早初霜日>偏晚终霜日>特早初霜日>特晚终霜日，气候状态转变前后异常初、终霜日发生频率较高，1990s偏早初霜日高频率覆盖地区范围最大，其次是1970s偏早初霜日，气候状态的转变对异常初、终霜日的发生影响较大。（4）各农业区初霜日的推迟、终霜日的提前与极涡缩小、副热带高压北移有直接关系；极涡与副热带高压的位置、强度、面积变化对我国农业区初、终霜日多年气候状态的转变有一定的驱动作用。

• 气候变暖背景下降水持续性与相态变化的研究综述
• 翟盘茂,廖圳

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  摘要

  2017-04-28

• 摘要：持续性降水和固态降水(或近地面气温为0°C左右的降水)都能导致洪涝和低温雨雪冰冻等灾害性的极端事件，对人民群众生命和财产安全以及社会经济发展也会造成严重危害。目前国内外围绕降水量、极端降水事件变化等已开展了大量研究，但在降水持续性和相态变化的特征及其影响机理方面的研究仍显不足。因此，围绕有关降水持续性和相态变化的相关研究，对近二十余年来取得的一些重要研究进展进行回顾。研究指出，在气候变暖背景下降水持续性和相态变化的特征在全球范围内表现出了区域上的不一致性。有关降水持续性变化方面，中国南方地区持续性降水过程及其产生的降水量呈现增多趋势但北方地区呈现减少的趋势，而西南地区长持续性降水呈下降趋势。至于降水相态变化方面，中国南方地区持续性雨雪冰冻事件在气候变暖背景下总体呈减少趋势。这些变化除了与气候变暖有关，可能还与大气遥相关模态、低频振荡及ENSO事件等引起的大气环流异常直接有关。今后应该更多的开展气候变暖背景下降水持续性和相态变化的特征、可能机理以及其与气候增暖的可能联系方面的研究,以期通过相关研究深入理解我国降水持续性与相态变化的规律、成因及其与旱涝、低温雨雪灾害等的联系，进一步加深对气候变暖背景下中国天气气候的影响及其机理的认识。

• 太湖对周边城市热环境影响的模拟
• 任侠,王咏薇,张圳,杨亦辰,胡诚,康汉青

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  摘要

  2017-04-18

• 摘要：太湖微气候条件及局地热环境的研究对于太湖周边城市地区可持续发展以及大气宏观调控具有重要意义。为了更准确的模拟太湖湖气交换，将CLM4-LISSS浅水湖泊陆面过程参数化方案耦合进入WRF中的Noah陆面过程模型。采用太湖湖上平台及岸边陆上测站观测的数据，评估了CLM4-LISSS浅水湖泊过程方案对太湖区域近地层气象条件的模拟性能。并基于耦合模型模拟研究了太湖对周边城市区域热环境的影响。结果表明CLM4-LISSS湖泊陆面过程方案模拟的湖表面温度能反映真实温度的变化趋势。两种陆面过程方案在2m气温的模拟值也存在一定的差异。CLM4-LISSS方案与Noah默认方案计算所得湖上2m气温的模拟值与观测值的平均均方根误差分别为1.77 ℃和2.22℃，平均相关系数分别为0.88、0.84。两种方案模拟10m风速的平均均方根误差分别为1.93 m/s（CLM4-LISSS）、2.78 m/s（Noah），平均相关系数为0.72（CLM4-LISSS）、0.68（Noah）。太湖对周边城市热环境存在明显的影响。8月太湖对周边地区15时近地层平均降温0.5-0.7℃，影响范围达60km。凌晨06时太湖导致周边近地层平均升温可达0.7-1℃，影响范围达50km。湖风带来的冷空气抑制了城市热岛的垂直运动，在高温天气下使得苏州、无锡、常州城市地区昼间边界层下降高度可达300m、400m、100m。无锡地区边界层内气温最高降幅可达0.5-0.7℃。通过选取无锡地区2015年8月28日高温小风天气作为背景条件，分析该地区湖风对城市热岛环流的影响机制。结果表明湖风能够瓦解无锡地区的热岛环流结构，改变近地面热量和水汽的分布，抑制城市热岛的垂直发展，并影响到整个无锡地区。局地热力环流的变化对于局地气候以及污染物质的输送与扩散有可能产生重要影响，准确的湖泊陆面过程参数化方案对于天气预报，空气污染模拟，以及气候模拟研究等都存在重要意义。

• WRF模式与TOPMODEL模型在洪水预报中的耦合预报试验研究
• 殷志远

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  摘要

  2017-04-17

• 摘要：基于空间分辨率90 m×90 m的湖北荆门漳河水库DEM地形数据，并从2012-2015年选取了20场洪水过程（其中16场为模拟，4场为检验），将华中区域数值预报业务模式WRF提供的三重嵌套空间分辨率3 km×3 km、9 km×9 km和27 km×27 km预报降雨与集总式新安江模型以及半分布式水文模型Topmodel耦合进行洪水预报试验。通过对比试验得到以下结论：当流域降雨的时空分布比较均匀时，集总式新安江模型可以较准确的预报出洪峰流量和峰现时间，而当降雨时空分布差异较大时，预报误差也会随之增大。基于DEM数据建立的Topmodel模型可以反映不同降雨时空分布下洪水预报结果的差异，试验结果表明，3 km×3 km和9 km×9k m洪水预报的输出结果比较接近，且在确定性系数和洪峰相对误差上要优于27 km×27 km的洪水预报结果，而在峰现时差的预报上，则是27km×27km的洪水预报结果与实测较吻合。通过研究还发现，虽然当流域降雨的时空分布存在一定差异时，三种空间分辨率的WRF预报降雨均无法预报出与实测相一致的降雨分布，但是在某些情况下，当降雨的时间分布误差和空间分布误差相抵消时，仍然可以得到较为准确的洪水预报结果。因此，高时空分辨率的模式预报降雨并不一定就能对洪水预报结果产生正贡献，需要通过反复尝试寻找水文模型和数值模式耦合的最佳时空分辨率。

• 夏季海洋性大陆区域气候与赤道太平洋中部型海温异常的直接和间接联系
• 王悦,管兆勇,方陆俊,汪婉婷

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  摘要

  2017-04-12

• 摘要：利用1979-2015年NCEP/NCAR月平均再分析资料、美国国家海洋和大气管理局(NOAA)的月平均降水资料（CMAP）以及英国哈德莱中心海表温度月平均资料，采用Kao定义CP型ENSO指数的方法（2009），给出了夏季CP型海温（SST）异常指数，并分析了中部型ENSO和海洋性大陆区域（MC）气候的联系。结果表明，当夏季CP型SST正异常事件发生时，MC的核心区域（中太平洋）区域出现显著降水和气温负（正）异常，此时MC核心区域有明显的负（正）热源异常，大气受冷却（加热）而下沉（上升），同时潜热释放之外的非绝热加热表现为负（正）异常，易于导致降水负（正）异常。MC区域与中太平洋间主要通过水平环流和垂直环流建立联系。（1）中部型ENSO指数显著正异常时，在对流层低（高）层，MC区域和中太平洋间存在由关于赤道的对称气旋性（反气旋性）环流对而形成的直接联系，并使得MC区域东部辐散（辐合）偏弱，而MC区域西部辐散（辐合）偏强。（2）在垂直剖面上，赤道中太平洋海表温度的正异常和MC核心区域的大气异常冷却有利于促使该地区低层赤道西风异常增强并进而利于CP型SST正异常的维持，并由此通过反Walker环流圈促进MC区域下沉运动增强。此为MC与中太平洋间的直接联系，可由Bjerkness机制进行解释。而位于中太平洋与秘鲁地区的异常垂直环流亦可用这一机制进行解释。MC与中太平洋间的间接联系主要表现在由赤道外低纬和中纬地区均存在的沿弧形路径上的垂直环流而建立的MC与中太平洋地区的联系上。这些弧形垂直剖面上的垂直环流不仅与局地Hadley环流有关，还与热带和中纬度的Rossby波动有关。这些结果有利于人们深刻认识CP型ENSO对MC地区气候的影响机理以及与热带外环流异常的联系。

• “大气污染物-辐射-云相互作用及其对环境和气候的影响”专刊---关于硝酸盐气溶胶光学特征和辐射强迫的研究进展
• 张华,安琪,赵树云,谢冰,刘茜霞

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  摘要

  2017-04-12

• 摘要：在过去的二十多年里，国内外对硫酸盐气溶胶做了大量的研究，对它在大气中的排放、含量、光学特征和辐射强迫有了深入的认识；由于硝酸盐气溶胶在大气中平均含量比硫酸盐低很多，因此过去人们对硝酸盐的研究没有给予重视。然而，近年来的研究表明，硝酸盐气溶胶的散射性质在某些波段甚至会强于硫酸盐；同时，由于未来对人为硫酸盐前体物的减排，硫酸盐气溶胶排放会大大减少，而硝酸盐气溶胶的排放却增加迅速，其在总人为气溶胶中所占的比重越来越高，将会导致其在未来造成的辐射强迫有可能超过硫酸盐，使得其在地区范围内和季节尺度上成为重要的辐射强迫和气候影响因子。中国是硝酸盐气溶胶排放较大的地区，硝酸盐对未来中国气候和气候变化的影响显得越来越重要。因此，本文就近年来有关硝酸盐气溶胶的排放和在大气中的浓度变化、光学厚度分布特征及其辐射强迫的研究进展做了回顾和介绍，并对其未来的研究做了展望。

• El Ni?o年西北太平洋异常反气旋的年际变化特征及其影响
• 李慧敏,徐海明,李智玉

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  摘要

  2017-04-05

• 摘要：基于1901-2000年多种海气资料，分析了El Ni?o成熟年冬季——初夏西北太平洋异常反气旋（WNPAC）的年际变化特征及其对东亚气候的影响。结果表明，无论是El Ni?o成熟期的冬季还是随后的春季和初夏，WNPAC的年际变化主要存在两个空间变化型，即反映其强度变化的第一模态和反映其位置变化的第二模态。El Ni?o成熟年冬季WNPAC强度不仅与赤道中东太平洋海温异常有关，而且与太平洋西部（WP）型遥相关的强度有关，而其位置的变化则主要与西北太平洋局地海温异常以及北极涛动（AO）有关；次年春季，WNPAC的强度除了与赤道中东太平洋海温异常和WP型遥相关存在显著相关外，还与赤道大西洋海温异常有关，而其位置的变化则主要与西北太平洋局地海温异常和WP型遥相关有关；次年初夏，WNPAC强度主要与西北印度洋和西南印度洋的海温异常以及东亚-太平洋（EAP）型遥相关的强度有关。进一步分析表明，成熟年冬季——初夏WNPAC的强度和位置的变化均可对东亚地区降水异常分布产生影响，这对预测El Ni?o发生后冬季及后期春夏季节东亚地区降水异常分布具有一定的指示意义。此外，次年初夏，WNPAC强度变化与西北太平洋台风发生频数存在显著负相关，即：WNPAC越强，台风发生的频数越少，反之亦然。

• 主要降水与非降水云类的全天时反演试验研究
• 王远谋,郁凡

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  摘要

  2017-04-01

• 摘要：利用SBDART模式正演了主要云类在多光谱通道上的光谱特性，分析了在由不同通道组成的二维光谱空间中的云类分布；又以MTSAT-2多光谱静止卫星资料与CloudSat云廓线雷达分类产品匹配，建立了包含诸主要云类光谱特性的数据对。在此基础上，采用单位特征空间归类分析法，反演并分析了各典型云类在相应二维光谱空间中的分布范围和高频集群分布特点；结合正、反演结果，应用最小距离分类与最大似然估计方法进行了云分类试验研究。经过单位特征空间方法的调整,最终确定了较为准确的适用于全天时云分类的判据。检验结果表明：根据多通道的云光谱特性区分高、中、低云和对流性及非对流性降水云是可行的，由此能够实现全天时云系生消、移动的连续可靠监测。

• 冰晶粒子不同形状假定对辐射收支和气候的影响
• 陈琪,张华,荆现文,谢冰

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  摘要

  2017-04-01

• 摘要：将包含多形状冰晶粒子的冰云辐射参数化方案应用于全球气候模式中，详细讨论了冰云粒子从球形假定到多形状假定的变化对辐射场和气候场的影响。结果显示，冰晶粒子形状假定的引入对冰云光学厚度、辐射通量和加热率以及温度场均有明显的影响。采用新的冰云方案使得全球平均云光学厚度值降低0.28（23%）；热带地区降低最为明显，其差异绝对值可达1.02，而在中高纬度陆地地区，两者的冰云光学厚度差别较小。冰晶粒子形状假定改变将导致全球平均的大气顶出射长波辐射通量增加5.52W/m2（2.3%）。与观测资料的比较表明，多形状冰晶粒子假定明显减小了球形粒子假定对长波出射辐射的低估。对大气加热率廓线的模拟显示，多形状冰晶粒子假定会减弱短波辐射对大气的加热作用，同时增强长波辐射对大气的冷却作用；在热带对流层中高层，这两种影响尤为显著。冰晶粒子形状假定的改变对温度场有明显的影响，热带地区的对流层高层大气温度降低幅度可达1.5 K以上。研究表明，冰晶粒子形状假定的改变对模拟的辐射和温度场均有重要的影响。

• 南半球中高纬度区域不同云类型的辐射特性
• 吕巧谊,张玉轩,李积明

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  摘要

  2017-03-30

• 摘要：利用CloudSat的2B-CLDCLASS-LIDAR云分类产品和2B-FLXHR-LIDAR辐射产品四年的数据（2007-2010）定量分析了单层云类型（如：高云、中云、低云）和三种双层云类型（如：高云与中云共存、高云与低云共存以及中云与低云共存）在南半球中高纬度（40°S-65°S）的云量、云辐射强迫和云辐射加热率。其中云辐射加热率定义为有云时的大气加热率廓线与晴空大气加热率廓线的差值。研究结果表明：研究区域盛行单层低云和单层中云，其云量分别为44.1%和10.3%。并且，中云重叠低云的云类型在双层云类型中云量也是最大（8.7%）。云类型的云量也显著影响着其云辐射强迫。单层低云在大气层顶、地表以及大气中的净云辐射强迫分别是-64.8、-56.5 和-8.4 W/m2，其绝对值较大于其它云类型。虽然单层的中云在大气层顶和地表的净辐射强迫也为负值，但其在大气中的净云辐射强迫为正值（2.3 W/m2）。最后，不同云类型对大气中辐射能量垂直分布的影响也被进一步讨论。所有云类型的短波（或长波）云辐射加热率都随高度增加表现为由负值转为正值（或由正值转为负值）。对于大部分云类型，其净云辐射加热率主要由长波云辐射加热率决定。这些研究结果旨在为模式中云重叠参数化方案在区域的适用性评估及改进提供观测依据。

• 两类ENSO对中国北方冬季平均气温和极端低温的不同影响
• 汪子琪,张文君,耿新

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  摘要

  2017-03-29

• 摘要：利用1961-2012年观测、再分析资料以及全球大气环流模式数值试验，探讨了中国北方冬季平均气温对于不同类型（即东部型和中部型）ENSO事件的气候响应，并分析了不同类型ENSO对极端低温事件的可能影响，重点关注了北大西洋涛动（NAO）在其中的桥梁作用。结果表明，ENSO信号能通过调制北大西洋地区的大气环流改变欧亚中高纬的纬向温度平流输送和西伯利亚高压的强度，进而影响中国北方冬季气温，由于不同类型ENSO海温分布的差异，这种影响具有明显的非线性特征。在两类El Ni?o和东部型La Ni?a冬季，NAO都呈现负位相，不利于北大西洋的暖湿空气向欧亚大陆输送，西伯利亚高压偏强，因而中国北方地区较气候态偏冷，具体地，中部型El Ni?o和东部型La Ni?a冬季气温负异常的显著区域分别位于东北大范围地区、内蒙古河套附近；东部型El Ni?o冬季显著的冷异常信号仅局限于黑龙江北部与大兴安岭地区；而中部型La Ni?a冬季虽伴随NAO正位相，但其空间结构向西偏移，对下游中国北方地区气温的直接影响并不显著，可能受局地信号干扰较大。数值试验再现了NAO以及中国北方冬季气温对不同类型ENSO的响应，进一步佐证了上述结论。此外，两类El Ni?o冬季中国东北地区日平均气温容易偏低，极端低温事件的发生频次增多；而两类La Ni?a事件对极端低温的影响较弱。

• 2013~2015年合肥市PM2.5重污染特征研究
• 石春娥

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  摘要

  2017-03-24

• 摘要：综合利用中国环境监测网公布的合肥市2013~2015年大气污染物浓度数据和合肥市气象站的常规气象资料，以及激光雷达探测资料、公益性行业（气象）专项（GYHY201206011）获得的气溶胶离子成分分析结果，分析了合肥市PM2.5重污染（日均浓度>150μg/m3）特征。结果表明：（1）2013-2015年，合肥市PM2.5浓度和重污染天数空间分布差异明显，东北部多、西南部少，1月各站差异最大。除了低浓度日（日均浓度≤35μg/m3），PM2.5浓度都存在明显的日变化，午后低、早晚高，且随着污染程度加重，早上峰值出现时间推后。（2）重污染日臭氧以外的气态污染物浓度都显著上升。（3）重污染日常伴随着霾和轻雾天气，以静稳、小风天气为主，重污染日白天相对湿度偏高、风速偏低，600m以下的消光系数显著增大且峰值高度降低。（4）重污染日PM2.5中水溶性无机离子含量增多，其中NO3-含量的占比增加最多，超过了SO42-的占比。研究结论有助于理解硝酸盐对合肥高浓度PM2.5形成的贡献，对PM2.5污染预报和治理有参考意义。

• 从能量角度对条件性不稳定相关问题的讨论
• 章丽娜,周小刚,徐丽娅

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  摘要

  2017-03-22

• 摘要：大多数深厚的局地对流是在条件性不稳定的层结中发生的，这就有必要考虑较厚气层对由底部上升气块所可能产生的总影响。本文从能量角度讨论了条件性不稳定问题中的不稳定能量和对流有效位能（CAPE），还利用观测资料、结合实例分析了单站地面湿静力能与条件性不稳定中不稳定能量之间的关系。主要结论如下：（1）从能量观点，本文对对流有效位能的两种定义进行了讨论，认为对流有效位能定义为正、负不稳定能量之差时，其与动能相联系的表达式中包含了低层抬升速度，可以更全面地用于强对流天气预报，尤其是我国南方暖季的强对流预报。（2）气块从底层上升时，无论经历的是干绝热还是湿绝热过程，湿静力能守恒，所以总能量的变化就是动能的变化，等于外界合力对气块作功大小，不存在湿静力能向动能的转换。（3）从本质上来说，单站低层湿静力能的时序变化用于对流预报的意义在于预示着正、负不稳定能量的改变，从而影响不稳定能量的值。这可以弥补由于高空探测时间分辨率较粗，不能计算逐小时正、负不稳定能量的不足。

• 云分辨尺度下一种综合调整水物质含量的闪电资料同化方法
• 陈志雄,郄秀书,田野,王东方,袁善锋

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  摘要

  2017-03-22

• 摘要：在直接调整水汽含量(称为F12)和直接调整冰相粒子浓度(称为Q14)两种闪电资料同化方法的基础上，提出了一种综合调整冰相粒子浓度和水汽含量(称为C16)的闪电资料同化方法，选取一次具有完整闪电观测资料(云闪加地闪)的飑线过程,利用WRF在云分辨尺度进行数值模拟，详细比较了三种闪电资料同化方法的模拟结果。与不进行闪电资料同化的控制试验对比，闪电资料同化实验明显改进了模式对流活动的模拟能力，但是不同同化方法有所差异。在同化时段内，F12方法中回波强度较小，形成大范围层云区，回波中心比实测偏向下游；Q14方法回波强度和落区同实测最为接近，但是对层云区的模拟无明显改进；C16方法综合了F12和Q14方法的优势，同F12方法相比，回波强度增大，落区更加接近实测，层云区面积扩大。同化结束后，F12方法冷池有所增强，雨区向东北方向延伸，但是强度较弱，形成大范围的弱降水区，同化正面效果保持最久；Q14方法低层大气偏干，地表冷池偏强，对流系统迅速移动并衰减，降水区域比实测偏南，同化正面效果消失较快；C16方法冷池范围和强度与实际观测最为接近，降水较F12方法增强，模拟出的飑线形态得到调整，模拟出了实测中的另一降水中心，同化正面效果保持时间延长。

• 青藏高原典型湿地土壤冻结、融化期间的陆面特征
• 张海宏

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  摘要

  2017-03-16

• 摘要：利用玉树隆宝湿地2015年7月~2016年7月的观测资料，分析了土壤冻结、融化前后土壤温湿度和地表能量收支特征，结果表明：冻土持续时期为12月至次年4月，深层土壤的冻结较浅层土壤滞后，融化过程快于冻结过程，5~40cm土壤全部冻结历时51天，全部融化历时19天。土壤体积含水量年变化幅度达0.6 m3?m-3。冻结过程5~40cm土壤体积含水量下降，融化过程5~10cm土壤体积含水量升高。土壤冻结之后，感热通量白天的值升高，潜热通量白天的值降低，净辐射和土壤热通量均降低，土壤热通量日变化幅度增大。土壤融化之后，潜热通量、净辐射和土壤热通量白天的值升高。地表反照率、波文比、土壤热导率和土壤热扩散率冻结后增大融化后减小，土壤热容量冻结后减小融化后增大。

• El Nino事件对中国夏季水汽输送和降水分布影响的新研究
• 吴萍,丁一汇,柳艳菊

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  摘要

  2017-03-07

• 摘要：本文基于1961?2016年我国地面台站降水观测资料和多种再分析资料，分析了东部型和中部型两类El Nino事件对中国夏季水汽输送和降水的不同影响。结果表明：（1）El Nino事件对中国夏季降水的影响在发生当年和次年有明显的不同，主要影响是在其发生的次年，我国大部分地区的夏季降水明显偏多。（2）东部型El Nino事件当年夏季，西太副高偏东偏弱，水汽输送条件较弱，不利于全国大范围降水的发生；中部型事件当年夏季，低纬印度洋和西太平洋蒸发异常偏强，来自阿拉伯海、孟加拉湾和西北太平洋向华南地区的水汽输送和净水汽收支增加，有利于华南地区降水的异常增多。（3）东部型El Nino事件次年夏季，副热带太平洋蒸发异常偏强，西太副高西伸，由于东亚—太平洋（EAP）遥相关型的建立，副高西侧的强西南气流将来自太平洋蒸发的大量水汽持续输送到我国中东部地区。另外在EAP遥相关型影响下中高纬地区建立了亚洲双阻型环流，其间的低槽冷涡与上游阻高之间的强偏北气流有利于北冰洋的水汽持续输送到西北和华北北部地区，全国大部分地区净水汽收支均增加，中国北方和南方地区的降水都产生了明显的同步性增多响应，形成了南北两条异常雨带。中部型事件次年夏季，西太副高较常年偏西且偏北，来自太平洋蒸发的大量水汽输送到江淮地区，使其净水汽收支增加和降水偏多。因此，El Nino事件的发生不仅对长江流域和淮河流域等南方地区的降水有重要影响，对华北、东北和西北地区的降水异常也有相当的作用。

• 1981-2012年西北东部夏季降水不同强度雨日变化及其环流特征的对比分析
• 姚慧茹,李栋梁

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  摘要

  2017-03-07

• 摘要：本文利用1981-2012年西北东部地区198个台站的逐日气象观测数据和Era-Interim再分析资料，分析了近32a西北东部地区夏季不同强度降水的雨日和雨量的变化特征，并对比了产生不同强度降水的大气环流系统的异同。结果表明，西北东部夏季降水以小雨和中雨为主，二者占夏季雨日的90%以上、占夏季雨量的70%左右。小雨日数占总雨日的比率在空间上自东南向西北递增；中雨、大雨、暴雨和（特）大暴雨日数的比率自东南向西北递减。夏季小雨、中雨日数和降水量均呈减少的趋势，21世纪初的减少速率慢于80~90年代；暴雨则呈略微增多的趋势。通过对1981年和2003年的个例分析发现，乌拉尔山阻塞高压、蒙古气旋和西北太平洋副热带高压增强西伸时，有利于北方干冷气流和南方暖湿气流在西北东部交汇，降水较多；反之则降水较少。在冷、暖空气均增强的背景下，若冷、暖气团的交界线偏南，西北东部主要受北方冷气团控制，南边界的水汽输送较微弱，易发生小雨；若冷、暖气团的交界线偏北，西北东部主要受到南方暖湿空气的影响，南边界的水汽输送和辐合较强，多出现强降水，降水强度取决于水汽的强度和上升运动的高度。

• 2013年冬季长江中下游地区一次高架雷暴过程的成因分析
• 黄小刚,费建芳,孙吉明,程小平

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  摘要

  2017-03-07

• 摘要：综合应用常规观测资料、再分析资料、多普勒雷达观测资料等多源数据，分析研究了2013年2月发生在长江中下游地区一次高架雷暴过程的形成机制。研究结果表明，此类高架雷暴过程发生在冷锋后部对流稳定的环境大气中，其主要形成过程为：首先气块在地形强迫和锋面抬升作用下产生垂直运动，由于对流稳定环境大气的抑制，气块只能到达较低的中性浮力高度并产生与环境大气之间的绝对地转动量差△M，在△M调整机制作用下自低层抬升的气块将产生沿等熵面的惯性加速度从而加强了倾斜运动，当暖湿气流沿锋面爬升至700hPa左右时，在辐合切变线和高低空急流耦合等的共同作用下，倾斜运动进一步加强，并在此过程中产生对称不稳定并通过反馈机制促进倾斜运动的进一步发展。在地形强迫和锋面抬升的基础上，△M调整与对称不稳定的共同作用使得冷锋后部锋区上空产生旺盛的倾斜运动，倾斜运动的持续发展使对流得到组织化产生带状的对流云和降水带，最终形成了雷暴等强对流天气。 总之，在对流稳定的环境大气条件下，由于地形强迫和锋面抬升、△M调整、辐合切变线和高低空急流耦合以及对称不稳定等机制的联合作用激发了倾斜对流运动的强烈发展，使倾斜对流有效位能大量累积并释放，最终形成了此次冬季高架雷暴天气过程。

• 2011年和1997年春季北极臭氧损耗事件的对比分析
• 索春男,田文寿,谢飞,雒佳丽,张健恺

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  摘要

  2017-03-06

• 摘要：采用SLIMCAT化学传输模式以及再分析资料，对比分析了1997年和2011年北极地区平流层臭氧异常偏低事件及其成因。结果表明， 1997年和2011年3月北极地区大气臭氧柱总量（TCO）异常值都达到了~-80 DU，并且在30–200 hPa（中下平流层）区域的TCO异常占整层大气TCO异常的~80%。我们的分析表明发生在这两年的极端臭氧偏低事件都可能是由于上一年冬季的La Ni?a事件导致上传的行星波减少，使得北极极涡加强，平流层温度异常偏低，生成了更多极地云，引起更强的臭氧化学损耗导致的。对比这两年的TCO变化发现，2011年的减少得更快。2011年北极地区上对流层下平流层（UTLS）区域臭氧下降要明显强于1997年，其主要原因应该是2010–2011冬季的La Ni?a活动更强，北太平洋海温更暖，进一步减弱阿留申低压、减弱平流层波活动。这导致2011年极涡温度异常偏低更强烈，形成了更多的PSCs甚至出现了第二类极地平流层云（PSCII），最终加速该年春季的臭氧化学损耗引起的。

• 全球升温1.5℃与2℃情景下中国极端低温事件变化与耕地暴露度研究
• 王安乾,苏布达,王艳君,黄金龙,温姗姗,姜彤

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  摘要

  2017-03-02

• 摘要：基于区域气候模式COSMO-CLM (CCLM)的1960-2100年逐日最低气温数据及2000年中国土地利用数据，采用强度-面积-持续时间(Intensity-Area-Duration, IAD)方法，以全球升温1.5℃（RCP 2.6情景）和2.0℃（RCP 4.5情景）为目标，研究不同持续时间中国极端低温事件变化特征、最强极端低温事件强度与面积关系和最强中心空间分布，分析极端低温事件下耕地面积暴露度的变化规律。研究发现：1）全球升温1.5℃情景下，持续1至9日的极端低温事件频次相对于基准期（1986-2005年）下降30%至54%，强度变化-1%至8.8%，影响面积下降7%至21%；升温2.0℃，频次下降48%至80%，强度上升6%至11.5%，影响面积则在-14%至19%变化。2）全球不同升温情景有可能发生强度和面积超过基准期最强事件的极端低温。全球升温1.5℃到2.0℃时，同等面积上的最强极端低温事件强度明显下降，最强极端低温事件中心由西北和西南转移到华中和华南等地。3）不同升温情景下，暴露于极端低温事件的中国耕地面积明显少于基准期，且升温幅度越高下降程度越大。最强极端低温事件的耕地暴露度则随温度的升高而增大。升温1.5℃时华东、华北与华中等地暴露在最强极端低温事件的耕地面积相对于基准期有所增加，升温2.0℃时，在华东与华北等地有大幅上升。全球不同温升情景下，极端低温事件频次与影响面积持续下降，但强度上升；随着升温幅度的增高，这种差异变化特征越来越明显；特别应注意的是，随着温度上升，发生强度和面积超过当前记录到的最强极端低温事件的可能性增大；应加强极端事件的预警预报和监测，减缓经济社会的损失。

• 分位数调整法在动力降尺度模拟订正中的适用性评估—以北京为例
• 杨浩,江志红,李肈新

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  摘要

  2017-01-11

• 摘要：分位数调整法对变网格模式LMDZ4在中国区域进行动力降尺度模拟的北京日平均气温和降水结果进行了统计误差订正。订正后的日平均气温在年循环、平均值和频率等方面均十分接近观测值，全年平均气温偏差由-1.2℃减小到-0.4℃。降水的订正过程较气温更加复杂，首先对降水日数进行订正，以消除模式产生的虚假性微小值降水，订正后降水日数误差由61.5%减小到3.7%。此外，分位数调整法可有效订正中小型与极端降水的频率和强度，订正后全年降水误差由0.28mm/d减小到0.07mm/d。订正后最大降水月份为7月，与观测一致，消除了冬季的虚假极端降水。分位数调整法无论是对气温还是降水，其订正效果都存在明显的季节性差异。日平均气温的订正在冬季和夏季要优于春季和秋季，对极端高、低温的订正更加显著。该统计误差订正方法不仅有效消除气候平均值的漂移，同时对极值也有一定改善，是一种相对较完善的订正方案。分位数调整法也存在一定的不确定性，订正效果受观测资料和模式模拟能力影响较大。

• 南极大陆沿岸地面臭氧损耗事件的研究
• 冶磊

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  摘要

  2017-01-06

• 摘要：利用南极大陆沿岸中山站2008-2013年的地面臭氧连续观测数据和相关资料，对地面臭氧损耗事件（Ozone Depletion Episode，ODE）进行研究。结果显示，春季南极中山站常发生ODE。在ODE发生期间，气象要素有明显的突变过程，包括温度明显下降，风向有偏东风转变为偏北风，风速随之下降。来自海冰区的偏北风增多，风速很小，使臭氧浓度维持在较低水平。ODE主要与南极沿岸海冰区的活性溴（BrO）浓度有关。春季南极大陆沿岸海冰冻融过程中形成的冰间水道和冰间湖，在低温的作用下会再次冻结，形成薄冰和霜花。卫星资料能够观测到薄冰区释放的活化海盐溴高浓度区，活性溴与臭氧发生化学反应过程形成ODE。其现象是在未受到人为影响的自然状态下发生的，与中高纬度地区光化学反应导致臭氧消耗有所不同。

• 基于多套再分析数据的全球山脉力矩计算及比较分析
• 巩贺,朱琳,黄玫

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  摘要

  2016-12-28

• 摘要：山脉力矩是地球与大气角动量交换的重要途径之一，为了深刻地理解全球的大气环流变化，比较了NCEP再分析数据、欧洲中心中尺度天气预报再分析数据ECMWF和NASA再分析数据MERRA计算的1979至2012年的全球山脉力矩的时空分布及其年际变化。研究发现三套数据计算的山脉力矩空间分布基本一致，均显示北半球的青藏高原、落基山脉以及南半球的安第斯山脉是对全球山脉力矩贡献最大的三个区域。NCEP数据计算的山脉力矩空间差异和多年变化标准差明显高于其他两套数据，其在纬向上的积分廓线与其他两套数据也差异较大，但是全球积分以后其平均值与标准差与其他两套数据基本一致，而且其在欧亚、南美和北美区域的积分与其他两套数据也没有明显差别，因此NCEP数据适用于大尺度的山脉力矩模拟。在研究空间尺度较小的山脉力矩变化时，建议优先考虑ECMWF和MERRA数据。三套数据对北美地区山脉力矩的计算的一致性较高，其次是欧亚地区，对南美区域山脉力矩计算的一致性则较差，表明北美地区气象数据质量要高于亚洲，南美洲气象数据质量较差。欧亚地球山脉力矩与大西洋-欧洲环流有很好的相关性，北美山脉力矩与太平洋区极涡面积关系密切。

• 基于低频振荡信号的我国南方冬半年持续性低温指数延伸期预报试验
• 陈官军,魏凤英

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  摘要

  2016-12-28

• 摘要：利用1961-2009年36°N以南、108°E以东中国大陆191个站点逐日最低温度和NCEP/NCAR Reanalysis 日平均格点资料，研究与区域持续性低温事件有关的大气低频振荡信号，寻找可以在一定程度上表征不同类型区域持续性低温事件的指数，并尝试结合DERF2.0系统的预报产品进行持续性低温指数的延伸期预报试验。结果表明：（1）本文研究范围内的区域持续性低温事件可以归纳为江北型、江南型和全区域型三类，其中江北型和江南型事件的环流背景差异体现在异常环流中心的纬度位置上，而全区域型事件属于增强型的江北型事件。（2）江北型和江南型区域平均最低温度时间序列的10-30d低频分量的位相和强度变化与区域持续性低温事件的发生有显著关系，可以作为表征区域持续性低温事件指数和预报量；（3）100°-120°E范围内850hPa温度场距平的前两个EOF主模态具有显著10-30d变化周期，并且其空间结构分别与江北型和江南型事件的典型环流特征相一致，前两个主模态时间系数能够作为持续性低温指数的预报因子；（4）检验结果表明, DERF2.0系统对上述预报因子有一定的预报能力。在延伸期预报时效内，利用统计学和动力学相结合的方法制作的持续性低温指数的预报效果好于模式直接预报的2米温度，该预报方法有助于提升区域持续性低温事件的延伸预报能力。