主办单位:中国气象局沈阳大气环境研究所
国际刊号:ISSN 1673-503X
国内刊号:CN 21-1531/P

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2022年, 第38卷, 第6期 刊出日期:2022-12-28 上一期   
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2022 (6):  0-0. 
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论文
基于四维变分同化的“6·23”阜宁龙卷大涡模拟研究
刘达之,姚聃,梁旭东
2022 (6):  1-9.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.06.001
摘要 ( 33 )   HTML ( 1 )   PDF(3067KB) ( 12 )  

应用WRF模式和四维变分同化方案(4DVar), 进行2016年6月23日江苏省盐城市阜宁县EF4级超强龙卷大涡模拟研究。结果表明: NCEP/GFS预报场同化高频次地面观测和雷达风场资料能有效改进模式初始场, 在阜宁附近模拟生成对流单体。在此基础上使用约100m水平分辨率的大涡模拟, 可以清晰模拟出超级单体的钩状回波和类龙卷涡旋结构。进一步分析模拟结果发现, 对流有效位能和垂直风切变在天气尺度范围内均能达到有利于超级单体发生的阈值。有利于生成龙卷的高风暴相对螺旋度(SRH)集中在龙卷超级单体发生区域的风暴尺度范围内, 且具有较好的指示性。尽管SRH的强度随模式分辨率有所提高, 但其空间分布并无明显变化, 在3km水平分辨率网格已出现明显信号。

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常规观测同化对吉林一次短时强降水过程数值预报的影响
曲美慧,朱文刚,赵淑红,朱晓彤,涂钢,高枞亭
2022 (6):  10-19.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.06.002
摘要 ( 37 )   HTML ( 2 )   PDF(5799KB) ( 18 )  

基于WRF(Weather Research Forecast)模式及其3D-Var(Three-Dimensional Variational assimilation)变分同化系统, 对2017年7月13日吉林省一次短时强降水过程进行飞机报、自动站、常规探空和GPS水汽资料的数值预报试验, 开展了不同常规观测同化对模式初始场和预报场的影响研究。结果表明: 常规观测的同化能改善初始湿度场、温度场, 使初始时刻吉林省中部湿度增加、实况雨带南北两侧温差增强, 能更好地预报物理量的演变过程。不同常规观测资料同化对湿度场、垂直速度、风场和对流有效位能的预报影响有差异。同化飞机报资料增加了降水落区的水汽含量、相对湿度, 风切变与强垂直运动区域重叠, 有利于冷暖气流交汇和输送。同化自动站资料能增加降水中心及吉林东南区域的水汽含量, 而温度场以减弱为主。同化GPS水汽资料对降水中心风切变预报的影响最显著, 对温度场调整不明显。同化探空资料, 垂直速度和风场的预报发生偏移。24h累积降水TS评分、漏报率、空报率大多优于未同化, 小雨、中雨、大暴雨量级的站点TS评分显著提高。整体来看同化飞机报资料对降水的预报与实况最接近, 尤其是大于100mm的降水落区、强度, 大雨及以上量级降水TS评分更高。

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2020年湖北省两次低涡型极端降水气象因子异常特征对比
董良鹏,张萍萍
2022 (6):  20-28.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.06.003
摘要 ( 30 )   HTML ( 1 )   PDF(4834KB) ( 13 )  

利用NCEP/NCAR再分析逐日资料和其他常规观测资料, 对2020年6月27日和7月7日湖北省两次低涡型极端降水气象因子异常特征进行对比分析。结果表明: 两次过程均发生在梅雨期间, 500hPa中高纬均为两槽一脊型, 低层均有低涡形成, 整层水汽含量均呈明显的持续性异常特征, 中心值较气候平均偏多2.5个标准差。6月27日过程极端降水主要出现在湖北省中西部, 为西南低涡及地面热低压共同动力作用下形成的锋前暖区对流性降水过程。超低空急流中心强度较气候平均偏强达到3个标准差, 暖低压发展的最低值较气候平均偏低2个标准差, 对流有效位能达1000J·kg-1以上, 超出气候平均达1.5个标准差, 西南涡涡度正值与散度负值异常偏强同时叠加形成强烈上升运动。7月7日过程极端降水主要出现在湖北中东部, 为江汉平原低涡与地面静止锋共同动力作用下形成的锋面型降水过程。华北冷高压异常偏强, 较气候平均偏强约1个标准差, 导致地面形成显著梅雨锋, 江汉平原低涡前侧强辐合与地面静止锋相叠加, 导致动力条件出现异常偏强, 并稳定维持12h左右。

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中国东部沿海地区两次登陆台风多发龙卷天气雷达特征对比分析
温璐璐,韩锐,张吉荣
2022 (6):  29-38.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.06.004
摘要 ( 21 )   HTML ( 0 )   PDF(5503KB) ( 7 )  

基于CINRAD/SA雷达探测资料, 结合探空、地面实况资料及灾情报告, 对台风“凤凰”(0808)和“摩羯”(1814)外围环流在江苏北部和山东东北部地区多发龙卷天气的环境物理量和风暴演变及径向速度特征进行了分析。结果表明: 两次多发龙卷天气出现在台风减弱低压中心的东北象限, 对流抑制能量较小, 抬升凝结高度较低, 对流有效位能中等强度或以上, 相对风暴螺旋度和低层垂直风切变较大。龙卷风暴多出现在台风外围云带, 少数表现为相对孤立的对流单体。“凤凰”外围多发性龙卷主要产生于云带后侧雷暴, 龙卷单体具有后向传播特征。“摩羯”外围多发性龙卷主要产生于云带前端强雷暴, 持续时间较长, 伴有持久的中气旋。龙卷发生阶段, 风暴底层方位相邻距离库之间速度差较大, 具有较强的小尺度涡旋。龙卷产生前期, 风暴低层气旋性涡旋明显加强并维持, 之后快速下传, 底层涡旋强度明显加强, 达到一定强度后地面出现龙卷。

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2018—2019年大连地区冷流性与非冷流性两次大雪天气过程对比分析
李燕,赛瀚,辛明月,刘晓初,程航,李昊
2022 (6):  39-47.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.06.005
摘要 ( 34 )   HTML ( 0 )   PDF(2897KB) ( 15 )  

利用常规气象观测资料、再分析资料、雷达资料等, 对2018—2019年大连地区两次预报难度较大的冷流性局地降雪和非冷流性局地降雪过程进行对比分析。结果表明: 冷流性局地降雪过程500hPa以下均为西北气流场, 有较强冷平流, 1km以上风速较大。非冷流性局地降雪过程近地面至850hPa存在风切变, 近地面有辐合线, 为南到西南风, 850hPa以上有逆温层。两次降雪过程均属于不稳定性降雪, 地面均有中小尺度辐合线, 冷流性局地降雪落区位于中小尺度辐合抬升区的下游, 非冷流性局地降雪落区位于中小尺度辐合抬升区。冷流性局地降雪的水汽来自西北方干冷空气, 在经过渤海海面时, 海气作用使暖洋面水汽长时间蒸发辐合抬升。非冷流中小尺度降雪的水汽主要来自南方暖湿空气的水平输送, 水汽条件建立时间短。冷流性局地降雪雷达回波从渤海西北向东南移动, 强回波面积大; 非冷流性局地降雪雷达回波从西南向东北移动, 走向与回波移动方向基本一致。

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山西太原地区一次暖云云滴谱离散度和云滴数浓度垂直分布特征
伊智铭,杨素英,李义宇,康娜,余国行,李娅茹,张严哲
2022 (6):  48-56.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.06.006
摘要 ( 22 )   HTML ( 0 )   PDF(1358KB) ( 3 )  

基于2018年8月31日山西太原地区的一次暖云观测资料, 对云滴数浓度(Nc)和云滴谱离散度(ε)垂直分布特征进行了分析。结果表明: Ncε随高度变化复杂, 云中垂直速度、逆温区和夹卷均为影响εNc垂直分布的重要因子。上升气流(或下沉气流)随高度增加而增强(减弱)时, εNc均随高度增加而增大, 且两者呈正相关。云中存在上升速度或下沉速度极大值时, 上升气流易产生碰并增长, Nc随高度增加而减小, 与ε呈负相关, 而下沉气流则促进气溶胶再活化使得云滴增多, 与ε呈负相关。云中逆温区厚度和强度影响逆温区及其上部云区的ε垂直分布及Ncε间的相关性, 逆温层较厚时, ε随高度增加而减小, Ncε呈正相关。逆温层较薄时, ε随高度的增加而增大, Ncε呈负相关。逆温区上部云中未饱和, 云滴蒸发, Ncε分别随高度增加而减小, Ncε呈正相关。云顶附近夹卷作用使Nc随高度增加而减小, Ncε呈正相关。

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基于云诊断算法的中国十大机场云预报对比分析
徐记亮,张伟,苏艳华,顾雷
2022 (6):  57-64.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.06.007
摘要 ( 15 )   HTML ( 0 )   PDF(513KB) ( 2 )  

选取NCEP再分析资料FNL的6h数值预报数据, 基于云诊断算法分别计算中国十大机场1500m以下最低层云的云底高和云量, 利用相应时次机场例行天气报告检验其计算结果, 并进行对比分析。结果表明: 不分云量时, 大部分机场C云量诊断法(C方法)的准确率、漏报率均低于WR95及优化的WR95方法(WR95opt)。WR95和WR95opt方法在北京、上海浦东、昆明、上海虹桥的TS评分比C方法稍高, 在成都、西安、重庆的TS评分比C方法低。分云量时, 各方法计算结果较差, 准确率、TS评分减小, 漏报率增大。C方法对于疏云及以上云量的计算结果比少云差。各方法计算的云高相对误差差距较大, 相对误差有正有负。北京、上海浦东、广州、深圳、上海虹桥、杭州、昆明的WR95opt方法计算结果较好, 成都的WR95方法计算结果较好, 西安、重庆的C方法计算结果较好。

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总云量实况分析产品在四川省的检验分析
吴薇,黄晓龙,郭旭,王会兵
2022 (6):  65-72.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.06.008
摘要 ( 19 )   HTML ( 1 )   PDF(1503KB) ( 6 )  

利用2019年四川省41个国家地面气象观测站定时人工观测总云量资料, 从多方面对国家气象信息中心研制的总云量实况分析产品进行检验。结果表明: 不同空间匹配方法的评估结果存在一定差异。实况分析产品能反映总云量的变化, 但较地面人工观测值偏低。实况分析产品对四川省总云量有较好的判识能力, 夏半季准确率高于冬半季, 四川盆地内云判识准确率高于川西高原和攀西地区。从总云量分量级检验来看, 晴天时一致率最高, 误差最小, 而阴天准确率最高。

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2010—2019年大连近海客运航线海域海浪要素分布特征
黄山,邬晓冬,王囝囝,周天娇,王岩,常慧琳
2022 (6):  73-80.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.06.009
摘要 ( 16 )   HTML ( 1 )   PDF(2089KB) ( 2 )  

利用2010—2019年欧洲中期天气预报中心大气和海洋全球再分析数据提供的风场和海浪场数据, 对大连近海客运航线海域的海表面10m风速、混合浪有效波高、平均周期进行统计, 分析各海浪要素的多年平均、季节、月际变化及涌浪指数。结果表明: 大连近海的混合浪有效波高受海表风场影响显著; 各海浪要素存在明显的季节变化特征, 混合浪有效波高及海表面10m风速均为冬季最大、夏季最小, 而混合浪平均周期的最大、最小值均出现在夏季; 大连近海各海域春夏季的混合浪以涌浪为主; 受冷空气影响, 冬季各海域及秋季的渤海北部, 混合浪以风浪为主。大连近海风浪受海表风场扰动明显, 涌浪则主要受地形作用影响。

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2014—2017年哈尔滨地区供暖前与供暖期空气污染特征分析
张舒,阙粼婧,王莹,王蕾,栾晨,孙兆彬
2022 (6):  81-88.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.06.010
摘要 ( 17 )   HTML ( 0 )   PDF(1324KB) ( 5 )  

利用2014—2017年哈尔滨市常规气象资料、大气污染物浓度监测资料、气象再分析资料(ECMWF和NCEP), 对比分析哈尔滨地区供暖前和供暖期PM2.5、PM10、CO、SO2和NO2这5种主要大气污染物的时间序列和日变化特征, 并结合气象资料分析污染成因。结果表明: 供暖期, 5种主要大气污染物浓度明显升高, 且维持在较高水平。从日平均浓度变化看, SO2浓度受供暖影响最大。PM2.5、PM10、CO和NO2在11月上旬均出现峰值或较大值, PM2.5与PM10变化趋势一致, 同源性较高。从日变化时次分布来看, PM2.5、PM10、NO2、SO2、CO均呈双峰分布, 各大气污染物变化规律不完全一致。供暖期燃煤释放的大气污染物与不利于污染扩散的天气条件共同导致哈尔滨地区空气污染加重, 在秸秆焚烧和供暖排放叠加期间, 秸秆焚烧严重影响空气质量, 其对PM2.5浓度估算贡献率可达69.4%。

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基于设计暴雨雨型的天津城市内涝模拟研究
陈靖,李明财,曹经福,熊明明,李培彦,王卉,赵树明
2022 (6):  89-97.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.06.011
摘要 ( 15 )   HTML ( 0 )   PDF(2192KB) ( 7 )  

为分析不同设计暴雨雨型对天津中心城区内涝的影响, 采用天津城市暴雨内涝模型水动力数学模型, 以天津中心城区为研究区域进行城市内涝数值模拟。通过对2018—2019年天津市3次不同降水过程进行模型模拟效果检验表明, 该模型具有一定的模拟精度。在此基础上, 对不同重现期、不同历时、不同概率的时段雨型为降雨边界的内涝过程进行模拟, 对比分析内涝积水总量、积水面积等模拟结果。结果表明: 3种代表性设计暴雨雨型, 短历时(6h)且重现期较短(< 10a)的暴雨, 强降水持续时间长, 且峰现时间较早的雨型, 积水总量及面积最大, 而重现期较长的暴雨(≥10a), 强降水时段集中, 峰值出现最早的雨型, 积水总量及面积最大。12h和24h等长历时的降水, 则规律相反。

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快报
基于FY-4A/AGRI的多维动态混合成像方法研究
鄢俊洁,瞿建华,张芳芳,郭雪星,王燕婷
2022 (6):  98-105.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.06.012
摘要 ( 14 )   HTML ( 2 )   PDF(1422KB) ( 5 )  

通过开展多维动态混合成像方法研究, 在FY-4A数据可见光真彩色成像过程中, 应用通道混合方式, 生成“类绿光通道”, 保留数据梯度信息, 避免色彩跳变, 实现水平方向上的平滑无缝拼接和垂直方向上的多层图像动态叠加, 为每个像元分配动态透明因子, 生成质量较好的多通道彩色合成图像。利用多维动态混合成像技术生成彩色图像产品进行分析表明, 白天可见光区域还原了地表的真实色彩, 夜间高云呈白色, 低云呈浅蓝色, 较好地区分出夜间云的特性, 晨昏交界处色彩过渡自然, 图像产品质量较高。

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基于DEM数据的长沙地区地形因子与地闪活动关系研究
周明薇,刘越屿,黄浩,胡欣,刘为
2022 (6):  106-111.  doi: 10.3969/j.issn.1673-503X.2022.06.013
摘要 ( 13 )   HTML ( 1 )   PDF(1361KB) ( 5 )  

利用2009—2018年长沙地区地闪定位资料和30m精度高程数据, 通过数理统计、回归分析等方法, 分析地闪参数的空间分布特征, 建立基于地表因子的单位面积年均地闪回击频次模型、平均电流强度模型。结果表明: 地闪回击主要发生在平原和丘陵。随着海拔高度的增加, 长沙地区地闪回击频次呈减少趋势, 地闪平均电流强度呈上升趋势。电流强度主要集中在25~65kA, 其中发生在平原的地闪占比为77.84%。应用2019年闪电数据对模型进行检验表明, 单位面积年均地闪回击频次的模型计算值小于观测值, 误差平均值为9.20%;平均电流强度模型计算值偏高, 与观测数据之间的误差平均值约为4.40%。

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