ISSN 1004-4965

CN 44-1326/P

用微信扫描二维码

分享至好友和朋友圈

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

当期目录

2022年 第38卷  第2期

目次
封面目次
2022, 38(2)
摘要:
论著
广西大范围暴雨气候异常对太平洋年代际涛动的响应
覃卫坚, 李栋梁, 蔡悦幸
2022, 38(2): 161-170. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.015
摘要:
使用1961—2016年广西79个地面气象观测站逐日降水资料、美国国家海洋和大气管理局(NOAA) 逐月太平洋年代际振荡(PDO)指数资料、NCEP/NCAR再分析资料、国家气候中心西太平洋副热带高压指数资料, 利用相关和合成分析等方法研究广西大范围暴雨气候异常对PDO的响应。结果表明:广西大范围暴雨日数存在显著增多的突变新特征,对PDO有反位相变化的响应。当PDO处于冷位相时,对应着5—8月贝加尔湖阻塞高压和澳大利亚高压显著性偏强;索马里越赤道气流明显增强,与西太平洋副热带高压西侧边沿的东南风容易形成季风槽;形成从新几内亚岛东北部沿海到华南地区的低空风场为“反气旋-气旋-反气旋-气旋”波列传播,使广西大范围暴雨日数偏多。当PDO处于暖位相时,大气环流异常特征相反,广西大范围暴雨日数偏少。
亚洲热带气候态夏季风涌传播特征及其对中国降水的影响
任菊章, 郑彬, 金燕, 琚建华
2022, 38(2): 171-179. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.016
摘要:
基于1979—2020年逐日的NOAA向外长波辐射资料、NCEP/NCAR再分析风场资料,以及全球CMAP再分析降水资料,探讨了气候态亚洲热带夏季风涌的传播过程及与我国夏季相应的降水联系。分析结果表明,主汛期亚洲热带气候态夏季风季节内振荡(CISO)活动是亚洲夏季风活动的主要特征,随时间北传的亚洲热带夏季风CISO称为亚洲热带夏季风涌,主要有南亚夏季风涌和南海夏季风涌。亚洲热带夏季风涌的传播可分为四个阶段。在亚洲热带夏季风涌的发展阶段,印度洋区域低频气旋与对流活跃,孟加拉湾和南海热带区域被低频东风控制,我国大部分地区无降水发生,降水中心位于两广地区。当进入亚洲热带夏季风涌活跃阶段,孟加拉湾和南海热带地区低频气旋和对流活跃,东亚低频“PJ”波列显著,我国降水中心北移到长江以南的附近区域。亚洲热带夏季风涌减弱阶段,孟加拉湾与南海低频气旋消亡,对流减弱,低频西风加强,日本南部附近为低频反气旋控制,我国长江中下游低频南风活跃,降水中心也北移到长江中下游地区,而华南地区已基本无降水,此阶段的大气低频环流场与亚洲热带夏季风涌发展阶段基本相反。进入亚洲热带夏季风涌间歇阶段时,孟加拉湾和南海热带地区低频反气旋活跃,对流不显著,日本南部附近的低频反气旋北移减弱,我国东部基本在低频南风的控制下,降水中心也逐步北移到华北-朝鲜半岛一带,此时的大气低频环流场与亚洲季风涌活跃阶段基本相反。
基于微波辐射计和气溶胶激光雷达的边界层高度研究及应用
黄俊, 廖碧婷, 沈子琦, 张志坚, 蓝静, 王春林
2022, 38(2): 180-192. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.017
摘要:
分别基于微波辐射计温湿度廓线资料的气块法、位温法和比湿法,地面气象资料的罗氏法及气溶胶激光雷达数据的梯度法,计算得出广州地区大气边界层高度,对比分析5种边界层高度结果及其与气象条件、空气质量之间的关系,结合典型大气污染过程分析边界层高度对PM2.5、O3浓度的影响。结果显示:(1)利用位温法、气块法、罗氏法、比湿法和梯度法计算得出广州地区平均边界层高度分别为2 207 m、1 239 m、901 m、717 m和660 m,位温法显著高估了广州地区的边界层高度;(2)利用气块法得出的混合层高度日变化能够较好地表征白天大气边界层演变特征,利用气块法和比湿法得出的白天混合层高度与近地面O3浓度有显著的正相关关系,相关系数在0.5以上,在O3污染防治中,应同时考虑边界层内垂直输送的影响;(3)利用梯度法得出的边界层高度在污染天气时与PM2.5浓度的相关性较好,能较好地表现出大气污染情况,在PM2.5污染天气过程分析中具有较好的应用价值。
不同尺寸冰雹S波段双偏振雷达偏振量特征统计
吴举秀, 潘佳文, 魏鸣, 顾瑜
2022, 38(2): 193-202. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.018
摘要:
冰雹大小影响天气灾害的程度,为发展基于双偏振参量识别冰雹大小的算法,筛选了2019年、2020年山东省发生的33例冰雹事件,依据我国冰雹等级划分标准将其划分为小冰雹、大冰雹、特大冰雹,基于湿球0 ℃及冰雹融化特性确定了7个高度层,探讨了3类冰雹在不同高度层的双偏振参量分布特征,并获得了冰雹的偏振参量阈值。研究表明:在相同高度,冰雹越大雷达水平反射率因子Zh中位数越大、差分反射率因子Zdr中位数越小且基本为正值,但在-10~-20 ℃层,大冰雹的Zdr中位数易呈现负值;相关系数CC中位数随冰雹增大或高度降低而减小,但特大冰雹在0 ℃层到H0 ℃-1 km (0 ℃层下1 km) 之间由于融化比例较小CC反而会稍大;冰雹差分相移率KDP中位数在0 ℃层以上为0 °/km左右,在0 ℃层以下随高度降低冰雹融化而增加;大冰雹或特大冰雹基本特征是Zh大、CC小、Zdr小,CC可低至0.7以下,所有冰雹的ZdrKDP可出现负值,小冰雹Zdr大于0 dB的情况较多,特大冰雹Zdr接近0 dB;-20 ℃层以上的Zh、0~-20 ℃层的CC和Zh、0 ℃层以下的CC、ZhZdr对冰雹大小比较敏感。
强西南急流背景下南岭山脉一次暖区大暴雨数值模拟分析
付炜, 唐明晖, 叶成志, 周慧, 傅承浩
2022, 38(2): 203-215. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.019
摘要:
利用常规观测资料、卫星FY-2G逐时TBB资料,采用WRF中尺度数值模式,对2016年5月5日湘桂粤边界南岭山脉的一次强西南急流背景下预报失败的暖区大暴雨过程(简称16·5过程,下同)进行数值模拟和诊断分析,研究了南岭山脉特殊地形对此次暖区降水过程的动力结构、水汽输送和云降水微物理机制的影响。结果表明,中低层西南气流由于受到南岭多处山脉地形的阻挡、侧摩擦和峡谷等效应的影响反复出现强烈辐合区,导致连续出现超强的水汽辐合中心,造成了湘桂粤边界暖区大暴雨的发生;在南岭特殊地形导致的动力、水汽条件下和有利于云内微物理过程发展的环境下,局地对流云系强烈发展与大尺度西南气流引导的深厚高层冰相云系结合后,云内的过冷云水在强盛的上升气流作用下抬升,丰富的过冷云水有利于贝吉隆过程和结凇进程,促进云内固态粒子增长,这是导致此次暖区大暴雨发生的重要云微物理内因。
湖北强降水频次时空特征及基于GWR模型的地形关系分析
谌伟, 刘佩廷, 徐枝芳, 徐迎春, 杨海鹏
2022, 38(2): 216-226. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.020
摘要:
利用1983—2017年湖北省汛期74个国家气象站逐小时降水数据,按长、短历时强降水事件分类研究强降水频次的时空特征,并运用普通最小二乘法(OLS)、地理加权回归(GWR)方法定量探讨强降水频次与地形因子之间的关系。(1) 湖北汛期长、短历时强降水年频次周期变化明显,年代际变化(≥10 a)存在1个主振荡模态,年代际以下尺度(<10 a)存在2个主振荡模态。(2) 长历时强降水旬频次在梅雨期达到顶峰,盛夏期减少,而短历时则在梅雨结束后的7月中旬出现跃升;长、短历时强降水频次日变化曲线都为单峰结构。(3) 湖北长、短历时强降水高频次站点多出现在地面存在准常定中尺度辐合线或涡旋的特定地形条件下。(4) 地理加权回归较传统普通最小二乘法显著提高了强降水频次与海拔高度、坡度的拟合效果。结合拟合系数显著性检验分析,地理加权回归不适用于样本偏少、站点稀疏的鄂西山地,更适用于多中小尺度地形的湖北中东部。(5) 地理加权回归模型中,海拔高度与长历时强降水频次在大别山东麓西侧正相关最大,在大别山西麓南侧负相关最大,坡度则正相反;海拔高度、坡度对短历时强降水频次的最大影响在大别山东麓西侧以及沿长江干流的低洼城市带武汉-黄石地区,武汉站分别为-0.20次/米、6.43次/度,这里地形坡度影响远超海拔高度。
与海南岛秋季暴雨有关的一类热带中尺度涡旋的动力学分析
吴俞, 李国平, 冯文
2022, 38(2): 227-238. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.021
摘要:
对惯性重力内波方程组分别通过线性和非线性求解探讨造成2010年10月海南岛一次特大暴雨中一类热带中尺度涡旋生成发展的动力、热力机制,研究发现:(1)在副热带高压和大陆冷高压南侧反气旋性纬向水平风切变大值区、静力不稳定大气层结、积云对流潜热释放、低空急流、适当强度的冷空气有利于热带中尺度涡旋的形成和发展;(2)非线性惯性重力内波的孤立波解与这类热带中尺度涡旋有很好的联系,在静力不稳定的大气层结下,热带中尺度涡旋的形态主要由对流凝结潜热加热所决定,即潜热加热下的孤立波解要求热带中尺度涡旋在垂直方向是一个浅薄的涡旋系统;另外强盛的对流凝结潜热对热带中尺度涡旋垂直运动振幅的增强起主要作用,更有利于涡旋的发展和维持。基于天气事实分析的理论研究为深化影响海南的热带中尺度涡旋乃至南海中尺度对流系统的机理认识进行了探索。
1951—2020年广州地区极端气温指数年月尺度变化研究
江铭诺, 李冠毅, 何婉文, 王沛东, 李舒文
2022, 38(2): 239-252. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.022
摘要:
根据广州国家基本气象站1951—2020年的逐日气温资料,采用线性趋势法、距平及累积距平法和Mann-Kendall检验法,对WMO推荐的16种极端气温指数中的13种以及2种结合本地实际的新的极端气温指数共计15种指数进行计算,从月尺度和年尺度分析广州地区各极端气温指数随时间变化的趋势和突变年份,并对以往研究中较少探究的基期的选择对相对极端气温指数的结果影响进行了对比分析。(1) 从年尺度看,广州地区近70 a的夏日日数SU25、酷热日数SU35、热夜日数TR20、非常热夜日数TR26、最高气温TXx、最低气温TNn、最低气温最大值TNx、相对暖夜日数TN90p、暖昼日数TX90p、显著偏暖持续指数WSDI均呈现明显的上升趋势,相对冷夜日数TN10p、冷昼日数TX10p和偏冷持续指数CSDI呈现下降趋势,气温日较差DTR和最高气温最小值TXn变化趋势不明显;(2) 新的极端气温指数SU35和TR26的上升速率明显大于SU25和TR20的上升速率,能更好地反映近70 a昼夜体感炎热日数呈现极显著的上升趋势,更加符合评估气候变化对当地生产生活的影响;(3) 从月尺度来看近70 a广州地区的暖系列极值气温指数TXx和TNx在夏季出现了明显的上升;相对极端气温指数TX90p在广州地区气候学意义的夏季(4—10月)的上升趋势除了5月以外均达到极显著水平;广州地区夏季相对暖(热)昼的上升是导致全年相对暖(热)昼上升的主要因素, 这与国内大部分地区冬季升温较为明显的结论有所不同;(4) 以三个不同基期(1961—1990年/1971—2000年/1981—2010年)的选择对相对极端气温指数的计算结果影响发现,基期的不同选择对相对极端气温指数的计算结果有一定影响,但不影响其变化趋势;(5) 突变分析显示广州地区近70 a的SU25、SU35、TMAXmean(平均最高气温)、TXx和TX90p的突变发生在1997年前后;TR20、TR26、TMINmean(平均最低气温)、TNn、TNx、TN10p、TX10p和TN90p的突变发生在1985年前后;结果符合全球气候变化的大趋势,可以为广州地区应对气候变化和预防极端天气灾害提供科学的理论依据和参考。
超大城市综合气象观测试验之测风激光雷达数据评估
张志坚, 张静, 伍光胜, 高瑞泉
2022, 38(2): 253-264. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.023
摘要:
为评估用于超大城市综合气象观测试验的测风激光雷达,从最大有效探测高度和数据获取率两方面对测风激光雷达的探测能力进行分析,同时使用测风激光雷达与深圳气象梯度观测塔的测风资料从不同观测高度、不同观测值等方面进行对比分析,结果表明:测风激光雷达与深圳气象梯度观测塔的风速、风向一致性较好,相关系数分别为0.96、0.99,平均绝对误差分别为0.54 m/s、9.95 °,且不同高度层的测风结果也较为一致,但雨天和雾天条件对测风激光雷达的最大有效探测高度和数据获取率影响较大,设备探测能力受到一定的限制。
广西前汛期降水变化特征及其与东南太平洋海温变化的因果联系
覃皓, 伍丽泉, 何慧
2022, 38(2): 265-274. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.028
摘要:
利用1979—2019年全国160站逐月降水资料、国家气候中心的西太平洋副热带高压特征指数逐月资料、英国Hadley中心逐月海表面温度资料以及NCEP/NCAR逐月再分析资料,结合小波分析、相关分析、信息流以及合成分析方法,分析了广西前汛期降水的变化特征及其与东南太平洋海温变化的因果联系。结果表明:近40 a来广西前汛期降水呈弱增多趋势,在1980年代末至21世纪初存在显著的3~5 a周期。在1980年代至1990年代初为少雨期,而在20世纪末至21世纪初期转为多雨期。东南太平洋是海温影响广西前汛期降水的关键区,同年春季以及同期该区域海温变化是造成广西前汛期降水变化的原因之一,海温升高(降低)能够部分导致降水的减少(增多)。同年春季海温偏冷年,关键区西侧为对流抑制,南太平洋出现异常反气旋环流响应,通过垂直环流引起澳大利亚西北侧上升运动异常,减弱了局地Hadley环流。该异常通过大气桥一方面使得副高增强增大,位置偏西偏南,有利于副高西侧的西南气流向广西输送水汽;另一方面使得广西地区上空局地Hadley下沉支减弱,受异常上升运动控制,对流增强,导致降水正异常。反之亦然。
不同边界层参数化方案对台风“利奇马”模拟的影响研究
仲鹏志, 冶磊, 李煜斌, 吴彬贵, 高志球
2022, 38(2): 275-289. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.024
摘要:
基于中尺度数值模式WRF,对比分析了六种大气边界层物理过程参数化方案(BouLac、MYJ、UW、YSU、ACM2、SH)对台风“利奇马”模拟结果的影响。结果表明,不同边界层方案对“利奇马”路径的模拟结果影响较小,但对其强度和结构演变的模拟结果影响显著。其中,局地闭合方案UW方案模拟的结果最强,局地闭合方案BouLac次之,而局地闭合方案MYJ和三种非局地闭合方案YSU、ACM2和SH的模拟强度都较弱。这些方案中,BouLac模拟的海平面最低气压与实况最为接近。通过对比这些边界层方案的模拟结果发现,由于台风强度的差异受到热力和动力的共同影响,边界层方案如模拟得到的地表潜热通量和边界层中湍流扩散系数较大,将导致较大的径向风和低层辐合,从而模拟得到较强的台风强度;反之,则台风强度较弱。
南海夏季风垂直结构的变化特征及其对中国东部降水的影响
陈彦伟, 巩远发, 姜润
2022, 38(2): 290-300. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.025
摘要:
采用NCEP/NCAR再分析月平均资料和NOAA全球逐日降水资料,首先利用EOF方法分析了南海夏季风的垂直结构时空变化特征,然后初步探讨了南海夏季风垂直结构对中国夏季降水的影响和机制。(1) 南海夏季风的垂直结构有明显的年际和年代际变化特征。EOF第一模态型主要表现为南海夏季风垂直结构的年际变化特征,为对流层低层西南风和对流层高层东北风同时增强(同时减弱)(简称“低层-高层同时增强”和“低层-高层同时减弱”)两种典型结构变化;EOF第二模态主要表现为南海夏季风垂直结构的年代际变化,为对流低层(高层)西南风(东北风)由下向上的增强到减弱变化和相反的对流层低层(高层)西南风(东北风)减弱到增强的变化(简称“低层强弱-高层强弱”和“低层弱强-高层弱强”)的两个不同年代(时段)的垂直结构变化。(2) 南海夏季风垂直结构变化通过改变对流层低层、高层的环流异常变化来影响中国东部夏季降水的异常变化。南海夏季风呈“低层-高层同时增强”垂直结构时,南海低纬热带季风环流异常加强,长江流域低层辐散、高层辐合及异常下沉运动,其南侧的华南地区和北侧的东北地区是低层辐合、高层辐散和异常上升运动,导致华南降水异常偏多、长江流域降水偏少、北方降水偏多;在“低层-高层同时减弱”年,则相反。南海夏季风呈“低层弱强-高层弱强”垂直结构时,我国东部地区自华南到东北,分别是低层辐合(辐散)、高层辐散(辐合)的有利于上升(下沉)运动的环流条件,华南、江淮地区降水增多,江南、东北地区降水减少;对“低层强弱-高层强弱”时段,则相反。
基于加密探空资料的上海不同云天下AIRS/Aqua相对湿度廓线反演精度研究
蒋文泽, 刘琼, 陈勇航, 黄艺伟, 赵兵科, 吴峻石, 周海江, 陈帅妤
2022, 38(2): 301-310. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.027
摘要:
目前云对卫星相对湿度廓线反演精度的影响研究大多是针对云量,对其他云属性的影响研究尚少,云高也是影响卫星相对湿度廓线反演精度的重要因素。利用上海宝山站L波段(1型)加密探空资料,分析了上海地区7—9月不同质量控制标识、云量和云顶高度条件下大气红外探测器AIRS/Aqua (Atmospheric Infrared Sounder) 相对湿度廓线的反演精度,以期为今后开展AIRS等卫星资料的同化研究提供科学依据。结果表明:(1)AIRS相对湿度廓线反演误差随着云量的增加而逐渐增大,并且随着气压值的升高,少云与多云时的均方根误差(Root Mean Squared Error, RMSE)之差有逐渐增大的趋势;(2)云顶高度越高,AIRS相对湿度廓线反演精度越差,云顶以上湿度廓线反演精度更高,而云顶以下高度的反演误差较大;(3)高云且多云时,AIRS相对湿度廓线的反演精度最差,850 hPa处,AIRS相对湿度反演数据与探空资料绝对误差的下限达到了[-63.51%];(4)虽然质量控制标识为0时,AIRS湿度廓线在对流层范围内的反演精度仍达不到无线电探空的水平,但是相对于质量控制标识1时,反演精度明显提高。
述评
基于卫星遥感的热带气旋定强技术综述
胡天慧, 余晖, 鲁小琴
2022, 38(2): 311-320. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.029
摘要:
热带气旋大部分时间活动在常规观测缺乏的海洋上,卫星遥感作为大范围对地观测的主要技术,为热带气旋强度估算(定强)提供了重要支撑。近年来,热带气旋定强技术的资料应用逐渐从单通道数据拓展到红外、水汽、微波等多通道数据,建模方法也从人为特征提取的线性模型发展到自动特征工程的非线性深度学习模型。在未来,多通道和多卫星资料的融合应用依旧是重点,将人为定义的特征因子与深度学习方法相结合、在静止卫星上搭载微波探测仪器等预计会带来定强精度的新突破。