2014年 第30卷 第4期
2014, (4): 601-611.
摘要:
城市化气候效应已经成为区域气候变化中不可忽略的人为因子。根据人口总量、人口密度和MODIS LC三种不同的分类方法划分了城市站和乡村站，利用逐日降水资料探讨了我国东部长江三角洲、珠江三角洲及京津唐等三大城市群的发展对降水变化特征的可能影响，主要得到以下结论：不同区域城市化发展对降水变化的影响存在差异；1960—2009年间，长三角和珠三角城市群城市化均有使降水变化趋势增加的作用，而京津唐城市群城市化作用不明显。不同城市化发展阶段对降水变化影响也存在差异；城市化发展慢速期(1960—1979年)，城乡间降水变化趋势差异不明显，城、乡间降水变化趋势差异对城、乡站分类方法很敏感；而城市化发展快速期(1980—2009年)，三大城市群的城市化发展都有使降水增加的作用，且不受城、乡站分类方法的影响。
城市化气候效应已经成为区域气候变化中不可忽略的人为因子。根据人口总量、人口密度和MODIS LC三种不同的分类方法划分了城市站和乡村站，利用逐日降水资料探讨了我国东部长江三角洲、珠江三角洲及京津唐等三大城市群的发展对降水变化特征的可能影响，主要得到以下结论：不同区域城市化发展对降水变化的影响存在差异；1960—2009年间，长三角和珠三角城市群城市化均有使降水变化趋势增加的作用，而京津唐城市群城市化作用不明显。不同城市化发展阶段对降水变化影响也存在差异；城市化发展慢速期(1960—1979年)，城乡间降水变化趋势差异不明显，城、乡间降水变化趋势差异对城、乡站分类方法很敏感；而城市化发展快速期(1980—2009年)，三大城市群的城市化发展都有使降水增加的作用，且不受城、乡站分类方法的影响。
2014, (4): 612-622.
摘要:
为了对我国东南沿海地区的云类型/下垫面进行客观定量检测，从云的光学特性出发，利用卫星图像上各种云型/下垫面呈现出的光谱特征，结合白天正午样本集，分析云的光谱特征差异，提出一种利用通道亮温和通道间亮温差及反照率等，识别发展较强的对流云、高中低混合多层云、中低层水云、薄高云和晴空的方法。通过样本采集、绘制散点图、检测试验，建立FY-2C云类型/下垫面识别流程，给出白天及夜间适合的检测判据。结果表明：强对流云团的光谱特征最显著，其判别相对简单，采用单通道或通道间亮温差即可获得较好的判别效果，但也存在对密实卷云错判的情形；与天气过程相联系的高中低混合多层云光谱特征也比较明显，较易识别，但高中低混合多层云和厚卷云以及发展较强的对流云光谱特征存在相似之处，在一些云层边界或交界处还是存在一些错判；暖水云和薄卷云的判识对可见光通道依赖性较强。经过多光谱云分析，可间接确定云相态，并可为其它云参数（云顶高、光学厚度及有效粒子半径等）的反演提供有利信息。
为了对我国东南沿海地区的云类型/下垫面进行客观定量检测，从云的光学特性出发，利用卫星图像上各种云型/下垫面呈现出的光谱特征，结合白天正午样本集，分析云的光谱特征差异，提出一种利用通道亮温和通道间亮温差及反照率等，识别发展较强的对流云、高中低混合多层云、中低层水云、薄高云和晴空的方法。通过样本采集、绘制散点图、检测试验，建立FY-2C云类型/下垫面识别流程，给出白天及夜间适合的检测判据。结果表明：强对流云团的光谱特征最显著，其判别相对简单，采用单通道或通道间亮温差即可获得较好的判别效果，但也存在对密实卷云错判的情形；与天气过程相联系的高中低混合多层云光谱特征也比较明显，较易识别，但高中低混合多层云和厚卷云以及发展较强的对流云光谱特征存在相似之处，在一些云层边界或交界处还是存在一些错判；暖水云和薄卷云的判识对可见光通道依赖性较强。经过多光谱云分析，可间接确定云相态，并可为其它云参数（云顶高、光学厚度及有效粒子半径等）的反演提供有利信息。
2014, (4): 623-632.
摘要:
针对数值预报中ATMS卫星资料的同化应用问题，在WRFDA框架下扩展了对ATMS卫星资料的同化功能，选择2012年7月第9号强台风“苏拉”开展初步研究，比较了NOAA18卫星上搭载微波传感器AMSUA/MHS的结果，分析卫星资料特征并试验资料同化应用对区域数值预报的影响。结果表明，ATMS探测质量优于或与AMSUA/MHS相当；同时由于ATMS具备的高空间覆盖率、增多的温度探测扫描点和湿度探测通道，可为资料同化系统提供更丰富的观测信息，有效改善数值预报效果。ATMS卫星资料的降噪处理是资料同化应用的一个初始环节，对于个例的研究结果表明，总体上可以降低噪声和提高资料的使用效果，但在湿度探测段低层通道存在经偏差订正后降噪处理结果误差有所增大的现象，说明针对处理方式还需要调整资料应用的多个环节。偏差订正前，卫星微波资料同化目前普遍使用的ATMS温度探测9通道和湿度探测22通道的卫星观测和模拟间存在较大偏差，是ATMS资料同化应用中需要注意的。此外，ATMS卫星探测与AMSUA/MHS探测通道设置较大的差别之一在于窗区通道，由此主要依据窗区通道探测的云检测方案在ATMS资料同化应用中需要加以调整和试验。
针对数值预报中ATMS卫星资料的同化应用问题，在WRFDA框架下扩展了对ATMS卫星资料的同化功能，选择2012年7月第9号强台风“苏拉”开展初步研究，比较了NOAA18卫星上搭载微波传感器AMSUA/MHS的结果，分析卫星资料特征并试验资料同化应用对区域数值预报的影响。结果表明，ATMS探测质量优于或与AMSUA/MHS相当；同时由于ATMS具备的高空间覆盖率、增多的温度探测扫描点和湿度探测通道，可为资料同化系统提供更丰富的观测信息，有效改善数值预报效果。ATMS卫星资料的降噪处理是资料同化应用的一个初始环节，对于个例的研究结果表明，总体上可以降低噪声和提高资料的使用效果，但在湿度探测段低层通道存在经偏差订正后降噪处理结果误差有所增大的现象，说明针对处理方式还需要调整资料应用的多个环节。偏差订正前，卫星微波资料同化目前普遍使用的ATMS温度探测9通道和湿度探测22通道的卫星观测和模拟间存在较大偏差，是ATMS资料同化应用中需要注意的。此外，ATMS卫星探测与AMSUA/MHS探测通道设置较大的差别之一在于窗区通道，由此主要依据窗区通道探测的云检测方案在ATMS资料同化应用中需要加以调整和试验。
2014, (4): 633-642.
摘要:
针对采用单层模式大气中统计求解风压场平衡关系的不足，采用改进方案，在表达动力平衡约束时考虑不同层次上变量之间的相关，利用整层模式大气中的旋转风场统计求解每一层上质量场的平衡部分。改进方案通过类岭回归方法减少多重共线性以及小尺度噪音对统计求解的不利影响，提高了统计结果的稳健程度。数值试验结果表明，相对于原有方案，采用整层模式大气统计求解的方案能更好地保证质量场在垂直方向分析的合理性，减少数字滤波初始化对分析增量的调整，提高位温的分析效果。在冬、夏两个代表月同化预报循环的对比试验中，改进方案对温度场的预报效果有明显提高，对风压场预报也有一定程度的正效果。
针对采用单层模式大气中统计求解风压场平衡关系的不足，采用改进方案，在表达动力平衡约束时考虑不同层次上变量之间的相关，利用整层模式大气中的旋转风场统计求解每一层上质量场的平衡部分。改进方案通过类岭回归方法减少多重共线性以及小尺度噪音对统计求解的不利影响，提高了统计结果的稳健程度。数值试验结果表明，相对于原有方案，采用整层模式大气统计求解的方案能更好地保证质量场在垂直方向分析的合理性，减少数字滤波初始化对分析增量的调整，提高位温的分析效果。在冬、夏两个代表月同化预报循环的对比试验中，改进方案对温度场的预报效果有明显提高，对风压场预报也有一定程度的正效果。
2014, (4): 643-653.
摘要:
中国探空系统的湿度传感器从59型探空仪的肠膜湿元件改为L波段电子探空仪的碳湿敏碳质电阻后，敏感度极大提高，滞后误差明显减小，但出现新的问题，即在中低空经常出现极度偏干的现象，而且偏干层的厚度很大。利用2008年12月—2009年11月中国91个L波段探空站的相对湿度观测数据，初步分析了L波段探空系统相对湿度观测异常偏干的问题，得到结论：L波段探空系统相对湿度观测在对流层中下层出现异常偏干的现象，不是个别现象，具有相当的普遍性，占整个观测的10%～20%，其中在中国西南和东部沿海地区出现的概率更高，可达20%～40%；并且主要出现在对流层中低层650～500 hPa的高度上，起始高度可以到900 hPa以下；该现象具有明显的季节变化特征，与中国东部地区雨带的移动有较好的对应关系，冬季主要出现在贵州、广西和广东等地区，春夏秋季节逐渐随着雨带北移，然后南撤。L波段探空系统相对湿度观测的异常偏干已经超过了大气中可能出现的自然异常，主要是湿度传感器的不良性能造成的问题，并与探空球上升过程中湿度传感器穿过的云型特点有关。这些异常偏干的相对湿度数据不是真实反应大气状态的错误数据，在使用过程中应采取有效措施克服。
中国探空系统的湿度传感器从59型探空仪的肠膜湿元件改为L波段电子探空仪的碳湿敏碳质电阻后，敏感度极大提高，滞后误差明显减小，但出现新的问题，即在中低空经常出现极度偏干的现象，而且偏干层的厚度很大。利用2008年12月—2009年11月中国91个L波段探空站的相对湿度观测数据，初步分析了L波段探空系统相对湿度观测异常偏干的问题，得到结论：L波段探空系统相对湿度观测在对流层中下层出现异常偏干的现象，不是个别现象，具有相当的普遍性，占整个观测的10%～20%，其中在中国西南和东部沿海地区出现的概率更高，可达20%～40%；并且主要出现在对流层中低层650～500 hPa的高度上，起始高度可以到900 hPa以下；该现象具有明显的季节变化特征，与中国东部地区雨带的移动有较好的对应关系，冬季主要出现在贵州、广西和广东等地区，春夏秋季节逐渐随着雨带北移，然后南撤。L波段探空系统相对湿度观测的异常偏干已经超过了大气中可能出现的自然异常，主要是湿度传感器的不良性能造成的问题，并与探空球上升过程中湿度传感器穿过的云型特点有关。这些异常偏干的相对湿度数据不是真实反应大气状态的错误数据，在使用过程中应采取有效措施克服。
2014, (4): 654-662.
摘要:
合理的背景场误差协方差矩阵是做好变分同化的关键。为进一步认识背景场误差协方差矩阵在中尺度预报中的作用，对背景场误差协方差中平衡关系的纬度依赖特征及其对中尺度同化及预报效果的影响进行了研究。为使得平衡关系既包含纬度依赖特征，又降低纬度依赖带来的非平衡的噪音信息，在背景场误差协方差矩阵构造的平衡变换过程中引入了递归滤波的方法，对平衡变换中的回归系数进行了滤波平滑。同化单点观测的理想试验表明纬度依赖的背景场误差协方差具有更合理的动力关系，且滤波后的背景场误差协方差既保持了纬度依赖特征且明显平滑了噪音信息。台风“莫拉克”同化数值模拟试验表明纬度依赖的背景场误差协方差明显提高了36 h及以上的中心海平面最低气压和路径预报的预报效果。
合理的背景场误差协方差矩阵是做好变分同化的关键。为进一步认识背景场误差协方差矩阵在中尺度预报中的作用，对背景场误差协方差中平衡关系的纬度依赖特征及其对中尺度同化及预报效果的影响进行了研究。为使得平衡关系既包含纬度依赖特征，又降低纬度依赖带来的非平衡的噪音信息，在背景场误差协方差矩阵构造的平衡变换过程中引入了递归滤波的方法，对平衡变换中的回归系数进行了滤波平滑。同化单点观测的理想试验表明纬度依赖的背景场误差协方差具有更合理的动力关系，且滤波后的背景场误差协方差既保持了纬度依赖特征且明显平滑了噪音信息。台风“莫拉克”同化数值模拟试验表明纬度依赖的背景场误差协方差明显提高了36 h及以上的中心海平面最低气压和路径预报的预报效果。
2014, (4): 663-674.
摘要:
利用增长模繁殖法(BGM)，对2012年6月我国长江中下游及华南地区的一次强降水过程进行了不同扰动方案的集合预报试验研究。分别对集合预报中只考虑初值扰动、加入模式物理过程扰动和加入地表参量扰动的三种不同扰动方案进行了对比试验，并对最优试验方案的降水集合预报结果进行检验分析。(1) 同时考虑风场、温度场、湿度场、高度场和地表参量的初值扰动，以及考虑模式物理过程扰动的降水集合预报效果最优，可有效提高灾害性天气的预报效果。(2) 初值扰动和模式物理过程扰动对降水预报都有着重要的影响，相同的模式物理过程扰动会由于不同的初值扰动而产生较大差异，并且扰动的集合平均预报对降水有较好的指导意义 。(3) 对于位势高度场预报检验 ，集合预报平均要好于控制预报，并且随着预报时效延长，这种优势更加明显。(4) 对此次强降水过程在长江中下游、华南地区和全国区域的各量级降水预报TS评分检验可知，集合预报较单一的决定性预报(控制预报)效果有明显改善；集合平均预报一般都好于控制预报 ，同时集合预报也为预报员提供了天气不确定性的警示作用。
利用增长模繁殖法(BGM)，对2012年6月我国长江中下游及华南地区的一次强降水过程进行了不同扰动方案的集合预报试验研究。分别对集合预报中只考虑初值扰动、加入模式物理过程扰动和加入地表参量扰动的三种不同扰动方案进行了对比试验，并对最优试验方案的降水集合预报结果进行检验分析。(1) 同时考虑风场、温度场、湿度场、高度场和地表参量的初值扰动，以及考虑模式物理过程扰动的降水集合预报效果最优，可有效提高灾害性天气的预报效果。(2) 初值扰动和模式物理过程扰动对降水预报都有着重要的影响，相同的模式物理过程扰动会由于不同的初值扰动而产生较大差异，并且扰动的集合平均预报对降水有较好的指导意义 。(3) 对于位势高度场预报检验 ，集合预报平均要好于控制预报，并且随着预报时效延长，这种优势更加明显。(4) 对此次强降水过程在长江中下游、华南地区和全国区域的各量级降水预报TS评分检验可知，集合预报较单一的决定性预报(控制预报)效果有明显改善；集合平均预报一般都好于控制预报 ，同时集合预报也为预报员提供了天气不确定性的警示作用。
2014, (4): 675-686.
摘要:
为了在资料同化中更好地应用多尺度同化技术，针对当前GRAPES多尺度3D-Var同化系统中背景误差协方差设置的缺陷，探讨如何引入随时间演变的多尺度信息的方法。首先，基于GRAPES模式集合预报系统，利用集合预报结果构造了新型的背景误差协方差，该新型协方差的标准差与相关关系能随着时间演变而发生变化，即具有时间依赖特征。然后，为了考虑背景误差协方差的多尺度特征，针对不同尺度背景场将该新型协方差进行不同程度的缩放，即假设不同尺度的背景误差单变量标准差与相关尺度以及多变量相关系数与原估计值之间存在一定的比例关系。通过选择不同的缩放系数，其对应的分析增量将产生不同量值与尺度的变化，即可对相应的分析场进行多尺度调整。
为了在资料同化中更好地应用多尺度同化技术，针对当前GRAPES多尺度3D-Var同化系统中背景误差协方差设置的缺陷，探讨如何引入随时间演变的多尺度信息的方法。首先，基于GRAPES模式集合预报系统，利用集合预报结果构造了新型的背景误差协方差，该新型协方差的标准差与相关关系能随着时间演变而发生变化，即具有时间依赖特征。然后，为了考虑背景误差协方差的多尺度特征，针对不同尺度背景场将该新型协方差进行不同程度的缩放，即假设不同尺度的背景误差单变量标准差与相关尺度以及多变量相关系数与原估计值之间存在一定的比例关系。通过选择不同的缩放系数，其对应的分析增量将产生不同量值与尺度的变化，即可对相应的分析场进行多尺度调整。
2014, (4): 687-699.
摘要:
2007年7月8日清晨，中尺度对流系统(MCS)沿着梅雨锋南缘准东西向切变线形成和发展，造成了淮河流域特大暴雨。本文综合分析高分辨率的雷达回波和地面观测资料，较严格验证了1.1 km分辨率的数值模拟结果，进而研究了模拟的MCS成熟阶段的深对流(DC)和层云降水区域(RST)空气垂直运动(w)及其预报方程倾向项的分布。DC区域内以强空气上升运动为主，最强上升运动在对流层中层(~6 km)，在低层(<1.5 km)空气上升和下沉运动并存；RST区域中高层弱上升、低层(4～5 km以下)弱下沉。w预报方程各项中，空气扰动密度浮力项(B1)、扰动气压梯度力项(PGA)和水凝物拖曳项(B2)起着主要作用。在DC区域，低层(1.5 km以下)B1项有助于高?se空气上升和低?se空气下沉，PGA有助于空气上升运动，即热力和动力作用共同影响着新的对流的形成；2～10 km高度，水物质的相变造成的热力作用支持着DC区域内强烈的上升运动；云顶附近B1为负、PGA为正，这可能是因为空气弱的上升运动导致绝热冷却和长波辐射的冷却作用。与DC区域相比，RST区域内各项的强度比较弱，在~5 km高度以下，雨滴蒸发冷却作用是导致空气下沉运动的最重要的因子；5～12 km高度，从DC区域卷出到RST区域的暖湿空气及凝华所释放的潜热是造成正的浮力作用(B1>0)的主要原因；云顶附近则与DC的情况类似。
2007年7月8日清晨，中尺度对流系统(MCS)沿着梅雨锋南缘准东西向切变线形成和发展，造成了淮河流域特大暴雨。本文综合分析高分辨率的雷达回波和地面观测资料，较严格验证了1.1 km分辨率的数值模拟结果，进而研究了模拟的MCS成熟阶段的深对流(DC)和层云降水区域(RST)空气垂直运动(w)及其预报方程倾向项的分布。DC区域内以强空气上升运动为主，最强上升运动在对流层中层(~6 km)，在低层(<1.5 km)空气上升和下沉运动并存；RST区域中高层弱上升、低层(4～5 km以下)弱下沉。w预报方程各项中，空气扰动密度浮力项(B1)、扰动气压梯度力项(PGA)和水凝物拖曳项(B2)起着主要作用。在DC区域，低层(1.5 km以下)B1项有助于高?se空气上升和低?se空气下沉，PGA有助于空气上升运动，即热力和动力作用共同影响着新的对流的形成；2～10 km高度，水物质的相变造成的热力作用支持着DC区域内强烈的上升运动；云顶附近B1为负、PGA为正，这可能是因为空气弱的上升运动导致绝热冷却和长波辐射的冷却作用。与DC区域相比，RST区域内各项的强度比较弱，在~5 km高度以下，雨滴蒸发冷却作用是导致空气下沉运动的最重要的因子；5～12 km高度，从DC区域卷出到RST区域的暖湿空气及凝华所释放的潜热是造成正的浮力作用(B1>0)的主要原因；云顶附近则与DC的情况类似。
2014, (4): 700-706.
摘要:
为了评估同化ATOVS卫星微波资料在台风数值预报中的影响，利用中尺度模式WRF和三维变分同化系统WRFDA，采用国家卫星气象中心接收处理的卫星微波温度计AMSU-A辐射率L1c数据集，针对在2008年台风季中影响我国大陆的8个台风典型，开展批量卫星资料同化和数值预报试验。对同化效果的检验和对同化前、后西太平洋副热带高压的分析表明：AMSU-A资料对台风预报有改进作用，在44%的48 h预报样本中同化后路径有改善；同化微波资料后，副热带高压的改变直接影响台风路径。
为了评估同化ATOVS卫星微波资料在台风数值预报中的影响，利用中尺度模式WRF和三维变分同化系统WRFDA，采用国家卫星气象中心接收处理的卫星微波温度计AMSU-A辐射率L1c数据集，针对在2008年台风季中影响我国大陆的8个台风典型，开展批量卫星资料同化和数值预报试验。对同化效果的检验和对同化前、后西太平洋副热带高压的分析表明：AMSU-A资料对台风预报有改进作用，在44%的48 h预报样本中同化后路径有改善；同化微波资料后，副热带高压的改变直接影响台风路径。
2014, (4): 707-718.
摘要:
利用国家气候中心提供的753站逐日降水及TRMM 3b42卫星降水资料，NOAA向外长波辐射(OLR)资料及NCEP/NCAR再分析数据集，对长江中下游地区春夏出现的旱涝急转现象进行详细分析，探讨了长江中下游旱涝急转年多尺度低频振荡特征及其对旱涝急转的影响。(1) 2011年作为长江中下游夏季旱涝急转的典型年，转折前后大气环流场存在显著差异，副高短期活动、孟加拉湾低槽及中高纬度槽脊对旱涝急转具有重要影响。(2) 2011年长江中下游夏季降水具有多时间尺度周期特征，10～20 d 及30～60 d 低频分量是夏季降水的重要组成部分，不同低频分量具有不同的作用关键区域，相应的低频系统也有差别。前者在南海-西太平洋地区最活跃，具体表现为低频反气旋的发生发展；后者则主要活跃在阿拉伯海-孟加拉湾地区，低频对流加强是该地区最主要的特征。(3) 副高的短期活动是造成2011年长江中下游旱涝急转的关键，它的西伸和加强在低频场上表现为南海-西太平洋附近10～20 d 低频反气旋的发展加强，后者与孟加拉湾地区30～60 d低频对流的影响相互叠加，在旱涝急转期作用达到最强；孟加拉湾地区30～60 d低频对流旺盛发展，OLR极值转变要早于南海-西太平洋地区副高极值的变化约5 d的时间，可能是影响副高西伸的一个重要因素。
利用国家气候中心提供的753站逐日降水及TRMM 3b42卫星降水资料，NOAA向外长波辐射(OLR)资料及NCEP/NCAR再分析数据集，对长江中下游地区春夏出现的旱涝急转现象进行详细分析，探讨了长江中下游旱涝急转年多尺度低频振荡特征及其对旱涝急转的影响。(1) 2011年作为长江中下游夏季旱涝急转的典型年，转折前后大气环流场存在显著差异，副高短期活动、孟加拉湾低槽及中高纬度槽脊对旱涝急转具有重要影响。(2) 2011年长江中下游夏季降水具有多时间尺度周期特征，10～20 d 及30～60 d 低频分量是夏季降水的重要组成部分，不同低频分量具有不同的作用关键区域，相应的低频系统也有差别。前者在南海-西太平洋地区最活跃，具体表现为低频反气旋的发生发展；后者则主要活跃在阿拉伯海-孟加拉湾地区，低频对流加强是该地区最主要的特征。(3) 副高的短期活动是造成2011年长江中下游旱涝急转的关键，它的西伸和加强在低频场上表现为南海-西太平洋附近10～20 d 低频反气旋的发展加强，后者与孟加拉湾地区30～60 d低频对流的影响相互叠加，在旱涝急转期作用达到最强；孟加拉湾地区30～60 d低频对流旺盛发展，OLR极值转变要早于南海-西太平洋地区副高极值的变化约5 d的时间，可能是影响副高西伸的一个重要因素。
2014, (4): 719-726.
摘要:
基于夏季逐日最高气温和卫星遥感夜间灯光数据，分析了1971—2011年浙江省夏季极端高温事件的变化及其与城市化之间的联系。结果显示，过去41年浙江省绝大多数气象站点的夏季高温日数和高温度日数都呈现出增加的趋势，其中，环杭州湾城市群、温台沿海城市带和金华-义乌三大城市群地区的夏季高温日数和度日数的增加更显著；基于逐日气温95百分位数和35 ℃阈值两种高温日定义方法的研究结果相当一致，都表明由于城市热岛效应的存在，使得城市站比农村站具有更多的高温天数和更强的高温强度；进入21世纪，浙江省城市站相对于农村站的高温日数增加更显著，这与2000年以后城市化进程的加快密切相关。
基于夏季逐日最高气温和卫星遥感夜间灯光数据，分析了1971—2011年浙江省夏季极端高温事件的变化及其与城市化之间的联系。结果显示，过去41年浙江省绝大多数气象站点的夏季高温日数和高温度日数都呈现出增加的趋势，其中，环杭州湾城市群、温台沿海城市带和金华-义乌三大城市群地区的夏季高温日数和度日数的增加更显著；基于逐日气温95百分位数和35 ℃阈值两种高温日定义方法的研究结果相当一致，都表明由于城市热岛效应的存在，使得城市站比农村站具有更多的高温天数和更强的高温强度；进入21世纪，浙江省城市站相对于农村站的高温日数增加更显著，这与2000年以后城市化进程的加快密切相关。
2014, (4): 727-735.
摘要:
利用区域气候模式WRF对2003年夏季长江三角洲极端区域气候进行高分辨率模拟，通过与站点观测降水、TRMM反演降水的对比分析表明，模式较合理地模拟出2003年夏季长江三角洲降水的主要特征，模拟的夏季各月平均降水量和强降水中心位置及降水强度都与实况较接近；模拟和观测的江淮流域、长江流域及浙江南部的区域平均逐日降水序列的相关系数较高；模拟出小雨、中雨和暴雨三类不同等级的降水概率特征，对暴雨概率分布的模拟结果最好；还模拟出长江三角洲梅雨期的多次中尺度强暴雨事件，模拟的暴雨发生时间和发生区域及雨带南移、北跳与实况都很接近，但降水量略有偏差。模式合理模拟出2003年夏季高温天气较多以及受多次强降水冷却效应引起长江以南、以北地区温差较大的区域气候特征，模拟的最低、最高气温的空间分布及极大值中心与观测都较接近，最低气温模拟结果更好；还非常好地模拟出了区域平均的逐日最高、最低气温的时间演变特征，比降水更接近观测，并具有更高的时间相关系数。
利用区域气候模式WRF对2003年夏季长江三角洲极端区域气候进行高分辨率模拟，通过与站点观测降水、TRMM反演降水的对比分析表明，模式较合理地模拟出2003年夏季长江三角洲降水的主要特征，模拟的夏季各月平均降水量和强降水中心位置及降水强度都与实况较接近；模拟和观测的江淮流域、长江流域及浙江南部的区域平均逐日降水序列的相关系数较高；模拟出小雨、中雨和暴雨三类不同等级的降水概率特征，对暴雨概率分布的模拟结果最好；还模拟出长江三角洲梅雨期的多次中尺度强暴雨事件，模拟的暴雨发生时间和发生区域及雨带南移、北跳与实况都很接近，但降水量略有偏差。模式合理模拟出2003年夏季高温天气较多以及受多次强降水冷却效应引起长江以南、以北地区温差较大的区域气候特征，模拟的最低、最高气温的空间分布及极大值中心与观测都较接近，最低气温模拟结果更好；还非常好地模拟出了区域平均的逐日最高、最低气温的时间演变特征，比降水更接近观测，并具有更高的时间相关系数。
2014, (4): 736-746.
摘要:
利用自动站资料，常规探空资料和NCEP再分析资料对2008—2010年重庆地区的西南低涡暴雨进行了统计，并按照西南低涡的移动路径，将影响重庆暴雨的西南低涡分为偏东路径型、东北路径型和停滞少动型。综合分析以上三种类型天气背景后发现，影响重庆暴雨的西南低涡移动路径主要受大尺度环流形势场影响。利用中尺度数值模式(AREM)对此三种类型典型个例进行模拟和分析发现，不同移动路径的西南低涡具有一些相似的结构特征：西南低涡造成的降水落区通常位于低涡中心附近(以东侧为主)，整个降水过程雨带分布与低涡移动路径相一致。垂直运动强度与低层位势高度的大小成反比。低涡发展增强阶段，垂直运动最强，低层大气以东南风为主，大气稳定度也最低。最大辐合辐散出现时间与垂直速度极大值出现时间相一致，最大涡度出现时间略滞后于最强辐合出现时间。
利用自动站资料，常规探空资料和NCEP再分析资料对2008—2010年重庆地区的西南低涡暴雨进行了统计，并按照西南低涡的移动路径，将影响重庆暴雨的西南低涡分为偏东路径型、东北路径型和停滞少动型。综合分析以上三种类型天气背景后发现，影响重庆暴雨的西南低涡移动路径主要受大尺度环流形势场影响。利用中尺度数值模式(AREM)对此三种类型典型个例进行模拟和分析发现，不同移动路径的西南低涡具有一些相似的结构特征：西南低涡造成的降水落区通常位于低涡中心附近(以东侧为主)，整个降水过程雨带分布与低涡移动路径相一致。垂直运动强度与低层位势高度的大小成反比。低涡发展增强阶段，垂直运动最强，低层大气以东南风为主，大气稳定度也最低。最大辐合辐散出现时间与垂直速度极大值出现时间相一致，最大涡度出现时间略滞后于最强辐合出现时间。
2014, (4): 747-754.
摘要:
利用美国NCAR/NCEP的1951—2001年全球大气日平均再分析资料，对南海区域的高低层大气长波的变化特征及其与南海夏季风爆发时间的关系进行分析。结果表明，（1） 纬向1～3波合成风场基本反映原始纬向风场的变化，南海地区处于东西风带的南北过渡区。（2） 对流层高低层（200 hPa和850 hPa）纬向1波在南海区域累加值（S1）正负转换时间与南海夏季风建立日期较吻合。高层S1由正值稳定变为负值（西风转为东风）的时间比南海夏季风爆发提前1～2候，低层S1由负值稳定转为正值（东风转为西风）的时间则几乎与南海夏季风爆发时间同期。（3） 以低层纬向1波（S1）值随时间的变化为主要指标，定义了一个南海夏季风爆发指数，该指数对南海夏季风的建立具有较好的反映能力。
利用美国NCAR/NCEP的1951—2001年全球大气日平均再分析资料，对南海区域的高低层大气长波的变化特征及其与南海夏季风爆发时间的关系进行分析。结果表明，（1） 纬向1～3波合成风场基本反映原始纬向风场的变化，南海地区处于东西风带的南北过渡区。（2） 对流层高低层（200 hPa和850 hPa）纬向1波在南海区域累加值（S1）正负转换时间与南海夏季风建立日期较吻合。高层S1由正值稳定变为负值（西风转为东风）的时间比南海夏季风爆发提前1～2候，低层S1由负值稳定转为正值（东风转为西风）的时间则几乎与南海夏季风爆发时间同期。（3） 以低层纬向1波（S1）值随时间的变化为主要指标，定义了一个南海夏季风爆发指数，该指数对南海夏季风的建立具有较好的反映能力。
2014, (4): 755-762.
摘要:
非球形粒子的散射特性研究是双偏振雷达探测数据处理和释义的基础，非球形状同样会影响常规雷达探测数据的处理和释义。在利用雷达进行降水观测的过程中，需要考虑旋转扁椭球雨滴的散射特性。Gans理论和T矩阵法是常用于计算椭球粒子散射特性的算法，但其算法差异会对雷达探测反演带来不同的结果。利用Gans理论和T矩阵法的数值计算，分析旋转扁椭球雨滴的后向散射截面，同时对比常用雷达波段（S、C、X和Ku）内两种算法的后向散射截面的相对差别，以相对差别的阈值得到Gans理论可适用于计算旋转扁椭球雨滴后向散射截面的最大等效半径和尺度参数。在常用雷达波长处对该差异造成的雷达反射率因子Zh和差反射率因子ZDR的影响进行分析。结果表明，在MP雨滴谱下，X波段处Zh的算法差异可达1.66 dBZ，在C波段处ZDR的算法差异可达0.75 dBZ，其他各波长处也有差异。
非球形粒子的散射特性研究是双偏振雷达探测数据处理和释义的基础，非球形状同样会影响常规雷达探测数据的处理和释义。在利用雷达进行降水观测的过程中，需要考虑旋转扁椭球雨滴的散射特性。Gans理论和T矩阵法是常用于计算椭球粒子散射特性的算法，但其算法差异会对雷达探测反演带来不同的结果。利用Gans理论和T矩阵法的数值计算，分析旋转扁椭球雨滴的后向散射截面，同时对比常用雷达波段（S、C、X和Ku）内两种算法的后向散射截面的相对差别，以相对差别的阈值得到Gans理论可适用于计算旋转扁椭球雨滴后向散射截面的最大等效半径和尺度参数。在常用雷达波长处对该差异造成的雷达反射率因子Zh和差反射率因子ZDR的影响进行分析。结果表明，在MP雨滴谱下，X波段处Zh的算法差异可达1.66 dBZ，在C波段处ZDR的算法差异可达0.75 dBZ，其他各波长处也有差异。
2014, (4): 763-768.
摘要:
利用中国气象局广州热带海洋气象研究所数值模式预报的12 km产品，对广州市加密的雷达径向风资料进行修正，计算出较高分辨率的螺旋度分布，从而对2011年4月17日广东省强对流过程进行分析。结果发现，利用较高分辨率的螺旋度可以更方便对较小尺度的强对流及雷雨大风天气的生成、发展过程进行诊断分析和监控预报；而相对螺旋度对强对流发生的指示效果明显好于普通的螺旋度指标。当强对流发生时，螺旋度的分布基本与垂直速度分布一致；在强对流发生地附近的上空，垂直风切变线十分明显，且强对流向上可达100 hPa高度，向下到达地面；在垂直方向上螺旋度大值区具有漏斗状特征，而垂直螺旋度仅在113.18 °E，22.98 °N附近上空存在一条上下垂直分布的较强大值线，说明该强对流天气过程具备一定的龙卷风特征。
利用中国气象局广州热带海洋气象研究所数值模式预报的12 km产品，对广州市加密的雷达径向风资料进行修正，计算出较高分辨率的螺旋度分布，从而对2011年4月17日广东省强对流过程进行分析。结果发现，利用较高分辨率的螺旋度可以更方便对较小尺度的强对流及雷雨大风天气的生成、发展过程进行诊断分析和监控预报；而相对螺旋度对强对流发生的指示效果明显好于普通的螺旋度指标。当强对流发生时，螺旋度的分布基本与垂直速度分布一致；在强对流发生地附近的上空，垂直风切变线十分明显，且强对流向上可达100 hPa高度，向下到达地面；在垂直方向上螺旋度大值区具有漏斗状特征，而垂直螺旋度仅在113.18 °E，22.98 °N附近上空存在一条上下垂直分布的较强大值线，说明该强对流天气过程具备一定的龙卷风特征。
2014, (4): 769-776.
摘要:
利用小波变换和集合经验模态分解（EEMD）的方法对广州市1908—2010年103 a的温度、降水资料进行多尺度分析，并对比EEMD和小波分析的差异。结果表明：（1） 小波分解基于先验的小波基函数和分解层次有较大的人为选择性，易产生虚假波动；（2） EEMD具有自适性，分解结果更稳定和一致，处理非线性、非平稳数据更准确；（3） EEMD分解显示，广州的温度、降水均存在2~6.8 a的年际尺度波动，年代际尺度上，温度表现为13.6 a、34 a、68 a的波动周期，降水存在22.6 a的波动周期。
利用小波变换和集合经验模态分解（EEMD）的方法对广州市1908—2010年103 a的温度、降水资料进行多尺度分析，并对比EEMD和小波分析的差异。结果表明：（1） 小波分解基于先验的小波基函数和分解层次有较大的人为选择性，易产生虚假波动；（2） EEMD具有自适性，分解结果更稳定和一致，处理非线性、非平稳数据更准确；（3） EEMD分解显示，广州的温度、降水均存在2~6.8 a的年际尺度波动，年代际尺度上，温度表现为13.6 a、34 a、68 a的波动周期，降水存在22.6 a的波动周期。
2014, (4): 777-785.
摘要:
利用地面加密观测资料、卫星云图和长沙多普勒天气雷达资料，结合GRAPES_Meso中尺度数值模式模拟结果，对2010年7月8—9日湘北特大致洪暴雨过程进行综合分析。此次大暴雨过程形成的环境条件是低层切变线维持并诱发出地面风场辐合线，产生强烈的垂直上升运动，配合丰沛的水汽输送和高不稳定能量释放。造成局地强降水成因有：（1） 两个β中尺度强对流云团发展合并加强且停滞少动；（2） 在暴雨旺盛阶段，岳阳临湘强降水区的假相当位温θse线呈“ ”型结构，低层的假相当位温348线呈暖舌，向上伸展到630 hPa左右，而高层θse为向下凹的“漏斗”形状，这种层结热力结构不稳定强，非常有利于对流运动，很容易触发大暴雨发生；（3） 观测结果表明其维持机制是大暴雨发生在带状长回波带内，超过50 dbz的雷达回波强度稳定少动维持近4 h，导致强降水的持续性。
利用地面加密观测资料、卫星云图和长沙多普勒天气雷达资料，结合GRAPES_Meso中尺度数值模式模拟结果，对2010年7月8—9日湘北特大致洪暴雨过程进行综合分析。此次大暴雨过程形成的环境条件是低层切变线维持并诱发出地面风场辐合线，产生强烈的垂直上升运动，配合丰沛的水汽输送和高不稳定能量释放。造成局地强降水成因有：（1） 两个β中尺度强对流云团发展合并加强且停滞少动；（2） 在暴雨旺盛阶段，岳阳临湘强降水区的假相当位温θse线呈“ ”型结构，低层的假相当位温348线呈暖舌，向上伸展到630 hPa左右，而高层θse为向下凹的“漏斗”形状，这种层结热力结构不稳定强，非常有利于对流运动，很容易触发大暴雨发生；（3） 观测结果表明其维持机制是大暴雨发生在带状长回波带内，超过50 dbz的雷达回波强度稳定少动维持近4 h，导致强降水的持续性。
2014, (4): 786-794.
摘要:
由于冷暖空气持续交汇于长江中下游地区，2008年1月25—29日，南京地区普降大到暴雪。为揭示此次暴雪的形成机理和中尺度三维结构特征，利用南京-马鞍山双多普勒天气雷达时间同步体积扫描数据对1月26日的暴雪进行三维风场反演，研究了暴雪的三维动力结构。结果表明，此次暴雪的低层有β中尺度气旋性切变线和β中尺度涡旋活动，有利于气流抬升和水汽辐合，这对于降雪的维持和发展非常重要；中低层有较强烈的风垂直切变，这为暴雪的持续提供了动力条件。
由于冷暖空气持续交汇于长江中下游地区，2008年1月25—29日，南京地区普降大到暴雪。为揭示此次暴雪的形成机理和中尺度三维结构特征，利用南京-马鞍山双多普勒天气雷达时间同步体积扫描数据对1月26日的暴雪进行三维风场反演，研究了暴雪的三维动力结构。结果表明，此次暴雪的低层有β中尺度气旋性切变线和β中尺度涡旋活动，有利于气流抬升和水汽辐合，这对于降雪的维持和发展非常重要；中低层有较强烈的风垂直切变，这为暴雪的持续提供了动力条件。
2014, (4): 795-800.
摘要:
对已有太阳总辐射模型进行改进，并利用MODIS产品取代地表反照率经验公式，在更小积分步长内进行计算，开发了复杂地形下太阳总辐射高分辨率模拟模型。应用1 km分辨率的数字高程模型(DEM)数据以及常规气象资料，对广东2个辐射站的太阳总辐射进行验证。结果表明：(1) 所建立的分布式太阳辐射模拟模型能准确模拟广东省太阳总辐射分布状况，模拟值与实测值吻合较好；(2) 研究区域四季辐射中的夏季辐射最高，秋季次之，冬季最低，年均太阳总辐射为2 893～4 655 J/(m2?s)，平均值为4 167 J/(m2?s)；(3) 大范围区域而言，广东夏、秋、冬季太阳总辐射的纬向分布十分显著，但从局地区域看，地形是影响太阳总辐射的主导因子。太阳总辐射是各种作物最基本也是最重要的能量来源，在小网格尺度上进行的精细化太阳总辐射计算可为多种作物的布局和种植规划提供重要的基础数据。
对已有太阳总辐射模型进行改进，并利用MODIS产品取代地表反照率经验公式，在更小积分步长内进行计算，开发了复杂地形下太阳总辐射高分辨率模拟模型。应用1 km分辨率的数字高程模型(DEM)数据以及常规气象资料，对广东2个辐射站的太阳总辐射进行验证。结果表明：(1) 所建立的分布式太阳辐射模拟模型能准确模拟广东省太阳总辐射分布状况，模拟值与实测值吻合较好；(2) 研究区域四季辐射中的夏季辐射最高，秋季次之，冬季最低，年均太阳总辐射为2 893～4 655 J/(m2?s)，平均值为4 167 J/(m2?s)；(3) 大范围区域而言，广东夏、秋、冬季太阳总辐射的纬向分布十分显著，但从局地区域看，地形是影响太阳总辐射的主导因子。太阳总辐射是各种作物最基本也是最重要的能量来源，在小网格尺度上进行的精细化太阳总辐射计算可为多种作物的布局和种植规划提供重要的基础数据。
粤公网安备 4401069904700003号