2023年 第39卷 第2期
2023, 39(2): 145-158.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.014
摘要:
利用常规气象观测、NCEP/NCAR再分析、风廓线雷达及逐时自动气象站降雨量等资料，对2019年8月10—13日台风“利奇马”造成山东省有气象记录以来最大一次特大暴雨进行了成因分析。结果表明（: 1）此次台风特大暴雨主要为中低纬系统相互作用及台风倒槽直接影响产生，其与冷空气密切相关，冷暖空气交汇的位置正对应强降水落区；（2）特大暴雨发生在θse密集带上冷暖空气交汇的对流不稳定强烈发展的锋生区域。锋生大值中心与特大暴雨中心对应较好，锋生强度对未来6小时降雨预报有指示作用；（3）切变变形锋生为总锋生的主要正贡献，强降水区位于θse密集带上风向曲率最大的地方，在台风预报业务中要注意等θse线密集带上是否出现“对头风”的明显风向切变；（4）强锋生次级环流与台风倒槽辐合及冷暖空气交汇等共同作用导致动力抬升快速增强，促使对流不稳定能量大量释放形成强降水。锋生次级环流上升支最强的区域，正对应降水最强的区域，也是冷暖空气交汇区域；（5）风廓线雷达超低空风场的变化对小时雨强大小有明显的指示意义。近地面层风向发生突变，由东南风转北风的时段与潍坊出现山东全省最大小时雨强的时段一致。低空急流向低空的快速扩展对应着短时强降水的开始。近地面层暖平流的强弱变化影响着此次强降雨的雨强大小。
利用常规气象观测、NCEP/NCAR再分析、风廓线雷达及逐时自动气象站降雨量等资料，对2019年8月10—13日台风“利奇马”造成山东省有气象记录以来最大一次特大暴雨进行了成因分析。结果表明（: 1）此次台风特大暴雨主要为中低纬系统相互作用及台风倒槽直接影响产生，其与冷空气密切相关，冷暖空气交汇的位置正对应强降水落区；（2）特大暴雨发生在θse密集带上冷暖空气交汇的对流不稳定强烈发展的锋生区域。锋生大值中心与特大暴雨中心对应较好，锋生强度对未来6小时降雨预报有指示作用；（3）切变变形锋生为总锋生的主要正贡献，强降水区位于θse密集带上风向曲率最大的地方，在台风预报业务中要注意等θse线密集带上是否出现“对头风”的明显风向切变；（4）强锋生次级环流与台风倒槽辐合及冷暖空气交汇等共同作用导致动力抬升快速增强，促使对流不稳定能量大量释放形成强降水。锋生次级环流上升支最强的区域，正对应降水最强的区域，也是冷暖空气交汇区域；（5）风廓线雷达超低空风场的变化对小时雨强大小有明显的指示意义。近地面层风向发生突变，由东南风转北风的时段与潍坊出现山东全省最大小时雨强的时段一致。低空急流向低空的快速扩展对应着短时强降水的开始。近地面层暖平流的强弱变化影响着此次强降雨的雨强大小。
2023, 39(2): 159-170.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.015
摘要:
使用台风最佳路径、黑龙江省83个国家基本气象站日降水量资料及NCEP NC再分析资料，对近60年黑龙江省台风活动规律、台风暴雨时空分布和环流形势及各物理量统计特征等进行分析。结果表明：2010年以后造成暴雨的台风个数增加，2015年之后台风暴雨强度持续增加，2020年达到最强。黑龙江省台风暴雨站次最多的时间是7月下旬至9月上旬。黑龙江省受台风影响出现暴雨的次数自东南向西北递减，暴雨次数多的站点一般与地形有关。将台风暴雨过程的高空环流形势分为3型8类，A型暴雨过程以台风环流降水为主，多数为稳定性降水，降水持续时间较长，B型和C型暴雨过程有较强冷空气参与，对流活跃，通常雨强较大。给黑龙江省带来大范围暴雨的环流形势有5类。以A-Ⅱ和C-Ⅰ两种环流形势出现的台风个数最多，A-Ⅱ和B-Ⅱ造成的暴雨范围最广。黑龙江省台风暴雨过程低空均有低涡活动；水汽主要来自日本海和黄渤海；低层辐合中心与暴雨区有较好的对应关系。A-Ⅱ类台风暴雨的各个物理量特征最突出（假相当位温和比湿略小于B-Ⅱ类）；B-Ⅱ类台风暴雨过程的暖湿空气最强，尽管动力条件稍差，但较好的热力和水汽条件也足以造成大范围的暴雨天气，成为平均单个过程出现暴雨以上站次最多的类型。
使用台风最佳路径、黑龙江省83个国家基本气象站日降水量资料及NCEP NC再分析资料，对近60年黑龙江省台风活动规律、台风暴雨时空分布和环流形势及各物理量统计特征等进行分析。结果表明：2010年以后造成暴雨的台风个数增加，2015年之后台风暴雨强度持续增加，2020年达到最强。黑龙江省台风暴雨站次最多的时间是7月下旬至9月上旬。黑龙江省受台风影响出现暴雨的次数自东南向西北递减，暴雨次数多的站点一般与地形有关。将台风暴雨过程的高空环流形势分为3型8类，A型暴雨过程以台风环流降水为主，多数为稳定性降水，降水持续时间较长，B型和C型暴雨过程有较强冷空气参与，对流活跃，通常雨强较大。给黑龙江省带来大范围暴雨的环流形势有5类。以A-Ⅱ和C-Ⅰ两种环流形势出现的台风个数最多，A-Ⅱ和B-Ⅱ造成的暴雨范围最广。黑龙江省台风暴雨过程低空均有低涡活动；水汽主要来自日本海和黄渤海；低层辐合中心与暴雨区有较好的对应关系。A-Ⅱ类台风暴雨的各个物理量特征最突出（假相当位温和比湿略小于B-Ⅱ类）；B-Ⅱ类台风暴雨过程的暖湿空气最强，尽管动力条件稍差，但较好的热力和水汽条件也足以造成大范围的暴雨天气，成为平均单个过程出现暴雨以上站次最多的类型。
2023, 39(2): 171-182.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.017
摘要:
依据《气候季节划分》标准，选取我国低纬高原地区2个典型旅游城市——昆明和大理，进行了气候季节平均态，季节开始日期及长度变化，春分、夏至、秋分、冬至节气气温演变分析。（1）昆明、大理是高原“无夏区”，一年仅有春、秋、冬三季，属“春秋型”城市，春、秋季为295 d和290 d，占全年的80.8%和79.5%。（2）随着气候变暖，昆明、大理春、秋、冬三季比例发生了改变，春、秋季增加，冬季缩短，昆明变化幅度强于大理。（3）昆明、大理春季始于2月9日和2月10日，春季长度为117 d和123 d；秋季始于6月7日和6月13日，秋季长度为178 d和167 d；冬季始于12月1日和11月27日，冬季长度为70 d和76 d；昆明、大理“春常在、秋长驻、冬短暂”特征显著。（4）近60年来，昆明、大理春季开始日呈提早趋势，秋季开始日呈稍推迟趋势，冬季开始日呈推迟趋势；昆明、大理春季长度增加；昆明秋季长度略增加，大理秋季长度略减少；昆明、大理冬季长度减少。（5）昆明、大理春分节令日气温阀值为14.8 ℃和14.2 ℃，夏至为20.3 ℃和20.5 ℃，秋分为17.4 ℃和17.5 ℃，冬至均为7.9 ℃；与我国东部季风区的北京和上海相比，昆明、大理在春分、夏至、秋分、冬至四个节令上具有“春暖、夏凉、秋爽、冬暖”特征；近60年来，四个节令日气温年际变化呈升高趋势，尤以春分、秋分增暖显著。
依据《气候季节划分》标准，选取我国低纬高原地区2个典型旅游城市——昆明和大理，进行了气候季节平均态，季节开始日期及长度变化，春分、夏至、秋分、冬至节气气温演变分析。（1）昆明、大理是高原“无夏区”，一年仅有春、秋、冬三季，属“春秋型”城市，春、秋季为295 d和290 d，占全年的80.8%和79.5%。（2）随着气候变暖，昆明、大理春、秋、冬三季比例发生了改变，春、秋季增加，冬季缩短，昆明变化幅度强于大理。（3）昆明、大理春季始于2月9日和2月10日，春季长度为117 d和123 d；秋季始于6月7日和6月13日，秋季长度为178 d和167 d；冬季始于12月1日和11月27日，冬季长度为70 d和76 d；昆明、大理“春常在、秋长驻、冬短暂”特征显著。（4）近60年来，昆明、大理春季开始日呈提早趋势，秋季开始日呈稍推迟趋势，冬季开始日呈推迟趋势；昆明、大理春季长度增加；昆明秋季长度略增加，大理秋季长度略减少；昆明、大理冬季长度减少。（5）昆明、大理春分节令日气温阀值为14.8 ℃和14.2 ℃，夏至为20.3 ℃和20.5 ℃，秋分为17.4 ℃和17.5 ℃，冬至均为7.9 ℃；与我国东部季风区的北京和上海相比，昆明、大理在春分、夏至、秋分、冬至四个节令上具有“春暖、夏凉、秋爽、冬暖”特征；近60年来，四个节令日气温年际变化呈升高趋势，尤以春分、秋分增暖显著。
2023, 39(2): 183-192.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.018
摘要:
由于L波段探空资料存在缺测及稀疏、零散的数据，造成信息量在时空分布上的不均匀性。考虑到参与插补计算的权重因子个数和插补半径对探空观测数据影响较大，在三次样条插值基础上将插补半径和参与计算权重因子个数作为约束条件引入算法中，以被插值点±40 gpm为插值半径，取有效因子个数≥3个，提出了改进的三次样条插补算法。通过交叉验证分时段对插补结果进行检验评估，气温AE在±0.1 ℃之间，RMSE值小于0.08；相对湿度AE在-1.0%~+0.7%之间，RMSE值小于0.3；风速数据AE在±0.6 m/s之间，RMSE值小于0.2，表明改进三次样条插补算法对探空资料的质控效果在时间和空间上一致性较好。在晴空条件下相对湿度的插补效果优于有降水天气，气温和风速的插补效果不受晴空条件和降水条件的影响。
由于L波段探空资料存在缺测及稀疏、零散的数据，造成信息量在时空分布上的不均匀性。考虑到参与插补计算的权重因子个数和插补半径对探空观测数据影响较大，在三次样条插值基础上将插补半径和参与计算权重因子个数作为约束条件引入算法中，以被插值点±40 gpm为插值半径，取有效因子个数≥3个，提出了改进的三次样条插补算法。通过交叉验证分时段对插补结果进行检验评估，气温AE在±0.1 ℃之间，RMSE值小于0.08；相对湿度AE在-1.0%~+0.7%之间，RMSE值小于0.3；风速数据AE在±0.6 m/s之间，RMSE值小于0.2，表明改进三次样条插补算法对探空资料的质控效果在时间和空间上一致性较好。在晴空条件下相对湿度的插补效果优于有降水天气，气温和风速的插补效果不受晴空条件和降水条件的影响。
2023, 39(2): 193-204.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.019
摘要:
利用统计分析结合数值模拟试验的方法，研究1949—2019年6—9月登陆北上后影响环渤海地区的热带气旋（后统称TC）所经下垫面和强度变化的不同特征，及环渤海地区下垫面对TC强度加强的可能影响。结果表明：71年间共有25例TC影响环渤海地区，按照首次登陆点的不同将其分为山东及山东以北登陆（第一类，11个），以及山东以南登陆（第二类，14个）两类，第一类TC北上时路径所经下垫面为先海洋后陆地，发生变性的几率较小且北上后无加强，第二类路径所经下垫面为先陆地后海洋，移入环渤海区域后发生变性的几率增大且存在强度加强现象，其中加强的TC共5例；对第二类TC中强度加强的个例“温比亚（2018）”TC进行数值模拟试验表明，增加或降低黄渤海的海温时，TC均表现出加强趋势，将黄渤海修改为草地时，TC不再加强，而海陆分布指数的分析表明无论海温如何变化，TC由陆地移入海洋与强度加强趋势之间关系密切。以上表明TC由陆地移入黄渤海是产生强度增强趋势的主要原因。
利用统计分析结合数值模拟试验的方法，研究1949—2019年6—9月登陆北上后影响环渤海地区的热带气旋（后统称TC）所经下垫面和强度变化的不同特征，及环渤海地区下垫面对TC强度加强的可能影响。结果表明：71年间共有25例TC影响环渤海地区，按照首次登陆点的不同将其分为山东及山东以北登陆（第一类，11个），以及山东以南登陆（第二类，14个）两类，第一类TC北上时路径所经下垫面为先海洋后陆地，发生变性的几率较小且北上后无加强，第二类路径所经下垫面为先陆地后海洋，移入环渤海区域后发生变性的几率增大且存在强度加强现象，其中加强的TC共5例；对第二类TC中强度加强的个例“温比亚（2018）”TC进行数值模拟试验表明，增加或降低黄渤海的海温时，TC均表现出加强趋势，将黄渤海修改为草地时，TC不再加强，而海陆分布指数的分析表明无论海温如何变化，TC由陆地移入海洋与强度加强趋势之间关系密切。以上表明TC由陆地移入黄渤海是产生强度增强趋势的主要原因。
2023, 39(2): 205-217.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.020
摘要:
应用FY-4A卫星云顶亮温(TBB)、自动站雨量资料和ERA5(0.25 °×0.25 °)再分析资料，对2020年第4号台风“黑格比”移出后在杭州湾生成MCC发展成因进行了分析。结果表明：(1)台风南侧的切变线辐合抬升作用以及南亚高压东部反气旋环流辐散抽吸作用，有利于中低空大气上升运动的增强，为MCC的发展增强提供良好的动力抬升条件；(2)低层台风北上后，其移动方向左后侧的冷空气南下，并与长三角地区的西南低空暖湿气流强烈交汇，斜压锋生增强，形成较强的上升运动；（3）受大陆高压东移影响，对流层中高层干冷空气东移，叠加在对流层中低空暖湿急流之上，形成了有利于MCC发生发展的大气位势不稳定层结；(4)切变线南端的西南低空急流不仅加强了低层大气的辐合和上升运动，更重要的是为MCC的发生发展提供丰富的水汽输送和汇聚；(5)水汽凝结潜热释放在MCC发展中起重要作用。水汽释放潜热加热大气，使上升运动增强，低层辐合进一步增强。低层水汽汇聚并不断向高空输送，补偿了高空凝结的水汽，潜热的不断释放，有利于MCC发展和维持。总之，台风中心移出后，台风南侧的切变线及其南侧的西南暖湿气流稳定地维持在MCC上空，为MCC的发展提供良好的动力和热力条件。
应用FY-4A卫星云顶亮温(TBB)、自动站雨量资料和ERA5(0.25 °×0.25 °)再分析资料，对2020年第4号台风“黑格比”移出后在杭州湾生成MCC发展成因进行了分析。结果表明：(1)台风南侧的切变线辐合抬升作用以及南亚高压东部反气旋环流辐散抽吸作用，有利于中低空大气上升运动的增强，为MCC的发展增强提供良好的动力抬升条件；(2)低层台风北上后，其移动方向左后侧的冷空气南下，并与长三角地区的西南低空暖湿气流强烈交汇，斜压锋生增强，形成较强的上升运动；（3）受大陆高压东移影响，对流层中高层干冷空气东移，叠加在对流层中低空暖湿急流之上，形成了有利于MCC发生发展的大气位势不稳定层结；(4)切变线南端的西南低空急流不仅加强了低层大气的辐合和上升运动，更重要的是为MCC的发生发展提供丰富的水汽输送和汇聚；(5)水汽凝结潜热释放在MCC发展中起重要作用。水汽释放潜热加热大气，使上升运动增强，低层辐合进一步增强。低层水汽汇聚并不断向高空输送，补偿了高空凝结的水汽，潜热的不断释放，有利于MCC发展和维持。总之，台风中心移出后，台风南侧的切变线及其南侧的西南暖湿气流稳定地维持在MCC上空，为MCC的发展提供良好的动力和热力条件。
2023, 39(2): 218-229.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.021
摘要:
为了研究X波段双偏振相控阵雷达对超级单体风暴的探测能力，利用X波段双偏振相控阵雷达和S波段双偏振天气雷达资料，分析了一次发生在华南地区的超级单体风暴在成熟阶段的精细结构观测特征，结果表明：X波段双偏振相控阵雷达较高的时空分辨率有利于精细监测超级单体快速演变过程，但同时受衰减影响明显，超级单体核心区后侧出现明显的“V”型缺口；超级单体的低层观测到CC谷和ZDR弧，中层观测到ZDR环和CC环，高层高ZH区对应较小的ZDR和CC，这些都是超级单体发展旺盛的重要特征；垂直方向上观测到ZDR柱，ZDR柱与上升气流密切相关。降雹前ZDR柱迅速增加，冰雹降落后ZDR柱高度迅速降低。冰雹降落到地面后会部分融化，导致含水量显著增加，因此在近地层出现KDP大值区，冰雹与降水的混合相态则使得CC降低，这对冰雹的临近预警和识别冰雹在地面的降落位置具有很好的指示意义。研究结果可为X波段双偏振相控阵雷达在强对流天气监测预警中的应用提供参考。
为了研究X波段双偏振相控阵雷达对超级单体风暴的探测能力，利用X波段双偏振相控阵雷达和S波段双偏振天气雷达资料，分析了一次发生在华南地区的超级单体风暴在成熟阶段的精细结构观测特征，结果表明：X波段双偏振相控阵雷达较高的时空分辨率有利于精细监测超级单体快速演变过程，但同时受衰减影响明显，超级单体核心区后侧出现明显的“V”型缺口；超级单体的低层观测到CC谷和ZDR弧，中层观测到ZDR环和CC环，高层高ZH区对应较小的ZDR和CC，这些都是超级单体发展旺盛的重要特征；垂直方向上观测到ZDR柱，ZDR柱与上升气流密切相关。降雹前ZDR柱迅速增加，冰雹降落后ZDR柱高度迅速降低。冰雹降落到地面后会部分融化，导致含水量显著增加，因此在近地层出现KDP大值区，冰雹与降水的混合相态则使得CC降低，这对冰雹的临近预警和识别冰雹在地面的降落位置具有很好的指示意义。研究结果可为X波段双偏振相控阵雷达在强对流天气监测预警中的应用提供参考。
2023, 39(2): 230-241.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.022
摘要:
根据近50年(1971—2020年)广东省86个气象站的观测数据、NCEP/NCAR再分析数据和NOAA海温数据，采用线性趋势分析、合成分析等统计方法，研究了广东春运期间气温和降水的时空分布特征，从气温降水协同变化的角度切入划分了气候异常类型，并对比分析了其异常成因。结果表明：近50年来，广东省春运期间平均气温呈现显著上升趋势，珠江三角洲和粤东地区最明显。而降水日数则表现出显著减少趋势，粤西北、粤东和粤西沿海最明显。气温和降水协同变化的异常年(冷湿(4年)、冷干(6年)和暖干(11年))共有21年，占全部年份的42%。冷湿年和冷干年，欧亚大陆中高纬度都表现出经向环流特征，西伯利亚高压偏强，有利于冷空气活跃南下。不同的是冷湿年东亚西部地区“北高南低”，低纬度地区“东高西低”，对应的冷空气路径为中、西路，有利于水汽输送；而冷干年东亚东部地区“北高南低”，低纬度地区一致偏低，对应的冷空气路径偏东，不利于水汽输送。另外，冷湿年前期赤道中东太平洋偏暖，呈现El Niño状态，受其影响西太平洋副热带高压偏大偏强，西太暖池偏冷，在菲律宾海区域激发出一个反气旋性环流，有利于西南水汽输送到广东地区，降水偏多；而冷干年则相反。暖干年，东亚中高纬表现出“北低南高”的纬向环流分布，东亚大槽和西伯利亚高压偏弱，不利于冷空气的生成和南下，广东上空受反气旋式环流控制，辐散下沉，温高雨少。
根据近50年(1971—2020年)广东省86个气象站的观测数据、NCEP/NCAR再分析数据和NOAA海温数据，采用线性趋势分析、合成分析等统计方法，研究了广东春运期间气温和降水的时空分布特征，从气温降水协同变化的角度切入划分了气候异常类型，并对比分析了其异常成因。结果表明：近50年来，广东省春运期间平均气温呈现显著上升趋势，珠江三角洲和粤东地区最明显。而降水日数则表现出显著减少趋势，粤西北、粤东和粤西沿海最明显。气温和降水协同变化的异常年(冷湿(4年)、冷干(6年)和暖干(11年))共有21年，占全部年份的42%。冷湿年和冷干年，欧亚大陆中高纬度都表现出经向环流特征，西伯利亚高压偏强，有利于冷空气活跃南下。不同的是冷湿年东亚西部地区“北高南低”，低纬度地区“东高西低”，对应的冷空气路径为中、西路，有利于水汽输送；而冷干年东亚东部地区“北高南低”，低纬度地区一致偏低，对应的冷空气路径偏东，不利于水汽输送。另外，冷湿年前期赤道中东太平洋偏暖，呈现El Niño状态，受其影响西太平洋副热带高压偏大偏强，西太暖池偏冷，在菲律宾海区域激发出一个反气旋性环流，有利于西南水汽输送到广东地区，降水偏多；而冷干年则相反。暖干年，东亚中高纬表现出“北低南高”的纬向环流分布，东亚大槽和西伯利亚高压偏弱，不利于冷空气的生成和南下，广东上空受反气旋式环流控制，辐散下沉，温高雨少。
2023, 39(2): 242-255.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.023
摘要:
利用1979—2019年国家级气象观测站日降水资料、ERA5再分析资料以及CMA热带气旋最佳路径集，对51例发生在广西的汛期大范围持续性强降水过程进行了统计分析与天气学分型研究，重点探索了不同类型过程的关键环流特征与锋生结构差异。主要研究结论如下：大范围持续性强降水过程有华北槽、南支槽、低涡切变、副高边缘、热带气旋以及季风低压等六种主要类型，均以稳定天气环流背景为共同特征。华北槽型发生频率最高，南支槽型平均持续时间最长且平均影响范围最广。华北槽、南支槽和低涡切变型过程的降水强度相当，主要落区在桂东北，由该区特殊地形及其与冷暖空气交绥共同作用而引起锋生，较强锋生起始高度较高且不深厚，但在中低层都存在一定干冷空气的侵入，尤以华北槽型最明显，有利于增强大气不稳定度以及锋生发展；另外，南支槽型在沿海伴有暖区雨带。副高边缘、热带气旋和季风低压型降水强度较大，主要落区位于桂南，大多则由地形抬升暖空气、狭管效应以及地形摩擦辐合作用而引起锋生，触发和维持高效的暖云降水，后两者强锋生起始高度较低且深厚，暖云降水效率更高，而南支槽型沿海锋生区和副高边缘型强锋生相较浅薄。
利用1979—2019年国家级气象观测站日降水资料、ERA5再分析资料以及CMA热带气旋最佳路径集，对51例发生在广西的汛期大范围持续性强降水过程进行了统计分析与天气学分型研究，重点探索了不同类型过程的关键环流特征与锋生结构差异。主要研究结论如下：大范围持续性强降水过程有华北槽、南支槽、低涡切变、副高边缘、热带气旋以及季风低压等六种主要类型，均以稳定天气环流背景为共同特征。华北槽型发生频率最高，南支槽型平均持续时间最长且平均影响范围最广。华北槽、南支槽和低涡切变型过程的降水强度相当，主要落区在桂东北，由该区特殊地形及其与冷暖空气交绥共同作用而引起锋生，较强锋生起始高度较高且不深厚，但在中低层都存在一定干冷空气的侵入，尤以华北槽型最明显，有利于增强大气不稳定度以及锋生发展；另外，南支槽型在沿海伴有暖区雨带。副高边缘、热带气旋和季风低压型降水强度较大，主要落区位于桂南，大多则由地形抬升暖空气、狭管效应以及地形摩擦辐合作用而引起锋生，触发和维持高效的暖云降水，后两者强锋生起始高度较低且深厚，暖云降水效率更高，而南支槽型沿海锋生区和副高边缘型强锋生相较浅薄。
2023, 39(2): 256-266.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.024
摘要:
基于2012—2019年自动站雷暴大风观测实况和对应雷达回波，利用传统机器学习方法(决策树)和深度学习方法(CNN、YOLO)等三种机器学习方法分别建立雷暴大风自动识别模型。根据广东雷暴大风回波特征，选取50 dBZ高度、反射率因子强度梯度等5个回波参量作为决策树的特征因子；将1~9 km高度的雷达回波分为11层，作为YOLOv3的输入层，使其由原3个特征层扩展到11层，训练优化后的YOLOv3可更合理刻画雷暴大风的空间结构特征。经批量测试和业务试运行试验，检验结果表明：三种模型中基于决策树的模型虚警最高，基于CNN的模型漏报最多，基于YOLO的模型识别效果最好，其POD和CSI均最高。通过对广东2020年汛期5次系统性和5次局地性雷暴大风过程进行分类型自动识别效果评估，并选取任意天气下长达30天连续时段进行不间断识别检验，结果表明该算法对于不同类型的雷暴大风均有较好的识别能力，具备业务化应用前景。
基于2012—2019年自动站雷暴大风观测实况和对应雷达回波，利用传统机器学习方法(决策树)和深度学习方法(CNN、YOLO)等三种机器学习方法分别建立雷暴大风自动识别模型。根据广东雷暴大风回波特征，选取50 dBZ高度、反射率因子强度梯度等5个回波参量作为决策树的特征因子；将1~9 km高度的雷达回波分为11层，作为YOLOv3的输入层，使其由原3个特征层扩展到11层，训练优化后的YOLOv3可更合理刻画雷暴大风的空间结构特征。经批量测试和业务试运行试验，检验结果表明：三种模型中基于决策树的模型虚警最高，基于CNN的模型漏报最多，基于YOLO的模型识别效果最好，其POD和CSI均最高。通过对广东2020年汛期5次系统性和5次局地性雷暴大风过程进行分类型自动识别效果评估，并选取任意天气下长达30天连续时段进行不间断识别检验，结果表明该算法对于不同类型的雷暴大风均有较好的识别能力，具备业务化应用前景。
2023, 39(2): 267-275.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.025
摘要:
近海岸大气能见度变化具有复杂的非线性和局地性特征，且近海岸气象观测站少，一直是精细化预报业务的难点。利用GRU(Gated Recurrent Unit)神经网络，采用广东省湛江市国家基本气象站及其周边上下游观测资料，构建了雷州半岛近海岸能见度1 h时效短临预报的多站GRU模型、单站GRU模型和逐步回归预报模型，并进行了检验评估。结果表明，相比传统的逐步回归方法，GRU神经网络能更好地识别上下游能见度的时空变化特征，多站GRU模型平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、决定系数(R2)评分均明显好于多元逐步回归模型。模型结构对能见度短临预报效果至关重要，将上下游的气象特征引入到能见度短临预报模型可显著提升预报效果。多站GRU模型在个例检验中较单站GRU模型的MAE、RMSE分别下降了36%和29%，R2提高了30%，表明多站GRU神经网络对能见度预报具有明显优势，为近海岸能见度的精细化短临预报提供了新思路。
近海岸大气能见度变化具有复杂的非线性和局地性特征，且近海岸气象观测站少，一直是精细化预报业务的难点。利用GRU(Gated Recurrent Unit)神经网络，采用广东省湛江市国家基本气象站及其周边上下游观测资料，构建了雷州半岛近海岸能见度1 h时效短临预报的多站GRU模型、单站GRU模型和逐步回归预报模型，并进行了检验评估。结果表明，相比传统的逐步回归方法，GRU神经网络能更好地识别上下游能见度的时空变化特征，多站GRU模型平均绝对误差(MAE)、均方根误差(RMSE)、决定系数(R2)评分均明显好于多元逐步回归模型。模型结构对能见度短临预报效果至关重要，将上下游的气象特征引入到能见度短临预报模型可显著提升预报效果。多站GRU模型在个例检验中较单站GRU模型的MAE、RMSE分别下降了36%和29%，R2提高了30%，表明多站GRU神经网络对能见度预报具有明显优势，为近海岸能见度的精细化短临预报提供了新思路。
2023, 39(2): 276-288.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2023.026
摘要:
研究着眼于上百年尺度西太副高及台风活动变化特征，通过统计分析的方法对百年来台风活动特性及其与西太副高的相关性进行分析。结果表明：（1）近160 a副热带高压的范围增大、强度增强，在1980年前后，副高平均北界明显北抬，西脊点明显西伸，这种变化与经向环流（Hadley环流）和纬向环流（Walker环流）的变化相关，Hadley环流下沉支（wh）对西太副高关键区的副高强度（h）存在正影响，Walker环流上升支（ww）则存在负影响；（2）各区域1930年后台风影响时长和年频数均增加。而1975—2020年时段西北太平洋台风年平均影响时长与1930—1975年时段相比有所下降，但发生年频率无明显变化；华南地区的年影响时长与年频数没有明显变化，但我国华东沿海地区台风的年影响平均时长与年频数均显著增加。Hadley环流下沉支、Walker环流上升支、副高强度与西北太平洋台风活动范围向西向北伸展及各区域发生频率显著相关，具有一定的指示意义。
研究着眼于上百年尺度西太副高及台风活动变化特征，通过统计分析的方法对百年来台风活动特性及其与西太副高的相关性进行分析。结果表明：（1）近160 a副热带高压的范围增大、强度增强，在1980年前后，副高平均北界明显北抬，西脊点明显西伸，这种变化与经向环流（Hadley环流）和纬向环流（Walker环流）的变化相关，Hadley环流下沉支（wh）对西太副高关键区的副高强度（h）存在正影响，Walker环流上升支（ww）则存在负影响；（2）各区域1930年后台风影响时长和年频数均增加。而1975—2020年时段西北太平洋台风年平均影响时长与1930—1975年时段相比有所下降，但发生年频率无明显变化；华南地区的年影响时长与年频数没有明显变化，但我国华东沿海地区台风的年影响平均时长与年频数均显著增加。Hadley环流下沉支、Walker环流上升支、副高强度与西北太平洋台风活动范围向西向北伸展及各区域发生频率显著相关，具有一定的指示意义。
粤公网安备 4401069904700003号