ISSN 1004-4965

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当期目录

2022年 第38卷  第1期

目次
封面目次
2022, 38(1)
摘要:
论著
影响华南汛期持续性强降水年际变化的大气环流和海温异常
林爱兰, 谷德军, 李春晖, 郑彬, 彭冬冬
2022, 38(1): 1-10. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.001
摘要:
利用1961—2017年中国地面观测站日降水资料、全球大气多要素和海表温度月资料,分析华南区域持续性强降水过程的气候特征,诊断并比较与华南前汛期、后汛期区域持续性强降水年际变化相关的大气环流和海表温度异常特征。结果表明,3—12月华南都可能出现持续性强降水过程,其中汛期4—9月的占了94.4%。伴随着区域持续性强降水的年际变化,华南本地垂直上升运动显著异常是前汛期和后汛期的共同点,但前汛期、后汛期在华南及周边环流异常、水汽输送来源以及海温异常分布等方面都存在一定差异。在前汛期华南区域持续性强降水偏重年,赤道西太平洋区域海温偏低,由于大气罗斯贝波响应使西太平洋副热带高压偏强,热带西太平洋向华南区域水汽输送加强,从而有利于区域持续性强降水偏重。后汛期华南区域持续性强降水偏重年的海温异常分布是赤道中东太平洋区域正异常、东印度洋至西太平洋暖池区负异常,海温异常通过西北太平洋副热带高压、南海热带季风强度、水汽输送和垂直环流等多方面,导致后汛期区域持续性强降水偏重。
ENSO事件影响下登陆中国热带气旋年际变化特征的分位数回归分析
王相军, 李秋胜
2022, 38(1): 11-22. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.002
摘要:
热带气旋每年对我国东南沿海地区造成很大的经济损失和人员伤亡。为了解登陆中国热带气旋的强度、位置和生成频率等特征,基于1949—2018年西北太平洋热带气旋数据,采用分位数回归的方法分析了登陆中国热带气旋活动年际变化特征规律。结果发现:登陆中国热带气旋活动年际变化特征受ENSO事件的影响,El Niño年、La Niña年和正常年登陆中国热带气旋的最大风速、最长生命期和生成位置的年际变化规律存在较大差异,且这种差异程度和热带气旋强度有关;此外,在不同的分位数下登陆中国热带气旋活动特征的年际变化趋势系数并不相同。研究结果可以为我国的东南沿海热带气旋数据分析和趋势预测提供有效的参考。
广州X波段双偏振相控阵天气雷达数据质量初步分析及应用
张羽, 吴少峰, 李浩文, 胡东明, 黄辉, 傅佩玲, 田聪聪
2022, 38(1): 23-34. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.003
摘要:
为提高X波段双偏振相控阵雷达(XPAR-D)数据质量,采用自适应约束订正方法对反射率因子ZH、差分反射率因子ZDR进行质量控制;利用广州S波段双偏振雷达(CINRAD/SAD)和地面二维雨滴谱观测对XPAR-D雷达的数据质量进行分析,结果表明XPAR-D雷达与CINRAD/SAD雷达的回波强度基本一致,由于XPAR-D雷达灵敏度较低,导致对弱回波的探测能力低于CINRAD/SAD雷达。将XPAR-D雷达测量的反射率因子ZH与雨滴谱仪反演的ZH对比,两者相变化趋势基本一致;XPAR-D雷达差分反射率ZDR、差分相移率KDPZH的一致性较好,其中KDP约是CINRAD/SAD雷达的3.3倍;XPAR-D雷达偏振参量能有效反映融化层的偏振特征;一次局地性强降水的观测结果表明相控阵雷达能够精细监测降水的触发、演变过程以及不同降水强度的微物理特征。
台风“利奇马”灾害风险及气象服务效益评估
顾小丽, 钱燕珍, 周伟军, 吴斌, 王晓慧
2022, 38(1): 35-42. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.004
摘要:
利用气象资料、灾情资料、浙江宁波地方经济发展数据,采用模糊算法、层次分析法等对台风“利奇马”在宁波地区的影响进行风险和灾情评估,“利奇马”灾害风险评估等级是1级、特重,实际灾损虽是50.19亿元,但灾情等级5级、较轻,实际灾损低于风险评估等级;用逆推算法计算宁波地区“利奇马”台风的气象服务效益达41.76亿元,占台风直接经济损失与气象服务效益之和的45%,服务效益显著。政府及水利部门根据气象预报做出关闸滞洪的决策部署,在保障水库和下游河道堤防安全前提下,为城乡积涝赢得了45小时的排水时间,降低平原河网水位的压力,减轻了内涝灾害;同时充足的水库蓄水,使得后期出现气象干旱时,保障了本地供水安全,气象服务在减少内涝等灾害风险和保障水库蓄水等方面发挥巨大作用。
基于双偏振雷达资料对南海弱台风降水微物理结构的分析
王睿, 黄燕燕, 伍志方, 林青, 周浪, 陈超, 吴林
2022, 38(1): 43-57. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.005
摘要:
有些南海弱台风在登陆广东时,由于路径复杂、移动缓慢,会对广东地区造成较长时间和较大范围的风雨灾害。使用双偏振雷达对2018—2020年登陆广东的南海弱台风分析,发现南海弱台风在登陆前强降水区主要有两个:一个是位于海上的台风中心南侧眼墙的降水区,另外一个是在台风移动方向的右前方,台风螺旋雨带上岸的区域。在眼墙中,ZHKDP的大值区在低层同位相,ZDR大值区位于偏上风方向,降水粒子在移动的右侧开始激发,移动的右侧至右前侧为浓度较大的小粒子降水,而右侧和右后侧为大粒子降水。而且台风降水粒子在海洋和陆地有明显差异,陆地由于地形摩擦和抬升作用,降水粒子浓度较大,但水汽和能量供应不足,降水粒子直径较小;海面由于水汽和能量供应充足,对流发展较高,主要为大雨滴的对流降水,但降水粒子浓度不及陆地。
夏季西北太平洋热带气旋生成频次与热带海温关系的年代际变化
陈慕妍, 陈锐丹
2022, 38(1): 58-67. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.006
摘要:
探讨了夏季(6—8月)西北太平洋(Western North Pacific,WNP)热带气旋生成频次(Tropical Cyclone Genesis Frequency,TCGF)与热带海温关系的年代际变化,发现影响WNP TCGF的热带海温型在1991/1992年发生了年代际变化。在1990年代初之前,TCGF正异常对应的热带海温异常(Sea Surface Temperature Anomaly,SSTA)呈现东部型La Niña衰减位相,前冬至春季WNP局地暖SSTA在其西北侧激发气旋异常,夏季时由热带印度洋冷SSTA继续维持。在1990年代初之后,TCGF正异常对应的热带SSTA呈现东部型La Niña向中部型El Niño快速转换的位相,夏季中太平洋暖SSTA在其西北侧激发气旋异常,同时热带东印度洋至海洋性大陆以及热带大西洋的冷SSTA通过垂直环流圈加强中太平洋的辐合上升运动,进一步维持其西北侧气旋异常。由于激发气旋异常的暖SSTA在第二个年代相较第一个年代明显偏南偏东,气旋异常和TCGF正异常在第二个年代也整体偏南且向东扩展至更远的区域。WNP TCGF与热带海温关系的年代际变化与1990年代初之后厄尔尼诺-南方涛动演变速率加快有关。
浙江大暴雨与南海台风“山竹”相关性数值研究
姜嘉俊, 钱燕珍, 段晶晶, 王晓慧, 方艳莹
2022, 38(1): 68-80. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.007
摘要:
2018年9月17日前后浙江东北部出现了大暴雨,与此同时,1822号台风“山竹”登陆广东并向西移动,为了研究浙江东北部大暴雨是否与“山竹”有关,利用云图资料、ERA-Interim再分析资料和自动站加密资料,先分析了2018年9月17日前后浙江东北部暴雨的天气形势,后通过WRF模式对此次过程进行了数值模拟,并做了将台风“山竹”去掉、增大一倍、缩小一半三个敏感性试验。表明此次暴雨过程出现在台风“山竹”倒槽东北顶端,是对流云系发展引发的。“山竹”的存在使得偏南气流输送到浙江东北部地区,且偏南风输送大小与“山竹”是否存在及其尺度密切相关。同时“山竹”使得浙江东北部区域存在着大范围深厚的高湿区,“山竹”越大,高湿区越深厚。“山竹”使得该区域低层有明显辐合,高层明显辐散,且尺度越大,辐合层高度越高。“山竹”还造成垂直运动旺盛,且尺度越大,上升运动越强。“山竹”使得浙江东北部大气层垂直螺旋度明显增大,且“山竹”越大,中低层垂直螺旋度越大,垂直螺旋度的大小对接下来6小时该区域降水量有很好的指示作用。由此,浙江暴雨预报需考虑同时出现的南海台风活动情况。
不同云微物理方案对青藏高原一次强降水的模拟影响分析
毛智, 朱志鹏, 张如翼, 周立旻
2022, 38(1): 81-90. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.008
摘要:
利用WRF模式中三种云微物理参数化方案(Lin、Eta和WSM6)对青藏高原一次强降水过程进行模拟试验,将模拟降水结果与实测资料进行对比,以评估不同云微物理参数化方案对该区域降水过程的模拟性能。结果表明:三种方案均能够模拟出此次降水天气过程的发生,但在主要降水区域和降水强度两方面仍与实测资料存在偏差;在水凝物方面,三种方案对冰粒子的模拟较接近,Lin和WSM6方案模拟的雪粒子差异较大,但霰粒子无明显差异。进一步对比分析了Lin和WSM6方案模拟的云微物理转化过程,结果表明:这两种方案都表现出了霰向雨水转化的特点。在Lin方案中,通过水汽向霰粒子凝华、霰碰并水汽凝华生成的雪粒子以及霰碰并云水这三种过程生成的霰粒子最终融化为雨水。而在WSM6方案中,一方面水汽凝结成云水,云水被雪和霰粒子碰并收集转化为霰,之后霰融化为雨水;另一方面水汽凝华为冰粒子,一部分冰转化为雪,雪直接融化为雨水或转化为霰融化为雨水,另一部分冰转化为霰,霰融化为雨水。
基于格点实况的海南岛网格晴雨预报检验
冯箫, 吴俞, 李玉梅, 李勋
2022, 38(1): 91-100. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.009
摘要:
采用高分辨率的格点降水实况资料,对2019年5月1日—9月30日中国气象局广东快速更新同化数值预报系统(CMA-GD)、中国气象局上海数值预报模式系统(CMA-SH9)和欧洲中期天气预报中心全球模式(ECMWF)的降水预报产品作海南岛晴雨预报的检验评估,结果表明:(1) CMA-SH9具有较高的晴雨准确率及较小的雨区面积偏差。CMA-GD(ECMWF)评分偏低与较高漏(空)报比例有关,漏(空)报易出现在五指山以南和东部沿海一带。三个模式在海南岛东部沿海一带的晴雨准确率随预报时效减小而提高;(2) CMA-GD多漏报,CMA-SH9和ECMWF多空报。CMA-GD和CMA-SH9比ECMWF具有较快速的调整能力,预报时效缩短,雨区面积偏差减小,晴雨评分提高;(3) 降水面积百分比为0~20%、20%~40%、40%~60% 的局地降水事件中,CMAGD和CMA-SH9预报雨区面积偏大,预报时效增加,面积偏差由偏多转偏少;降水面积百分比为60%~80%、80%~100%的降水事件中,雨区面积随时效增加呈增加趋势。(4) CMA-GD对海南岛北部高频降水中心具有较强的预报能力,但易漏报南部高频降水中心。CMA-SH9在海南岛北部易出现高频降水面积偏大,质心偏东的误差,但对南部的高频降水预报能力优于CMA-GD。通过最优面积阈值择优方案迭代集成CMA-GD、CMASH9和ECMWF的降水预报,可有效提高海南岛高分辨率网格晴雨预报准确率。
中国东北及邻近地区夏半年极端暖事件的时空和环流特征分析
付强, 石剑, 徐梦阳, 艾阳, 钱维宏
2022, 38(1): 101-112. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.010
摘要:
夏半年(5—10月)是我国东北农作物生长的关键期,但偏高的气温尤其是大范围极端偏暖事件会对农业生产造成不良影响。基于强度、范围和持续时间等指标,对1980—2019年夏半年发生在我国东北及其邻近地区的16个极端暖事件进行分析。结果表明,东北及邻近地区的极端暖事件的强度和频率呈明显增加的趋势,夏初(5—6月)和秋初(9—10月)发生的暖事件频次较多。地面极端增暖事件发生时,东北区域的西北侧大陆地面低压异常和东侧西北太平洋海上高压异常导致东北地区出现异常偏南风及暖平流;对流层至平流层呈现出准正压的结构,最大位势高度异常中心多出现在250 hPa附近,其下方的正温度异常(暖气柱)会延伸到地面,有利于地面异常增温。暖事件发生时,地面增暖区位于对流层上层急流入口区的左侧,利于下沉气流出现。上述大气温压场扰动结构和环流特征通过影响短波辐射和绝热增温过程,共同导致地面极端暖事件的发生。在预报意义上,有90%以上的东北极端暖事件可以在250 hPa上至少提前10天追踪到位势高度的扰动信号。
民机阵风载荷测量试飞颠簸潜势诊断技术研究
闫文辉, 黄兴友, 赵钰锦, 张莹, 杨涛
2022, 38(1): 113-123. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.011
摘要:
为确保民机阵风载荷测量试飞的质量和效率,规避风险,保障安全,解决“找风难”问题,从飞行员飞机颠簸报告入手,利用欧洲中期天气预报中心提供的ERA5全球大气再分析资料,基于10个预报效果较为理想的颠簸指数,通过加权集成算法给出了高空急流背景下的颠簸潜势综合指数。综合指数中单一指数的权重是通过发生颠簸的预报准确率PODY、未发生颠簸的预报准确率PODN、总体预报准确率PODA及TSS评分及中度以上颠簸所占面积fMOG五项评价指标共同确定的。同时评估了颠簸潜势综合指数性能对单一指数数量的敏感性以及对参与建模样本量的敏感性。结果表明:Dutton指数因预报得分φ达1.043,是这10个单一指数中总体预报效果最好的,Brown指数、L-P指数次之。由Dutton指数、Brown指数、L-P指数、TI1指数及风相关指数加权集成的综合指数,较好地集成了各单一指数的优点,各项指标均较为优秀,PODA达90%,TSS达0.80,fMOG达9.2%,预报得分φ达1.225,总体效果最好。随着单一指数数量的增加,综合指数的诊断效果先增大后减小,当单一指数增加到5个的时候,效果最优。随着参与建模的飞机颠簸样本量增加,综合指数性能逐步提升。该综合指数能较好地解决民机阵风载荷测量试飞潜在颠簸区域寻找的问题。
绵阳地区夏季雷电特征分析及雷电流辐值概率分布算法修正
张雯
2022, 38(1): 124-132. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.013
摘要:
利用四川省绵阳地区2017—2019年6—8月闪点定位系统资料,对绵阳地区闪电频次、雷电流幅值和闪电密度分布进行研究。利用GIS软件获取地闪点的高程,分析了闪电频次空间分布特征,结果表明:闪电频次随纬度增加呈先增后减趋势,随经度分布呈现双峰特征,多发生于下垫面海拔高度400~600 m区域;绵阳地区地闪密度有三个高值中心分别位于安县西桑枣和雎水、江油东北二郎庙、绵阳市游仙区杨家湾地区,结合高程分析发现地闪多发区位于山地与平原交汇处偏向低海拔一侧。分析比较了目前常用的防雷计算方法规程法和IEEE推荐公式,在此基础上对绵阳雷电流幅值数据拟合分析,提出适用于本地的雷电流累计概率分布函数和概率密度计算公式。
阳江复杂地形对特大暴雨影响机理的数值研究
叶桂苓, 张宇, 徐建军, 陈思奇, 卢泽彬, 沈文琪
2022, 38(1): 133-144. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.012
摘要:
采用中尺度天气预报模式WRF (Weather Research Forecast)对广东省阳江地区2019年5月26日00时—28日00时暴雨事件进行数值模拟,并通过一系列的地形敏感试验,讨论地形对暴雨发生和发展的影响。结果表明:地形对暴雨的影响显著,地形的高度影响暴雨的强度和位置;与未作任何改变的控制试验相比,地形降低试验和细网格地形高度取平均试验无山脉的阻挡,阳江地区无爬流和绕流运动及相对涡度减小,南风将低层水汽和能量带到更北的位置,暴雨中心随之北抬;增高地形试验,由于山脉阻挡,更多水汽和能量堆积,以及地形的阻挡产生绕流和爬流运动,绕流有利于局地涡旋生成,爬流运动会增加垂直运动速度,正涡度中心增强,低层的水汽辐合上升凝结,造成更大暴雨。
华南暴雨区域集合预报中不同同化方案的影响试验研究
张凯锋, 王东海, 张宇, 张敏, 张少婷
2022, 38(1): 145-160. doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2022.014
摘要:
基于全球集合预报系统(GEFS)资料,利用WRF中尺度模式及GEFS动力降尺度获取区域集合预报初值场,通过对同化后的分析场进行模式积分实现华南前汛期区域集合预报。对2019年6月10日的一次华南前汛期暴雨过程进行不同同化方案的试验:混合同化(Hybrid)、三维变分(3Dvar)、集合卡尔曼滤波(EnKF)和对比试验(Ctrl)四组试验的对比分析,探讨具有不同背景误差协方差矩阵的同化方案对区域集合预报集合扰动和集合离散随时间演变特征的影响,评估不同试验的降水模拟效果。(1) Hybrid对模式初始场有较好的改善作用,而3DVar和EnKF对初始场的改善作用不明显。(2) 对风场、温度场和湿度场,在前期预报中Hybrid的预报误差小于3DVar和EnKF,在中后期的预报中,3DVar和EnKF的预报误差得到改善,且好于Hybrid。同样,集合扰动能量,Hybrid和Ctrl在前期预报发展好于3DVar和EnKF,而在中后期的预报3DVar和EnKF好于Hybrid和Ctrl。(3) 从24 h累积降水评分中,整体上同化试验好于Ctrl,3DVar和EnKF好于Hybrid,且3DVar对大中雨级别的降水评分较好,而EnKF对暴雨以上级别的降水评分较好。(4) 对于集合统计检验分析,同化试验的AUC值都大于Ctrl的AUC值,24 h累积降水量阈值在10~100 mm的AUC值,3DVar最好;而125 mm阈值的AUC值,EnKF最好。