2017年 第33卷 第3期
2017, 33(3): 289-298.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.03.001
摘要:
构造合理的背景场误差协方差是做好资料同化的关键。分析了背景误差协方差中变量相关关系在台风季节和非台风季节隐含的不同动力平衡特征，并讨论其对台风同化和预报的影响。分析发现，与非台风季节相比，在台风季节温度与非平衡速度势具有更强的动力相关性，拟相对湿度与其他控制变量的相关性也更显著。这些动力相关性在背景场误差中协方差的引入，将在同化分析过程中使得观测信息可以合理地对同化分析场产生影响。台风循环同化和预报的结果验证了对变量平衡特征的分析：背景误差协方差中新平衡关系的建立，对同化和预报有较大的正面影响，尤其是相对湿度和其他控制变量相关的建立，明显改善了台风路径、强度和降水的预报效果。
构造合理的背景场误差协方差是做好资料同化的关键。分析了背景误差协方差中变量相关关系在台风季节和非台风季节隐含的不同动力平衡特征，并讨论其对台风同化和预报的影响。分析发现，与非台风季节相比，在台风季节温度与非平衡速度势具有更强的动力相关性，拟相对湿度与其他控制变量的相关性也更显著。这些动力相关性在背景场误差中协方差的引入，将在同化分析过程中使得观测信息可以合理地对同化分析场产生影响。台风循环同化和预报的结果验证了对变量平衡特征的分析：背景误差协方差中新平衡关系的建立，对同化和预报有较大的正面影响，尤其是相对湿度和其他控制变量相关的建立，明显改善了台风路径、强度和降水的预报效果。
2017, 33(3): 299-312.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.03.002
摘要:
利用1961—2013年国家气象信息中心提供的全国753站逐日降水资料、NCEP/NCAR逐日再分析风场和比湿资料，以及NOAA的HYSPLIT模式同期驱动资料，分析了华南前汛期9个典型涝年的低频降水特征及其与低频水汽输送的关系，探讨了低频水汽输送通道及源地。结果表明，华南前汛期9个典型涝年降水存在显著的10~20 d低频振荡周期，闽赣地区30~60 d低频周期也显著。华南前汛期850 hPa纬向、经向水汽通量都存在10~20 d的显著低频周期。影响华南前汛期典型涝年10~20 d低频降水的四个低频水汽输送通道及源地为：以马达加斯加岛北部印度洋、赤道中印度洋为参考源地的西南水汽通道；以日本群岛东南洋面和赤道中太平洋为源地的东南水汽通道；以里海北部和贝加尔湖东南侧为参考源地的西北冷空气通道；以白令海为参考源地的东北冷湿水汽通道。对广东佛冈站和江西广昌站的典型涝年进行水汽后向轨迹模拟验证了上述四个水汽通道，模拟源地均位于水汽通道关键区域。水汽信号参考源地和模拟源地，可作为华南前汛期提前2~6 d延伸期预报时重点考察地区。
利用1961—2013年国家气象信息中心提供的全国753站逐日降水资料、NCEP/NCAR逐日再分析风场和比湿资料，以及NOAA的HYSPLIT模式同期驱动资料，分析了华南前汛期9个典型涝年的低频降水特征及其与低频水汽输送的关系，探讨了低频水汽输送通道及源地。结果表明，华南前汛期9个典型涝年降水存在显著的10~20 d低频振荡周期，闽赣地区30~60 d低频周期也显著。华南前汛期850 hPa纬向、经向水汽通量都存在10~20 d的显著低频周期。影响华南前汛期典型涝年10~20 d低频降水的四个低频水汽输送通道及源地为：以马达加斯加岛北部印度洋、赤道中印度洋为参考源地的西南水汽通道；以日本群岛东南洋面和赤道中太平洋为源地的东南水汽通道；以里海北部和贝加尔湖东南侧为参考源地的西北冷空气通道；以白令海为参考源地的东北冷湿水汽通道。对广东佛冈站和江西广昌站的典型涝年进行水汽后向轨迹模拟验证了上述四个水汽通道，模拟源地均位于水汽通道关键区域。水汽信号参考源地和模拟源地，可作为华南前汛期提前2~6 d延伸期预报时重点考察地区。
2017, 33(3): 313-322.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.03.003
摘要:
以三个西北太平洋热带气旋（TC）为例，利用WRF（Weather Research and Forecasting）模式进行了一系列海表温度（SST）敏感性数值试验，揭示了西北太平洋SST增暖对TC的强度、尺度及潜在破坏力的影响及其机理。结果表明，在距TC中心100 km以内区域的SST升高有利于TC强度增加，但会减小TC内核尺度；而在距TC中心100 km以外的SST升高并不会使TC强度明显增加甚至使TC强度减弱，但同时会增加TC内核尺度。伴随着低层向眼墙的入流，升高的外区SST会使TC区表层的大气温度和湿度升高，造成眼墙附近海气温差和湿度差及向内的气压梯度力减小，进而减少进入TC眼墙内的感热和潜热，不利于TC增强，但有利于眼墙向外移动，使TC内核尺度增加。内区SST升高与外区SST升高对TC强度及尺度变化的作用机理相反。因此，当TC移过冷或暖洋面时，TC的强度和尺度的变化不仅取决于局地洋面的冷或暖状况，还取决于TC内区和外区SST的差异。由于TC内区和外区SST对TC强度和内核尺度的不同作用，可能存在一个临界范围，当暖池范围在这个临界范围之内时TC潜在破坏力随暖池范围的扩大而增大，但当暖池范围超过这个临界范围时TC潜在破坏力便不会随着暖池范围的继续扩大而增大，甚至会有所减小。
以三个西北太平洋热带气旋（TC）为例，利用WRF（Weather Research and Forecasting）模式进行了一系列海表温度（SST）敏感性数值试验，揭示了西北太平洋SST增暖对TC的强度、尺度及潜在破坏力的影响及其机理。结果表明，在距TC中心100 km以内区域的SST升高有利于TC强度增加，但会减小TC内核尺度；而在距TC中心100 km以外的SST升高并不会使TC强度明显增加甚至使TC强度减弱，但同时会增加TC内核尺度。伴随着低层向眼墙的入流，升高的外区SST会使TC区表层的大气温度和湿度升高，造成眼墙附近海气温差和湿度差及向内的气压梯度力减小，进而减少进入TC眼墙内的感热和潜热，不利于TC增强，但有利于眼墙向外移动，使TC内核尺度增加。内区SST升高与外区SST升高对TC强度及尺度变化的作用机理相反。因此，当TC移过冷或暖洋面时，TC的强度和尺度的变化不仅取决于局地洋面的冷或暖状况，还取决于TC内区和外区SST的差异。由于TC内区和外区SST对TC强度和内核尺度的不同作用，可能存在一个临界范围，当暖池范围在这个临界范围之内时TC潜在破坏力随暖池范围的扩大而增大，但当暖池范围超过这个临界范围时TC潜在破坏力便不会随着暖池范围的继续扩大而增大，甚至会有所减小。
2017, 33(3): 323-333.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.03.004
摘要:
利用ARPS模式的3DVAR系统同化多部实况雷达反射率资料得到初始场，再利用WRF模式对2013年7月4—5日发生在江淮地区的一次飑线过程进行数值模拟，研究了此次过程中雷达回波强度变化的原因。模拟及实况观测均发现本次飑线从东西带状结构经1 h左右演变成东北-西南向的多条带状弱回波结构。分析发现，在变化初期阶段，东西向带状回波的南侧平行出现多个对流单体，北侧的带状回波衰减形成的偏冷出流与低层西南暖湿气流持续交汇，激发对流单体新生并入主对流带后，又使对流带由最初较长的准东西向变为短的东北-西南向回波；在变化中后期阶段，中低层切变加强引起强的涡层出现，进而引发涡层不稳定，使切变线上的小扰动增多导致回波中的小对流单体增多，无法组织成为强回波带，回波带变得松散，同时涡层不稳定以及回波的减弱导致降水变得更不均匀。
利用ARPS模式的3DVAR系统同化多部实况雷达反射率资料得到初始场，再利用WRF模式对2013年7月4—5日发生在江淮地区的一次飑线过程进行数值模拟，研究了此次过程中雷达回波强度变化的原因。模拟及实况观测均发现本次飑线从东西带状结构经1 h左右演变成东北-西南向的多条带状弱回波结构。分析发现，在变化初期阶段，东西向带状回波的南侧平行出现多个对流单体，北侧的带状回波衰减形成的偏冷出流与低层西南暖湿气流持续交汇，激发对流单体新生并入主对流带后，又使对流带由最初较长的准东西向变为短的东北-西南向回波；在变化中后期阶段，中低层切变加强引起强的涡层出现，进而引发涡层不稳定，使切变线上的小扰动增多导致回波中的小对流单体增多，无法组织成为强回波带，回波带变得松散，同时涡层不稳定以及回波的减弱导致降水变得更不均匀。
2017, 33(3): 334-344.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.03.005
摘要:
利用NCEP再分析资料、地面雨量加密自动站资料及多普勒雷达产品资料，对2013年第30号超强台风“海燕”暴雨的非对称结构及中尺度降雨的形成机制、落区特征进行分析。研究结果显示：（1）“海燕”停编前有4个MCS呈东西向带状分布在广西南部，维持时间约9~12 h；台风减弱停编后在广西东南部有1~2个呈南北向的MCS，维持时间为2~4 h，造成此次台风过程的最强降水；（2）在“海燕”影响过程中，能量锋在贵州和广西维持并明显北倾、能量低值中心南下控制桂西北，使该地暴雨骤停、而桂东南在南风急流及地形作用下暴雨维持，是台风暴雨呈现东南强西北弱的非对称结构的主要成因；（3）台风登陆广西至停编时段的中尺度降雨是在高层的位涡异常与低层的位温异常叠加所形成的大气结构下，锋面触发不稳定能量形成的，中尺度降雨集中在边界层能量锋区最大梯度中心、MPV1梯度区零值附近与MPV2正值中心叠加处；（4）台风减弱在停编后的中尺度降雨是由冷空气侵入六万大山东侧抬升暖湿气流形成初始中-γ对流回波，在南风急流及两山脉间的盆地地形作用下，逐步加强发展成中-β对流回波并以“列车效应”传播而形成的。
利用NCEP再分析资料、地面雨量加密自动站资料及多普勒雷达产品资料，对2013年第30号超强台风“海燕”暴雨的非对称结构及中尺度降雨的形成机制、落区特征进行分析。研究结果显示：（1）“海燕”停编前有4个MCS呈东西向带状分布在广西南部，维持时间约9~12 h；台风减弱停编后在广西东南部有1~2个呈南北向的MCS，维持时间为2~4 h，造成此次台风过程的最强降水；（2）在“海燕”影响过程中，能量锋在贵州和广西维持并明显北倾、能量低值中心南下控制桂西北，使该地暴雨骤停、而桂东南在南风急流及地形作用下暴雨维持，是台风暴雨呈现东南强西北弱的非对称结构的主要成因；（3）台风登陆广西至停编时段的中尺度降雨是在高层的位涡异常与低层的位温异常叠加所形成的大气结构下，锋面触发不稳定能量形成的，中尺度降雨集中在边界层能量锋区最大梯度中心、MPV1梯度区零值附近与MPV2正值中心叠加处；（4）台风减弱在停编后的中尺度降雨是由冷空气侵入六万大山东侧抬升暖湿气流形成初始中-γ对流回波，在南风急流及两山脉间的盆地地形作用下，逐步加强发展成中-β对流回波并以“列车效应”传播而形成的。
2017, 33(3): 345-356.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.03.006
摘要:
探索了基于WRF模式的集合卡尔曼滤波同化方法（WRF-EnKF，简称EnKF）在近海有可能达到更强台风连续循环同化中国大陆高时空分辨率多普勒天气雷达径向风观测资料的效果，同时检验台风Vicente（2012）的三维结构演变及其动力学特征。通过短期集合预报得到跟随当前流场变化着的背景误差协方差的台风涡旋和动力学结构。研究发现，EnKF同化预报系统能有效地同化高时空分辨率雷达径向速度观测资料，显著改善初始场中台风Vicente的中小尺度内核结构，同时提高对台风Vicente的路径和强度及其相伴随的短期强降水预报。在台风最强时刻同化雷达径向风观测能快速（1~2 h）得到真实的暖核台风结构，同时进一步提高台风路径和强度的预报。另外，EnKF同化雷达径向风观测资料还能有效提高短期降水预报，1 h和3 h累积降水的分布、降水中心以及降水随时间演变都能得到显著改善，这与改善台风路径、结构和强度有密切关系。因此，对中国东南沿海有可能达到较强的台风进行同化雷达径向风观测资料可改善登陆台风的预报水平，这为利用我国地基多普勒天气雷达观测资料改善模式的初始场从而提高台风预报提供一定的指示作用。
探索了基于WRF模式的集合卡尔曼滤波同化方法（WRF-EnKF，简称EnKF）在近海有可能达到更强台风连续循环同化中国大陆高时空分辨率多普勒天气雷达径向风观测资料的效果，同时检验台风Vicente（2012）的三维结构演变及其动力学特征。通过短期集合预报得到跟随当前流场变化着的背景误差协方差的台风涡旋和动力学结构。研究发现，EnKF同化预报系统能有效地同化高时空分辨率雷达径向速度观测资料，显著改善初始场中台风Vicente的中小尺度内核结构，同时提高对台风Vicente的路径和强度及其相伴随的短期强降水预报。在台风最强时刻同化雷达径向风观测能快速（1~2 h）得到真实的暖核台风结构，同时进一步提高台风路径和强度的预报。另外，EnKF同化雷达径向风观测资料还能有效提高短期降水预报，1 h和3 h累积降水的分布、降水中心以及降水随时间演变都能得到显著改善，这与改善台风路径、结构和强度有密切关系。因此，对中国东南沿海有可能达到较强的台风进行同化雷达径向风观测资料可改善登陆台风的预报水平，这为利用我国地基多普勒天气雷达观测资料改善模式的初始场从而提高台风预报提供一定的指示作用。
2017, 33(3): 357-367.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.03.007
摘要:
利用多源气象资料，通过综合诊断分析方法，对2015年一次广西持续性暴雨过程进行多尺度特征分析。(1) 南亚高压经历了双体型构建，副热带长波槽有利于冷空气南下和高空急流的建立。El Niño状态下，副高强度偏强，位置偏西、偏南，有利于暖湿气流向广西输送。南亚高压过渡层与副高对峙，有利于冷暖空气在广西交汇。(2) 影响天气系统有高空槽、切变线、冷锋、低空急流、季风槽及低涡等多天气系统。降雨分为锋前暖区、锋面、高空槽加强、季风槽与低涡等四个阶段。(3) 中尺度特征为锋前暴雨发生在MCC云团形成到减弱期，雷达强回波呈弓型，对流性强；锋面暴雨发生在MCC减弱后云带，雷达强回波为弓型向直线型转换，对流性减弱；高空槽加强暴雨为直线型云系和雷达回波增强；季风槽与低涡暴雨为增强的涡旋型云系和雷达强回波。(4) 暴雨发生在总体地势为云贵高原下坡和地面喇叭口地形辐合的桂西北、海陆分布差异的沿海及山脉迎风坡的桂东南。可见，长时间持续性暴雨过程是一个多尺度和多天气系统相互作用的结果，暴雨发生在有利的大尺度环流背景和天气系统配置下的中小尺度系统频繁发生处，地形助推暴雨作用明显。深刻理解持续性暴雨发生的尺度特征可提高该类天气预报能力。
利用多源气象资料，通过综合诊断分析方法，对2015年一次广西持续性暴雨过程进行多尺度特征分析。(1) 南亚高压经历了双体型构建，副热带长波槽有利于冷空气南下和高空急流的建立。El Niño状态下，副高强度偏强，位置偏西、偏南，有利于暖湿气流向广西输送。南亚高压过渡层与副高对峙，有利于冷暖空气在广西交汇。(2) 影响天气系统有高空槽、切变线、冷锋、低空急流、季风槽及低涡等多天气系统。降雨分为锋前暖区、锋面、高空槽加强、季风槽与低涡等四个阶段。(3) 中尺度特征为锋前暴雨发生在MCC云团形成到减弱期，雷达强回波呈弓型，对流性强；锋面暴雨发生在MCC减弱后云带，雷达强回波为弓型向直线型转换，对流性减弱；高空槽加强暴雨为直线型云系和雷达回波增强；季风槽与低涡暴雨为增强的涡旋型云系和雷达强回波。(4) 暴雨发生在总体地势为云贵高原下坡和地面喇叭口地形辐合的桂西北、海陆分布差异的沿海及山脉迎风坡的桂东南。可见，长时间持续性暴雨过程是一个多尺度和多天气系统相互作用的结果，暴雨发生在有利的大尺度环流背景和天气系统配置下的中小尺度系统频繁发生处，地形助推暴雨作用明显。深刻理解持续性暴雨发生的尺度特征可提高该类天气预报能力。
2017, 33(3): 368-374.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.03.008
摘要:
在不同的环境风场作用下台风移动路径出现差异，导致海洋冷尾流呈现不同的响应特征，从而对台风强度产生影响。利用海气耦合模式进行理想试验，模拟研究了在均匀的东、西风场条件下冷尾流的响应特征，以分析台风强度出现差异的原因。研究结果表明，在均匀的东风环境场与β效应的共同作用下，台风路径呈西北方向移动，冷尾流沿台风路径呈非对称分布，右侧降温幅度大于左侧，并持续影响台风内核海气界面热通量的输送。而均匀的西风环境场抵御了部分β效应，使得台风东移北抬，当强度增强到一定程度后向西北方向移动，最大幅度的冷尾流出现在台风南侧，眼区热通量的输送受冷尾流影响较小。另外，在台风快速加强阶段，眼区范围内的潜热通量输送对台风加强更为关键。
在不同的环境风场作用下台风移动路径出现差异，导致海洋冷尾流呈现不同的响应特征，从而对台风强度产生影响。利用海气耦合模式进行理想试验，模拟研究了在均匀的东、西风场条件下冷尾流的响应特征，以分析台风强度出现差异的原因。研究结果表明，在均匀的东风环境场与β效应的共同作用下，台风路径呈西北方向移动，冷尾流沿台风路径呈非对称分布，右侧降温幅度大于左侧，并持续影响台风内核海气界面热通量的输送。而均匀的西风环境场抵御了部分β效应，使得台风东移北抬，当强度增强到一定程度后向西北方向移动，最大幅度的冷尾流出现在台风南侧，眼区热通量的输送受冷尾流影响较小。另外，在台风快速加强阶段，眼区范围内的潜热通量输送对台风加强更为关键。
2017, 33(3): 375-385.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.03.009
摘要:
利用CMA热带气旋最佳路径数据、NCEP/NCAR再分析资料、广西区域自动气象站观测资料以及中国气象科学数据共享服务网提供的降水资料，对引发广西特大暴雨的深秋台风“海燕”(1330) 和盛夏台风“威马逊”(1409) 进行对比分析，结果表明：深秋季台风“海燕”特大暴雨中冷空气作用明显，而夏季台风“威马逊”则受西南季风影响较大。由于西南季风的作用，“威马逊”影响广西期间其水汽输送比“海燕”强，“海燕”则完全靠台风本身的水汽输送；而动力条件上，“海燕”则较“威马逊”强，表现为相对风暴螺旋度最大正值中心比“威马逊”大，同时广西上空的水汽辐合层厚度也比“威马逊”要厚得多。广西的降雨开始于东边界水汽输入达到最大值之后开始减小、南边界由水汽输出转为水汽输入且开始出现明显突增现象时，而最强降雨时段则发生在南边界水汽输入达到峰值的前后。相对风暴螺旋度正值中心与强降雨落区有很好的对应关系，并且有至少6 h的提前量，因此，相对风暴螺旋度在台风暴雨预报中可作为一个重要的参考因子。
利用CMA热带气旋最佳路径数据、NCEP/NCAR再分析资料、广西区域自动气象站观测资料以及中国气象科学数据共享服务网提供的降水资料，对引发广西特大暴雨的深秋台风“海燕”(1330) 和盛夏台风“威马逊”(1409) 进行对比分析，结果表明：深秋季台风“海燕”特大暴雨中冷空气作用明显，而夏季台风“威马逊”则受西南季风影响较大。由于西南季风的作用，“威马逊”影响广西期间其水汽输送比“海燕”强，“海燕”则完全靠台风本身的水汽输送；而动力条件上，“海燕”则较“威马逊”强，表现为相对风暴螺旋度最大正值中心比“威马逊”大，同时广西上空的水汽辐合层厚度也比“威马逊”要厚得多。广西的降雨开始于东边界水汽输入达到最大值之后开始减小、南边界由水汽输出转为水汽输入且开始出现明显突增现象时，而最强降雨时段则发生在南边界水汽输入达到峰值的前后。相对风暴螺旋度正值中心与强降雨落区有很好的对应关系，并且有至少6 h的提前量，因此，相对风暴螺旋度在台风暴雨预报中可作为一个重要的参考因子。
2017, 33(3): 386-398.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.03.010
摘要:
利用NCEP 1 °×1 °再分析资料和卫星资料，以2011年强台风“纳沙”为例，分析了“纳沙”登陆海南岛前后的降水特征，并分析了“纳沙”周围TBB、湿度、水平风速和垂直速度在其路径两侧分布的不对称性，并从空间结构的分布上讨论了降水分布的可能成因。结果表明：登陆海南岛前后，“纳沙”的降水在其路径两侧的分布呈显著的不对称性，强降水主要集中在其路径左侧。“纳沙”除温度距平的分布较对称外，其它物理量在台风周围的空间结构均表现为显著的不对称性：（1）TBB，在路径左侧的强对流云系的强度和范围均比右侧大；（2）湿度，路径左侧的湿区范围比路径右侧大；（3）水平风速，台风位于海上和登陆时，路径右侧的最大风速比左侧强，台风登陆时其左右两侧最大风速相差20 m/s；在登陆前和登陆后路径右侧的相等大风速区范围比左侧大；（4）垂直速度，路径左侧的上升运动比右侧强，尤其在台风登陆时左侧的垂直上升速度比右侧大-2.4 Pa/s。通过对比上述物理量的非对称分布与降水分布可知，湿度可能是台风降水非对称分布的原因之一，而垂直速度可能是造成“纳沙”非对称降水的主要原因。另外，从垂直风切变作用进一步探究台风降水非对称性的形成机制，结果发现“纳沙”登陆前后的强降水均集中在顺切变方向及其左侧。垂直风切变可较好地解释路径左侧的强垂直上升运动和强降水区。此外海南岛的地形条件也导致“纳沙”在登陆期间海南岛西部的降水显著增加。
利用NCEP 1 °×1 °再分析资料和卫星资料，以2011年强台风“纳沙”为例，分析了“纳沙”登陆海南岛前后的降水特征，并分析了“纳沙”周围TBB、湿度、水平风速和垂直速度在其路径两侧分布的不对称性，并从空间结构的分布上讨论了降水分布的可能成因。结果表明：登陆海南岛前后，“纳沙”的降水在其路径两侧的分布呈显著的不对称性，强降水主要集中在其路径左侧。“纳沙”除温度距平的分布较对称外，其它物理量在台风周围的空间结构均表现为显著的不对称性：（1）TBB，在路径左侧的强对流云系的强度和范围均比右侧大；（2）湿度，路径左侧的湿区范围比路径右侧大；（3）水平风速，台风位于海上和登陆时，路径右侧的最大风速比左侧强，台风登陆时其左右两侧最大风速相差20 m/s；在登陆前和登陆后路径右侧的相等大风速区范围比左侧大；（4）垂直速度，路径左侧的上升运动比右侧强，尤其在台风登陆时左侧的垂直上升速度比右侧大-2.4 Pa/s。通过对比上述物理量的非对称分布与降水分布可知，湿度可能是台风降水非对称分布的原因之一，而垂直速度可能是造成“纳沙”非对称降水的主要原因。另外，从垂直风切变作用进一步探究台风降水非对称性的形成机制，结果发现“纳沙”登陆前后的强降水均集中在顺切变方向及其左侧。垂直风切变可较好地解释路径左侧的强垂直上升运动和强降水区。此外海南岛的地形条件也导致“纳沙”在登陆期间海南岛西部的降水显著增加。
2017, 33(3): 399-414.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.03.011
摘要:
利用中尺度数值预报模式WRF3.5，采用36、12和4 km三重嵌套，在积云参数化方案为BMJ条件下，选用WSM5、WSM6和Lin三种云微物理参数化方案，对发生在上海地区的两次典型特大暴雨（简称“0913”和“0825”）进行模拟试验和对比分析，探讨不同云微物理参数化方案对上海暴雨模拟的影响。结果表明：三种方案总体上都较好地模拟出两次特大暴雨过程，但在降水落区、降水中心、降水强度等方面仍存在差异。再利用地面自动站、观测站的实测雨量以及自动站与CMORPH降水产品融合的逐时降水量网格数据，结合K指数、相对湿度、垂直速度和涡度散度等物理诊断量，从降水落区、降水中心和降水强度等方面对三种云微物理参数化方案的模拟结果进行对比分析。此外，通过对三种方案主要参数的比较以及三种方案模拟的冰、雪、霰粒子混合比的垂直廓线对相应的模拟结果进行解释。结果显示：WSM5微物理方案能更好地模拟出强降水的范围，其模拟的降水量较实测偏大；WSM6方案模拟的降水落区略有偏移，降水量偏小；Lin方案模拟的降水落区偏移较大。
利用中尺度数值预报模式WRF3.5，采用36、12和4 km三重嵌套，在积云参数化方案为BMJ条件下，选用WSM5、WSM6和Lin三种云微物理参数化方案，对发生在上海地区的两次典型特大暴雨（简称“0913”和“0825”）进行模拟试验和对比分析，探讨不同云微物理参数化方案对上海暴雨模拟的影响。结果表明：三种方案总体上都较好地模拟出两次特大暴雨过程，但在降水落区、降水中心、降水强度等方面仍存在差异。再利用地面自动站、观测站的实测雨量以及自动站与CMORPH降水产品融合的逐时降水量网格数据，结合K指数、相对湿度、垂直速度和涡度散度等物理诊断量，从降水落区、降水中心和降水强度等方面对三种云微物理参数化方案的模拟结果进行对比分析。此外，通过对三种方案主要参数的比较以及三种方案模拟的冰、雪、霰粒子混合比的垂直廓线对相应的模拟结果进行解释。结果显示：WSM5微物理方案能更好地模拟出强降水的范围，其模拟的降水量较实测偏大；WSM6方案模拟的降水落区略有偏移，降水量偏小；Lin方案模拟的降水落区偏移较大。
2017, 33(3): 415-425.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.03.012
摘要:
利用地面和高空观测资料、雷达资料、FY-2E逐时云顶亮温TBB资料以及NCEP/NCAR（1 °×1 °）再分析资料等，对2014年7月30—31日四川盆地的暴雨天气过程的中尺度对流系统特征及触发机制进行分析和探讨。结果表明：（1）本次暴雨的地面中尺度风场辐合线与强降水落区有较好的对应关系，辐合线比强降水提前1 h出现，且强降水落区主要位于辐合线左侧有边界层弱冷空气影响的偏北气流范围内，同时强降水落区随地面中尺度风场辐合线移动；（2）暴雨过程临近时具有不稳定能量特别高、地面和低层露点温度大、抬升凝结高度低、湿层非常深厚等显著特征十分有利于强降水的发生，降水过程中有充足的水汽向暴雨区输送并在暴雨区有明显的辐合上升，为强降水的持续提供了较好的条件；（3）在高原低涡缓慢东移过程中，涡前的正涡度平流使低层涡度增加、垂直上升运动加强，触发强对流活动，是本次暴雨过程的触发机制之一；强对流降水造成的非绝热加热正反馈于大气，使强对流活动发展，强降水天气持续，是本次暴雨过程的维持机制之一。
利用地面和高空观测资料、雷达资料、FY-2E逐时云顶亮温TBB资料以及NCEP/NCAR（1 °×1 °）再分析资料等，对2014年7月30—31日四川盆地的暴雨天气过程的中尺度对流系统特征及触发机制进行分析和探讨。结果表明：（1）本次暴雨的地面中尺度风场辐合线与强降水落区有较好的对应关系，辐合线比强降水提前1 h出现，且强降水落区主要位于辐合线左侧有边界层弱冷空气影响的偏北气流范围内，同时强降水落区随地面中尺度风场辐合线移动；（2）暴雨过程临近时具有不稳定能量特别高、地面和低层露点温度大、抬升凝结高度低、湿层非常深厚等显著特征十分有利于强降水的发生，降水过程中有充足的水汽向暴雨区输送并在暴雨区有明显的辐合上升，为强降水的持续提供了较好的条件；（3）在高原低涡缓慢东移过程中，涡前的正涡度平流使低层涡度增加、垂直上升运动加强，触发强对流活动，是本次暴雨过程的触发机制之一；强对流降水造成的非绝热加热正反馈于大气，使强对流活动发展，强降水天气持续，是本次暴雨过程的维持机制之一。
2017, 33(3): 426-432.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.03.013
摘要:
为了探索热带地区出射长波辐射（OLR）的内在变化规律，利用去趋势波动分析（DFA）方法，对整个热带地区（0~357.5 °E，22.5 °S~22.5 °N）1979—2013年NOAA逐日的OLR资料进行分析。研究结果表明：整个热带地区的OLR存在幂律相关，其标度指数值主要集中在0.65~0.72之间，具有较好的长程相关性（或持续性）。西太平洋、刚果盆地和南美洲因对流发展旺盛，导致上空高云量偏大，OLR值主要取决于云顶温度和云量，而云本身变化较快，使得该地区OLR表现出较弱的长程持续性；中东太平洋、大西洋和撒哈拉沙漠地区上空高云量偏少，OLR值主要取决于海表或陆表的温度，而海表或陆表温度变化相对比较缓慢，使得该地区OLR表现出较强的长程持续性。此外，通过随机打乱逐日OLR时间序列去除趋势和相关性，进一步验证了热带地区OLR的长程持续性是由时间序列的分形特征造成的。
为了探索热带地区出射长波辐射（OLR）的内在变化规律，利用去趋势波动分析（DFA）方法，对整个热带地区（0~357.5 °E，22.5 °S~22.5 °N）1979—2013年NOAA逐日的OLR资料进行分析。研究结果表明：整个热带地区的OLR存在幂律相关，其标度指数值主要集中在0.65~0.72之间，具有较好的长程相关性（或持续性）。西太平洋、刚果盆地和南美洲因对流发展旺盛，导致上空高云量偏大，OLR值主要取决于云顶温度和云量，而云本身变化较快，使得该地区OLR表现出较弱的长程持续性；中东太平洋、大西洋和撒哈拉沙漠地区上空高云量偏少，OLR值主要取决于海表或陆表的温度，而海表或陆表温度变化相对比较缓慢，使得该地区OLR表现出较强的长程持续性。此外，通过随机打乱逐日OLR时间序列去除趋势和相关性，进一步验证了热带地区OLR的长程持续性是由时间序列的分形特征造成的。
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