2017年 第33卷 第6期
2017, 33(6): 793-811.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.001
摘要:
利用WRF模式结合不同的边界层参数化方案，对2007年7月3—5日发生在江淮流域的一次梅雨锋暴雨过程进行多组数值模拟试验。结果发现，边界层方案的选取对于降水的落区和强度模拟会产生较显著的影响；在降水率及地面要素的模拟上，各方案在降水中后期的模拟差异明显大于降水发生阶段；不同边界层方案的选取对于降水时段内的水平风场、垂直运动和假相当位温的垂直分布都产生影响，直接影响降水时空分布的模拟；不同方案都模拟出了在降水发生之后不同于晴空日变化的湍流动能垂直分布，经分析发现与局地较强的垂直风切变和近地面强湍流气团被抬升有关，而浮力项起着耗散作用；各方案的湍流交换特征与湍流动能特征基本吻合，相比于其他方案，MYJ方案在降水区域的湍流动能及湍流交换强度明显偏弱，对热通量的输送也偏弱；GBM方案在边界层内的湍流混合偏弱而在边界层以上湍流混合显著偏强，热通量输送在边界层以上的高度上误差明显，影响了对降水区域气象要素的模拟能力，仍需要进一步改进。
利用WRF模式结合不同的边界层参数化方案，对2007年7月3—5日发生在江淮流域的一次梅雨锋暴雨过程进行多组数值模拟试验。结果发现，边界层方案的选取对于降水的落区和强度模拟会产生较显著的影响；在降水率及地面要素的模拟上，各方案在降水中后期的模拟差异明显大于降水发生阶段；不同边界层方案的选取对于降水时段内的水平风场、垂直运动和假相当位温的垂直分布都产生影响，直接影响降水时空分布的模拟；不同方案都模拟出了在降水发生之后不同于晴空日变化的湍流动能垂直分布，经分析发现与局地较强的垂直风切变和近地面强湍流气团被抬升有关，而浮力项起着耗散作用；各方案的湍流交换特征与湍流动能特征基本吻合，相比于其他方案，MYJ方案在降水区域的湍流动能及湍流交换强度明显偏弱，对热通量的输送也偏弱；GBM方案在边界层内的湍流混合偏弱而在边界层以上湍流混合显著偏强，热通量输送在边界层以上的高度上误差明显，影响了对降水区域气象要素的模拟能力，仍需要进一步改进。
2017, 33(6): 812-821.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.002
摘要:
根据陕南643个经质量控制的自动气象站2010—2014年逐小时观测降水，采用百分位法确定陕南短时强降水标准。基于2010—2014年11 824站次短时强降水个例和欧洲中心（ECMWF）间隔6 h的0.25 °×0.25 °再分析格点资料，以空间最近、时间最近前1时次原则：计算并确定陕南汛期5—9月各月短时强降水36种对流参数历史概率分布特征值；考虑对流参数的显著性和适度性指标构建评价方案，利用相对模糊偏差矩阵、标准差系数方法，优选出陕南5—9月各月的15种对流参数及其权重。业务运行以ECMWF细网格模式的基本预报产品，计算优选的对流参数值，结合参数历史概率分布值及其权重，建立陕南分月短时强降水客观概率预报模型。将模型概率预报结果升序排列后80%处对应的数值，且大于0.2作为短时强降水的临界概率，对2015年汛期降水过程进行检验，TS评分为0.59，漏报率为0.18，空报率为0.31。
根据陕南643个经质量控制的自动气象站2010—2014年逐小时观测降水，采用百分位法确定陕南短时强降水标准。基于2010—2014年11 824站次短时强降水个例和欧洲中心（ECMWF）间隔6 h的0.25 °×0.25 °再分析格点资料，以空间最近、时间最近前1时次原则：计算并确定陕南汛期5—9月各月短时强降水36种对流参数历史概率分布特征值；考虑对流参数的显著性和适度性指标构建评价方案，利用相对模糊偏差矩阵、标准差系数方法，优选出陕南5—9月各月的15种对流参数及其权重。业务运行以ECMWF细网格模式的基本预报产品，计算优选的对流参数值，结合参数历史概率分布值及其权重，建立陕南分月短时强降水客观概率预报模型。将模型概率预报结果升序排列后80%处对应的数值，且大于0.2作为短时强降水的临界概率，对2015年汛期降水过程进行检验，TS评分为0.59，漏报率为0.18，空报率为0.31。
2017, 33(6): 822-830.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.003
摘要:
基于1981—2010年ERA Interim再分析资料以及中国区域30年日降水量资料，采用相关关系计算方法，研究夏季中国东部陆海表面温差与夏季整层水汽输送以及春夏东亚温度高响应区的相关关系。研究结果表明：中国东部区域夏季各月(6、7、8月)陆海表面温差与夏季各月降水量存在西北-华北与江南-华南两个高相关区域，且滑动相关系数在30年间一直处于显著状态；夏季中国东部陆海表面温差自1990年代开始呈现波动式上升趋势；陆海温差异常高低值年水汽通量距平场输送通道存在明显差异，陆海温差高值年，水汽主要来自中国东北地区向南的水汽输送以及中国东部海域水汽向西的水汽流，并且两股水汽距平场在华南地区汇合后继续向南输送，陆海温差低值年，水汽通量距平输送主要来自中国东部海域，向西传输到达中国中东部后分别向南北两个方向输送；夏季中国东部陆海表面温差与夏季整层水汽通量在中国华北区域存在负位相相关关系，证明了中国东部陆海温差越高，经向水汽通量向南输送就会越强，所对应的蒙古区域、孟加拉湾区域表面温度就会越高，形成一个“高-强-高”的温差-水汽通量-温度相互响应现象，夏季中国东部陆海表面温差与春季中国整个海岸沿线表面温度有明显的相关关系，春季海岸沿线表面温度对夏季中国大陆水汽输送有一定预测作用。
基于1981—2010年ERA Interim再分析资料以及中国区域30年日降水量资料，采用相关关系计算方法，研究夏季中国东部陆海表面温差与夏季整层水汽输送以及春夏东亚温度高响应区的相关关系。研究结果表明：中国东部区域夏季各月(6、7、8月)陆海表面温差与夏季各月降水量存在西北-华北与江南-华南两个高相关区域，且滑动相关系数在30年间一直处于显著状态；夏季中国东部陆海表面温差自1990年代开始呈现波动式上升趋势；陆海温差异常高低值年水汽通量距平场输送通道存在明显差异，陆海温差高值年，水汽主要来自中国东北地区向南的水汽输送以及中国东部海域水汽向西的水汽流，并且两股水汽距平场在华南地区汇合后继续向南输送，陆海温差低值年，水汽通量距平输送主要来自中国东部海域，向西传输到达中国中东部后分别向南北两个方向输送；夏季中国东部陆海表面温差与夏季整层水汽通量在中国华北区域存在负位相相关关系，证明了中国东部陆海温差越高，经向水汽通量向南输送就会越强，所对应的蒙古区域、孟加拉湾区域表面温度就会越高，形成一个“高-强-高”的温差-水汽通量-温度相互响应现象，夏季中国东部陆海表面温差与春季中国整个海岸沿线表面温度有明显的相关关系，春季海岸沿线表面温度对夏季中国大陆水汽输送有一定预测作用。
2017, 33(6): 831-840.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.004
摘要:
使用1951—2014年广西河池市红水河龙滩站的月流量和同期海温、500 hPa位势高度、850 hPa矢量风资料，基于相关分析、EOF分析和合成分析，研究了红水河汛期流量与印度洋海温异常的关系，以及印度洋海温异常影响红水河流量的物理机制。结果表明，印度洋海温距平分布的三种模态，包括前期夏季印度洋海温距平EOF16—8、EOF12—4、印度洋海温距平EOF12—4和EOF32—4，与红水河汛期流量显著相关。用这三个模态的时间系数、龙滩站前期4—5月平均流量和南印度洋2、3和4月偶极子指数可以很好地模拟龙滩站汛期流量，因此，它们可以作为红水河径流预测的物理因子。印度洋海温异常影响红水河汛期流量的途径可以概括为，印度洋海温冷水年，冷异常可在四个季节持续。春季冷海温可使北半球春季南支气流上小槽波动强烈，南支槽加强，水汽输送显著增强；夏季可显著增强夏季风气流，使更多的水汽输送到红水河增大径流量；秋季和冬季，印度洋的冷海水减弱了北半球冬季环流形势，诱使西北太平洋水汽向中国东部地区输送，使红水河有更多的水汽汇集增大龙滩站流量。反之，印度洋海温暖水年时，四个季节的海温持续增暖，使北半球中纬度低气压系统变得不活跃，冬季形势进入早、而结束晚，中国东部受干燥气流控制时间长，春季和夏季副热带高压增强，同时，夏季风减弱，水汽输送较少，使汛期红水河流量减小。
使用1951—2014年广西河池市红水河龙滩站的月流量和同期海温、500 hPa位势高度、850 hPa矢量风资料，基于相关分析、EOF分析和合成分析，研究了红水河汛期流量与印度洋海温异常的关系，以及印度洋海温异常影响红水河流量的物理机制。结果表明，印度洋海温距平分布的三种模态，包括前期夏季印度洋海温距平EOF16—8、EOF12—4、印度洋海温距平EOF12—4和EOF32—4，与红水河汛期流量显著相关。用这三个模态的时间系数、龙滩站前期4—5月平均流量和南印度洋2、3和4月偶极子指数可以很好地模拟龙滩站汛期流量，因此，它们可以作为红水河径流预测的物理因子。印度洋海温异常影响红水河汛期流量的途径可以概括为，印度洋海温冷水年，冷异常可在四个季节持续。春季冷海温可使北半球春季南支气流上小槽波动强烈，南支槽加强，水汽输送显著增强；夏季可显著增强夏季风气流，使更多的水汽输送到红水河增大径流量；秋季和冬季，印度洋的冷海水减弱了北半球冬季环流形势，诱使西北太平洋水汽向中国东部地区输送，使红水河有更多的水汽汇集增大龙滩站流量。反之，印度洋海温暖水年时，四个季节的海温持续增暖，使北半球中纬度低气压系统变得不活跃，冬季形势进入早、而结束晚，中国东部受干燥气流控制时间长，春季和夏季副热带高压增强，同时，夏季风减弱，水汽输送较少，使汛期红水河流量减小。
2017, 33(6): 841-849.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.005
摘要:
利用2004—2015年影响浙江海岛的台风及沿海气象站资料，分析台风阵风系数与平均风速、台风强度、测站高度、岛屿位置、台风与测站之间距离、台风象限和月份等因子的关系。结果表明，当平均风速较小时阵风系数的均值和波动幅度较大。在相同风速情况下，台风中心强度较强时的阵风系数会大些且其变化幅度随高度增大；而台风强度较弱时的阵风系数随高度变化不明显。最大阵风系数一般出现在台风与测站距离为150~250 km的区域内。台风第一和第四象限不仅其影响风力明显比第二和第三象限的强，且阵风系数变化幅度也较大。近海岸岛屿测站的阵风系数比远海岸岛屿测站要大。9月阵风系数波动范围比7—8月的小。从台风的自身环流来看，中低层的高度场、垂直速度场和湿度场等因子与阵风系数相关密切。
利用2004—2015年影响浙江海岛的台风及沿海气象站资料，分析台风阵风系数与平均风速、台风强度、测站高度、岛屿位置、台风与测站之间距离、台风象限和月份等因子的关系。结果表明，当平均风速较小时阵风系数的均值和波动幅度较大。在相同风速情况下，台风中心强度较强时的阵风系数会大些且其变化幅度随高度增大；而台风强度较弱时的阵风系数随高度变化不明显。最大阵风系数一般出现在台风与测站距离为150~250 km的区域内。台风第一和第四象限不仅其影响风力明显比第二和第三象限的强，且阵风系数变化幅度也较大。近海岸岛屿测站的阵风系数比远海岸岛屿测站要大。9月阵风系数波动范围比7—8月的小。从台风的自身环流来看，中低层的高度场、垂直速度场和湿度场等因子与阵风系数相关密切。
2017, 33(6): 850-860.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.006
摘要:
利用海口多普勒雷达、海南省区域加密自动站和常规资料对2016年4月11日凌晨发生在海南岛北部近海和陆地的大范围雷暴大风过程进行天气学分析。结果表明：（1）这次雷暴大风过程发生在500 hPa槽前、低空急流左前侧、低层切变线南侧、高空急流分流区下方和地面静止锋南侧的有利于对流发展的较大范围上升气流区域内；（2）对流风暴移动路径上的大气环境具有中等程度的条件不稳定、对流有效位能CAPE以及上干冷下暖湿的温-湿廓线垂直结构、强的深层垂直风切变，对流风暴形成后最终组织发展产生雷暴大风、大冰雹和短时强降水的多单体带状回波和弓形回波；（3）在多单体带状回波中镶嵌的风暴A和B各自发展成为具有中层径向辐合特征的超级单体，风暴B和C合并形成弓形回波，其中风暴C的中气旋加强成为弓形回波北部的气旋式中尺度涡旋；（4）阵风锋对对流风暴的正反馈作用、对流风暴前侧强劲的暖湿入流与风暴后侧径向风速相当的冷池出流，长时间倾斜依存的自组织结构及其与强的低层环境风垂直切变的相互作用，是多单体风暴和弓形回波长时间维持和加强的主要原因；（5）地面原来存在的β中尺度辐合切变线，对流风暴主体回波沿着海南岛北部近海东移等因素，有利于多单体带状回波和弓形回波的长时间维持。
利用海口多普勒雷达、海南省区域加密自动站和常规资料对2016年4月11日凌晨发生在海南岛北部近海和陆地的大范围雷暴大风过程进行天气学分析。结果表明：（1）这次雷暴大风过程发生在500 hPa槽前、低空急流左前侧、低层切变线南侧、高空急流分流区下方和地面静止锋南侧的有利于对流发展的较大范围上升气流区域内；（2）对流风暴移动路径上的大气环境具有中等程度的条件不稳定、对流有效位能CAPE以及上干冷下暖湿的温-湿廓线垂直结构、强的深层垂直风切变，对流风暴形成后最终组织发展产生雷暴大风、大冰雹和短时强降水的多单体带状回波和弓形回波；（3）在多单体带状回波中镶嵌的风暴A和B各自发展成为具有中层径向辐合特征的超级单体，风暴B和C合并形成弓形回波，其中风暴C的中气旋加强成为弓形回波北部的气旋式中尺度涡旋；（4）阵风锋对对流风暴的正反馈作用、对流风暴前侧强劲的暖湿入流与风暴后侧径向风速相当的冷池出流，长时间倾斜依存的自组织结构及其与强的低层环境风垂直切变的相互作用，是多单体风暴和弓形回波长时间维持和加强的主要原因；（5）地面原来存在的β中尺度辐合切变线，对流风暴主体回波沿着海南岛北部近海东移等因素，有利于多单体带状回波和弓形回波的长时间维持。
2017, 33(6): 861-873.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.007
摘要:
利用1948—2003年的NCEP再分析资料和英国气象局Hadley气候预测和研究中心的海表面温度资料，从整体分析地球中低纬三大洋海气耦合系统的角度出发，使用SVD方法研究中低纬海气相互作用的耦合变化。结果表明，中低纬海气相互作用是一个有机的耦合整体，其变化不管从年际还是年代际上都存在耦合相关性，这一点给我们提出了一个新的研究全球范围海气耦合变化的思路。提取的海气耦合基本模态的正、负异常年份的海温和风场异常合成分析结果显示，当赤道东太平洋的海水偏暖时，热带印度洋和热带大西洋的海水也偏暖，热带西太平洋直至中纬度太平洋的海温总体偏冷。就印度洋而言非洲大陆以南30~50 °S的大片海区存在明显的海温负异常。北美洲大陆的东岸30 °N以北和南美洲大陆的东岸30 °S以南的海区都为明显的海温负异常。当赤道东太平洋的海水偏冷时各大海区的海温分布情况反之。
利用1948—2003年的NCEP再分析资料和英国气象局Hadley气候预测和研究中心的海表面温度资料，从整体分析地球中低纬三大洋海气耦合系统的角度出发，使用SVD方法研究中低纬海气相互作用的耦合变化。结果表明，中低纬海气相互作用是一个有机的耦合整体，其变化不管从年际还是年代际上都存在耦合相关性，这一点给我们提出了一个新的研究全球范围海气耦合变化的思路。提取的海气耦合基本模态的正、负异常年份的海温和风场异常合成分析结果显示，当赤道东太平洋的海水偏暖时，热带印度洋和热带大西洋的海水也偏暖，热带西太平洋直至中纬度太平洋的海温总体偏冷。就印度洋而言非洲大陆以南30~50 °S的大片海区存在明显的海温负异常。北美洲大陆的东岸30 °N以北和南美洲大陆的东岸30 °S以南的海区都为明显的海温负异常。当赤道东太平洋的海水偏冷时各大海区的海温分布情况反之。
2017, 33(6): 874-883.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.008
摘要:
利用基于张弛逼近的四维数据同化技术，构建了广东深圳的千米格距网格化气象数据集，由于同化了深圳及周边可获得的高频次观测数据，气象数据集基本准确表现出几种关键气象要素的年际变化和月变化特征。在网格化气象数据集基础上开发了“深圳市细网格气候信息平台”，并通过平台推出了若干精细气候数据产品：精细风玫瑰、逐网格风能等。这些数据产品已经在格点气温预报、风能示范项目选址以及详细规划的自然通风评估中发挥了实际作用。这些探索表明，网格化气象数据集的建立，有望为城市的网格化精细管理和建设提供气象科技支撑。
利用基于张弛逼近的四维数据同化技术，构建了广东深圳的千米格距网格化气象数据集，由于同化了深圳及周边可获得的高频次观测数据，气象数据集基本准确表现出几种关键气象要素的年际变化和月变化特征。在网格化气象数据集基础上开发了“深圳市细网格气候信息平台”，并通过平台推出了若干精细气候数据产品：精细风玫瑰、逐网格风能等。这些数据产品已经在格点气温预报、风能示范项目选址以及详细规划的自然通风评估中发挥了实际作用。这些探索表明，网格化气象数据集的建立，有望为城市的网格化精细管理和建设提供气象科技支撑。
2017, 33(6): 884-895.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.009
摘要:
基于2005—2015年闪电观测和NCEP再分析资料，对陕西省地闪时空分布及气候环流特征进行统计分析。结果表明，近10年来陕西地闪呈波动上升趋势，平均12.8万次/a，平均密度为0.67 fl/(km2·a)，负闪占总地闪93.7%。每年3月地闪开始逐渐活跃，年平均强度最大；8月地闪最活跃，盛夏总频次超过全年的75%。陕西地闪频次日变化呈单峰型，峰值在16—17时，下午至前半夜活跃；对应时段在延安周边地区的闪电密集区东移南压明显。陕北地闪日变化幅度明显偏大，关中峰值时段偏晚其他地方约3 h，陕南地闪夜发性明显。陕西地闪主要分布在黄土高原东侧、南侧和秦巴山脉南麓的迎风坡，正闪主要位于陕北和陕南西部局地。相比其他省市，陕西地闪密度明显偏小，但平均强度偏大。陕西地闪活动与西太平洋副热带高压的南北进退变化基本一致，随着季节变化而出现北跳、扩大和迅速消散过程。春季闪电主要位于陕南；初夏陕北南部至渭北明显增多；盛夏闪电最强，北部闪电中心区东移至黄河沿线，关中闪电频次增幅远大于陕北、陕南；夏末闪电迅速消散。陕西盛夏闪电主要包括4种气候类型，不同类型的环流特征差异显著。25 °N以北、80~100 °E附近关键区青藏高压强盛、陕西周边温度槽落后高度槽、相对明显的不稳定层结条件是盛夏闪电活跃的有利环流背景。
基于2005—2015年闪电观测和NCEP再分析资料，对陕西省地闪时空分布及气候环流特征进行统计分析。结果表明，近10年来陕西地闪呈波动上升趋势，平均12.8万次/a，平均密度为0.67 fl/(km2·a)，负闪占总地闪93.7%。每年3月地闪开始逐渐活跃，年平均强度最大；8月地闪最活跃，盛夏总频次超过全年的75%。陕西地闪频次日变化呈单峰型，峰值在16—17时，下午至前半夜活跃；对应时段在延安周边地区的闪电密集区东移南压明显。陕北地闪日变化幅度明显偏大，关中峰值时段偏晚其他地方约3 h，陕南地闪夜发性明显。陕西地闪主要分布在黄土高原东侧、南侧和秦巴山脉南麓的迎风坡，正闪主要位于陕北和陕南西部局地。相比其他省市，陕西地闪密度明显偏小，但平均强度偏大。陕西地闪活动与西太平洋副热带高压的南北进退变化基本一致，随着季节变化而出现北跳、扩大和迅速消散过程。春季闪电主要位于陕南；初夏陕北南部至渭北明显增多；盛夏闪电最强，北部闪电中心区东移至黄河沿线，关中闪电频次增幅远大于陕北、陕南；夏末闪电迅速消散。陕西盛夏闪电主要包括4种气候类型，不同类型的环流特征差异显著。25 °N以北、80~100 °E附近关键区青藏高压强盛、陕西周边温度槽落后高度槽、相对明显的不稳定层结条件是盛夏闪电活跃的有利环流背景。
2017, 33(6): 896-902.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.010
摘要:
利用中国气象局上海台风研究所整理的热带气旋最佳路径资料，热带气旋云图、气象雷达回波图资料，ECMWF ERA-Interim再分析风场资料；并用大气运动方程和天气学原理分析得到热带气旋低层水平流场结构，根据流场建立平面非线性自治动力系统。结果表明，TC在成熟阶段或发展很强时期，由两组二维驻定微分方程组解确定水平流场，TC眼区以内气流沿顺时针方向流动，TC眼区以外气流沿逆时针方向流动。TC眼区内外相反方向风场之间为风向切变圆环，圆环上不断有气旋形成，并存在低空急流，是狂风暴雨出现区域。结论与合成雷达回波观测结果一致。
利用中国气象局上海台风研究所整理的热带气旋最佳路径资料，热带气旋云图、气象雷达回波图资料，ECMWF ERA-Interim再分析风场资料；并用大气运动方程和天气学原理分析得到热带气旋低层水平流场结构，根据流场建立平面非线性自治动力系统。结果表明，TC在成熟阶段或发展很强时期，由两组二维驻定微分方程组解确定水平流场，TC眼区以内气流沿顺时针方向流动，TC眼区以外气流沿逆时针方向流动。TC眼区内外相反方向风场之间为风向切变圆环，圆环上不断有气旋形成，并存在低空急流，是狂风暴雨出现区域。结论与合成雷达回波观测结果一致。
2017, 33(6): 903-911.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.011
摘要:
利用NOAA最优插值逐日海表温度资料和AVISO中心的海表高度异常资料，分析了黑潮延伸体区域的海表温度锋的时空变化特征以及导致其年代际变化可能的原因。结果表明，气候平均态的黑潮延伸体区域海表温度锋位于黑潮延伸体区域北部边缘，在143 °E和150 °E附近存在两个弯曲，SST水平梯度最大值出现在142 °E附近，强度超过4.5 ℃/(100 km)，其后强度自西向东逐渐递减，在149 °E附近又出现一个较弱的大值中心，在141~153 °E范围内，海表温度锋位置的平均值为36.25 °N，强度的平均值为3.22 ℃/(100 km)。黑潮延伸体区域的海表温度锋南北位置的季节变化很弱，而其强度的季节变化非常显著。相较于较弱的季节变化，海表温度锋位置的年际和年代际的低频变化则要显著得多，其南北变化跨度超过2 °。海表温度锋强度的年际和年代际的低频变化也较强，超过4.5 ℃/(100 km)。黑潮延伸体区域的海表温度锋的变化与太平洋年代际振荡（PDO）以及北太平洋涡旋振荡（NPGO）存在显著的相关关系，NPGO和PDO在中东太平洋区域会强迫产生海表高度异常，随后向西传播，在约3年后到达黑潮延伸体区域，使该区域流场发生变化产生海洋热平流异常，最终导致海表温度锋强度发生变化。
利用NOAA最优插值逐日海表温度资料和AVISO中心的海表高度异常资料，分析了黑潮延伸体区域的海表温度锋的时空变化特征以及导致其年代际变化可能的原因。结果表明，气候平均态的黑潮延伸体区域海表温度锋位于黑潮延伸体区域北部边缘，在143 °E和150 °E附近存在两个弯曲，SST水平梯度最大值出现在142 °E附近，强度超过4.5 ℃/(100 km)，其后强度自西向东逐渐递减，在149 °E附近又出现一个较弱的大值中心，在141~153 °E范围内，海表温度锋位置的平均值为36.25 °N，强度的平均值为3.22 ℃/(100 km)。黑潮延伸体区域的海表温度锋南北位置的季节变化很弱，而其强度的季节变化非常显著。相较于较弱的季节变化，海表温度锋位置的年际和年代际的低频变化则要显著得多，其南北变化跨度超过2 °。海表温度锋强度的年际和年代际的低频变化也较强，超过4.5 ℃/(100 km)。黑潮延伸体区域的海表温度锋的变化与太平洋年代际振荡（PDO）以及北太平洋涡旋振荡（NPGO）存在显著的相关关系，NPGO和PDO在中东太平洋区域会强迫产生海表高度异常，随后向西传播，在约3年后到达黑潮延伸体区域，使该区域流场发生变化产生海洋热平流异常，最终导致海表温度锋强度发生变化。
2017, 33(6): 912-921.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.012
摘要:
利用2015年1月15—27日在苏州东山气象观测站系留气艇观测数据以及细颗粒物浓度观测资料，对东山大气边界层结构特征及其对污染物垂直结构分布的影响进行分析研究。结果表明：苏州东山地区冬季空气污染过程的边界层结构演变比较典型，夜间稳定边界层高度约为200 m，白天最大边界层高度可达1 000 m。边界层内污染物垂直结构分布易受边界层高度的影响，较低的大气边界层高度可使细颗粒物在近地层持续累积；反之，边界层高度较高，湍流发展旺盛，颗粒物垂直分布均匀。夜间大气边界层稳定，逆温结构多发，导致近地面出现细颗粒物堆积。风的垂直结构对细颗粒物空间分布也存在显著影响，在风速较小的低空层细颗粒分布较多，而风速较大的中高层的分布较少。
利用2015年1月15—27日在苏州东山气象观测站系留气艇观测数据以及细颗粒物浓度观测资料，对东山大气边界层结构特征及其对污染物垂直结构分布的影响进行分析研究。结果表明：苏州东山地区冬季空气污染过程的边界层结构演变比较典型，夜间稳定边界层高度约为200 m，白天最大边界层高度可达1 000 m。边界层内污染物垂直结构分布易受边界层高度的影响，较低的大气边界层高度可使细颗粒物在近地层持续累积；反之，边界层高度较高，湍流发展旺盛，颗粒物垂直分布均匀。夜间大气边界层稳定，逆温结构多发，导致近地面出现细颗粒物堆积。风的垂直结构对细颗粒物空间分布也存在显著影响，在风速较小的低空层细颗粒分布较多，而风速较大的中高层的分布较少。
2017, 33(6): 922-932.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.013
摘要:
利用运十二飞机在2012年冬季广西南宁地区开展的12架次层状暖云微物理探测资料进行分析，统计和观测结果表明，层状暖云垂直方向分层显著。存在逆温是典型宏观特征，降水云基本都为多层逆温，逆温位置主要出现在云顶附近。云滴平均浓度为652±607个/cm3；无降水云比降水云云滴平均浓度略大，分别为678±348个/cm3和615±363个/cm3。平均液水含量为1.03±0.73 g/m3，其中降水云远大于无降水云，分别为1.3±0.9 g/m3和0.88±0.6 g/m3。平均有效直径为18.2±5.6 μm，降水云略大于无降水云，分别为19.4±5.0 μm和17.3±6.0 μm。垂直分布上，云滴数浓度在接近地面的下层云中最大，峰值区主要出现在云底，且随高度一般呈现递减趋势。云滴谱分布显示在6.5 μm出现次峰值。降水云中大云滴主要出现在接近地面的下层云中，而无降水云中几乎没有观测到大云滴。
利用运十二飞机在2012年冬季广西南宁地区开展的12架次层状暖云微物理探测资料进行分析，统计和观测结果表明，层状暖云垂直方向分层显著。存在逆温是典型宏观特征，降水云基本都为多层逆温，逆温位置主要出现在云顶附近。云滴平均浓度为652±607个/cm3；无降水云比降水云云滴平均浓度略大，分别为678±348个/cm3和615±363个/cm3。平均液水含量为1.03±0.73 g/m3，其中降水云远大于无降水云，分别为1.3±0.9 g/m3和0.88±0.6 g/m3。平均有效直径为18.2±5.6 μm，降水云略大于无降水云，分别为19.4±5.0 μm和17.3±6.0 μm。垂直分布上，云滴数浓度在接近地面的下层云中最大，峰值区主要出现在云底，且随高度一般呈现递减趋势。云滴谱分布显示在6.5 μm出现次峰值。降水云中大云滴主要出现在接近地面的下层云中，而无降水云中几乎没有观测到大云滴。
2017, 33(6): 933-944.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.014
摘要:
2007年8月8日，热带风暴“帕布”移动到华南近海，在珠江三角洲至湛江以西地区出现了一次强飑线天气过程。根据多普勒天气雷达、风廓线雷达和气象探空等观测数据，分析此次台前飑线的生成、演变过程、组织结构以及环境大气条件特征，并对热带风暴“帕布”与台前飑线环境大气的关系进行初步探讨。观测和分析结果显示：(1)此次台前飑线系统是由孤立的对流单体逐渐发展而成，陆风环流的抬升作用有可能对飑线的初始生成起到重要作用；(2)台前飑线移动路径和强度受海岸附近环境条件的影响；在海岸靠近陆地一侧的强度远比内陆和海洋上强，移动路径倾向于沿海岸线平行；(3)台前飑线在发展和成熟阶段，其水平结构具有典型的尾流层云降水特征；其冷池强度和垂直结构具有典型的热带飑线特征；(4)台前飑线发生在具有深厚水汽层、对流凝结高度较低的环境大气条件中，与热带飑线的环境大气条件类似；而对流不稳定能量和低层垂直风切变强度与中纬度飑线接近；(5)热带气旋外围大风一方面使低层风切变加强，同时为环境大气提供了高层的水汽。在下沉环流区内太阳辐射使陆地明显增温，一方面使位势不稳定能量增大，另一方面也使海陆温差增大、海风环流加强，导致低层风切变进一步加强，低层水汽输送增大。下沉逆温抑制了低层弱对流的发生，为强对流的发展积累了对流不稳定能量。
2007年8月8日，热带风暴“帕布”移动到华南近海，在珠江三角洲至湛江以西地区出现了一次强飑线天气过程。根据多普勒天气雷达、风廓线雷达和气象探空等观测数据，分析此次台前飑线的生成、演变过程、组织结构以及环境大气条件特征，并对热带风暴“帕布”与台前飑线环境大气的关系进行初步探讨。观测和分析结果显示：(1)此次台前飑线系统是由孤立的对流单体逐渐发展而成，陆风环流的抬升作用有可能对飑线的初始生成起到重要作用；(2)台前飑线移动路径和强度受海岸附近环境条件的影响；在海岸靠近陆地一侧的强度远比内陆和海洋上强，移动路径倾向于沿海岸线平行；(3)台前飑线在发展和成熟阶段，其水平结构具有典型的尾流层云降水特征；其冷池强度和垂直结构具有典型的热带飑线特征；(4)台前飑线发生在具有深厚水汽层、对流凝结高度较低的环境大气条件中，与热带飑线的环境大气条件类似；而对流不稳定能量和低层垂直风切变强度与中纬度飑线接近；(5)热带气旋外围大风一方面使低层风切变加强，同时为环境大气提供了高层的水汽。在下沉环流区内太阳辐射使陆地明显增温，一方面使位势不稳定能量增大，另一方面也使海陆温差增大、海风环流加强，导致低层风切变进一步加强，低层水汽输送增大。下沉逆温抑制了低层弱对流的发生，为强对流的发展积累了对流不稳定能量。
2017, 33(6): 945-952.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.015
摘要:
利用区域气候模式RegCM4.4对我国南方夏季降水和大气环流进行30 a的数值模拟，通过与降水观测对比发现，模式能够较好模拟出我国东部地区夏季平均降水和年际变率的空间分布，模拟的南方地区(30 °N以南)年际变率略偏小。观测的我国南方夏季平均降水与模拟降水相关系数为0.51。观测和模拟结果均表明，典型涝年，中纬异常反气旋前方的东北风携带干冷空气，低纬异常反气旋后方的西南风携带暖湿空气，在我国南方汇合，导致南方降水异常增多，模式具有模拟我国夏季南方降水年际变化的能力。通过边界敏感性试验，去除高纬侧边界强迫的年际变化，我国东部降水偏多，南方夏季降水年际变化强度显著变弱；去除低纬度侧边界强迫的年际变化，模拟的我国南方降水偏少，长江及以北降水偏多，降水的空间分布形态发生明显的变化，而我国南方夏季降水年际变化强度基本不变。因此，中高纬环流强迫可较大程度影响我国南方降水年际变化的强度，低纬度环流强迫异常则会改变我国东部降水空间分布形态。
利用区域气候模式RegCM4.4对我国南方夏季降水和大气环流进行30 a的数值模拟，通过与降水观测对比发现，模式能够较好模拟出我国东部地区夏季平均降水和年际变率的空间分布，模拟的南方地区(30 °N以南)年际变率略偏小。观测的我国南方夏季平均降水与模拟降水相关系数为0.51。观测和模拟结果均表明，典型涝年，中纬异常反气旋前方的东北风携带干冷空气，低纬异常反气旋后方的西南风携带暖湿空气，在我国南方汇合，导致南方降水异常增多，模式具有模拟我国夏季南方降水年际变化的能力。通过边界敏感性试验，去除高纬侧边界强迫的年际变化，我国东部降水偏多，南方夏季降水年际变化强度显著变弱；去除低纬度侧边界强迫的年际变化，模拟的我国南方降水偏少，长江及以北降水偏多，降水的空间分布形态发生明显的变化，而我国南方夏季降水年际变化强度基本不变。因此，中高纬环流强迫可较大程度影响我国南方降水年际变化的强度，低纬度环流强迫异常则会改变我国东部降水空间分布形态。
2017, 33(6): 953-964.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.016
摘要:
针对2015年7—9月登陆中国大陆沿海的台风，利用GRAPES-REPS区域集合预报资料和集合统计诊断分析方法，对登陆台风的移动路径、时间、地点、强度和降水等进行检验评估，以期为预报员应用GRAPES登陆台风概率预报提供依据。检验结果表明，(1)集合平均移动路径要优于控制预报，集合预报各成员登陆地点存在20~340 km差异，但实况登陆地点均能落在集合成员登陆地点中。(2)对24 h和48 h登陆地点误差而言，集合平均较控制预报更接近实况。(3)随着预报时间的趋近，集合平均、控制预报和集合成员登陆地点距离误差逐渐缩小，登陆地点空间位置预报也没有明显的系统性误差。(4)集合成员对台风登陆时间预报偏早，平均提前2.3 h。(5)在强度预报中，尽管最低气压和近中心最大风速存在登陆前偏弱而登陆后偏强的趋势，但登陆点预报值区间包含了实况观测值，表明GRAPES-REPS集合预报能够较好展示多种可能信息。(6)不同量级降水AROC评分为0.56~0.76，具有预报参考价值；另外AROC评分的高低及台风暴雨落区的准确性与台风登陆点和登陆时间误差密切相关。可见，GRAPES-REPS区域集合预报可以在台风登陆地点、时间、强度和降水预报等方面提供更多的预报不确定性信息，有助于做出正确的预报决策。
针对2015年7—9月登陆中国大陆沿海的台风，利用GRAPES-REPS区域集合预报资料和集合统计诊断分析方法，对登陆台风的移动路径、时间、地点、强度和降水等进行检验评估，以期为预报员应用GRAPES登陆台风概率预报提供依据。检验结果表明，(1)集合平均移动路径要优于控制预报，集合预报各成员登陆地点存在20~340 km差异，但实况登陆地点均能落在集合成员登陆地点中。(2)对24 h和48 h登陆地点误差而言，集合平均较控制预报更接近实况。(3)随着预报时间的趋近，集合平均、控制预报和集合成员登陆地点距离误差逐渐缩小，登陆地点空间位置预报也没有明显的系统性误差。(4)集合成员对台风登陆时间预报偏早，平均提前2.3 h。(5)在强度预报中，尽管最低气压和近中心最大风速存在登陆前偏弱而登陆后偏强的趋势，但登陆点预报值区间包含了实况观测值，表明GRAPES-REPS集合预报能够较好展示多种可能信息。(6)不同量级降水AROC评分为0.56~0.76，具有预报参考价值；另外AROC评分的高低及台风暴雨落区的准确性与台风登陆点和登陆时间误差密切相关。可见，GRAPES-REPS区域集合预报可以在台风登陆地点、时间、强度和降水预报等方面提供更多的预报不确定性信息，有助于做出正确的预报决策。
2017, 33(6): 965-974.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.017
摘要:
利用2012—2015年3—9月华南地区的雷暴大风和雷达数据，挑选了华南地区20次典型飑线过程并进行统计分析表明：华南地区的西风带飑线出现于春季和初夏，台风飑线出现于盛夏；3—4月的西风带飑线一般在凌晨开始发展，中午前后趋于减弱，而7—9月的台风飑线一般在中午或下午开始发展，前半夜趋于减弱。挑选了4次西风带飑线过程和4次台风飑线过程，使用2012—2014年的NCEP物理量分析场，在考虑季节变化的基础上分析两类飑线各种物理量的异同点，结果表明：西风带飑线850 hPa与500 hPa的温差较大，台风飑线则是925 hPa与700 hPa的温差较大；西风带飑线低层暖平流较强但中层不明显，台风飑线相反；在西风带飑线造成的雷暴大风出现前，500 hPa温度平流随时间的变化为显著负值，台风飑线则不明显；西风带飑线的高层辐散和低层辐合较台风飑线更强；台风飑线925 hPa的相对湿度较西风带飑线小，在西风带飑线造成的雷暴大风出现前，500 hPa以干平流为主而925 hPa以湿平流为主，台风飑线则相反。对两种飑线过程进行对比分析表明，雷暴高压的持续加强、扩大及相应冷池的扩大导致西风带飑线的不断加强发展，而台风倒槽的气旋性切变和高低压之间的等压线锋区可能对回波的生成和前期发展有重要作用。
利用2012—2015年3—9月华南地区的雷暴大风和雷达数据，挑选了华南地区20次典型飑线过程并进行统计分析表明：华南地区的西风带飑线出现于春季和初夏，台风飑线出现于盛夏；3—4月的西风带飑线一般在凌晨开始发展，中午前后趋于减弱，而7—9月的台风飑线一般在中午或下午开始发展，前半夜趋于减弱。挑选了4次西风带飑线过程和4次台风飑线过程，使用2012—2014年的NCEP物理量分析场，在考虑季节变化的基础上分析两类飑线各种物理量的异同点，结果表明：西风带飑线850 hPa与500 hPa的温差较大，台风飑线则是925 hPa与700 hPa的温差较大；西风带飑线低层暖平流较强但中层不明显，台风飑线相反；在西风带飑线造成的雷暴大风出现前，500 hPa温度平流随时间的变化为显著负值，台风飑线则不明显；西风带飑线的高层辐散和低层辐合较台风飑线更强；台风飑线925 hPa的相对湿度较西风带飑线小，在西风带飑线造成的雷暴大风出现前，500 hPa以干平流为主而925 hPa以湿平流为主，台风飑线则相反。对两种飑线过程进行对比分析表明，雷暴高压的持续加强、扩大及相应冷池的扩大导致西风带飑线的不断加强发展，而台风倒槽的气旋性切变和高低压之间的等压线锋区可能对回波的生成和前期发展有重要作用。
2017, 33(6): 975-984.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.018
摘要:
2015年5月19—20日广东省强降水过程具有降水集中、强度大和局地性强的特点，利用广东省自动气象站观测资料、ECMWF_FINE再分析资料，对此次强降水过程进行分析发现：华南地区受低槽东移影响，强降水发生在切变线南侧偏南暖湿流场中，粤北降水属于锋面降水，粤东降水属于锋前暖区降水，两者在水汽输送和动力机制上有显著区别。孟加拉湾和南海输送的水汽在这次强降水过程中占主导地位，南边界和东边界为水汽的流入边界，整体水汽输送以经向输入为主。暖区降水区域处于较强的水汽平流环境中，具有更大的水汽净输送量，造成粤东地区的降水量更大。对流层高层辐散比中低层辐合更为重要，是粤东暖区降水重要的动力属性，且暖区中低层流场的旋转效应弱，有区别于典型的梅雨锋降水。利用绝热无摩擦湿位涡守恒进行诊断发现对流不稳定是此次强降水发展的主要机制，暴雨发生区域对应湿位涡垂直分量为负值，水平分量为正值，底层MPV1＜0和MPV2＞0综合反映了大气对流不稳定和斜压不稳定的增强过程。降水区对流层低层受负湿位涡控制，低层湿位涡负值区与强降水落区有较好的对应关系。
2015年5月19—20日广东省强降水过程具有降水集中、强度大和局地性强的特点，利用广东省自动气象站观测资料、ECMWF_FINE再分析资料，对此次强降水过程进行分析发现：华南地区受低槽东移影响，强降水发生在切变线南侧偏南暖湿流场中，粤北降水属于锋面降水，粤东降水属于锋前暖区降水，两者在水汽输送和动力机制上有显著区别。孟加拉湾和南海输送的水汽在这次强降水过程中占主导地位，南边界和东边界为水汽的流入边界，整体水汽输送以经向输入为主。暖区降水区域处于较强的水汽平流环境中，具有更大的水汽净输送量，造成粤东地区的降水量更大。对流层高层辐散比中低层辐合更为重要，是粤东暖区降水重要的动力属性，且暖区中低层流场的旋转效应弱，有区别于典型的梅雨锋降水。利用绝热无摩擦湿位涡守恒进行诊断发现对流不稳定是此次强降水发展的主要机制，暴雨发生区域对应湿位涡垂直分量为负值，水平分量为正值，底层MPV1＜0和MPV2＞0综合反映了大气对流不稳定和斜压不稳定的增强过程。降水区对流层低层受负湿位涡控制，低层湿位涡负值区与强降水落区有较好的对应关系。
2017, 33(6): 985-991.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.019
摘要:
利用广州地面观测站（简称广州站）的两种能见度仪和人工观测的能见度资料，分析两种观测方法之间的一致性和差异性，并对广州站能见度建立参数化模型。研究结果表明，不同的能见度范围和观测时次，两者均有较好的一致性；当能见度为3 km以下及10 km以上时，两者一致率较高；在5次正点观测的器测和目测值一致率均高达90%以上。10~30 km范围内的平均相对误差较低，其余范围均高于20%。在11、14和17时的相对误差低于10%，08和20时的相对误差较高。能见度在1~10 km范围内，随着能见度的增大，器测与目测平均相对误差增大，仪器粗差率增大。另外，基于大气相对湿度、颗粒物数浓度建立广州站能见度参数化模型，能较准确模拟出能见度变化的趋势。实际检验表明，模拟值与实况误差基本小于3 km。因此，该模型可以预报广州站的能见度，为准确判断广州市能见度变化提供一定的参考依据。
利用广州地面观测站（简称广州站）的两种能见度仪和人工观测的能见度资料，分析两种观测方法之间的一致性和差异性，并对广州站能见度建立参数化模型。研究结果表明，不同的能见度范围和观测时次，两者均有较好的一致性；当能见度为3 km以下及10 km以上时，两者一致率较高；在5次正点观测的器测和目测值一致率均高达90%以上。10~30 km范围内的平均相对误差较低，其余范围均高于20%。在11、14和17时的相对误差低于10%，08和20时的相对误差较高。能见度在1~10 km范围内，随着能见度的增大，器测与目测平均相对误差增大，仪器粗差率增大。另外，基于大气相对湿度、颗粒物数浓度建立广州站能见度参数化模型，能较准确模拟出能见度变化的趋势。实际检验表明，模拟值与实况误差基本小于3 km。因此，该模型可以预报广州站的能见度，为准确判断广州市能见度变化提供一定的参考依据。
2017, 33(6): 992-999.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.020
摘要:
利用1981—2013年NCEP/NCAR逐日再分析资料及OISST海温月资料，对长江中下游地区2011年冬春连旱及2013年夏季高温、干旱事件的形成机制进行对比分析。结果发现两次干旱事件：（1）均受偏强东亚季风影响，导致冷暖气流无法交汇于长江流域；（2）赤道太平洋海温距平均呈现“西正东负”，加强Walker环流的同时引发局地Hadley环流异常，致使长江流域上空长期受异常下沉气流控制；（3）均与大西洋的Rossby波有关：2011年冬春，受NAULEA遥相关型影响，Rossby波能量向东频散至亚欧大陆东部及太平洋地区堆积，使东亚大槽长期维持在120 °E附近，加强东亚冬季风；2013年夏季，受同为负位相的“silk road”及EAP遥相关型共同作用，源自北大西洋的Rossby波能量能够影响到东亚-太平洋地区，致使西太副高异常西伸，加强东亚夏季风。
利用1981—2013年NCEP/NCAR逐日再分析资料及OISST海温月资料，对长江中下游地区2011年冬春连旱及2013年夏季高温、干旱事件的形成机制进行对比分析。结果发现两次干旱事件：（1）均受偏强东亚季风影响，导致冷暖气流无法交汇于长江流域；（2）赤道太平洋海温距平均呈现“西正东负”，加强Walker环流的同时引发局地Hadley环流异常，致使长江流域上空长期受异常下沉气流控制；（3）均与大西洋的Rossby波有关：2011年冬春，受NAULEA遥相关型影响，Rossby波能量向东频散至亚欧大陆东部及太平洋地区堆积，使东亚大槽长期维持在120 °E附近，加强东亚冬季风；2013年夏季，受同为负位相的“silk road”及EAP遥相关型共同作用，源自北大西洋的Rossby波能量能够影响到东亚-太平洋地区，致使西太副高异常西伸，加强东亚夏季风。
2017, 33(6): 1000-1008.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2017.06.021
摘要:
利用1960—2015年NCEP全球再分析日平均资料和中国国家气象站20时的日降水量资料，分析在超长波、长波和天气尺度波的不同尺度纬向风场中，夏季东亚副热带西风急流的空间分布和活动特征，初步研究了不同尺度波的东亚副热带西风急流与典型梅雨异常年降水的关系，通过分析东亚副热带急流的周期性变化，进一步探讨本研究工作的实际应用价值。研究表明，超长波是东亚副热带西风急流扰动的主要成分，与急流位置的演变具有较高的一致性，对于梅雨期间的雨带位置和强度变化均有较好的指示意义；长波、天气尺度波是叠加在超长波上的次低频和中间尺度扰动，后者与梅雨强度的变化有一定对应关系。东亚副热带西风急流与其超长波的位置变化具有明显的单、双周振荡特征，在实际预报业务中可以充分利用超长波的周期性和较高预报技巧，为中期天气分析和预报提供更有价值的参考信息。
利用1960—2015年NCEP全球再分析日平均资料和中国国家气象站20时的日降水量资料，分析在超长波、长波和天气尺度波的不同尺度纬向风场中，夏季东亚副热带西风急流的空间分布和活动特征，初步研究了不同尺度波的东亚副热带西风急流与典型梅雨异常年降水的关系，通过分析东亚副热带急流的周期性变化，进一步探讨本研究工作的实际应用价值。研究表明，超长波是东亚副热带西风急流扰动的主要成分，与急流位置的演变具有较高的一致性，对于梅雨期间的雨带位置和强度变化均有较好的指示意义；长波、天气尺度波是叠加在超长波上的次低频和中间尺度扰动，后者与梅雨强度的变化有一定对应关系。东亚副热带西风急流与其超长波的位置变化具有明显的单、双周振荡特征，在实际预报业务中可以充分利用超长波的周期性和较高预报技巧，为中期天气分析和预报提供更有价值的参考信息。
粤公网安备 4401069904700003号