2024年 第40卷 第3期
2024, 40(3): 341-351.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.031
摘要:
台风中心定位的微小误差会对台风路径预报造成较大的偏离，因此精确定位台风中心是台风路径预测和灾害预报的重要步骤。台风云系随时间不断变化且风力强弱不一，在卫星云图中呈现了多样性和复杂性，现有基于神经网络的模型由于缺少对台风特征图像多维度参数的权重合理分配，在自动提取台风图像特征上受到了限制。为此，提出一种融合通道注意力与坐标注意力的神经网络模型（TY-LOCNet），首先搭建深度卷积神经网络模型提取台风特征；其次引入通道注意力机制从台风特征中捕获通道级别的信息，提升模型对重要通道的关注度；然后将通道...
台风中心定位的微小误差会对台风路径预报造成较大的偏离，因此精确定位台风中心是台风路径预测和灾害预报的重要步骤。台风云系随时间不断变化且风力强弱不一，在卫星云图中呈现了多样性和复杂性，现有基于神经网络的模型由于缺少对台风特征图像多维度参数的权重合理分配，在自动提取台风图像特征上受到了限制。为此，提出一种融合通道注意力与坐标注意力的神经网络模型（TY-LOCNet），首先搭建深度卷积神经网络模型提取台风特征；其次引入通道注意力机制从台风特征中捕获通道级别的信息，提升模型对重要通道的关注度；然后将通道...
2024, 40(3): 352-361.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.032
摘要:
利用翔安风廓线雷达和厦门探空雷达资料，对2016年超强台风“莫兰蒂”外雨带(距离台风中心120~ 220 km)和外围晴空(距离台风中心400~630 km)边界层结构进行观测分析，结果表明：在超强台风“莫兰蒂”外雨带，风廓线雷达反演的最大切向风速高度分布在入流层下方0.5~1.0 km处，并且随着台风中心的靠近，最大切向风速和入流层高度都有降低的趋势，受降雨粒子的影响，风廓线雷达只能定性反映台风外雨带最大切向风速高度和入流层高度分布特征。在超强台风“莫兰蒂”外围晴空天气下，最大切向风速高度与入...
利用翔安风廓线雷达和厦门探空雷达资料，对2016年超强台风“莫兰蒂”外雨带(距离台风中心120~ 220 km)和外围晴空(距离台风中心400~630 km)边界层结构进行观测分析，结果表明：在超强台风“莫兰蒂”外雨带，风廓线雷达反演的最大切向风速高度分布在入流层下方0.5~1.0 km处，并且随着台风中心的靠近，最大切向风速和入流层高度都有降低的趋势，受降雨粒子的影响，风廓线雷达只能定性反映台风外雨带最大切向风速高度和入流层高度分布特征。在超强台风“莫兰蒂”外围晴空天气下，最大切向风速高度与入...
2024, 40(3): 362-372.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.033
摘要:
利用常规高空、地面观测资料、ERA5再分析资料(0.25 °×0.25 °)、多普勒雷达产品对2020年3月21日浙江连续下击暴流的多普勒雷达特征及成因进行分析。(1) 此次过程发生在中高层西南急流、地面低压倒槽强烈发展的环流背景下，为低层暖平流强迫型强对流。整层大气湿层浅薄，近地面逆温和中层干冷增强了上干冷下暖湿的不稳定层结，高空强垂直风切变有利于强风暴的形成和发展，地面中尺度辐合线在高温背景下触发了此次过程。(2) 连续下击暴流由2个多单体风暴造成，两个风暴均呈现“弓形”特征，具有中层回波悬...
利用常规高空、地面观测资料、ERA5再分析资料(0.25 °×0.25 °)、多普勒雷达产品对2020年3月21日浙江连续下击暴流的多普勒雷达特征及成因进行分析。(1) 此次过程发生在中高层西南急流、地面低压倒槽强烈发展的环流背景下，为低层暖平流强迫型强对流。整层大气湿层浅薄，近地面逆温和中层干冷增强了上干冷下暖湿的不稳定层结，高空强垂直风切变有利于强风暴的形成和发展，地面中尺度辐合线在高温背景下触发了此次过程。(2) 连续下击暴流由2个多单体风暴造成，两个风暴均呈现“弓形”特征，具有中层回波悬...
2024, 40(3): 373-388.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.034
摘要:
利用ADTD地闪定位数据和地基-卫星-雷达融合降水数据，通过耦合自组织映射网络(SOM)的聚类方法，分析了2016—2021年中国夏季地闪和降水协同变化的时空分布特征。研究区域位于我国南方地区(105~122 °E，20~35 °N范围内)，覆盖了地闪密度和降水气候态的大值区。聚类结果显示我国地闪-降水耦合分布型可归为5类，其中第一类和第五类中地闪密度和降水异常的协同变化最一致。第一类表现为江淮地区降水-地闪活动偏多且华南地区降水-地闪活动偏少的偶极型分布，第五类与其分布相似，但符号相反。不同类...
利用ADTD地闪定位数据和地基-卫星-雷达融合降水数据，通过耦合自组织映射网络(SOM)的聚类方法，分析了2016—2021年中国夏季地闪和降水协同变化的时空分布特征。研究区域位于我国南方地区(105~122 °E，20~35 °N范围内)，覆盖了地闪密度和降水气候态的大值区。聚类结果显示我国地闪-降水耦合分布型可归为5类，其中第一类和第五类中地闪密度和降水异常的协同变化最一致。第一类表现为江淮地区降水-地闪活动偏多且华南地区降水-地闪活动偏少的偶极型分布，第五类与其分布相似，但符号相反。不同类...
2024, 40(3): 389-396.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.035
摘要:
风云四号（FY4）气象卫星是我国第二代静止气象卫星，FY4B云顶温度、云顶高度和云顶压强的反演算法与FY4A相同，为了方便用户更好地应用FY4B云顶产品，本文利用美国EOS/MODIS极轨气象卫星和日本第二代静止气象卫星Himawari-8云产品检验FY4A和FY4B反演的云顶产品精度的一致性，结果表明，FY4B云顶产品与FY4A具有很好的一致性，其中B星多层云的较大误差主要是由于云分类将卷云错判成了多层云所致。从全样本的检验结果可以看出FY4B云顶参数产品的精度与FY4A精度大体相当，两者的差...
风云四号（FY4）气象卫星是我国第二代静止气象卫星，FY4B云顶温度、云顶高度和云顶压强的反演算法与FY4A相同，为了方便用户更好地应用FY4B云顶产品，本文利用美国EOS/MODIS极轨气象卫星和日本第二代静止气象卫星Himawari-8云产品检验FY4A和FY4B反演的云顶产品精度的一致性，结果表明，FY4B云顶产品与FY4A具有很好的一致性，其中B星多层云的较大误差主要是由于云分类将卷云错判成了多层云所致。从全样本的检验结果可以看出FY4B云顶参数产品的精度与FY4A精度大体相当，两者的差...
2024, 40(3): 397-410.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.036
摘要:
利用常规气象站点观测资料、区域自动气象站观测数据、雷达数据和ERA5再分析资料，对两个相似路径台风“纳沙”(1117)和“海鸥”(1415)在广东雷州半岛(LP)产生的降雨特征差异及可能机制进行研究。结果表明：“纳沙”过程降雨量和最大降雨量分别是“海鸥”的1.5倍和2.4倍，其中“纳沙”过程降雨量分台风环流降雨和台风槽降雨两个阶段，而“海鸥”仅有台风环流降雨。这主要因为“纳沙”登陆后，南亚高压和副热带高压断裂为东、西两部分环流，LP地区高空维持强辐散，低空西南气流和东南气流汇合为偏南风急流，同时...
利用常规气象站点观测资料、区域自动气象站观测数据、雷达数据和ERA5再分析资料，对两个相似路径台风“纳沙”(1117)和“海鸥”(1415)在广东雷州半岛(LP)产生的降雨特征差异及可能机制进行研究。结果表明：“纳沙”过程降雨量和最大降雨量分别是“海鸥”的1.5倍和2.4倍，其中“纳沙”过程降雨量分台风环流降雨和台风槽降雨两个阶段，而“海鸥”仅有台风环流降雨。这主要因为“纳沙”登陆后，南亚高压和副热带高压断裂为东、西两部分环流，LP地区高空维持强辐散，低空西南气流和东南气流汇合为偏南风急流，同时...
2024, 40(3): 411-424.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.037
摘要:
2020年夏季我国长江流域频繁的暴雨事件与中、高纬度高位势涡度（简称位涡）南侵过程有关。基于观测和ERA5再分析资料，本文利用位涡诊断、垂直速度分解以及后向轨迹追踪模拟的方法对7月上旬一次暴雨过程进行了动力学归因研究。结果表明：中、高纬度高位涡的侵入往往伴随干侵入的发生，高位涡南侵与高层槽、脊系统振幅增大及其辐合/辐散过程对位涡的平流有关。动力上，高位涡侵入和低空位涡增强会导致等熵面的倾斜发展，反映在等熵面位移造成的垂直速度分量变化上；高空偏北风沿等熵面的下滑导致下沉垂直运动分量发展，进而形成干...
2020年夏季我国长江流域频繁的暴雨事件与中、高纬度高位势涡度（简称位涡）南侵过程有关。基于观测和ERA5再分析资料，本文利用位涡诊断、垂直速度分解以及后向轨迹追踪模拟的方法对7月上旬一次暴雨过程进行了动力学归因研究。结果表明：中、高纬度高位涡的侵入往往伴随干侵入的发生，高位涡南侵与高层槽、脊系统振幅增大及其辐合/辐散过程对位涡的平流有关。动力上，高位涡侵入和低空位涡增强会导致等熵面的倾斜发展，反映在等熵面位移造成的垂直速度分量变化上；高空偏北风沿等熵面的下滑导致下沉垂直运动分量发展，进而形成干...
2024, 40(3): 425-435.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.038
摘要:
基于2012—2021年3—9月66个暖区暴雨个例，利用地面、高空等常规资料及再分析数据，分析了湘南地区暖区暴雨的时空分布特征，分冷锋前暖区型、南风型和暖切变暖区型三类建立天气学概念模型，并提取暴雨发生前各物理量指标，结果表明：（1）湘南暖区暴雨年变化呈现波动增长趋势，日变化峰值出现在19—22时，5月范围最广，6月次数最多，日雨量极值最大，7—9月局地性强；（2）南风型占比和日雨量极值最大，暖切变暖区型次之，冷锋前暖区型最小，三种类型分别多发于4—6月、5—8月和6—7月；（3）冷锋前暖区型、...
基于2012—2021年3—9月66个暖区暴雨个例，利用地面、高空等常规资料及再分析数据，分析了湘南地区暖区暴雨的时空分布特征，分冷锋前暖区型、南风型和暖切变暖区型三类建立天气学概念模型，并提取暴雨发生前各物理量指标，结果表明：（1）湘南暖区暴雨年变化呈现波动增长趋势，日变化峰值出现在19—22时，5月范围最广，6月次数最多，日雨量极值最大，7—9月局地性强；（2）南风型占比和日雨量极值最大，暖切变暖区型次之，冷锋前暖区型最小，三种类型分别多发于4—6月、5—8月和6—7月；（3）冷锋前暖区型、...
2024, 40(3): 436-444.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.039
摘要:
通过对1970年以来陕西偏强秋淋天气与我国东南沿海台风活动特征分析发现，两者之间有较好的相关性，且存在一定的先兆性，发现移过西太平洋125 °E以西的目标台风活动对陕西秋淋天气的影响作用明显。结果表明：在陕西秋淋偏强的年份，台风活动为陕西秋淋天气提供了有利的气候背景，同期台风路径以西行或西北行路径为主，而台风登陆位置影响着陕西秋淋天气主要出现的地区。利用近海台风的先兆性特征，陕西秋淋的年代变化特征和不同周期等特征，对2017—2022年陕西秋淋降水进行预测、预判的试报，结果较为理想，该方法可为陕...
通过对1970年以来陕西偏强秋淋天气与我国东南沿海台风活动特征分析发现，两者之间有较好的相关性，且存在一定的先兆性，发现移过西太平洋125 °E以西的目标台风活动对陕西秋淋天气的影响作用明显。结果表明：在陕西秋淋偏强的年份，台风活动为陕西秋淋天气提供了有利的气候背景，同期台风路径以西行或西北行路径为主，而台风登陆位置影响着陕西秋淋天气主要出现的地区。利用近海台风的先兆性特征，陕西秋淋的年代变化特征和不同周期等特征，对2017—2022年陕西秋淋降水进行预测、预判的试报，结果较为理想，该方法可为陕...
2024, 40(3): 445-455.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4905.2024.041
摘要:
以广东省为例，通过绘制空气动力学粗糙长度，从动力学角度初步识别出通风潜力；利用数值模拟输出的冬夏季平均水平风场，结合近地面温度和粗糙长度加权后得到通风指数，发现城际尺度风道分布受季节热力差异影响，冬季通风能力显著优于夏季。将通风评价结果划分为4个等级，从广东全域尺度分冬、夏两季识别了潜在风道。
以广东省为例，通过绘制空气动力学粗糙长度，从动力学角度初步识别出通风潜力；利用数值模拟输出的冬夏季平均水平风场，结合近地面温度和粗糙长度加权后得到通风指数，发现城际尺度风道分布受季节热力差异影响，冬季通风能力显著优于夏季。将通风评价结果划分为4个等级，从广东全域尺度分冬、夏两季识别了潜在风道。
2024, 40(3): 456-467.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.042
摘要:
充分理解降水微物理的局地变化特征有助于提升本地化降水的模拟和预报能力。利用我国华南地区夏季四个站点(广西北海涠洲岛、防城港，广东阳江、江门上川岛)的雨滴谱观测数据，研究对比近海岛屿与沿岸陆上的降水微物理特征差异。研究表明，对流性降水对华南地区夏季降水量的贡献最大，且对流性降水的微物理特征具有明显的局地差异，具体表现为东部站点(阳江、上川岛)大雨滴更多而小雨滴浓度偏低，而西部站点(涠洲岛、防城港)的小雨滴浓度更高。此外，沿岸站点(阳江、防城港)较岛屿站点(上川岛、涠洲岛)的大雨滴浓度更高。研究还讨...
充分理解降水微物理的局地变化特征有助于提升本地化降水的模拟和预报能力。利用我国华南地区夏季四个站点(广西北海涠洲岛、防城港，广东阳江、江门上川岛)的雨滴谱观测数据，研究对比近海岛屿与沿岸陆上的降水微物理特征差异。研究表明，对流性降水对华南地区夏季降水量的贡献最大，且对流性降水的微物理特征具有明显的局地差异，具体表现为东部站点(阳江、上川岛)大雨滴更多而小雨滴浓度偏低，而西部站点(涠洲岛、防城港)的小雨滴浓度更高。此外，沿岸站点(阳江、防城港)较岛屿站点(上川岛、涠洲岛)的大雨滴浓度更高。研究还讨...
2024, 40(3): 468-476.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.043
摘要:
在全球或区域数值模式中实现水汽等水物质的守恒或收支平衡计算十分重要，缺乏质量守恒可能会导致虚假的水汽运动和过量的局部降水。目前我国的CMA-MESO模式中使用的平流方案是PRM（Piecewise Rational Method）方案，尽管该方案有较高的精度和正定保形性以及能够在全球模式中做到守恒，但是在有限区域模式中由于侧边界的处理难以做到在有限区域模式中的守恒或收支平衡。为了解决模式平流方案在有限区域模式中的守恒问题，研究了一种新的简单且可忽略计算成本的有限区域模式半拉格朗日方案质量守恒的零...
在全球或区域数值模式中实现水汽等水物质的守恒或收支平衡计算十分重要，缺乏质量守恒可能会导致虚假的水汽运动和过量的局部降水。目前我国的CMA-MESO模式中使用的平流方案是PRM（Piecewise Rational Method）方案，尽管该方案有较高的精度和正定保形性以及能够在全球模式中做到守恒，但是在有限区域模式中由于侧边界的处理难以做到在有限区域模式中的守恒或收支平衡。为了解决模式平流方案在有限区域模式中的守恒问题，研究了一种新的简单且可忽略计算成本的有限区域模式半拉格朗日方案质量守恒的零...
2024, 40(3): 477-490.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.044
摘要:
模式分辨率对气候模式的模拟效果具有重要影响。然而，当前模式开发对于垂直分辨率的重视不够。以ENSO（厄尔尼诺-南方涛动）遥相关为例，利用CESM（Community Earth System Model）模式，探究不同模式垂直分辨率设置下模式模拟的ENSO对平流层、对流层影响的差异，评估模式垂直分辨率在气候模拟中的重要性。结果表明，提高垂直分辨率可以显著改进模式对ENSO遥相关的模拟能力。以ECMWF（European Centre for Medium-Range Weather Foreca...
模式分辨率对气候模式的模拟效果具有重要影响。然而，当前模式开发对于垂直分辨率的重视不够。以ENSO（厄尔尼诺-南方涛动）遥相关为例，利用CESM（Community Earth System Model）模式，探究不同模式垂直分辨率设置下模式模拟的ENSO对平流层、对流层影响的差异，评估模式垂直分辨率在气候模拟中的重要性。结果表明，提高垂直分辨率可以显著改进模式对ENSO遥相关的模拟能力。以ECMWF（European Centre for Medium-Range Weather Foreca...
2024, 40(3): 491-503.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.045
摘要:
基于1982—2020年OISSTv2.1数据集、NOAA Interpolated OLR数据集和NCEP/DOE Ⅱ再分析数据资料，通过功率谱分析、位相合成法等方法研究了春夏季（3—8月）热带东印度洋海温季节内振荡的特征及大气的响应。结果发现春夏季热带东印度洋海温季节内振荡的显著周期主要集中在20~50天，强海温振荡事件主要分布在4—7月，关键区内对流抑制超前暖海温异常1/8周期，滞后冷海温异常3/8周期，反之亦然。春夏季海温异常激发的对流异常呈经向偶极子分布，且有明显的北移演变特征，但北侧...
基于1982—2020年OISSTv2.1数据集、NOAA Interpolated OLR数据集和NCEP/DOE Ⅱ再分析数据资料，通过功率谱分析、位相合成法等方法研究了春夏季（3—8月）热带东印度洋海温季节内振荡的特征及大气的响应。结果发现春夏季热带东印度洋海温季节内振荡的显著周期主要集中在20~50天，强海温振荡事件主要分布在4—7月，关键区内对流抑制超前暖海温异常1/8周期，滞后冷海温异常3/8周期，反之亦然。春夏季海温异常激发的对流异常呈经向偶极子分布，且有明显的北移演变特征，但北侧...
2024, 40(3): 504-516.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.040
摘要:
基于海南岛2014—2020年闪电定位数据、2019年公里网格GDP及人口数据、2020年30 m网格土地利用类型、高程数据和土壤电导率数据，采用ArcGIS软件，运用层次分析法(Analytic Hierarchy Process)，分析了海南岛雷电灾害风险区划。结果表明：(1)海南岛的雷电高风险区集中在海南岛西北区域以及海口市的北部；中风险区则分布在海南岛中部地区和北部地区，次低和低风险地区则分布在海南岛的中部山脉地区和东南边沿海地区；(2)海南岛中部山脉地区人口稀少，经济发展水平一般，加上...
基于海南岛2014—2020年闪电定位数据、2019年公里网格GDP及人口数据、2020年30 m网格土地利用类型、高程数据和土壤电导率数据，采用ArcGIS软件，运用层次分析法(Analytic Hierarchy Process)，分析了海南岛雷电灾害风险区划。结果表明：(1)海南岛的雷电高风险区集中在海南岛西北区域以及海口市的北部；中风险区则分布在海南岛中部地区和北部地区，次低和低风险地区则分布在海南岛的中部山脉地区和东南边沿海地区；(2)海南岛中部山脉地区人口稀少，经济发展水平一般，加上...
2024, 40(3): 517-525.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.046
摘要:
2021年7月20日，河南省在异常偏北的西太平洋副热带高压、发展加强的台风“烟花”以及西南季风的共同影响下产生了暴雨，造成了严重的生命财产损失，其中郑州市受灾最为严重。基于Himawari-8卫星云顶亮温数据，利用迭代对流云团追踪算法，对此次暴雨过程的强对流云团进行识别与追踪，探究暴雨发生的原因。结果表明，造成此次暴雨过程的强对流云团于7月20日10∶10在河南省北部生成，受太行山和嵩山的阻挡以及台风西侧东南水汽持续输送在移动过程中不断发展加强，生命周期长达9.3 h。郑州暴雨开始于对流云团最强...
2021年7月20日，河南省在异常偏北的西太平洋副热带高压、发展加强的台风“烟花”以及西南季风的共同影响下产生了暴雨，造成了严重的生命财产损失，其中郑州市受灾最为严重。基于Himawari-8卫星云顶亮温数据，利用迭代对流云团追踪算法，对此次暴雨过程的强对流云团进行识别与追踪，探究暴雨发生的原因。结果表明，造成此次暴雨过程的强对流云团于7月20日10∶10在河南省北部生成，受太行山和嵩山的阻挡以及台风西侧东南水汽持续输送在移动过程中不断发展加强，生命周期长达9.3 h。郑州暴雨开始于对流云团最强...
2024, 40(3): 526-536.
doi: 10.16032/j.issn.1004-4965.2024.047
摘要:
再分析资料的准确性对台风等灾害性天气预报及研究有着重要价值。以往缺乏在强台风条件下平流层内的直接观测资料，使得无法对再分析资料的准确性进行验证，基于新型火箭探测数据对ERA5再分析数据的气象要素在强台风条件下进行对比分析。(1) 台风条件下三次试验ERA5与火箭探测在对流层内的温度廓线几乎重合，15 km以下两者之间的误差不到1 ℃，但15 km以上的平流层两者偏差随高度增加而增大，ERA5比火箭探测的温度明显偏低，在15~20 km、20~30 km、30~40 km和40 km以上两者偏差平...
再分析资料的准确性对台风等灾害性天气预报及研究有着重要价值。以往缺乏在强台风条件下平流层内的直接观测资料，使得无法对再分析资料的准确性进行验证，基于新型火箭探测数据对ERA5再分析数据的气象要素在强台风条件下进行对比分析。(1) 台风条件下三次试验ERA5与火箭探测在对流层内的温度廓线几乎重合，15 km以下两者之间的误差不到1 ℃，但15 km以上的平流层两者偏差随高度增加而增大，ERA5比火箭探测的温度明显偏低，在15~20 km、20~30 km、30~40 km和40 km以上两者偏差平...
粤公网安备 4401069904700003号