气象科学杂志

气象科学杂志2019年第6期

• 南亚高压次季节尺度东西振荡对我国长江流域降水及水汽输送的影响

  葛家荣,任雪娟

  使用常规资料及HYSPLIT（Hybrid Single Particle Lagrangian Integrated Trajectory Model）模式，分析了早夏和晚夏期间南亚高压次季节尺度异常偏东事件和异常偏西事件发生时，我国长江流域降水及水汽输送异常特征。结果表明：早夏期间当南亚高压异常东伸时，西太平洋副热带高压可西伸至我国东南沿岸，此时，降水正异常场主要位于我国东部地区，表现为江淮区域降水异常偏多；而晚夏期间当南亚高压异常东伸时，西太平洋副热带高压的西脊点更偏东，降水正异常区位置比早夏偏西，表现为四川盆地的降水异常偏多。早夏期间，与南亚高压异常偏西事件相比，南亚高压异常偏东事件有利于更多的水汽从南方的水汽源地输送到我国江淮区域，加上此时江淮流域存在异常上升运动，动力和水汽条件共同使得江淮流域降水偏多。晚夏四川盆地地区有类似的结论。

• 春季北大西洋三极型海温异常变化及其与NAO和ENSO的联系

  李忠贤,于怡秋,邓伟涛,曾刚,吴玲玲

  利用1951-2016年HadISST逐月海表温度（Sea Surface Temperature，SST）资料，NCEP/NCAR再分析资料以及1958-2016年美国伍兹霍尔海洋研究所（Woods Hole Oceanographic Institution，WHOI）提供的OAFlux数据集，运用经验正交函数分解（Empirical Orthogonal Function，EOF）和偏相关分析等统计方法，研究了春季北大西洋海温异常的主要特征及其与春季NAO和前期冬季ENSO联系。结果表明：春季北大西洋海温异常EOF的第一模态是自北而南出现的三极结构的海温距平型，其方差贡献率为35.7%。春季北大西洋三极型海温异常的形成主要受到春季NAO主导作用，还受到前期冬季热带中东太平洋海温异常的影响。消除前期冬季Niño3.4的影响后，春季北大西洋三极型海温异常指数与同期北大西洋涛动（North Atlantic Oscillation，NAO）指数的偏相关系数分别为0.50，通过了99%置信度水平的显著性检验。消除春季NAO的影响后，春季北大西洋三极型海温异常指数与前期冬季Niño3.4指数的偏相关系数为-0.26，通过了95%信度水平的显著性检验。春季NAO正（负）位相引起的海表风场和海表湍流热通量的异常，进而激发出正（负）位相的北大西洋三极型海温异常。前期冬季ENSO事件可以引起春季大气环流异常和热带外海温异常，进而调制春季NAO对北大西洋三极型海温异常的影响。

• 北半球夏季海洋性大陆区域降水与南方涛动联系的年代际变化

  张萌萌,管兆勇,张奔奔

  利用1960-2016年夏季美国国家海洋和大气管理局（NOAA）的月平均降水资料、南方涛动指数SOI以及Niño3指数资料、NCEP/NCAR再分析资料以及英国哈德莱中心海表温度资料，通过相关分析和回归分析，研究了北半球夏季海洋性大陆区域（Maritime Continent，MC）降水与ENSO联系的年代际变化特征。结果表明：MC地区夏季平均降水与SOI指数的相关自1998年后明显减弱。造成这种现象的原因是：南方涛动指数SOI与海温相关系数在太平洋中部为负的大值中心，且1998年之后海温异常呈中部型。这种SSTA强迫造成1998年后大气视热源异常亦偏于赤道太平洋中部，这有利于通过Gill型响应，使菲律宾以东的对流层低层存在明显的反气旋性环流，辐散增强，从而造成赤道以北降水显著减少，抵消了MC区域内南部地区降水的增加，破坏了原有的SOI为正（负）时MC地区平均降水异常增加（减少）的关系。

• CMIP5多模式集合对江苏省气候变化模拟评估及情景预估

  赵亮,刘健,靳春寒

  利用中国气象局所属的2 400余个台站观测资料制作的分辨率为0.25°×0.25°数据集中的气温、降水量资料评估了CMIP5中17个模式对于1961-2004年江苏省气温和降水量空间分布特征的模拟能力，筛选出了5个对江苏省气候特征模拟较好的模式。之后基于5个优选模式集合平均的结果预估了3种典型浓度路径（Representative Concentration Pathways，RCPs）下江苏省2006-2100年的气温和降水量变化趋势。结果表明：（1）全球耦合气候模式对江苏省的气温和降水量空间分布特征具有一定的模拟能力，并且模式集合平均的气温和降水量与观测资料的空间相关系数分别为0.85和0.93；（2）在低浓度路径（RCP2.6）、中浓度路径（RCP4.5）和高浓度路径（RCP8.5）3种温室气体排放情景下，江苏省2006-2100年的地表温度均呈现明显的增温趋势，并且苏北的增温幅度要高于苏南；（3）3种温室气体排放情景下，江苏省未来百年降水量均呈现出北方增多南方减少的趋势；（4）未来百年江苏省降水量随气温变化的趋势并不稳定，RCP2.6和RCP4.5情景下降水量随气温的升高而增加，而RCP8.5情景下降水量随气温的增加而减少。

• 江苏省近50 a夏季降水变化及其与ENSO的关系

  贝伊宁,刘健,靳春寒

  利用中国气象局2 400余个台站观测资料制作的数据集CN05.1中的降水资料、美国国家大气海洋局气候预测中心（NOAA/CPC）扩展重建的海表温度资料（ERSST v4）及美国国家环境预报中心（NCEP）和美国国家大气研究中心（NCAR）联合制作的逐日再分析资料NECP-1中的500 hPa位势高度场资料、850 hPa风场资料及海平面气压场资料，采用经验正交函数分解、功率谱分析等方法，探讨了近50 a江苏省夏季降水变化特征及其与ENSO的关系。结果表明：（1）江苏夏季降水呈现出两种典型的空间分布模态，第一模态呈现了全省降水一致变化的空间分布格局；第二模态反映了江苏省降水南北反向变化的特征。（2）两种降水模态对应的时间序列具有不同的周期。第一模态对应的时间序列存在明显的年际振荡（主周期为4~5 a）；而第二模态则存在显著的年代际振荡（主周期为16 a）。（3）El Niño事件次年江苏省夏季降水整体增多；La Niña年江苏省夏季降水呈现南涝北旱的空间格局。

• 一次冬季冰雹的双偏振多普勒天气雷达回波分析

  江慧远,魏鸣,张深寿,潘佳文,罗昌荣,林文

  为研究双偏振雷达资料在冬季冰雹监测预警中的应用，利用厦门S波段双偏振雷达资料，分析了2016年12月21日福建漳州冰雹的回波特征。发现在降雹过程中，最强回波达69 dBZ，三体散射回波径向长度达16 km，旁瓣回波切向宽达20 km，低层的钩状回波与入流缺口明显；冰雹区的差分反射率因子Zdr和差分相位常数Kdp数值小，冰水混合区的相关系数ρhv较低。分析表明：此冰雹个例并非典型的超级单体，但存在超级单体的部分偏振回波特征，回波前侧下沉气流存在Zdr弧，可延伸到中层，在入流缺口和后侧下沉气流处，Zdr柱和Kdp柱成对出现，中层存在CC的低值环。

• 银川河东机场小样本雷暴分类客观预报方法研究

  谷思雨,胡文东,彭维耿,朱冬梅,胡亮帆,丁禹钦

  利用2000-2016年欧洲中心再分析资料、探空及地面自动气象站观测资料，根据天气过程的强度和对应物理量，分别对银川河东机场雷暴伴随大风、降水等不同天气现象类别进行定量化转换，采用峰度偏度系数、χ2以及Q-Q图3种方法对定量转换的数据进行正态性检验，结果表明：按天气现象分类的样本服从正态分布，未分类样本基本服从。利用逐步回归、多元回归、非线性回归、BP人工神经元网络以及支持向量机5种方法，分别建立了雷暴现象与强度预报模型。结果表明：BP网络以及SVM对天气现象的预报能力较强；分类逐步、多元以及非线性回归模型分别对弱雨、强雨以及大风和降雨同时发生的天气强度预报效果较好。并在此基础上通过最优分析设计了河东机场不同种类雷暴天气定性和定量预报相结合的业务系统。

• 基于微雨雷达的六盘山区地形云降水宏微观特征观测分析

  曹宁,张立新,桑建人,姚展予,马宁,田磊

  利用2017年6-11月宁夏六盘山区收集的微雨雷达和微波辐射计等探测资料，对比分析了六盘山区山脊和山谷对流云降水、层状云和浅积云降水过程中的云微物理特征及亮带，针对典型层状云降水事件山脊和山谷站的亮带及以下各层的雨滴谱分布特征，探索了亮带以上几层水凝物的分类。结果发现：六盘山区三类降水云山脊的反射率及反射率衰减程度均高于山谷，表明地形强迫使得山脊降水云的物理和动力过程较山谷更剧烈，层状云降水过程中山脊0℃等温线以上的反射率明显高于山谷，表明山脊在0℃等温线以上有更多水凝物。分析一次典型层状云降水过程发现：六盘山区降水液滴自亮带下落的过程中，碰并过程占主导；亮带以下各层DSD符合Gamma分布，山脊站Gamma分布的相关性比山谷站强且拟合优度更优；降水开始的前3 min，推测-4~0℃等温线之间的水凝物主要是霰，此后水凝物主要是雪颗粒和霰，而山谷在降水开始的前5 min，-4~0℃等温线层之间的水凝物主要是雪颗粒和较大的霰，此后水凝物主要是霰。

• S波段双偏振多普勒天气雷达对一次局地强雷暴过程的探测分析

  杨磊,贺宏兵,杨波,孟鑫

  为提高双偏振天气雷达雷暴监测预警能力，探究雷暴活动过程雷达偏振信息特征及雷暴内部微物理过程，利用S波段双偏振多普勒天气雷达，结合地面大气电场仪和闪电定位系统资料对2015年8月31日发生在南京地区一次局地强雷暴过程进行了分析。主要利用体扫数据获得雷暴单体内部垂直剖面（Vertical Cross Section，VCS），同时结合模糊逻辑算法进行粒子类型识别，得到多个偏振参量和雷暴云内部粒子类型的垂直分布情况，进一步分析得到各偏振参量和粒子分布随闪电活动的演变规律。结果表明：在-15℃高度层以上冰晶区域出现KDP的负值区与闪电活动具有很好的相关性；雷暴云中霰粒子的分布变化同闪电活动演变同步很好，在一定高度霰粒子的出现可以用来对雷暴进行预警；雷暴云中低层存在强烈的辐合上升区，利于霰和冰晶碰撞非感应起电和闪电的发生。

• 2017年江西副热带高压边缘雷暴大风回波特征

  吴才明,马中元,何文,罗燕,高建平

  利用MICAPS天气资料、WebGIS雷达拼图、自动站、强天气监测和雷电监测等数据，对2017年8月江西副热带高压边缘产生的4次雷暴大风天气过程，采用数据统计、形态特征对比等方法进行分析，结果表明：江西北部回波和南部回波发生辐合运动时，南面回波会发展的更为旺盛，形成飑线回波带。回波的传播方式一方面加快了回波移动速度，另一方面改变了回波的移动方向。副热带高压边缘雷达回波特征主要有两种：一是南北向短带回波，有时会发展为弓状回波；二是强回波单体，超级单体和复合单体回波。带状回波上，雷暴大风分布在回波带前沿，尤其是弓状回波带的头部，雷电分布则在回波带移动方向的后侧；强单体、超级单体和复合单体回波上，雷暴大风和雷电集中在强回波中心附近区域。超级单体回波具有55~60 dBZ块状回波结构，垂直液态水含量VIL达到60 kg·m-2；相对风暴速度SRM图上和垂直径向速度RHI_V图上，都具有相邻的正负速度对和达到中等以上中气旋标准。

• 江淮切变线强度的定量化描述方法研究

  顾荣直,禹梁玉,韩桂荣,孙泓川,蔡凝昊

  从气象观测事实和物理的角度出发，定义了一种江淮切变线强度的定量化的表征方法，即综合与降水关系密切的切变涡度和散度形成能客观近似地刻画切变线附近切变强度的指标量Si=（∂u/∂y+∂v/∂y）。并在此基础上利用再分析资料和实况降水资料分析切变强度与对应降水量之间的关系，分析表明：强切变强度区域与降水雨带有明显的对应关系，降水区往往与强切变强度区域相一致或是比强切变强度区域略偏南；证实了切变强度与降水强度有正相关关系的事实，当切变强度Si=（∂u/∂y+∂v/∂y）≤-5×10-5s-1时，对应区域6 h累积降水量超过10 mm，甚至达到30 mm。

• 移出型西南涡与我国中东部降水的关系

  吴瑞姣,罗艳,余金龙

  利用常规观测资料、逐日降水和NCEP再分析资料等统计2007-2017年5-7月西南涡共计199例，其中110例移出源地发展。在移出型西南涡中有66例沿偏东路径移动，占比60%；东北路径西南涡约占28.2%；东南路径西南涡仅占10.9%。移出型西南涡与我国中东部降水具有密切关系：偏东型有利于沿江地区降水增多；东北型使江北大部分地区降水增加；东南型有利于华南地区降水增加。偏东型和东北型西南涡中心路径与雨带走向近乎平行，但存在不同程度的偏移，造成偏移差异的直接原因在于低涡北侧是否有降水。研究表明：当高空无干冷侵入时，低涡南侧偏南风越强，北侧空气湿度越大，北侧低空有偏东气流将有利于北侧空气抬升产生降水；当高空存在干冷侵入时，若北侧低层有一支湿润的偏东气流，二者叠加形成对流不稳定，也有利于降水。

• 近30 a影响皖北东部降水的台风环流场研究

  王苏瑶,孙金贺,汪付华,吕森林,袁野

  分析1981-2014年7-9月影响皖北东部地区的台风特征，统计不同台风路径和降雨量之间的关系，研究不同路径下皖北东部出现暴雨的环流场特征，结果表明：（1）西北行、陆面转向、海面转向和其他类路径的台风都可以影响皖北东部，并产生降水。其中产生降水个例最多的台风路径为陆面转向类，次多为西北行类。（2）台风影响时无降水、非暴雨和暴雨3类降水个例的500 hPa平均环流场对比分析表明：当有台风影响皖北东部时，配合西风槽或副高阻挡更有利于产生强降水。（3）西北行类台风暴雨的环流场特征是华北到河套存在西南-东北走向高压带阻挡使台风停滞少动；海面转向类台风暴雨环流场特征是河套东部存在低槽与台风相互作用；陆面转向类台风暴雨环流场可以分为3类：贝湖两槽一脊型、贝湖单槽型和副热带高压阻挡型。

• 登陆我国热带气旋中心最低气压和最大风速关系研究

  殷成团,张然,熊梦婕,章卫胜,张金善

  热带气旋（TC）登陆时中心最大风速会发生明显衰减，研究此时的风压关系对风暴潮模拟和预测具有重要意义。采用中国气象局上海台风研究所数据资料，对1949-2016年风压关系序列的一致性进行检验，登陆风压关系公式拟合及误差分析。结果表明：1970s后风压关系发生变异；新公式在计算登陆风速时要优于原公式，尤其是大风速情况下；相同气压下台风在近岸时风速明显小于大洋中，且登陆时风速越大衰减越剧烈。

• 台风路径多模式集成预报技术研究

  郭蓉,余晖,漆梁波,江漫

  利用NCEP、ECMWF、日本数值、英国数值、上海台风模式和广州模式包含全球模式和区域在内的6家数值模式资料，利用近似SEAV方法，设计台风路径多模式集成预报方法（SHME），并用2014-2016年的台风客观预报数据进行多模式集成预报的效果检验，且与ECMWF模式进行比较，通过比较发现，SHME方法较ECMWF在12~48 h预报上有明显改进，在72~120 h预报2014年尤其突出，2015-2016年均与ECMWF预报效果相当。

• 智能网格预报时空协调一致关键技术研发

  邵建,张肃诏,李强,郑鹏徽,姚姗姗,裴晓蓉

  自2016年起，我国大力推进气象业务向"智能化、无缝隙、精准化"发展。2017年宁夏积极推进智能网格预报业务体系建设，在网格预报智能订正、主客观融合订正、格点/站点/落区一体化、灾害天气智能识别等方面开展了一些尝试，取得了一定的成果，目前各项成果均引入到宁夏智能化天气预报业务平台中。其中一项关键技术，是智能网格预报的时空协调一致技术。该项技术在主客观融合订正、格点/站点/落区一体化中发挥了重要作用。本文重点针对这一关键技术的设计思路和实现方法进行介绍、讨论。

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