摘要:使用NCEP集合预报系统(EPS)输出的500 hPa位势高度场预报资料和相应的NCEP/NCAR再分析资料,针对集合平均预报和概率预报,采用多种预报效果检验评价方法,对该系统在亚欧和北美区域的预报效果进行全面的分析比较。总体而言,NCEP-EPS对亚欧区域的环流集合预报效果不亚于其对北美区域的预报效果。1)ACC检验表明,亚欧区域的集合平均预报效果在除冬季外的三个季节都明显优于北美区域,可用预报的时效相差达0.6~1 d,且夏季的差别最大。RMSE检验表明,亚欧区域的预报效果在四个季节里均优于北美区域。2)集合概率预报可靠性的季节差别不明显,均为预报时效较短(长)时,北美(亚欧)区域的可靠性更好。系统对亚欧区域的事件识别范围相对较小,但其预报可靠性较高,北美区域则正好相反。3)夏季亚欧区域的集合概率预报效果明显优于北美区域,秋季和冬季北美区域的预报效果较好,春季在预报时效小于5 d时北美区域占优,而其后则是亚欧区域的预报分辨能力更好。

摘要:基于中国6个代表站5-9月的逐日降水资料,利用二维Gumbel-Logistic分布,研究了中国不同区域的过程降水量和日最大强降水雨量的联合概率特征。结果表明,各代表性台站的过程雨量和强降水雨量的联合分布均符合二维Gumbel分布。强降水雨量与过程降雨量联合分布所描述的极端事件是更小的小概率事件。相同强降水雨量条件下,过程雨量越大,重现期越长;当强降水雨量增大时,同一过程雨量的重现期也延长。在同级强降水雨量出现的条件下,各地过程降雨量往往是愈往南方其条件概率愈大,而其出现的过程雨量也随之增大。这为研究强降水极端状况的全方位特征做出了新的试验,也更加客观地揭示了极端气候事件的多方面概率特征。

摘要:采用1:25万DEM数据和常规气象站观测资料,实现了江苏省100 m×100 m分辨率太阳总辐射量分布式模拟,并分析了江苏省太阳总辐射量的时空分布规律。结果表明:江苏省气候平均太阳总辐射量为4 749 MJ/m²,呈现由西南向东北递增的特点,连云港市最高(5 063 MJ/m²),无锡市最低(4 514 MJ/m²)。太阳总辐射量在年内变化特点为,5月最高,12月最低。结合常规气象站日照时数观测资料,从年日照时数、年日照时数≥6 h的天数以及日照时数≥6 h的最多天数月份与最少天数月份的天数的比值分析了江苏省太阳能资源的稳定度特征,其总体规律依然是西南至东北走向,即江苏省东北部地区太阳能资源开发利用优势最高。

摘要:应用2002-2004年青藏高原CAMP/Tibet试验期间4个地面站点的反照率观测结果定量分析Terra MODIS 1 km分辨率短波SW波段(0.3~5.0 μm)反照率全反演结果和当量反演结果的精度。对于全反演结果,黑空反照率、白空反照率与地面观测结果的均方根差分别为0.018 7和0.016 8;对于当量反演结果,黑空反照率、白空反照率与地面观测结果的均方根差分别为0.076 6和0.076 1。综合全反演结果和当量反演结果,则黑空反照率、白空反照率与地面观测结果的均方根差分别为0.067 9和0.067 5。当地面观测结果与MODIS反照率当量反演结果均为"无雪"状态时,黑空反照率、白空反照率与地面观测结果的均方根差分别为0.035 2和0.036 4;当地面观测结果为"积雪"状态,MODIS反照率当量反演结果为"无雪"状态时,黑空反照率、白空反照率与地面观测结果的均方根差分别高达0.155 6和0.154 1。

摘要:利用2006-2009年南京郊区(32°12'N,118°42'E,25 m a.s.l.)冬季雾综合观测资料,分析了近地层辐射特征与雾微物理结构的相互作用。结果表明,净辐射通量密度介于-50~+25 W·m^-2时,雾层中雾滴数浓度逐渐增加,且雾滴半径越小,雾滴数密度增大越显著。近地层辐射冷却或弱增温,有利于雾滴活化和凝结增长。地面辐射增温较强时,雾滴数浓度和不同尺度雾滴数密度均减少,且雾滴半径越小,雾滴数密度减小得越快。太阳短波反射率的变化主要受雾滴数浓度、平均半径和液态含水量的影响。雾过程中,雾滴数浓度和液态含水量每增大100 cm^-3和0.001 g·m^-3,引起的太阳短波反照率的增量分别为5.29×10^-3和1.18×10^-4。

摘要:使用新一代大气化学传输模式WRF-Chem,模拟了黄山地区2008年4月26日和5月2日不同天气背景下污染气体的输送过程。结果表明:晴天条件下,污染气体的垂直输送主要是通过山谷风环流,将山底污染物垂直向山顶输送,黄山周边地区输送对光明顶污染物体积分数影响较小,气溶胶粒子的主要来源是新粒子生成;云雾天气下,污染物的垂直输送主要是通过边界层内的湍流扩散,夜间近距离输送对光明顶污染物体积分数贡献较大,气溶胶粒子的主要来源是地面输送。

摘要:利用三波段积分浊度仪对南京北郊2009-2010年四季气溶胶散射系数进行观测和分析。结果表明:气溶胶散射系数具有明显的季节变化特征,春季最低,秋季最高,冬夏季差别不大;气溶胶散射系数变化范围为51.6~2 748.3 Mm^-1,平均值为478.6 Mm^-1。气溶胶散射系数的日变化特征为双峰型。空气相对湿度与气溶胶散射系数呈正相关关系;地面风向与气溶胶散射系数关系密切,偏东风时气溶胶散射系数最大,偏南风和偏西风时气溶胶散射系数较小。降水对气溶胶有明显的清除作用。能见度大于5 km时,能见度与散射系数呈负相关关系。四季大气中SO₂和NO₂与气溶胶散射系数存在一定相关性,其中秋季SO₂与气溶胶散射系数的相关系数最大(0.68),春季NO₂与散射系数的相关系数最大(0.62),均通过0.05信度的显著性检验。

摘要:2007年3月-2008年9月在南京市江北地区南京信息工程大学采集有效降水样品共48个,测量了降水的pH值和电导率,用离子色谱仪分析检测了降水样品的阴、阳离子的质量浓度。结果表明:2007年的酸雨频率为44.5%,2008年酸雨频率为59.3%,南京江北工业区降水的酸性及酸化频率都有所增高;2007-2008年大气降水与2005-2006年所测数据相比较,NO₃^-的质量浓度略有增长,NH₄⁺的质量浓度有了较大幅度的增长;研究区域SO₄^2-/NO₃^-的实验数据表明,硫污染特征有所减弱,氮氧化物污染逐渐突出,表现出燃煤污染与汽车尾气污染并存的过渡型大气污染特征。

摘要:利用1980-2009年NCEP/NCAR月平均再分析资料,研究了在全球变暖背景下北半球对流层大气涡动减弱现象。结果表明:北半球涡度拟能30 a来整体呈减弱趋势,在北太平洋地区和极地减弱尤为显著,12.5~50°N为影响北半球大气涡动变化的关键区域。由于对流层200 hPa以下大气的增暖,特别是中高纬地区显著增暖,减弱了经向温度梯度,使得副热带西风急流的强度亦呈减弱趋势。这与涡度拟能的变化有显著的正相关关系。分析了北半球正压Rossby波动诊断量E和热量经向涡动通量的变化,表明中纬度波能传播在不同地区有不同趋势,而热量的经向涡动输送与涡度拟能的变化也呈现显著的正相关关系,减弱明显。研究结果对深刻认识大气环流变化规律和理解全球变暖的可能影响具有重要意义。

摘要:基于美国大气研究中心的CCSM3(Community Climate System Model version 3)模式,对淡水扰动试验中不同热盐环流(thermohline circulation,THC)平均强度下,北大西洋气候响应的差异进行研究。结果表明:1)在不同平均强度下,北大西洋海洋、大气要素的气候态差异显著。相对于高平均强度,在低平均强度下,北大西洋地区海表温度(sea surface temperature,SST)、海表盐度(sea surface salinity,SSS)、海表密度(sea surface density,SSD)、表面气温(surface air temperature)异常减弱,最大负异常位于GIN(Greenland sea-Iceland sea-Norwegian sea)海域;海平面气压(sea level pressure,SLP)异常升高,相应于北大西洋海域降温,表现为异常冷性高压的响应特征;海冰分布区域向南扩大;北大西洋西部热带海域降水减少,导致热带辐合带(intertropical convergence zone,ITCZ)南移。2)在不同THC平均强度下,SST、SSS和SSD年际异常最显著的区域不同;在高平均强度下,最显著区域位于GIN海域,而在低平均强度下则位于拉布拉多海海域。3)在高平均强度下,北大西洋SST主导变率模态的变率极大区域位于GIN海,而在低平均强度下该极大区域不存在;北大西洋SLP的主导变率模态表现为类NAO型,但在高平均强度下,类NAO型表现得更明显。

摘要:利用自主构建的基于风暴尺度的WRF-EnSRF(weather research and forecasting ensemble square root filter)系统同化实际多普勒雷达资料,检验该同化系统在包括飑线、超级单体风暴和多单体风暴3个不同结构类型的强对流天气过程的同化效果,并考察了初始场扰动时不同强度的位温和水汽扰动对集合离散度以及同化效果的影响。结果表明,在3个个例中该同化系统均表现出有效的同化能力,各分析结果均比较合理,径向速度和反射率因子分析的增量均方差在经过24 min同化后分别下降到3~5 m/s和10 dBz,并维持至60 min同化结束。预报场集合离散度和同化效果对热力场的扰动强度比较敏感,适当增加初始扰动时位温和水汽的扰动强度有利于提高集合离散度和改善径向速度的分析效果。

摘要:利用四维变分多普勒雷达资料分析系统对2008年7月30日北京一次强降水过程反演得到的风场和微物理场进行分析,针对本过程中东段回波减弱消散、强降水区的确定、降水回波的转向几个短时临近预报关键点进行讨论,得出如下初步结论:1)在东段降水回波减弱消散前的12~24 min,其对应的4.7 km高度扰动温度场正值区出现"U"形中空结构,甚至在中空结构中有负值区出现,同时1.7 km高度垂直速度场有上升气流与下沉气流分离的现象;2)如果4.7 km高度扰动温度场的相对大值区在某地区持续时间较长(2 h左右)或者某区域扰动温度迅速增加且出现大值中心(大于2℃)并维持,那么该区域未来1~2 h内出现较强降水的可能性较大;3)降水回波的转向是受到1.7 km高度在密云、平谷境内出现的反气旋型环流西部气流的引导,而该环流的出现则是北京西部持续强降水区的辐合上升气流在中高层水平输送到北京东部的密云、平谷境内并在该处形成下沉辐散的反气旋型环流反作用于降水回波所致,环流的形成早于回波转向约1 h。

摘要:利用中尺度数值模式WRF(weather research and forecasting model)对2006年7月16-17日在我国华南沿海地区引发强降水的中尺度对流系统(mesoscale convective systems,MCS)活动进行了数值模拟,并结合观测资料对此次过程进行分析。结果表明,1)此次MCS活动与0604号强热带风暴"碧利斯"减弱而成的热带低气压及西南季风密切相关。热低压为MCS的发生提供了动力抬升条件,西南季风则承担了输送水汽的角色,二者的持续结合,使华南大部地区中尺度对流系统不断发生和发展,形成强降水。2)该MCS具有明显的不对称结构,云体越向上越向南部伸展,云系主要分布在热低压的南部,呈东北-西南走向的带状。3)模式对此次MCS强降水过程的模拟效果较好,客观地反映了此次MCS的发展演变及雨带的分布状况。4)在广西境内的中尺度对流云团中云水含量较少,冰相粒子的比含水量值很大,主要的降水机制为冰晶降水机制。

摘要:利用NCEP GFS再分析资料(分辨率0.5°×0.5°)以及地面、新一代天气雷达等观测资料,针对2011年6月18日江汉平原特大暴雨过程进行中尺度特征分析。结果表明,江汉平原附近深厚的中尺度低涡是造成此次强降水的主要天气系统,对流层中层和边界层的干线以及地面中尺度低压是其主要触发机制,强大的西南急流发展为暴雨区提供了充足的水汽。雷达回波特征分析表明,0℃层以下大于45 dBz回波垂直伸展厚度、垂直液态含水量大小与10 min降水量有非常好的一致性。

摘要:初霜冻日的变化对农业生产的布局和耕作模式具有一定的影响。利用山西62个气象观测站点1961-2010年的逐年初霜冻日及逐日最低地温资料,应用统计学方法分析了山西初霜冻日的变化特征,结果表明:1)山西近50 a平均初霜冻日的时间分布总体为推后趋势,且具有明显的年代际特征,20世纪70年代、90年代初霜冻日提早显著,20世纪60年代、80年代和21世纪初霜冻日明显推后。2)山西近50 a平均初霜冻日的空间分布为"5级阶梯"型分布,从9月中旬到11月上旬,自北向南相继出现初霜冻。3)M-K突变检验表明,山西近50 a平均初霜冻日在1989年发生了一次显著的气候突变。4)山西近50 a初霜冻日变化趋势的分布具有明显的区域特征,大部分地区初霜冻日有推后的趋势,但南部和中南部的部分地区初霜冻日有提前的趋势。5)Morlet小波分析结果表明,山西的初霜冻、轻微初霜冻、中度初霜冻和重度初霜冻发生的主周期分别为5 a、2 a、5 a、6 a;目前山西正处在初霜冻和轻微初霜冻的推后期、中度初霜冻和重度初霜冻的提前期。

摘要:使用南京信息工程大学实验场的AMEO340电场仪一年观测试验资料,将大气电场仪采样序列数据经快速傅里叶变换,得到序列的功率谱,对晴天和伴有闪电天气的地面大气电场数据进行小波函数为sym5的7层分解,某种程度上降低了地面大气电场数据波形的重叠度。通过对伴有闪电天气的地面大气电场数据进行小波7层分解,地面大气电场信号的低频部分不仅突出显示出地面大气电场值的主要变化趋势,而且能清晰地分辨出闪电过程中较强的正负地闪次数,为利用地面大气电场强度值的变化特征进行闪电预警提供了更有效的信息。