摘要:

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摘要:采用中尺度数值模式WRF对2001年江淮梅雨期热带气旋（Tropical Cyclone，TC）进行数值模拟，研究TC"飞燕"对梅雨结束过程的影响。结果表明，模式能够较好地模拟出"飞燕"的路径与强度演变，并能够较为精确地再现梅雨后期的降水强度和落区。对比分析消除"飞燕"影响的敏感性数值试验结果发现，"飞燕"影响梅雨的机制在于：随着其向东北向移动，西太平洋副热带高压北抬，东亚高、低空急流强度均有所减弱，低空切变辐合变弱，梅雨锋强度减弱，使得来自西南方向的水汽输送减少，造成假相当位温梯度和湿位涡倾斜项减小，垂直上升运动明显削弱，降水中断，导致梅雨结束。而消除"飞燕"影响后，梅雨后期降水仍然较多，梅雨期将有所延长。

摘要:采用NCEP/NCAR再分析资料、FY2E卫星资料和加密自动站资料，结合中尺度WRF模式对2013年苏皖地区的一次梅雨锋暴雨过程进行诊断与模拟。观测资料分析表明：在有利的环流背景和热动力条件下，此次暴雨发生在梅雨锋前暖区，雨带呈现"先带状后串波状"的分布特征，并随锋面南移。前期降水由地面中尺度辐合线触发，受两个相继发展的中α尺度的线状对流系统直接影响；后期降水受地面暖式切变线触发，有多个中β尺度对流系统沿切变线串状排列，并不断东移发展。模拟结果分析表明：降水过程中，大尺度非地转强迫作用也是强对流的触发机制之一。地面辐合线产生条带状的低层辐合区，从而产生条带状连续分布的上升运动，形成线状对流系统及带状降水。此外地面辐合线能够在暴雨区形成南北两个中尺度垂直次级环流，这是降水的增强机制。暖式切变线上的局部扰动在低层局部地区产生强辐合，由此沿切变线形成强上升弱下沉间隔分布的现象，局部强上升区使得对流系统于该处得到发展，并形成分散的强降水区。

摘要:利用Hadley中心海温资料、NCEP/NCAR再分析资料和中国740站逐日降水资料，运用一点滞后相关等方法，分析了非ENSO年长江流域夏季降水特征，并以1993年为例探讨了非ENSO年波包活动特征及其对长江流域夏季降水的影响。结果表明：非ENSO年长江中下游地区夏季降水年际和年代际变化明显，20世纪90年代初强降水事件多发。在1993年，波包起源于里海南侧，自西向东向长江中下游地区传播，为长江流域夏季降水的发生提供了必要的扰动能量积聚。通过非ENSO年和ENSO年波包活动个例的初步对比，发现非ENSO年的南支波导作用较为明显，波包主要表现为自西向东传至长江中下游地区；而作为ENSO年的1983年，则存在一支明显的偏北波导，使波包沿着西北-东南向的路径向下游传播，最终到达长江中下游地区。这些结果有利于深刻认识非ENSO年长江流域夏季强降水事件的形成机理。

摘要:利用1961-2015年宁夏逐日降水资料、NCEP/NCAR再分析资料及NOAA海温资料，分析了宁夏夏季极端降水的变化规律及其成因。结果表明：1）55年来宁夏夏季极端降水日数呈微弱减少趋势，但变率在1994年发生了由大到小的气候突变。各月极端降水的变化存在差异：6月极端降水日数在1982年发生突变，突变后日数显著增多；7月极端降水日数呈微弱减少趋势；8月极端降水日数在1995年发生突变，突变后日数显著减少。2）500 hPa高度场上6月中国华北-东北与西太平洋上的偶极型异常分布、8月西西伯利亚-蒙古-副热带地区的遥相关波列和EAP异常分布型以及700 hPa上宁夏6月偏东风增强和8月偏北风增强，是导致极端降水事件变化的直接原因。3）6月菲律宾附近海温偏高，有利于500 hPa高度距平场形成华北-东北与西太平洋的"+-"偶极型异常分布；8月拉尼娜事件的发生，有利于我国呈现西低东高分布型，激发EAP遥相关波列，冷空气与水汽条件相配合，从而导致宁夏极端降水事件频发。

摘要:利用1981-2013年中国160站逐月降水资料、NCEP/NCAR逐月再分析资料及NOAA海表温度资料，研究了华南前汛期降水年代际异常的时空特征及其可能成因。结果表明：1）华南前汛期降水在1992前后发生由异常偏少转为偏多的显著年代际转折，最显著异常中心位于广西东北部和广东北部。2）1990年代初发生的对流层高层南冷北暖（40°N附近为界）、对流层下暖上冷的年代际转折，使得高低层环流场均出现了有利于北方干、湿冷空气和孟加拉湾、西太平洋暖湿水汽在华南区域交汇并辐合上升的形势，造成华南前汛期降水发生偏少转偏多的显著年代际转折。年代际转折的前后两个时段中，位于热带的孟加拉湾槽、东亚沿岸EAP遥相关型波列中的西太平洋副高、阿拉斯加湾附近的脊，以及中纬度贝加尔湖以西以南脊的强度或位置均具有显著差异，故这些环流系统的年代际异常是华南前汛期降水年代际异常的重要原因。3）南太平洋关键区海温在1990年代初开始呈现增暖趋势，在偏暖（偏冷）时期，华南低空受异常气旋（异常反气旋）环流控制，对流层上层西风急流偏弱偏南（偏强偏北），造成华南地区降水异常偏多（偏少）。

摘要:利用1979-2016年ERA-Interim一日四次高度场、风场再分析资料，根据源地的不同将西南涡细分为九龙涡、盆地涡和小金涡，对1979-2016年夏季（6-8月）不同涡源的西南涡的活动规律及其降水特征进行统计分析。结果表明，夏季西南涡平均年发生频数为11.6 a^-1，其中生成的盆地涡最多（9.3 a^-1），九龙涡次之（1.9 a^-1），小金涡最少（0.4 a^-1）。就移动频率而言，盆地涡移出率最高（44.2%），其次为小金涡（30.8%），九龙涡最低（29.73%）。38 a中夏季高影响型西南涡共有140例，只有105例能移出源地。生命史超过36 h的高影响型西南涡都会带来降水，并且超过88%的概率会造成大雨及以上的降水。高影响型九龙涡和盆地涡产生大雨及以上天气的概率分别是83%、91%，远远高于小金涡。

摘要:利用地面和探空常规探测资料、多普勒天气雷达以及风廓线雷达资料，对2015年8月7日发生于北京的一次伴随有闪电和冰雹的突发性局地强降水过程的成因进行了分析。结果表明：这次过程发生在强层结不稳定环境中，对流层中层低槽配合低层切变线，促进河北西北部对流发展，并向东南方向移动，形成北京西北部短时强降水；北京中部地区强降水的直接制造者则是新生的局地性雷暴单体，由雷暴冷池出流和暖湿空气在边界层交绥和辐合所触发。北京西北部地形促使冷池出流下山速度加快、冷池出流高度抬高，以及偏东暖湿气流的辐合抬升作用，则是局地雷暴新生的重要影响因子。

摘要:广东省和广西壮族自治区（两广地区）夏季降水时空分布很不均匀，存在显著的年际变化。利用站点观测降水资料、海洋及大气再分析资料，研究了近40 a两广地区夏季降水年际异常与澳大利亚东侧海温异常的联系及机理。在年际时间尺度上，两广夏季降水异常与澳大利亚东侧的海温异常存在显著的负相关关系。当澳大利亚东侧海温异常偏高时，一方面，部分水汽由热带中太平洋向澳大利亚东侧海区辐合，部分沿西太平洋副热带高压边缘向东亚地区输送，两广地区为水汽辐散区域，另一方面，澳大利亚东侧海区的对流活动增强，该地区上空的上升运动异常增强，通过"大气桥"遥相关使得海洋性大陆地区的异常上升运动增强，从而加强了东亚地区的局地Hadley环流，使得两广地区下沉运动增强，二者共同作用致使两广地区夏季干旱少雨；反之亦然。

摘要:利用农业气象站观测资料对长江中下游地区1988-2010年遥感土壤湿度进行了验证，并与NCEP和ERA-Interim土壤湿度做了对比分析。研究表明，ECV遥感土壤湿度冬季平均土壤湿度最高，春季和秋季次之，夏季平均土壤湿度最低；这种季节性干湿变化与农业气象站观测资料一致。但是，NCEP和ERA-Interim土壤湿度再分析资料，则夏季平均土壤湿度高，春季和秋季次之，而冬季平均土壤湿度最低；这种季节性变化与ECV遥感土壤湿度和农业气象站观测资料呈反位相。就年际变化而言，ECV遥感土壤湿度与农业气象站观测资料和两套再分析资料均有较高的一致性，并在春季和秋季最高，尤其是在长江以北地区和长江以南洞庭湖、鄱阳湖两大湖区，相关系数达到0.7~0.9；而夏季一致性最低，相关系数仅为0.4左右。在研究时段，ECV土壤湿度在冬季明显增加，在夏季则有明显下降趋势。

摘要:针对青藏高原地区气象观测站点稀少和模式同化分析质量较低的问题，将GRAPES区域集合变分（En-3DVAR）混合同化系统应用于青藏高原地区，进行了单点理想试验和真实观测资料同化分析预报试验，分析评估青藏高原混合同化分析增量及预报误差的水平垂直结构特征及其合理性，并与中国东部平原地区进行比对。单点理想试验表明，En-3DVAR混合同化系统中背景误差协方差具备流依赖属性。真实资料混合同化试验结果表明，基于集合预报估计的分析增量具有流依赖的特征，特别是在高原地区和槽脊系统附近；青藏高原地区分析场的绝对误差总体低于3DVAR系统，其平均绝对误差在中层和高层低于平原地区，说明在青藏高原地区的改进效果略优于平原地区。需要关注的是，青藏高原地区En-3DVAR混合同化分析增量总体大于3DVAR，特别是近地面层u风分量分析增量明显偏大，这可能与青藏高原复杂地形有关。

摘要:集合预报初始扰动能否准确反映预报误差的结构特征是决定区域集合预报质量的关键因素之一。本文针对GRAPES区域数值预报模式，发展设计了一种基于资料同化思想的混合尺度初始扰动构造新方案。该方案以全球大尺度信息为背景场，区域模式预报作为观测资料，借助GRAPES三维变分同化系统，将高质量的全球大尺度信息与区域模式预报中质量较高的中小尺度信息有效融合，构造混合尺度区域集合预报初始扰动，并通过个例试验和批量试验，比较分析了新方案和原区域集合预报的性能。试验结果表明，基于资料同化构造的初始扰动能够有效融合全球大尺度信息和中小尺度天气系统的信息，其降水概率预报更具参考价值。总体上看，区域集合预报混合初始扰动新方案能够较好地改进区域集合预报质量，尤其是对高度场和温度场效果更为显著，但对风场的集合预报性能影响略小。

摘要:针对小样本数据造成年径流量预测效果不理想的情况，以及非对称和非正态资料的处理问题，引入信息扩散和模糊映射思想，同时运用遗传算法改进最优窗宽理论，建立了新的扩散插值模型。该模型通过对零散数据点的信息进行模糊扩散，进而实现对有限数据点信息向其邻近区域点的概率插值。选取黄河利津站为例，根据其近70 a（1942-2011年）径流量实测数据，进行了缺损数据的插值和预测试验，同时与正态扩散插值模型进行对比分析，结果表明：1）预测值能较好地模拟实际径流序列的波形变化，对丰水年（如2007年）和枯水年（如2009年）的预报都比较准确；2）中长期预报（10 a）平均相对误差仅为11.59%，相较传统方法有较大的改进；3）以黄河流域2个站点（花园口和兰州）和长江流域的3个站点（朱沱、宜昌和大通）年径流量预测试验以及海温资料的插值试验作为补充，验证了该算法的有效性和普适性。该模型可为实际水文数据资料的客观分析和中长期预报提供参考。

摘要:应用2003-2015年MODIS地表反照率反演质量数据MCD43A2，统计分析中国地区MODIS地表反照率反演质量的时空分布特征，结果表明：1）中国地区MODIS地表反照率反演质量在空间分布上具有明显的差异，高质量全反演结果（质量标记0）主要分布在东北、华北、西北地区和西南地区的中西部；当量反演结果（质量标记3）主要分布在华东、华中、华南地区和西南地区的中东部；填充值（质量标记15）主要分布在华中、华南、华东地区及西南地区的部分区域。2）在东北、华北和西北地区，只有春、夏和秋季才有超过60%的区域可能获得高精度MODIS地表反照率；可能获得高精度MODIS地表反照率的区域，在西南地区全年各时段都只有40%~60%，在华东、华中和华南地区全年各时段都不足20%。3）各地当量反演结果的比例一般不足50%，华东和华中地区夏季和秋季当量反演结果的比例超过40%；4）华中和华东地区夏季和冬季，以及华南地区春、夏和冬季，填充值的比例超过50%，华南和华中地区最高甚至超过80%。

摘要:采用北京气候中心大气辐射模式（BCC-RAD）、日本气象厅JRA-55月平均再分析资料，研究了北半球冬季低纬度平流层上、下两个温度异常区对太阳周期的响应及其机制。结果表明，太阳活动偏强年，低纬度的上平流层温度暖异常是由臭氧短波加热异常引起的，它在中纬度的上平流层激发出异常强西风，阻碍行星波正常上传，由波破碎驱动的Brewer-Dobson环流也减弱，该环流上升支减弱的动力加热作用导致了低纬度的下平流层暖异常。

摘要:为检验臭氧卫星资料同化对臭氧分析场和预报场的影响，基于集合平方根滤波（ENSRF）理论，结合通用地球系统模式（CESM），构建了CESM-ENSRF同化预报系统。系统构建过程考虑了卡尔曼滤波同化中的关键问题：利用全场随机扰动对初始场加扰，结合一般协方差膨胀和松弛协方差膨胀方法实现协方差膨胀，使用五阶距离相关函数进行协方差局地化。将构建的系统用于微波临边探测器（MLS）臭氧廓线数据的同化，分析臭氧卫星资料同化对模式预报的影响。结果表明：构建的CESM-ENSRF同化系统有效实现了臭氧资料同化，臭氧卫星资料同化对臭氧分析场和预报场精度有较大改进。