摘要:

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摘要:基于普洱雨季开始期年际增量变化规律和影响雨季开始期的环流形势及物理过程，采用年际增量方法和多元线性回归分析方法，选取5个具有物理意义的预测因子（包括前期1月南半球绕极环流、前期2月南太平洋高压、前期4月孟加拉湾至南海海平面气压、前期冬季加拿大北部海冰和前期冬季伊朗高原积雪深度），建立了普洱雨季开始期的预测模型，并对预测模型进行1967—2017年的交叉检验和1998—2017年的逐年独立样本检验。交叉检验中，雨季开始期预测值和观测值年际增量的相关系数为0.84，相对均方根误差为24%；独立样本检验中，雨季开始期年际增量的相对均方根误差为15%，模型对雨季开始期异常年份的预测误差小于7 d，表明该预测模型能很好再现1967—2017年雨季开始期的变化趋势。

摘要:基于TIGGE资料中欧洲中期天气预报中心、日本气象厅、美国国家环境预报中心及英国气象局1～7 d日降水量预报以及中国自动站观测资料与CMORPH降水产品融合的逐时降水量网格数据集，利用频率匹配法（Frequency-Matching Method，FMM）对中国降水预报进行客观订正。首先利用卡尔曼滤波方法对降水频率进行调整，并根据不同区域降水强度差异将全国分为7个子区域分别进行频率匹配。结果表明，FMM可以有效减小降水量预报的误差。经过频率匹配法订正后各模式降水预报的平均绝对误差（Mean Absolute Error，MAE）大幅减小，且订正后各量级降水的雨区面积更加接近实际观测值。FMM对小于5 mm和大于15 mm的降水预报技巧改进明显。此外，FMM降低了模式预报的小雨空报率和大雨漏报率，并且明显提高了晴雨预报的准确率。FMM明显消除了大范围小雨空报区域，但是对强降水预报FMM仅能调整降水量大小，强降水落区预报并不能得到明显改善。

摘要:基于574台站的逐日降水资料及NCEP/NCAR逐日再分析资料，在比较2010年梅雨期前后（6月7—11日和18—22日）我国东部两次强降水过程的大尺度环流型差异的基础上，从Rossby波活动通量及热带对流活动探讨了这两次强降水过程的异同。结果表明，相同之处在于：两次强降水过程期间中高纬度地区都存在Rossby波向下游传播，中纬度地区呈现双阻型式，低纬度地区西太平洋副热带高压（以下简称西太副高）强度偏强、西伸脊点位置偏西。不同之处在于：1）第一次降水过程中Rossby波的波源位于北欧地区附近，贝加尔湖地区为低槽，使得冷空气南下到36°N左右；同时孟加拉湾活跃的对流系统使西太副高加强西伸到95°E左右，冷暖空气交汇，导致强降水发生；2）第二次降水过程中Rossby波的波源位于北欧地区和中西伯利亚地区附近，东亚地区的低槽较第一次过程明显加深，有利于冷空气到达长江中下游地区（30°N左右），西太平洋暖池地区活跃的对流系统使得西太副高加强西伸到90°E左右，冷暖空气在长江中下游及其以南地区交汇，导致强降水发生。

摘要:利用NCEP-DOE AMIP-Ⅱ再分析资料、Hadley中心海表温度资料以及全国160站降水资料，运用经验正交函数（Empirical Orthogonal Function，EOF）分解和回归分析等方法，研究了夏季大西洋Niño的变化特征及其与中国夏季降水异常的联系。结果表明：夏季大西洋Niño是热带大西洋海温异常的第一EOF模态，其方差贡献率为33.7%，具有明显的年际变化特征。当夏季大西洋Niño处于暖位相时，对流层低层西北太平洋地区出现明显的异常反气旋，受其影响，西太平洋副热带高压强度增强、位置西伸，中国华南地区出现显著的西南风异常，有利于西太平洋副热带高压西南侧的水汽向中国长江流域及其以北地区输送，使中国长江流域和华北地区降水增多，而中国东南沿海地区则受西北太平洋异常反气旋控制，不利于降水发生；反之亦然。

摘要:利用GPM卫星探测两个时次的资料，以1808号超强台风“玛利亚”为研究对象，分析了台风降水率、降水类型及台风高度水平分布，降水率垂直廓线变化特征，以及降水率三维结构分布特征。得出以下主要结论：两个时刻“玛利亚”均处在超强台风级，A时刻台风眼区为深厚对流区，B时刻眼区对流有所减弱，但是有强螺旋雨带出现。A、B时刻的降水率最大值与风暴顶高度并非一一对应，还与降水云系中微物理过程有关。GMI低频18.7 GHz探测的水粒子含量的大值区与强降水率对应较好，高频183.31±3 GHz探测的冰粒子信号与风暴顶高度分布一致。不同降水率对应的垂直廓线表明，降水率在5 km高度出现急剧变化，这是由于在该高度上雨滴碰并增长或者蒸发减小。从A时刻到B时刻，云墙区大于10 mm·h^-1的云墙半径内缩，B时刻眼壁与螺旋雨带之间存在着弱降水区及无降水区。

摘要:利用1961—2018年中国地面气象台站2 400站中广东省和广西壮族自治区（两广地区）134站逐日降水资料、英国Hadley中心逐月海表温度资料、NCEP/NCAR逐月再分析资料，筛选了两广地区前汛期降水正（负）异常、后汛期降水负（正）异常的年份，即前、后汛期降水异常反位相年份。结果表明，近60 a来，两广地区前、后汛期降水反位相现象与热带西太平洋海温异常存在密切联系。前汛期期间，当热带西太平洋海温为负异常时，大气对该冷源的Rossby波响应引起西北太平洋反气旋环流异常，且水汽由热带西太平洋向两广地区输送并辐合，同时两广地区为水汽的湿平流区域、风场异常辐合区域，其上空受异常上升运动控制，这样的环流配置有利于两广前汛期期间降水正异常。热带西太平洋海温负异常可持续至后汛期期间，大气的Rossby波响应所致的西太平洋反气旋较前汛期偏西北，两广地区为水汽异常辐散区域，同时水汽干平流且风场异常辐散，受异常下沉运动控制，不利于两广地区降水的产生。反之亦然。

摘要:采用欧洲中期天气预报中心（ECMWF）全球确定性预报模式地面气温和国家地面站点观测资料，对模式初值场误差、历史误差以及卡尔曼滤波预测误差与实况误差之间的相关性进行分析，设计了4种回归方案订正日最高、最低气温预报偏差，并与ECMWF、中央气象台和全国城镇的预报产品进行了检验对比。结果表明：采用了模式近1～3 d最高（最低）气温和模式最高（最低）气温历史平均误差、初值场误差以及卡尔曼滤波反演误差作为预报因子的改进方案效果最优，经对其2017年日最高和最低气温的预报检验，预报准确率较ECMWF原始模式预报有较明显提高，也明显优于中央气象台指导预报。在空间分布方面，其对地形较为复杂地区的改进效果更好。同时，与当前业务中质量最好的全国城镇预报相比，最高气温预报平均绝对偏差（Mean Absolute Error，MAE）较全国城镇预报低8.24%～13.97%，预报准确率提高1.24%～3.57%，日最低气温平均绝对偏差较城镇预报低9.43%～17.69%，预报准确率提高1.77%～2.72%。在3 d的预报中，对24 h时效内预报相对于48 h和72 h的改进幅度更大，订正效果更加明显。

摘要:根据一个诊断极区平流层温度变化的近似方程及其滑动累加计算方案，采用1980—2000年的MERRA-2再分析日资料计算了北半球极区低平流层100 hPa逐月的温度增量项、动力加热项和非绝热加热项，以及各项的线性趋势。结果表明，各月温度增量项与累积的动力和非绝热加热之和在气候平均的年循环意义上接近平衡，而且它们的趋势也近似平衡。进一步通过多元回归，得到了动力和非绝热加热作用对当前月温度趋势的分别贡献，动力作用是北极低平流层冬季温度趋势的主导因素并且在冬季内不一致，而非绝热作用在其他季节是主导因素。

摘要:利用NCEP/NCAR第1套再分析资料，分析过去68 a（1948—2015年）平流层爆发性增温（Stratospheric Sudden Warming，SSW）频次、强度和环流特征的月际差异。统计结果表明：1948—2015年北半球共发生30次SSW，其集中发生在11—3月，而1—2月发生频次尤为集中，且SSW发生频次表现出显著的年代际变化特征。11—12月SSW比1—3月SSW的持续时间长。而3月SSW事件的强度最弱，持续时间最短。1月和3月SSW纬向平均信号下传得较深，而11月、12月和2月的环流信号仅能传到200 hPa。11—3月SSW爆发前1～2周500 hPa均观测到西太平洋遥相关型（Western Pacific，WP）的负位相；太平洋-北美遥相关型（Pacific-North America，PNA）的正位相仅仅出现在11月、12月和3月SSW爆发前。SSW爆发后1～2周，仅有11月、1月和3月的事件对应着负位相的北大西洋涛动（North Atlantic Oscillation，NAO）。

摘要:利用NCEP/NCAR提供的再分析资料和NOAA提供的海温资料分析太平洋年代际振荡（Pacific Decadal Oscillation，PDO）不同位相的年代际背景下北半球海气耦合关系的异常与风暴轴协同变化的联系，主要结果如下：1）冬季太平洋年代际振荡与北半球两大洋风暴轴协同变化之间存在显著的相关关系，当PDO暖位相时，对应两大洋风暴轴南北位置反向的异常变化，其中北太平洋风暴轴偏南且中东部减弱，北大西洋风暴轴偏北且中东部增强，PDO冷位相时相反。2） PDO为暖位相时，对应El Niño型海温异常，北大西洋海温呈三极型，平均槽脊加强，经向环流增强，极涡收缩，北太平洋风暴轴南压，大西洋风暴轴则北抬，此时欧亚大陆北部和北美大陆大部分地区温度异常升高，亚洲南部、非洲北部及巴伦支海以北的高纬温度异常降低，北美西南部和格陵兰岛附近温度也为异常降低，PDO冷位相时相反。

摘要:基于中国东南沿海冬季强降水的统计分析，采用EOF、REOF、North检验等方法对2011—2016年冬季（12、1、2月）欧洲中期天气预报中心降水资料进行分类，选取位于内陆的第1、第4 REOF模态，对该两模态的降水样本进行合成分析，合成的降水中心与东南沿海福建的多年统计暴雨中心吻合。与强降水相配合，1 000 hPa上有自北向南的渐近线型辐合气流，并伴有锋区，从而形成天气尺度渐近线型锋生辐合线，强降水位于辐合轴线左侧气旋式风切变处。这是一类以前未曾受到关注和讨论的东南沿海地区冬季暴雨系统。利用客观判定方法和建立系统坐标系，以确认并诊断该系统的结构。在冷干少雨、低层盛行偏北风的冬季，此类系统兼有锋区热力抬升与辐合气流动力抬升，在雨区形成旺盛的上升运动；同时，通过辐合线正交风分量将邻近的海面水汽汇集到降水区，与中高层副高边缘偏南气流相向而行，构成较为深厚的交汇式水汽输送层；通过非绝热加热，形成深厚的热力对流不稳定，并通过干区向湿气团下楔入，形成下干上湿的湿动力不稳定，以及假相当位温随高度增加而递减，形成上暖湿、下冷干的对流不稳定层。因此，该系统对冬季强降水的发生发展及落区具有重要影响。通过WRF模式的模拟结果探讨环境热力机制的影响，结果显示，凝结潜热加热可影响辐合线的辐合位置和强度、锋生区的位置及强度，进而影响系统的活跃程度。中层潜热加热抑制平流感热冷却进入暖气团，维持降雨区的热力不稳定和降水强度。渐近线型锋生辐合线有利于东南沿海冬季大范围降水出现暴雨，其中凝结潜热释放具有重要贡献。

摘要:目前常用的流函数-势函数（ψ-χ）和水平风分量（U-V）两种动力控制变量方案分别被认为适用于大尺度同化和对流尺度同化，而两种方案在台风尺度同化中的具体特征及其对台风预报的影响尚未明确。基于WRF-3DVarDA系统，分析不同动力控制变量方案的背景场误差协方差的统计特征，并进行了单点观测同化理想试验和5场台风过程的20组连续循环同化和预报批量试验。两种动力控制变量方案的背景场误差协方差的统计特征分析表明，ψ-χ方案背景场误差更小、长度尺度更大，而U-V方案的局地性特征更明显，方差更大；单点观测试验证实了两种方案的统计特征，也表明ψ-χ作为控制变量会导致虚假负增量的出现；批量试验表明，U-V方案的台风路径、最大风速以及台风强度的整体优于ψ-χ方案；诊断分析表明，U-V方案得到的更合理的热动力结构特征是提高台风预报的主要原因。

摘要:利用常规污染物监测资料、卫星资料和再分析资料等，对京津冀地区在2017年春季遭遇的一次强沙尘天气过程进行分析。结果表明，此次过程是由地面冷锋过境，高空槽后冷空气持续补充引起，沙源地主要位于巴丹吉林、腾格里沙漠，随后以西北路径输送至京津冀地区。前期沙源地感热通量迅速增大，与中低层冷平流叠加，导致不稳定层结增强，助于起沙；高空强风速带加强并向下延伸，中低层次级环流发展，不但使沙尘传输并下降至地面，而且使高层高动量和高位涡冷空气下传，促进低空急流形成、低层系统发展，使大风及沙尘天气维持；沙尘过境时，地面至4 km高度存在沙尘型气溶胶，PM_2.5和PM₁₀浓度变化趋势较一致并达到重度污染水平，且气溶胶光学厚度（Aerosol Optical Depth，AOD）与空气质量指数（Air Quality Index，AQI）具有较好的时空匹配关系，重污染时段AOD值大于1，污染减弱时AOD值降至0.6以下。

摘要:采用WRF模式与包含了云凝结核（Cloud Condensation Nuclei，CCN）浓度和霰雹密度预报的NSSL（National Severe Storm Laboratory，国家强风暴实验室）微物理方案，模拟不同CCN初始浓度条件下南京地区的一次冰雹云过程，分析不同CCN初始浓度影响下冰雹云过程的宏微观演变特征，以及对流发展不同阶段的水凝物粒子及流场、温度场的垂直分布特征。研究发现：1）较大的CCN初始浓度虽然抑制了前期对流降水，但对后期对流降水的产生有促进作用；2） CCN初始浓度的增加使得模拟雷达回波的强回波区域（大于40 dBz）缩小，中等强度区域（小于40 dBz）扩张。3） CCN初始浓度增大不利于对流发展初期云雨自动转化过程的发生，但是促进了冰晶与雪的产生，使得冰雹含量峰值出现的时间推迟。4） CCN浓度增大抑制了雨水产生，间接使得霰粒子更倾向于干增长，平均密度更小；5）较大的CCN浓度促使冰雹云单体的发展时间增长。

摘要:利用2016年12月14日—2017年1月3日安徽寿县国家气候观象台大气边界层垂直探测资料、地面自动气象站资料、污染物浓度资料及天气图资料，对该地区两次重污染的积累和清除过程进行了分析，得到以下结论：1）两次重污染过程均起源于地面弱风（风速<3 m/s）、高湿（相对湿度>80%）等不利气象条件，导致污染物局地积累。再通过大风、降水、大雾过程等有利的扩散、沉降条件，对污染物进行清除。2）天气形势在重污染积累过程中起到了重要作用。主要特征表现为，高低空层结稳定，且低空处于湿区内部，多受暖舌控制或伴有暖平流。第一次重污染清除过程中，控制寿县地区的天气系统逐渐转变为低压，风向转为偏东风，并伴有降水天气。第二次污染物清除过程，则是大雾湿沉降和逆温层消除共同导致。3）重污染积累过程中边界层高度均偏低，最大高度也仅为500 m，对污染物垂直扩散范围有所限制，进而影响局地污染物浓度。重污染过程逆温现象多发，近地层逆温主要发生在夜间和清晨，逆温强度最强可达3℃/（100 m），污染物在逆温层低层和底部之下堆积。

摘要:张培昌教授是著名的雷达气象专家，是我国天气雷达发展过程（尤其是在我国新一代天气雷达建设）中的参与者和主要倡导者。初步整理张培昌教授已发表的论文106篇，内容涵盖张教授及其团队重点研究的方向有：雷达气象领域中天气雷达组网拼图与定量估测降水、雷达气象方程与衰减订正、雷达数据反演产品及应用、大气折射指数与雷达数据质量控制和降水粒子微波特性研究等。本文介绍张培昌教授论文整理和分类研究初步结果，对张教授论文发表时间特征、论文内容分类特征以及论文作者群体特征进行了分析，希望此工作能有助于张教授的《张培昌雷达气象文选》早日出版。该文选的出版将帮助我们了解张教授对我国天气雷达和雷达气象学发展所做的贡献，有助于我们学习张教授的科研和教学经验，为我国天气雷达和雷达气象的进一步发展做出更大的贡献。