• 2022年第45卷第1期文章目次
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    • 封面

      2022, 45(1): 0-0.

      摘要 (216) HTML (0) PDF 1.42 M (760) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >封底
    • 封底

      2022, 45(1): 0-0.

      摘要 (162) HTML (0) PDF 1.75 M (715) 评论 (0) 收藏

      摘要:

    • >综述
    • 青藏高原雪盖的季节内变化及其影响

      2022, 45(1): 1-13. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20210417009

      摘要 (999) HTML (779) PDF 2.20 M (1478) 评论 (0) 收藏

      摘要:回顾了青藏高原雪盖的季节内变化及其影响研究的新进展。高原大部分地区雪盖不稳定且持续时间短,导致高原雪盖具有显著的季节内快速变化特征。局地气温和降水的季节内变化是控制高原雪盖季节内变化的直接原因,这种直接关系是区域大气环流季节内活动的结果。高原雪盖季节内变化还与大尺度大气环流的季节内活动有关,热带季节内振荡、北极涛动和北大西洋涛动引起的大气季节内过程可解释部分高原雪盖季节内变率。高原雪盖季节内变化通过雪-反照率效应迅速对大气施加影响,雪盖造成的冷异常通过大气平流过程影响高原及其下游地区,造成东亚高空急流和东亚大槽增强。由于高原雪盖季节内变化的重要影响,数值预报中高原雪盖的初始场和预报场会影响次季节预报技巧。

    • 深度学习方法在北极海冰预报中的应用

      2022, 45(1): 14-21. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20211009002

      摘要 (958) HTML (1029) PDF 1.63 M (1586) 评论 (0) 收藏

      摘要:在全球气候变暖背景下,北极海冰呈现出逐年消融的趋势。海冰的消融给北极的开发利用带来了重要机遇,例如北极航道通航潜力的显现。但北极航道开通还面临着诸多困难,尤其是海冰变化机理的复杂性和海冰预报的不确定性以及由此带来的航行安全风险。近年来,深度学习因其强大的非线性拟合能力,逐渐在海冰预报领域中崭露头角。本文对近年来深度学习在北极海冰预报中的国内外研究状况进行了梳理,分析了深度学习在海冰预报中的应用背景,指出了单纯地应用深度学习进行海冰预报的局限性,阐述了深度学习方法与气象海洋专业知识的结合点,展望了未来的研究动态和发展趋势。

    • >论著
    • 热带气旋路径预报“真实”误差分析

      2022, 45(1): 22-29. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20210809002

      摘要 (533) HTML (701) PDF 1.92 M (1449) 评论 (0) 收藏

      摘要:目前,热带气旋预报性能的检验和分析多采用各中心每年台汛后整编的最佳路径数据集(即"年鉴")资料作为真值。然而,由于年鉴资料通常在次年才能发布,所以在业务上,常以实时定位、定强资料作为"真值"进行预报性能的检验,因而不同机构(口径)给出的预报性能往往不尽相同,造成了混乱。此外,实际业务预报中,因没有实时的年鉴资料,各预报方法的起报位置只能采用实时业务定位,显然不可避免地导致了误差。为分析使用实时定位和年鉴作为"真值"进行预报性能检验的差异、评估定位误差对预报性能造成的可能影响,本文首先考察最佳路径和实时/初始定位之间的差异(即定位误差)及其分布特征,然后分析采用实时/初始定位和最佳路径作为"真值"计算预报误差时的差异,最后基于最基础的气候可持续性(Climatology and Persistence,CLIPER)预报方法初步评估了预报性能对定位误差的敏感性。结果表明:以中国气象局整编的年鉴(CMA-STI的最佳路径数据集)资料为"真值",2013-2019年间国内外各主要预报机构及全球模式的定位误差平均为24.3 km;若以东京台风中心(RSMC-Tokyo)的年鉴资料为"真值",则定位误差平均为26.2 km。分析发现,定位误差与强度密切相关,热带风暴阶段的定位误差高达35.7~41.1 km,而超强台风阶段的定位误差仅为7.5~8.3 km;在96 h预报时效内,以最佳路径为"真值"计算得到的平均预报误差均略小于以实时/初始定位为"真值"的误差,但强度越强差异越小;定位误差对短时效内的预报性能有较显著的影响。

    • 西北太平洋热带气旋频数异常与五类主要大尺度环流型的关系

      2022, 45(1): 30-39. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20200323012

      摘要 (1096) HTML (433) PDF 5.08 M (1456) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用Yoshida and Ishikawa(2013)提出的一套客观分类方法对1979-2013年夏季(5-10月)共796个热带气旋(Tropical Cyclone,TC)生成前的大尺度环流背景场进行了分型,主要包括了季风切变线型(monsoon Shear Line,SL)、季风涡旋区(monsoon Gyre,GY)、季风辐合区(monsoon Confluence Region,CR)、东风波(Easterly Wave,EW)和热带气旋生成诱发的罗斯贝波扰动(Preexisting Tropical Cyclone,PTC)五大类大尺度环流型,其中SL、CR、GY与季风环流型紧密相关联。统计结果显示,大部分热带气旋生成与季风槽环流有关,并分析了五类环流型扰动下TC生成的位置及强度特征。基于分型结果可知,PTC环流型的异常增强和季风槽环流型的异常减弱是导致TC异常增加和异常减少的主要因素。并初步给出了可能的物理成因。

    • 青藏高原春末土壤湿度对初夏降水的影响

      2022, 45(1): 40-50. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20210506001

      摘要 (906) HTML (399) PDF 3.93 M (1383) 评论 (0) 收藏

      摘要:为了研究青藏高原(简称高原)春末(5月)土壤湿度与初夏(6月)降水的关系,利用1979-2019年ERA-Interim土壤湿度月平均资料和同时段高原109站观测降水资料,分析了高原春季土壤湿度与汛期(5-9月)降水之间的关系。结果表明:春末表层(0~28 cm)土壤湿度与高原初夏降水呈显著的正相关,在空间上土壤湿度南北反向模态对应高原初夏降水的南北偶极子模态,并且存在两个高相关区域;在此基础上,定义了一个反映春末土壤湿度西北与东南梯度的指数(Ismg),发现该指数与6月降水南北反向模态存在明显的负相关,且这种关系从2000年以来更为显著。通过一组Ismg加倍的数值敏感性试验,结果得知高原初夏降水正常和偏多年Ismg加倍后能够通过增强高原热源,抽吸周边大气向高原中部聚拢,造成高原中部唐古拉山脉一带大气增温增湿、导致降水增加明显,不过这种机制在旱年作用不太明显。

    • 2008-2018年江南暖区暴雨特征

      2022, 45(1): 51-64. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20210825001

      摘要 (902) HTML (375) PDF 5.46 M (1444) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用2008-2018年常规地面资料、探空站资料、逐小时自动站降水资料,NCEP/NCAR再分析资料及FY2E卫星TBB资料对江南暖区暴雨进行了统计分析和可能影响因子研究。2008-2018年共发生65次江南暖区暴雨,分为切变型、副高型、副高和切变相互作用型和西南急流型4类,可进一步细分为暖切变型、冷切变型、暖切变与副高相互作用型、冷切变与副高相互作用型、副高边缘型、副高内部型和西南急流型,其中以冷切变型最多且分布最广,西南急流型最少,暖切变型降水强度大且极端性明显。江南暖区暴雨多出现于江南中部内陆平原地区,其与华南暖区暴雨相互独立。东北冷涡南侧低槽对江南暖区暴雨的作用显著,高原槽的影响次之。江南暖区暴雨发生时多伴随急流,春季和初夏时节伴随低空急流的概率要远远高于盛夏时节,两支影响江南暖区暴雨的水汽输送通道均通过西南急流向江南地区输送水汽。江南暖区暴雨除西南急流型(具有较低的对流指数)和副高内部型(具有较高的对流指数)外普遍具有较为明显的CAPE(>500 J/kg)和K指数(>35 K),而CIN(<100 J/kg)和LI(<0)则较小,LCL大部分处于920~980 hPa,LFC处于800~900 hPa,0℃层高度处于4 500~5 500 m,假相当位温处于340~360 K。

    • 冬季中东急流中心位置的年际变化及其与大气环流的联系

      2022, 45(1): 65-75. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20210817001

      摘要 (340) HTML (678) PDF 3.67 M (1276) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用NCEP/DOE再分析资料,通过EOF分解、合成分析和线性回归等多种统计学方法,对年际时间尺度上冬季中东副热带西风急流(Middle East subtropical westerly Jet stream,MEJ)中心位置的变化进行研究,分析了MEJ中心位置的年际变化与大气环流的联系,找到了与MEJ中心位置相联系的关键大气环流因子。MEJ中心东西向位置变化显著,最西位于17.5°E,最东位于67.5°E,中间跨度达50个经度,表现出显著的年际变化特征。MEJ中心东西向位置变化与中高纬大气环流系统东大西洋遥相关(East Atlantic teleconnection,EA)和地中海辐合(Mediterranean Convergence,MC)异常存在紧密联系。当EA偏强时,北大西洋副热带地区、非洲北部和欧洲南部与北大西洋中高纬度地区南正北负的位势高度场分布,EA通过动力的直接作用使得MEJ西部轴线上纬向风减弱。另外,在Ekman抽吸作用下形成二级环流,偏强的EA环流会使对流层上层地中海地区出现辐合风异常,MC增强,地中海地区出现正异常的Rossby涡源,涡源所激发沿亚非急流东传的Rossby波活动出现异常,在波流相互作用下MEJ东部轴线上纬向风增强,该过程体现了EA对MEJ影响的间接作用。在EA和MC的共同作用下,200 hPa纬向风在MEJ轴线上西侧减弱东侧增强,急流中心出现向东移动。反之亦然。此外,除了EA的作用外,MC异常可能还受到其他中高纬环流大气因子的影响。

    • IPO调节大西洋纬向模对澳大利亚秋季降水年际变动的影响

      2022, 45(1): 76-86. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20210218001

      摘要 (755) HTML (373) PDF 6.06 M (1257) 评论 (0) 收藏

      摘要:采用1900-2014年115 a的观测和再分析资料,使用滤波、线性相关等方法,研究太平洋年代际振荡(Interdecadal Pacific Oscillation,IPO)调节大西洋纬向模(Atlantic Zonal Mode,AZM)对澳大利亚秋季降水年际变动的调节作用及机制。结果表明,当IPO位于正位相时,AZM引起澳大利亚中部秋季降水减少;而当IPO位于负位相时,AZM引起澳大利亚中南部秋季降水增加。这是因为在IPO正位相年,AZM引起的热带大西洋异常上升运动的下沉支主要位于热带东太平洋,并通过调节热带太平洋的沃克环流引起海洋性大陆的异常上升运动。该异常上升运动调节了局地哈得来环流,在澳大利亚中部引起异常下沉,结合对流层低层的反气旋异常风场,不利于澳大利亚中部的对流发展和热带印度洋的暖湿水汽输送,导致澳大利亚中部出现大面积降水减少。而在IPO负位相年,由于气候基本态的不同,AZM的振幅比IPO正位相年高近四分之一,并且AZM引起的南半球中高纬地区Rossby波在澳大利亚及其西部地区引发正压性气旋异常。该气旋异常不仅引起澳大利亚地区的异常上升运动,同时对流层低层的气旋性环流异常引导更多热带印度洋暖湿气流进入中南部澳大利亚,导致此地区降水增加。本研究的结果表明IPO可通过改变气候基本态,调节AZM模态的强度及其遥相关。

    • 基于云雷达和降水雷达资料的一次典型暖云降水成因及粒子类型演变

      2022, 45(1): 87-98. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20210819001

      摘要 (325) HTML (792) PDF 7.47 M (1636) 评论 (0) 收藏

      摘要:针对2020年8月9日南京市一次典型对流性暖云降水过程,结合云雷达和双偏振降水雷达资料,研究了此次短时强降水的雷达回波特征和成因;基于雷达参量和模糊逻辑算法识别了水凝物粒子类型,并分析了降水过程中水凝物粒子的性质和演变。结果表明:此次降水强度大、效率高,雷达观测的云体回波呈现低质心、强回波的热带型结构。正负速度对的出现表明云体中存在较强的涡旋辐合场,谱宽和线性退极化偏比数值偏大,云体中上部存在强上升气流区,这些可表征短时强降水即将发生。模糊逻辑算法识别的降水粒子以雨滴为主,云体顶部主要分布干、湿雪粒子。降水机制主要是云体中云粒子和降水粒子数目多,直径差别较大,取向复杂,在上升气流和涡旋辐合场作用下剧烈碰并增长成大雨滴而发生短时强降水。

    • 华南复杂地形下GRAPES_Meso3km对流尺度模式前汛期精细化降水预报评估

      2022, 45(1): 99-111. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20210308001

      摘要 (635) HTML (439) PDF 4.45 M (1327) 评论 (0) 收藏

      摘要:为深入认识GRAPES_Meso(Global/Regional Assimilation and Prediction System)3 km对流尺度区域模式对华南前汛期精细化降水的预报性能,为模式改进及业务应用提供参考依据,利用广东省86个站点逐小时观测降水资料和国家气象信息中心多源融合降水资料,针对广东省复杂地形特点,结合距海岸线的远近及站点地形特点,将86个站划分为沿海东部、沿海西部和内陆地区三个子区域,采用二分类降水预报检验方法,定量评估了2020年5月18日-6月18日华南前汛期降水预报效果。结果显示,GRAPES_Meso 3 km模式精细化降水预报技巧受广东复杂地形影响较大,广东沿海东部和内陆地区24 h时累积降水的小雨、中雨、大雨量级预报成功指数(Threat Score,TS)、公平成功指数(Equitable Threat Score,ETS)评分高于沿海西部地区,尽管暴雨预报评分具有此相同特征,但三个子区域的暴雨预报评分总体较低;从3 h累积降水预报评分看,沿海东部、沿海西部及内陆地区等三个子区域存在明显的日变化特征,但是沿海东部及西部与内陆地区表现有所不同,沿海东部和西部降水预报评分夜间较低(预报偏差偏高),白天相对较高(预报偏差偏低),而内陆地区则是夜间较高(预报偏差偏低),白天相对较低(预报偏差偏高)。沿海西部预报评分相对较低的原因是由于检验时段内广东地区存在一个弱的风切变,而沿海西部大部分地区正好处于切变线南侧的温度高值区控制,但模式模拟该区域的日平均温度较实况偏低,导致沿海西部模式预报降水空报较多,降低其降水预报技巧。

    • 基于FY-3D微波成像仪的中国陆地区域地表温度反演及验证

      2022, 45(1): 112-123. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20210506003

      摘要 (446) HTML (753) PDF 5.89 M (1341) 评论 (0) 收藏

      摘要:地表温度是地表与大气热量平衡中的关键参数,在气候、生态、水文等研究领域发挥着重要作用。选取2019年11月-2020年10月风云三号D星(FY-3D)微波成像仪亮温数据,对其进行数据重采样和异常像元剔除等预处理,采用UMT(University of Montana land surface retrieval algorithm,蒙大拿大学地表反演算法)微波反演算法中的物理模型反演中国区域地表温度,并利用FY-3D微波成像仪业务地表温度产品以及中国地面国家交换站的166个站点实测数据对反演结果进行了验证与分析。结果表明:同FY-3D微波成像仪业务地表温度产品相比,UMT反演结果在保证反演精度的同时,反演的数据量得到增加;在水陆混合像元地表温度反演结果验证中,UMT反演结果验证精度随像元内开放水体比例增大而提高,在[0.1,0.2)开放水体比例区间,UMT反演结果均方根误差与无偏均方根误差达到最小值,分别为4.239、4.233℃;当像元内开放水体比例较大时,UMT反演结果仍能较好地反映站点实测数据的时间序列变化;UMT反演结果能够反映中国地区地表温度的变化趋势与分布模式,同时补足了FY-3D微波成像仪业务地表温度产品在有较高开放水体比例像元内的数据缺失。

    • 克拉玛依大风数值预报中的重力波拖曳方案应用研究

      2022, 45(1): 124-134. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20210628002

      摘要 (711) HTML (321) PDF 3.71 M (1096) 评论 (0) 收藏

      摘要:新疆克拉玛依地区位于背风坡,长期受翻山气流形成的局地大风影响。该地区日常大风预报业务主要依托克拉玛依气象局的精细化数值预报系统,为进一步完善该系统的预报效果,本文开展了重力波拖曳参数化方案应用试验,对比分析了三组试验方案:不开启重力波拖曳、只开启外层区域重力波拖曳以及两重嵌套设置下均开启重力波拖曳的结果。试验结果表明:在克拉玛依大风预报个例中,对于山区地形背风坡处的克拉玛依站,不启动重力波拖曳会导致风速偏大和起风时间较早;开启外层重力波拖曳方案可以延迟克拉玛依站起风时间,两重区域均开启可以进一步延迟该站的起风时间,使起风时间更接近实况;对于非山区地形背风坡处的站点,在内层开启重力波拖曳会导致一定的负效果;对内层区域的统计检验结果表明不开启重力波拖曳,会使地形复杂区域风场预报存在一定的正偏差,在外层开启重力波拖曳会使正偏差有一定改善,而两重嵌套均开启重力波拖曳方案会导致非地形陡峭区域的负偏差增加。综合全区域内大风预报检验结果表明,只在外层开启重力波拖曳会获得最小的误差和较好的预报效果。

    • 中国大城市具有建筑物分类的土地利用分类数据集构建研究

      2022, 45(1): 135-147. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20200813001

      摘要 (505) HTML (2040) PDF 8.60 M (1270) 评论 (0) 收藏

      摘要:局地气候分区(Local Climate Zone,LCZ)方案是一种新的城市高分辨率土地利用分类(High Resolution Land Use Classification,HRLUC)数据集构建方法。基于LCZ分类体系制作了中国63个城市的具有建筑物分类的HRLUC数据集。原数据采用2017-2019年的Landsat 8卫星数据及高分辨Google Earth影像,涵盖51 933个训练样本(>100 m×100 m)和15 841个验证样本。精度评估结果表明:中国63个城市的HRLUC数据集总体质量较好,总体准确率为72%~92%,平均准确率为81%;城市用地类型准确率为59%~82%,平均准确率为72%;自然覆盖类型准确率为71%~100%,平均准确率为89%。与同类研究相比,本研究的城市用地类型准确率较高。此外,基于原始LCZ分类体系,增加修建区为中国城市LCZ分类的基本类型;63个城市中有24个城市的修建区占比超过5%,该类下垫面多位于城郊结合部。

    • 基于AERONET的西亚地区气溶胶光学特性

      2022, 45(1): 148-160. DOI: 10.13878/j.cnki.dqkxxb.20200322002

      摘要 (486) HTML (703) PDF 3.37 M (1096) 评论 (0) 收藏

      摘要:利用AERONET 10个站点的Level2数据分析得到2010-2017年西亚地区多个气溶胶参数(光学厚度(Aerosol Optical Depth,AOD)、吸收光学厚度(Absorption Aerosol Optical Depth,AAOD)、波长指数α、粒子体积谱和单次散射反照率(Single Scattering Albedo,SSA))的季节、年际和日变化特征。结果表明,西亚10个站点AOD、AAOD、α和SSA的多年总平均值分别是0.245±0.094、0.030±0.006、0.889±0.247和0.918±0.016,粒子体积谱呈双峰分布。各站点的气溶胶光学参数呈现明显的季节和区域差异。AOD总体表现为春夏季大,秋冬季小。受沙尘影响,各站点α最小值和粗粒子体积浓度峰值均出现在春季,但α最大值呈现明显区域差异,其在阿拉伯半岛站点多出现在冬季,而环地中海站点出现在夏季。此外,阿拉伯半岛站点AAOD夏秋季大、冬春季小,SSA春夏季大、秋冬季小;而环地中海站点AAOD冬春季大、夏秋季小,SSA夏秋季大、冬春季小。除了季节变化外,两地区气溶胶的日变化也不同。阿拉伯半岛站点年平均AOD的日内差异普遍比环地中海站点剧烈,其中沙漠站点呈明显的早晚高,中午低的特征。从年变化来看,除TEP站的α值和ERD站的AAOD值呈显著下降趋势外,其他站点各光学参数的变化趋势均不显著。

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