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北京一次罕见1月初雪过程的复杂降水相态成因分析

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气象 2024年第8期50卷 905-916页

作者：荆浩赵桂洁于波翟亮郭锐王媛媛李桑何娜杨艺亚北京市气象台北京100097

2023年1月12日的降雪为北京近42年来首次出现在1月上中旬的初雪,期间降水相态经历了复杂的变化。应用多种常规观测资料和云雷达、微雨雷达等新型探测资料以及ERA5再分析资料,对此次过程进行分析,并重点探讨相态变化成因。结果表明:850 ... 详细信息

2023年1月12日的降雪为北京近42年来首次出现在1月上中旬的初雪,期间降水相态经历了复杂的变化。应用多种常规观测资料和云雷达、微雨雷达等新型探测资料以及ERA5再分析资料,对此次过程进行分析,并重点探讨相态变化成因。结果表明:850 hPa以下偏南暖湿急流输送了丰富的水汽,但动力抬升较弱导致降水量不大,而近地层冷垫的缺失不利于全市范围转雪和降雪的维持;0℃层高度的东西差异是北京西部为雪、东部为雨的主要原因,融化和蒸发过程引起的冷却效应导致0℃层高度快速降至500 m以下使得平原地区转雪,>0℃暖层增厚和融化层以上雪花尺度与密度的减小导致平原相态由雪转为雨;针对复杂的降水相态转换,确定性模式无法准确刻画融雪过程,而短期时效内集合预报可弥补确定性模式的短板;综合应用云雷达、微雨雷达和微波辐射计等探测资料,可提高对云中成雪和边界层融雪的判断准确性,有助于提升临近时段降水相态的预报准确率。

关键词：初雪降水相态 0℃层高度云雷达微雨雷达

两种中尺度模式在甘肃河东暴雨日降水预报偏差精细化评估

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干旱区研究 2024年

作者：杨秀梅孔祥伟沙宏娥张君霞兰州中心气象台

利用2019—2021年暖季（5—9月）甘肃河东20个暴雨日的小时实况和模式数据，用降水强度、频率等要素进行研究，评估了CMA-SH9、CMA-MESO模式在4个子区（甘南高原、陇南、陇东和陇中）的降水日变化预报偏差。结果表明：（1）两种模式在... 详细信息

利用2019—2021年暖季（5—9月）甘肃河东20个暴雨日的小时实况和模式数据，用降水强度、频率等要素进行研究，评估了CMA-SH9、CMA-MESO模式在4个子区（甘南高原、陇南、陇东和陇中）的降水日变化预报偏差。结果表明：（1）两种模式在陇南、陇东、甘南高原对≥2.5 mm·h-1和≥5 mm·h-1降水预报能力相当，但在陇中CMA-MESO对≥5 mm·h-1的降水比CMA-SH9更易空报。（2）对≥2.5 mm·h-1降水强度两种模式预报白天偏大，夜间偏小，夜间实况峰值时段偏差最大，陇中、陇东CMA-SH9降水强度预报在大多数时次优于CMA-MESO，陇南夜间CMA-SH9优于CMA-MESO，白天反之；陇南和陇东（甘南高原）CMA-SH9对≥5 mm·h-1降水强度预报整体优于（劣于）CMA-MESO。（3）对≥2.5 mm·h-1降水频率两种模式预报白天偏低，夜间偏高，夜间实况峰值时段偏差最大，CMA-SH9降水频率预报整体优于CMA-MESO；在陇南、陇中和陇东各时次对≥5 mm·h-1降水频率预报偏低，实况峰值时段偏低更明显。（4）在4个子区内两种模式均以位相误差为主，振幅误差小。

关键词：小时降水日变化降水强度和频率偏差特征

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云南一次秋季极端暴雨过程的天气学分析

山地学报 2024年第4期42卷 557-575页

作者：梁红丽赵梅珠云南省气象台

全球多个区域的降水模式正逐渐向极端化演变。受东亚和南亚季风交汇影响，加之山地地形复杂，中国云南极端降水分布在时空上具有高度不均匀性，降水演变在不同区域具有差异性。前期云南极端降水的研究多关注极端暴雨发生的大尺度背景及... 详细信息

全球多个区域的降水模式正逐渐向极端化演变。受东亚和南亚季风交汇影响，加之山地地形复杂，中国云南极端降水分布在时空上具有高度不均匀性，降水演变在不同区域具有差异性。前期云南极端降水的研究多关注极端暴雨发生的大尺度背景及影响系统，对其精细演变特征及其成因差异的探讨则相对不足。本研究利用逐小时区域自动站雨量观测资料、高空间分辨率的ERA-Interim再分析资料，以2015年10月9日云南一次强暴雨过程为研究对象，对其极端降水天气过程特点、系统演变及低层水汽辐合、锋区和切变活动特征、地形作用等进行诊断分析，探讨不同阶段、不同区域极端暴雨演变成因差异。结果表明：（1）2015年10月9日极端暴雨是孟加拉湾低压与冷锋切变相互作用的结果。水汽输送主体是孟加拉湾西南急流，其次是中南半岛偏南气流。切变西段水汽强烈辐合达-3.0×10-7g·cm-2·hPa-1·s-1,锋区西段经向梯度-21×10-5K·m-1,东西风交界面稳定维持在99°E～100.5°E,南北风在25°N～26°N。与2000年以来影响系统相似度第2的2015年1月9日暴雨过程相比，此次极端降雨低层水汽输送及辐合强度、暖湿空气及锋区强度均明显偏强，东西风及南北风对峙时间更长。（2）极端暴雨为西北—东南走向的移动型雨带、影响范围广。雨带较长时间维持，是切变线西段冷暖气流强烈辐合、西南急流向滇西南的水汽输送加剧、影响滇南的西南和偏南气流汇合作用增强而形成的，在强降水初期、发展、维持阶段各个因素的作用又有差异。（3）不同阶段、不同区域大暴雨中心降水演变的成因也有很大差异，是低层经纬向风辐合、锋区辐合上升、地形对经纬向气流的强迫抬升、低层水汽辐合等多种因素相互作用的结果。研究结果可为提升云南地区极端降水事件的预报能力和防灾减灾工作提供科学依据。

关键词：极端降雨孟加拉湾低压锋区和切变活动地形作用云南

全球变暖背景下陕西省夏季极端降水及其大尺度环流特征

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高原气象 2024年第2期43卷 342-352页

作者：杜一博李双双冯典肖贻青陈小婷黄少妮杜莉丽陕西省气象台陕西西安710014

基于陕西省99个国家站1979-2021年夏季逐日降水资料和ERA5再分析数据,研究了陕西省夏季极端降水的时空变化以及相应的大尺度环流特征,并对全省典型地区进行水汽追踪分析。结果表明,陕西省夏季极端降水总体呈现出南多北少的空间分布,陕... 详细信息

基于陕西省99个国家站1979-2021年夏季逐日降水资料和ERA5再分析数据,研究了陕西省夏季极端降水的时空变化以及相应的大尺度环流特征,并对全省典型地区进行水汽追踪分析。结果表明,陕西省夏季极端降水总体呈现出南多北少的空间分布,陕北中部、关中中东部极端降水为增加的趋势,通过REOF分析并计算得到陕北、关中极端降水变化趋势分别为0.36 mm·a^(-1),0.35 mm·a^(-1),陕南极端降水变化趋势最小为0.11 mm·a^(-1)。夏季影响陕西省的水汽来源主要有三支路径,北支水汽来自欧亚中高纬地区,东支水汽主要来自内陆的江河流域,南支水汽主要来自南海和孟加拉湾。此外,陕西省夏季极端降水在2005年后增多是大气高、中、低层大气环流共同作用的结果,大气高层辐散增强有利于上升运动,大气中层西太平洋副热带高压(以下简称,西太副高)西伸北抬造成外围水汽更容易进入内陆,蒙古反气旋南侧的异常东风和低层的异常东南风更有利于水汽进一步向西北地区输送。

关键词：极端降水西太平洋副热带高压水汽追踪

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闽南沿海雾滴谱统计特征及其与能见度的关系

大气科学 2024年第5期48卷 1978-1990页

作者：张伟崔梦雪王婧胡雅君吴彬贵陈德花厦门市海峡气象开放重点实验室厦门361012 厦门市气象台厦门361012 翔安区气象局厦门361103 天津市海洋气象重点实验室天津300074

利用2019~2021年厦门市翔安区气象局观测的雾滴谱资料,分析了闽南沿海雾的微物理参数及滴谱特征,研究了能见度与粒子数浓度、液态水含量、相对湿度等的关系。在此基础上对能见度进行分级参数化拟合与检验评估。结果表明闽南沿海雾的平... 详细信息

利用2019~2021年厦门市翔安区气象局观测的雾滴谱资料,分析了闽南沿海雾的微物理参数及滴谱特征,研究了能见度与粒子数浓度、液态水含量、相对湿度等的关系。在此基础上对能见度进行分级参数化拟合与检验评估。结果表明闽南沿海雾的平均粒子数浓度为47.5 cm^(-3),平均液态水含量为0.0763 g m^(-3)。当能见度下降时,粒子数浓度、液态水含量快速上升,平均直径、有效直径等物理量缓慢上升。能见度低于100 m时,平均粒子数浓度达到115.42 cm^(-3),液态水含量达到0.228 g m^(-3)。粒子数浓度和液态水含量谱线均呈现双峰结构特征分布,粒子数浓度主峰的粒子直径范围为4~6μm,次峰值为22~26μm。液态水含量与粒子数浓度相反,主峰位于24~26μm,次峰为4~6μm,表明雾的粒子数浓度主要受小粒子控制,但液态水含量以20~30μm段的粒子贡献最为显著。与沿海地区相比,闽南沿海雾的平均粒子数浓度小于华南沿海,高于华东沿海;平均液态水含量高于华南沿海,低于华东沿海。与内陆城市区域或县郊相比,同等状态下沿海的粒子数浓度明显更低,但液态水含量更大。采用四种参数化方案对能见度进行了分段以及不分段拟合。评估检验结果表明,采用粒子数浓度和液态水含量的乘积作为因子的分段拟合效果最优,尤其是对于1 km以下的能见度拟合效果更优。

关键词：闽南沿海海雾微物理特征参数化方案

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5月华南气温的岭回归预测模型

应用气象学报 2024年第4期35卷 480-492页

作者：韩浦城纪忠萍广东省气象台广州510610

该文研究5月华南气温变化特征及其成因,寻找海温前兆信号并探讨其影响气温的可能物理机制,建立5月华南气温的多元岭回归预测模型。结果表明:5月华南气温异常偏高(偏低)年表现为乌拉尔山、东亚的异常反气旋(气旋)环流,以及贝加尔湖附近... 详细信息

该文研究5月华南气温变化特征及其成因,寻找海温前兆信号并探讨其影响气温的可能物理机制,建立5月华南气温的多元岭回归预测模型。结果表明:5月华南气温异常偏高(偏低)年表现为乌拉尔山、东亚的异常反气旋(气旋)环流,以及贝加尔湖附近的异常气旋(反气旋)环流,使东亚经向环流减弱(加强),冷空气活动减弱(加强);同时副热带高压在华南地区异常西伸(东退)和西南风减弱(加强)。海温前兆信号主要为前冬北大西洋三极子型、印度洋全区一致型,其中北大西洋海温前兆信号的相关性最强。北大西洋海温前兆信号为正(负)位相时,通过欧亚遥相关波列使经向环流减弱(增强)和冷空气活动减弱(加强),同时副热带高压在华南一带西伸(东退),有利于华南地区气温偏高(低)。利用前冬前兆信号所建立的5月气温多元岭回归预测模型,拟合效果较好并对异常年份有较好的预测能力。

关键词： 5月华南气温年际变化前兆信号岭回归模型

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非线性阻塞指数的定义与应用

大气科学学报 2024年

作者：汪梦凌孔海妹李银娥武汉中心气象台武汉

利用反气旋式局地有限振幅波作用量（ALWA）定义了冬季北大西洋和乌山区域的瞬时阻塞指数IBA。IBA是基于准地转位势涡度（QGPV）的非线性物理量，反映了任意QGPV对于无扰动参考态的极向偏移程度以及任意振幅波动与温带急流在时空上的反... 详细信息

利用反气旋式局地有限振幅波作用量（ALWA）定义了冬季北大西洋和乌山区域的瞬时阻塞指数IBA。IBA是基于准地转位势涡度（QGPV）的非线性物理量，反映了任意QGPV对于无扰动参考态的极向偏移程度以及任意振幅波动与温带急流在时空上的反相关关系，故其不仅涵盖了传统两大类阻塞指数的特点，即同时描述①西风翻转和②振幅异常，也弥补了传统指数对急流时空变异性描述的不足，防止了对切断低压、弱槽以及副热带、副极地虚假系统的错误识别。最重要的，IBA具有动力学意义，可以直接通过其收支方程对阻塞系统的变化进行定量诊断。本研究给出了冬季北大西洋和乌山区域的IBA阈值。通过计算基于IBA阻塞的各参数趋势，发现乌山阻塞的发生频率和阻塞总天数自1990年后存在显著增加。年际尺度上，北大西洋阻塞的变率与NAO呈显著负相关，NAO-时期阻塞频率更高、强度更强且生命史更长；乌山阻塞的变率则与EA/WR以及ENSO循环存在显著负相关，其频率在EA/WR-和La Ni?a位相时更高，生命史在EA/WR-时期更长，且均对应着强烈发展的槽脊和明显的东亚冷空气活动。

关键词：大气阻塞阻塞指数局地有限振幅波作用量长期变率

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太行山中南段暖季极端降水的水汽输送特征

应用气象学报 2024年第3期35卷 285-297页

作者：邱贵强武永利董春卿孙颖姝马丽山西省气象台太原030006

利用自动气象站观测降水、ERA5(ECMWF reanalysis version 5)再分析资料和GDAS(Global Data Assimilation System)资料,基于SOMs(self-organizing maps)算法和天气学检验方法,归纳总结2012—2021年太行山中南段75次暖季极端降水事件的环流形势,探讨不同形势下的水汽输送特征及降水差异。结果表明:影响太行山中南段暖季极端降水的环流形势可分为高空槽型、低涡型、副高纬向型、副高经向型和西北气流型5种,其中以高空槽型最为常见,西北气流型最少。低涡型存在孟加拉湾、南海和西北太平洋水汽输送通道,其日降水极值、最大小时降水强度和影响范围在所有类型中均最大,与低涡型相比,高空槽型缺少西北太平洋水汽输送通道,而副高纬向型和副高经向型缺少孟加拉湾水汽输送通道。利用HYSPLIT(hybrid single-particle Lagrangian integrated trajectory)模型追踪气团发现:低涡型和副高纬向型均以来自西北太平洋的水汽输送贡献最大,高空槽型和副高经向型分别以来自黄海沿岸和南海的水汽输送贡献最大。整层水汽收支分析表明:太行山中南段暖季极端降水最主要的水汽流入来自南边界,其他流入边界及各边界水汽流入贡献的相对大小与环流形势有关。

关键词：太行山极端降水环流分型水汽收支水汽输送

北上台风“梅花”（2212）路径强度及降水预报检验评估

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海洋预报 2024年第5期41卷 107-118页

作者：杨瑞雯曲荣强谭政华张宸赫于亚鑫辽宁省气象台

为了更好地为北上台风提供准确预报和保障，针对2022年第12号台风“梅花”，采用客观预报法对中国、日本和美国主观预报产品的路径、强度以及多模式数值降水预报误差进行检验评估。结果表明：台风“梅花”进入辽宁地区第四次登陆我国，... 详细信息

为了更好地为北上台风提供准确预报和保障，针对2022年第12号台风“梅花”，采用客观预报法对中国、日本和美国主观预报产品的路径、强度以及多模式数值降水预报误差进行检验评估。结果表明：台风“梅花”进入辽宁地区第四次登陆我国，刷新了辽宁地区多项历史记录，造成了辽宁地区长时间、大范围的风雨影响。在短预报时效内，中国对台风“梅花”的路径预报误差最小；随着预报时效的增加，日本的预报表现优于中国和美国，且其在北上阶段各预报时效内的路径误差大于台风生命史；日本对台风强度的预报准确率最高，预报效果最稳定，中国和美国的强度预报较实况偏强；ECMWF和NCEP数值模式对于强降水的预报形状与实况最相似，但其降水预报强度偏小，CMA＿MESO＿3KM模式预报的中位数强度与实况最接近，在各预报时效下的TS评分表现较好。在实际业务工作中应关注台风和周围天气系统的相互作用情况，参考多家预报中心对台风路径、强度和降水预报进行综合分析和主观订正，有助于台风预报准确度的提升。

关键词：客观预报法台风“梅花” 辽宁地区检验评估订正