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2023年全球重大天气气候事件

气象 2024年第3期50卷 370-376页

作者：代潭龙洪洁莉李莹刘远王国复翟建青国家气候中心中国气象局气候研究开放实验室北京100081

2023年,全球平均气温比工业化前高出约1.45℃(±0.12℃),是有观测记录以来最热的一年。全球海平面继续上升,且全球平均海平面达到了有卫星记录(1993年至今)以来的最高水平,反映了持续的海洋变暖以及冰川和冰盖的融化。北极海冰面积仍远... 详细信息

2023年,全球平均气温比工业化前高出约1.45℃(±0.12℃),是有观测记录以来最热的一年。全球海平面继续上升,且全球平均海平面达到了有卫星记录(1993年至今)以来的最高水平,反映了持续的海洋变暖以及冰川和冰盖的融化。北极海冰面积仍远低于常年值,南极海冰面积创下历史新低。巴基斯坦、中国京津冀地区、意大利、巴西圣保罗州北部沿海地区、新西兰北岛等地遭受暴雨洪涝灾害,非洲西北部、中国云南、中美洲和南美洲北部发生严重干旱,南欧、北美、南美、东亚和南亚等地遭遇创纪录高温热浪,欧洲和北美等地遭遇寒流和暴风雪侵袭,强对流天气频繁袭击世界各处,全球热带气旋活动频繁。

关键词：重大天气气候事件气象灾害山火高温热浪

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2023年夏季我国气候异常特征及成因分析

气象 2024年第1期50卷 115-125页

作者：支蓉高辉孙冷国家气候中心中国气象局气候研究开放实验室北京100081

2023年夏季,我国气候特征整体表现为“温高雨少”,区域性、阶段性高温、旱涝等气象灾害明显。降水的空间分布差异显著,主要多雨区位于我国北方,松花江、海河流域出现严重汛情。生成和登陆台风频数均较常年同期偏少,但北上台风却对京津... 详细信息

2023年夏季,我国气候特征整体表现为“温高雨少”,区域性、阶段性高温、旱涝等气象灾害明显。降水的空间分布差异显著,主要多雨区位于我国北方,松花江、海河流域出现严重汛情。生成和登陆台风频数均较常年同期偏少,但北上台风却对京津冀等地造成极其严重的雨涝灾害。2023年夏季我国气温为1961年以来历史次高,北方地区暖异常明显,华北、西北等地区阶段性高温热浪尤为突出。华北、东北地区降水偏多是由不同环流系统造成的。其中,华北南部降水异常偏多主要由7月底至8月初一次极为罕见的天气尺度持续性极端降水过程所致,台风杜苏芮和卡努外围环流与异常偏西、偏北的西太平洋副热带高压相配合,再加上太行山东麓的地形效应是其主要原因。盛夏东北东部异常偏南风引导的水汽输送在整个对流层都异常偏强,造成东北北部和东部降水明显偏多,这一异常环流与初夏巴伦支海海冰密集度减小及盛夏西北太平洋海温异常偏暖均有一定关联。

关键词：夏季降水高温热浪巴伦支海海冰密集度台风杜苏芮台风卡努

2023年汛期气候预测效果评述及先兆信号分析

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气象 2024年第3期50卷 377-386页

作者：支蓉高辉孙冷国家气候中心中国气象局气候研究开放实验室北京100081

2023年夏季,我国整体表现为高温少雨的特征,旱涝分布不均。夏季台风虽然生成和登陆个数均较常年偏少,但破坏力极强。华北、西北等地阶段性高温事件异常突出,但长江流域的高温干旱强度明显弱于2022年同期。从预测效果来看,2023年汛期预... 详细信息

2023年夏季,我国整体表现为高温少雨的特征,旱涝分布不均。夏季台风虽然生成和登陆个数均较常年偏少,但破坏力极强。华北、西北等地阶段性高温事件异常突出,但长江流域的高温干旱强度明显弱于2022年同期。从预测效果来看,2023年汛期预测较好把握了我国北方主雨带特征,对松花江流域、嫩江流域、海河流域可能出现的较重汛情做出了准确的预测预警。对夏季热带气旋的生成个数、主要路径、影响区域等的预测与实况较为相符。对夏季全国大部地区气温偏高的特征预测与实况一致,并明确指出,长江流域发生类似2022年夏季大范围持续性高温干旱事件的可能性低。汛期预测的不足之处主要在于对华南等地的降水预测与实况出现较大偏差,对华北、黄淮等地的高温过程极端性估计不足。针对2023年汛期降水的先兆信号及其预报性能进行了回顾和评估,无论是年代际尺度还是年际尺度外强迫信号,均对我国北方主雨带有较好的指示意义。同时,几乎所有先兆信号都对华南降水给出了一致的错误信息,是导致华南降水预报失败的主要原因。

关键词：夏季降水高温热浪热带气旋先兆信号

CMA-GFS对一次强降水过程预报评估及诊断改进

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中山大学学报（自然科学版）（中英文） 2024年第2期63卷 46-58页

作者：王蕾陈起英徐国强胡江林中国气象局地球系统数值预报中心/中国气象局地球系统数值预报重点开放实验室北京100081

2022年6月6~10日我国江淮-华南地区发生一次大范围强降水过程,造成重大洪涝灾害。强降水发生在850 hPa切变线附近,当切变线南压至华南地区时,配合西南暖湿气流,造成华南地区大暴雨降水。利用ERA5再分析数据及降水融合产品,评估了中国气... 详细信息

2022年6月6~10日我国江淮-华南地区发生一次大范围强降水过程,造成重大洪涝灾害。强降水发生在850 hPa切变线附近,当切变线南压至华南地区时,配合西南暖湿气流,造成华南地区大暴雨降水。利用ERA5再分析数据及降水融合产品,评估了中国气象局全球同化预报系统(CMA-GFS)对此次过程的预报效果,诊断了预报偏差来源,进行了针对性敏感试验。结果表明:CMA-GFS对影响此次雨带位置和移动的南亚高压脊线移动、副高范围变化趋势以及850 hPa切变线移动预报与再分析结果一致,因此对雨带位置和移动趋势预报效果较好,但存在切变线降水偏弱,福建东部沿海、广东北部及广西中部的分散性大暴雨漏报,广东北部雨带偏北及暖区暴雨漏报问题;偏差诊断显示,CMA-GFS对切变线北侧风速预报偏弱3~8 m/s,广西、广东中北部水汽辐合偏弱2×10^(-5)~5×10^(-5)g/(m^(2)·Pa·s),导致切变线降水偏弱,南侧南风分量偏强3~5 m/s导致广东北部雨带偏北约60 km,华南沿海850 hPa急流偏弱4~6 m/s,暖区水汽输送偏少4~10 g/(cm·hPa·s),导致暖区暴雨漏报;采用美国全球预报系统(NCEP-GFS)分析场初始化明显改善了雨带位置预报,采用WSM6云微物理方案及收紧积云对流参数化方案中对流触发条件改善了切变线降水中心位置和量级预报,暖区降水量级也由小到中雨增强至中到大雨。

关键词： CMA-GFS 强降水误差诊断预报改进

敦煌戈壁地表反射率光谱的旋翼无人机测量及定标评估

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光谱学与光谱分析 2024年第5期44卷 1439-1448页

作者：张勇徐寒列张立军李元孙凌覃丹宇戎志国胡秀清陆其峰卢乃锰中国气象局中国遥感卫星辐射测量和定标重点开放实验室/国家卫星气象中心(国家空间天气监测预警中心) 北京100081 许健民气象卫星创新中心北京100081 中国气象局气象卫星工程管理办公室北京100081 中国气象局地球系统数值预报中心北京100081

利用敦煌中国遥感卫星辐射校正场的星地同步观测试验,实现对我国在轨气象、海洋、陆地资源、环境减灾、测绘地震、高分、军事等系列卫星光学成像载荷太阳反射波段的绝对辐射定标,是目前的重要手段之一。然而,中国遥感卫星辐射校正场传... 详细信息

利用敦煌中国遥感卫星辐射校正场的星地同步观测试验,实现对我国在轨气象、海洋、陆地资源、环境减灾、测绘地震、高分、军事等系列卫星光学成像载荷太阳反射波段的绝对辐射定标,是目前的重要手段之一。然而,中国遥感卫星辐射校正场传统的地表反射率光谱星地同步测量方法是基于汽车跑场观测,不仅耗费较大的人力物力、容易造成场地破坏,而且获取的测量数据缺乏区域代表性。鉴于此,自2016年起,在敦煌星地同步观测试验中以旋翼无人机低空同步测量为主,跑场测量为辅,完成从航线设计、航高选择、仪器参数配置、采样策略、航空数据处理的全链路摸底测试。多次飞行试验表明,采用多旋翼无人机低空飞行来代替汽车跑场同步测量,不仅提高了地表反射特性测量的空间一致性和代表性,还提高了地表反射率光谱的测量效率,也对宝贵的中国遥感卫星辐射校正场敦煌戈壁场区地表进行了有效保护,极大的节约了人力物力成本。通过传统跑场测量和航飞测量的地表反射率光谱数据对比分析,发现多次测量数据的均值一致性较好,并且航飞测量的数据标准差更小。利用TERRA MODIS的同步观测来对无人机测量数据开展辐射定标评估,结果表明航飞数据的相对偏差均在5%以内,可以代替跑场数据完成定标,精度满足要求。随着无人机性能的进一步优化和提高,在不久的将来必将得到更加广泛和深入的应用,在外场定标试验领域也将发挥更大更重要的作用。

关键词：中国遥感卫星辐射校正场无人机地表反射率在轨绝对辐射定标星地同步观测敦煌戈壁

沙尘气溶胶影响新疆对流云降水的数值模拟研究

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大气科学 2024年第3期48卷 1173-1188页

作者：孙博爱银燕陈倩况祥陈泔真邹泽庸南京信息工程大学/中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 中国气象局云雾物理环境重点开放实验室北京100081

为研究沙尘气溶胶层对云和降水的影响,本文使用耦合了分档云微物理方案(SBM)的Weather Research and Forecast Forecasting model(WRF)高分辨率天气模式(WRF-SBM),模拟了2016年7月8日发生在新疆阿克苏地区的一次强对流天气过程,并分别... 详细信息

为研究沙尘气溶胶层对云和降水的影响,本文使用耦合了分档云微物理方案(SBM)的Weather Research and Forecast Forecasting model(WRF)高分辨率天气模式(WRF-SBM),模拟了2016年7月8日发生在新疆阿克苏地区的一次强对流天气过程,并分别讨论了处于不同高度的沙尘层对云动力、微物理和降水形成过程中的作用。结果表明:沙尘层处于对流层中低层时,沙尘气溶胶作为云凝结核(cloud condensation nuclei,CCN)对云微物理过程的影响比其处于中高层时更明显,沙尘气溶胶使得CCN增加,云滴数浓度增加,云滴有效半径减小,降水延迟;而沙尘层处于对流层中高层时,沙尘气溶胶作为冰核(ice nuclei,IN)对云微物理过程影响更明显,沙尘气溶胶使得IN浓度增加,冰晶数量增加,雪、霰、雹的凇附增长率增加,参与融化过程的冰相粒子增多,降雨率增大。本文仅讨论了发生在新疆的这次对流天气过程对处于不同高度的沙尘气溶胶层的可能响应,要全面认识沙尘气溶胶对不同类型云降水过程的影响,需要进行更多的、有观测资料约束的模拟研究。

关键词：沙尘气溶胶分档微物理方案对流云

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云降水和人工影响天气暖云催化数值模式研发与应用进展

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地球科学进展 2024年第7期39卷 671-684页

作者：沈淑婧史月琴刘卫国花少烽孙晶中国气象局人工影响天气中心中国气象局云降水物理与人工影响天气重点开放实验室北京100081

暖性云系是主要的降水云系之一,也是开展人工影响天气作业的重要对象,使用催化数值模式进行机理研究、催化预估和效果评估,将为人工影响天气作业提供关键依据和科学指导。针对半个多世纪以来的暖云催化数值模式发展,在系统介绍和对比基... 详细信息

暖性云系是主要的降水云系之一,也是开展人工影响天气作业的重要对象,使用催化数值模式进行机理研究、催化预估和效果评估,将为人工影响天气作业提供关键依据和科学指导。针对半个多世纪以来的暖云催化数值模式发展,在系统介绍和对比基于总体积水、分档、拉格朗日超级粒子及混合微物理方案的吸湿性催化模式研发进展的基础上,全面阐述了系列模式围绕播撒型盐粉及燃烧型焰剂在人工增雨、消雾、消减雨、实际催化效果评估以及暖云催化机理研究方面的应用,剖析了当前研究中存在的问题和不足,并对未来研发和应用重点方向进行展望。将对深入发展暖云催化数值模式并基于其开展云降水机理研究和我国人工影响天气业务应用具有重要的指导意义。

关键词：暖云催化数值模式微物理方案人工影响天气

2022年长江流域重大干旱发展过程中西太平洋副热带高压的多维度异常特征

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科学通报 2024年第15期69卷 2081-2092页

作者：段欣妤张强张良马鹏里方锋杨金虎朱飙中国气象局兰州干旱气象研究所甘肃省干旱气候变化与减灾重点实验室中国气象局干旱气候变化与减灾重点开放实验室兰州730020 甘肃省气象局兰州730020 兰州区域气候中心兰州730020

2022年长江流域发生了罕见的夏秋冬连旱.此次干旱是伏秋季降水异常偏少和气温异常偏高叠加形成的复合型干旱,与冬季干旱连在一起的超长事件;其中8月全流域的高温干旱异常特征最为显著.以往关于西太平洋副热带高压(简称西太副高)的异常... 详细信息

2022年长江流域发生了罕见的夏秋冬连旱.此次干旱是伏秋季降水异常偏少和气温异常偏高叠加形成的复合型干旱,与冬季干旱连在一起的超长事件;其中8月全流域的高温干旱异常特征最为显著.以往关于西太平洋副热带高压(简称西太副高)的异常变化对长江流域高温热浪和干旱的影响的相关研究主要侧重于纬向异常这种单一维度的异常,而较少关注其经向、厚度、面积、持续时间的多个维度异常;且单一维度的异常不足以刻画其作为主控环流因子对极端高温干旱事件的影响.为了揭示西太副高的多维度异常特征对此次长江流域重大干旱的影响,本文重点分析了干旱发展过程中西太副高的多个维度异常特征.结果表明,在整个干旱发展过程中,8月西太副高在500 hPa上纬向偏西异常最为显著,无明显的经向异常.覆盖长江流域的面积为历年同期最大.在垂直方向上自低层往高层不断西伸;400~200 h Pa上西太副高与南亚高压位置相互联通,以高压坝的形式覆盖长江流域,西太副高的厚度异常深厚.通过与历史同期8月不同程度干旱年份进行对比分析,结果发现,只有当西太副高的空间异常持续维持,才能造成流域严重的高温干旱.

关键词： 2022年长江流域重大干旱西太平洋副热带高压多维度异常特征

碳中和情景下人为排放对全球对流层臭氧的影响研究

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中国环境科学 2024年第6期44卷 3517-3530页

作者：王欣玥张佳蕾侯雪伟吴儒鸿南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心气象灾害教育部重点实验室气候与环境变化国际合作联合实验室中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室江苏南京210044 中国气象局大气化学重点开放实验室北京100081

本文采用地球系统模式,以未来碳中和排放清单和平流层示踪物O_(3)S为基础,揭示了未来对流层O_(3)及其前体物的变化特征及成因.研究结果表明:碳中和排放情景下,特别在冬春季节,全球范围内的NO_(x)人为排放和飞机排放量均显著降低,这使得... 详细信息

本文采用地球系统模式,以未来碳中和排放清单和平流层示踪物O_(3)S为基础,揭示了未来对流层O_(3)及其前体物的变化特征及成因.研究结果表明:碳中和排放情景下,特别在冬春季节,全球范围内的NO_(x)人为排放和飞机排放量均显著降低,这使得近地面NO_(x)浓度随之降低.NO_(x)作为对流层O_(3)的重要前体物之一,其浓度的剧烈减少使得近地层O_(3)浓度显著降低,但在中国东部地区,由于NO对O_(3)滴定作用的减弱,最终使得冬季近地面O_(3)呈现增加趋势;垂直方向上O_(3)浓度减少最为显著的区域集中在对流层顶附近,减少量达26×10^(-9)以上,且夏季最为显著,这主要与飞机排放减少导致的平流层O_(3)浓度降低有关.碳中和排放情景下平流层入侵对全球近地面O_(3)的平均贡献减少量在冬季最高,为1.7×10^(-9),夏季最低,为0.9×10^(-9);北半球平流层入侵贡献减少量最显著区域集中在高纬地区,达4×10^(-9).垂直方向上,平流层入侵贡献减少量随高度增加,在对流层上层,平流层的贡献量降低高达24×10^(-9)以上,且冬季最强.总之,碳中和排放情景下地表人为排放及飞机排放的改变对全球O_(3)污染有很好的减轻作用,平流层贡献量的降低对未来O_(3)浓度的变化也有重要贡献.

关键词：碳中和排放情景对流层臭氧人为排放 CESM2 平流层贡献