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广西南宁一次“龙舟水”暴雨空报事件对流生消成因分析

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气象 2024年第8期50卷 941-952页

作者：周琰翟丽萍张丁丁樊盛黄卓帆李渝平李紫甜潘杰丽黄增俊南宁市气象局南宁530029 广西壮族自治区气象台南宁530022 广西南宁市邕宁区气象局邕宁530200

2022年6月13日,广西出现大范围暴雨过程,而南宁市区一带暴雨空报;雷达回波在南宁市区北侧衰减、东侧强度维持、南侧新生发展,过程演变复杂。文章采用常规观测资料及ERA5再分析资料,对此次过程中对流生消演变成因进行分析。结果表明:此... 详细信息

2022年6月13日,广西出现大范围暴雨过程,而南宁市区一带暴雨空报;雷达回波在南宁市区北侧衰减、东侧强度维持、南侧新生发展,过程演变复杂。文章采用常规观测资料及ERA5再分析资料,对此次过程中对流生消演变成因进行分析。结果表明:此次过程为典型广西前汛期强降雨环流形势及环境背景;然而受天气尺度冷平流及风暴冷池共同影响,冷空气快速移过南宁市区,北侧风暴出流边界远离母体,风暴前侧低层水汽输送偏东,热力、动力条件均较差,导致回波衰减消散;南宁市区东侧风暴在推进过程中出流边界紧贴母体,风暴前侧低层维持西南急流,沿出流边界不断有对流触发,风暴得以加强或维持;南侧低层高温高湿环境形成,有利于对流有效位能重建或增强。最后建立了此次过程对流生消演变机理概念模型,并通过分析冷池、出流边界、环境条件等要素演变,可对短时临近预报进行补充订正。

关键词：暴雨空报对流生消冷平流冷池出流边界

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广西初春双对流强降水带过程诊断分析

气象 2024年第8期50卷 917-928页

作者：覃皓范娇农孟松赖珍权翟舒楠刘乐刘晓梅庞芳周亦靖邱滋广西壮族自治区气象台南宁530022 南宁市气象局南宁530029

2023年3月25日20:00至26日08:00,广西出现一次双对流强降水带过程,与以往双雨带存在显著差异,主、客观预报均出现明显偏差。利用多源实况以及ERA5再分析资料,对此次过程进行了Rossby波能量频散、湿位涡及水平锋生强迫等诊断分析。结果表... 详细信息

2023年3月25日20:00至26日08:00,广西出现一次双对流强降水带过程,与以往双雨带存在显著差异,主、客观预报均出现明显偏差。利用多源实况以及ERA5再分析资料,对此次过程进行了Rossby波能量频散、湿位涡及水平锋生强迫等诊断分析。结果表明:该过程发生于大尺度环流调整背景下,中高纬地区源自极涡以及黑海的两支Rossby波列共同促进了东北地区的横槽在东移过程中逐渐转竖,引导冷空气补充南下。低纬地区南支槽在此期间逐渐东移,为广西地区冷垫之上的气层抬升提供动力条件,同时也促进低层冷暖空气在广西交汇。随着冷空气补充南下、惯性振荡促使偏南风向北推进,冷暖空气在广西一带交汇增强,大气湿斜压性增强使得湿位涡发展,导致出现条件对称不稳定层结。暖湿空气自南向北倾斜爬升至700 hPa附近条件对称不稳定区后与高空槽前正涡度平流相配合触发高架对流,使得北支对流带发展。冷空气深入南下后受广西特殊地形影响,等θ_(se)线与流场的有利配置形成拉伸变形效应导致锋生强迫,使得越南东北部南支初始对流触发。北部湾中部低层较大θ_(se)纬向梯度以及强垂直风切变造成较强湿斜压性,促进南支对流系统途经时组织化发展,并由于中层干空气夹卷形成弓形回波。预报中需重点关注数值模式对中层低槽的预报以及冷垫上的热力条件,以捕捉北支锋后高架对流发生发展的关键信息。

关键词：双对流带/双雨带高架对流条件对称不稳定惯性振荡锋生强迫

基于多源数据的巢湖蓝藻水华时空分布及驱动因素分析

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环境科学 2024年第5期45卷 2694-2706页

作者：金晓龙邓学良戴睿徐倩倩吴月范裕祥合肥市气象局合肥230041

富营养化和有害藻类水华暴发是全世界淡水湖泊共同面临的生态环境问题之一.巢湖作为典型的内陆淡水湖泊,其富营养化水平和蓝藻水华暴发面积常年居高不下,且在各湖区表现为一定的时空分布差异.为认识和了解不同阶段巢湖蓝藻水华发生和发... 详细信息

富营养化和有害藻类水华暴发是全世界淡水湖泊共同面临的生态环境问题之一.巢湖作为典型的内陆淡水湖泊,其富营养化水平和蓝藻水华暴发面积常年居高不下,且在各湖区表现为一定的时空分布差异.为认识和了解不同阶段巢湖蓝藻水华发生和发展基本规律,利用巢湖水上综合观测平台和卫星遥感等多源数据,获得2015~2020年水体中藻密度和水华面积的时空分布信息,并采用基于增强回归树的机器学习算法,定量评估不同阶段各环境因子对蓝藻水华影响的重要程度及相互作用关系.结果表明:(1)巢湖蓝藻水华表现出较大的季节变化特征,蓝藻细胞在春季开始复苏,主要在巢湖西半湖和沿岸地区形成轻度水华,水体藻密度在夏、秋季达到最大,该季节发生中等程度以上的水华频率较高.(2)非暴发期间,巢湖藻密度变化受物理和化学因素影响较大,二者对解释藻密度方差变化的贡献率可达80.3%,水体中高浓度溶解氧、弱碱性pH值(7.2~7.6)和适宜水温(3℃)是藻类细胞生长繁殖的有利环境条件,巢湖蓝藻水华首次暴发一般在气温稳定通过7℃初日11 d前后出现.(3)暴发期内,巢湖蓝藻水华发生主要受藻类生物量和气象条件的综合影响,气温、藻密度、日照时数和风速的累计贡献率为95%,各因子均存在一个有利于蓝藻水华发生的最适区间.多因子交互作用分析结果显示,在水体藻密度大、气温适宜和微风的综合作用下,巢湖蓝藻水华发生概率较高.上述研究成果分析和揭示了不同阶段巢湖蓝藻水华的时空分布特征及其主导影响因子,可为巢湖蓝藻水华防控和预测、预警提供科学依据.

关键词：蓝藻水华时空变化巢湖影响因素驱动分析

基于卷积神经网络算法的金华地区高山气象观测站逐时气温预报订正

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山地学报 2024年第2期42卷 278-286页

作者：郜庆林简单金华市气象局兰溪市气象局

受地貌和气候条件影响，智能网格气温预报产品的预报结果，在复杂地形山区易出现误差。通过人工订正关键点降低误差，存在较大主观性，预报精度有限，难以满足精细化气象服务需求。神经网络算法能够大幅提升预报精度，然而这种方法在气... 详细信息

受地貌和气候条件影响，智能网格气温预报产品的预报结果，在复杂地形山区易出现误差。通过人工订正关键点降低误差，存在较大主观性，预报精度有限，难以满足精细化气象服务需求。神经网络算法能够大幅提升预报精度，然而这种方法在气温逐时波动小的平原地区应用较多，在气温波动大的山区鲜有应用。本文以浙江金华山区为研究区域，基于浙江省智能网格温度预报产品以及同时段高山气象观测站逐时气温观测数据，采用卷积神经网络算法，实现关键点气温逐时预报订正。研究结果表明：(1)小时尺度上，订正后各站点的气温均方根误差均显著减小，由订正前3℃～7℃减小至订正后2℃～3℃,订正后的预测结果更加准确，订正效果符合预期。(2)月尺度上，相较智能网格原始气温预报数据，该模型预报结果准确率也明显提升，订正后月平均气温准确率提高了33.18%～46.86%,其中准确率6月最高。(3)相较人工订正的方式，该模型对山地气温预报的订正能力更稳定，模型的两项关键指标(平均绝对误差和2℃预报准确率)均接近或超过同时段浙江省天气预报质量检验平台气温业务指标。该研究结果满足金华地区高山气象观测站对于气温预报产品的业务可用性需求，可为精细化山区气象服务提供数据支撑。

关键词：卷积神经网络高山气象观测站精细气温订正预报智能网格金华

滇中地区不同影响系统下3次短时强降水过程的大气环境特征和雷达特征分析

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高原气象 2024年第1期43卷 166-183页

作者：周泓闵颖许彦艳纳丽佳业红伟云南省玉溪市气象局云南玉溪653100 云南省气象局气象台云南昆明650034 云南省普洱市气象局云南普洱665000

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、逐时和逐5 min自动站降水资料以及昆明CINRAD/CC多普勒雷达资料,针对滇中地区2021年主汛期不同影响系统下的3次短时强降水过程,对比分析了降水特征、环流形势、大气环境特征以及雷达回波的... 详细信息

利用常规观测资料、NCEP 1°×1°再分析资料、逐时和逐5 min自动站降水资料以及昆明CINRAD/CC多普勒雷达资料,针对滇中地区2021年主汛期不同影响系统下的3次短时强降水过程,对比分析了降水特征、环流形势、大气环境特征以及雷达回波的结构、形状、演变的基本特征。结果表明:3次短时强降水过程影响系统差异主要在于500 hPa天气系统不同,700 hPa都有切变线影响,但是形成原因各异,地面均有辐合线或弱冷锋配合。3次过程的环境条件在不稳定层结、近地层水汽、垂直风切变方面与中国其他地区短时强降水发生的环境条件具有一致性,但是在大气整层可降水量、对流有效位能、SWEAT指数等方面存在明显差异。对流回波的形状有点状回波、块状回波、带状回波、絮状回波等。对流风暴分为高质心型、低质心型以及混合型;短时强降水有单独出现某种对流风暴类型的阶段,也有多种对流风暴类型同时出现的阶段;CAPE值和SWEAT指数与对流风暴类型具有一定的相关关系。强回波剖面呈柱状结构或者塔状结构,35 dBz强回波接地,而没有悬垂特征。短时强降水多产生于长时间停滞型或移动缓慢型的对流回波,还有部分短时强降水产生于“列车效应”中。短生命周期的单体生消形成的短时强降水持续时间绝大部分在1 h以内,但是单体合并组织和反复生消或者“列车效应”形成的短时强降水持续时间常在1~3 h。高质心型对流风暴产生的瞬时雨强可达10 mm·(5min)-1以上,低质心型和混合型对流风暴可产生的雨强范围较大,大多在3~10 mm·(5min)-1,少数也可达到10 mm·(5min)-1以上。

关键词：短时强降水环流形势大气环境条件雷达回波特征

多尺度视角下广东臭氧时空分异特征及驱动因素

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中国环境科学 2024年第7期44卷 3601-3614页

作者：余锐步巧利陈辰麦博儒孙丽颖江铭诺邓若钊查进林符传博佛山市南海区气象局广东佛山528200 佛山市气象局广东佛山528300 中国气象局广州热带海洋气象研究所广东广州510640 广州市增城区气象局广东广州511300 广东省气象数据中心广东广州510640 广东省遂溪县气象局广东湛江524000 云南大学地球科学学院云南昆明650500 海南省气象科学研究所海南海口570203

鉴于近地面臭氧(O_(3))浓度具有多尺度和复杂非线性的时空变化特征,本研究基于2015~2022年广东地区O_(3)监测数据和同期气象资料,利用围绕中心点分割(PAM)聚类、Kolmogorov–Zurbenko(KZ)滤波和广义加性模型(GAM)等手段,探讨了不同区域... 详细信息

鉴于近地面臭氧(O_(3))浓度具有多尺度和复杂非线性的时空变化特征,本研究基于2015~2022年广东地区O_(3)监测数据和同期气象资料,利用围绕中心点分割(PAM)聚类、Kolmogorov–Zurbenko(KZ)滤波和广义加性模型(GAM)等手段,探讨了不同区域多时间尺度O_(3)浓度的变化特征及驱动因素.结果表明:广东地区近地面O_(3)存在跨行政区划的区域性特征,通过对O_(3)数据聚类分析可以划分出8个子区域;O_(3)浓度时间序列经尺度分离后,短期分量对总方差贡献最大,其次为季节分量;气象因子与O_(3)浓度变化的关系受到时间尺度和区域差异的影响;经气象调整后的O_(3)峰值浓度序列大多在2016年或者2017年后呈现下降的态势,珠三角地区是O_(3)污染的突出区域,由不利气象条件和人为排放共同引起;O_(3)浓度时间序列的长期分量大多呈现波动上升的趋势,人为排放虽然是O_(3)浓度的主要贡献,但气象条件才是驱动O_(3)浓度变化的主导因素.本研究结果进一步提示O_(3)污染防控工作需要因时因地制宜,建立基于气象状况变化的前体物减排预案对O_(3)污染防控具有重要意义.

关键词：臭氧多尺度气象调整聚类分析时空分异特征

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多源数据融合在台风登陆前后风速的识别应用

海洋预报 2024年第5期 99-106页

作者：方奎明谈志安陈莲李渊陆桥台州市气象局台州市路桥区气象局玉环市气象局

基于Pydda反演算法、三次方程内插法及典型相关分析法，利用多普勒雷达径向速度反演风场、ERA5-Land再分析风场和气象自动站风场进行风场数据融合，并分析1909号超强台风“利奇马”登陆前后融合风场的特征。试验结果表明：融合风场结合... 详细信息

基于Pydda反演算法、三次方程内插法及典型相关分析法，利用多普勒雷达径向速度反演风场、ERA5-Land再分析风场和气象自动站风场进行风场数据融合，并分析1909号超强台风“利奇马”登陆前后融合风场的特征。试验结果表明：融合风场结合了各类风场的独特优势，能够弥补高海拔地区观测资料缺乏的不足；融合风场既包含低层风场的大风速区特征，也包含反演风场中超强台风“利奇马”的北倾结构特征。融合风场通过低层风场的传导能够对下一时刻的地面大风区起到一定指示作用，结合地形可以进一步判断强降水发生的大致范围，有助于划定风雨灾害影响区域。

关键词：多源数据风场反演风场融合台风风场风速识别

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一次伴随高架雷暴的极端暴雪不稳定机制分析

气象 2024年第9期50卷 1105-1119页

作者：万夫敬李博罗江珊侯淑梅庞华基青岛市气象局青岛266003 山东省菏泽市气象局菏泽274100 山东省气象台济南250031

利用常规观测资料、闪电定位监测、雷达资料和ERA5再分析资料等,分析了2023年12月14日山东地区的一次“雷打雪”天气过程的不稳定机制,利用锋生函数、假相当位温的密集区和地面温度的变化特征等,确定了地面冷锋的位置,结合物理过程的触... 详细信息

利用常规观测资料、闪电定位监测、雷达资料和ERA5再分析资料等,分析了2023年12月14日山东地区的一次“雷打雪”天气过程的不稳定机制,利用锋生函数、假相当位温的密集区和地面温度的变化特征等,确定了地面冷锋的位置,结合物理过程的触发和不稳定机制,给出了高架对流暴雪的概念模型。结果表明:雷暴和强降雪出现在地面冷锋后部,低空有深厚稳定的冷垫,逆温层之上存在强盛的暖湿空气,具有产生高架雷暴的环境。暴雪发生期间,存在对流-对称不稳定机制,且对称不稳定和位势不稳定存在于不同层次上:对称不稳定主要位于700 hPa以下,当暖湿气流沿低层冷垫强迫爬升,倾斜对流发展;而位势不稳定位于700~500 hPa,是伴随中低层西南急流的推进逐步建立的。当对称不稳定导致的倾斜对流发展到700~500 hPa层次时,位势不稳定能量得以释放,发展出深厚强烈的垂直对流。位势不稳定的建立与700~500 hPa上20 m·s^(-1)风速前沿的向北推进在时间上具有高度的一致性,超前于最强降雪和雷电,提前1~2 h。高架雷暴的触发除了低层冷垫的动力抬升外,还与中层700~500 hPa附近风速的增强有关,700~500 hPa风速增强后,槽前正涡度平流加强,上升气流发展,进而触发对流,造成强降雪和强烈、高频的雷电活动。尽管本次高架雷暴强降雪时段的回波主要集中在20~35 dBz,但回波顶高超过了-30℃层高度,35 dBz回波伸展到达-10℃层高度之上,仍需高度关注冬季雷电的发生。

关键词：雷打雪极端暴雪高架雷暴对流-对称不稳定

中亚低涡背景下南疆西部山区一次极端暴雨成因分析

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沙漠与绿洲气象 2024年

作者：努尔比亚·吐尼牙孜李凤晶阿依努尔·买买提吐逊赵海军米日古丽·米吉提黄艳喀什地区气象局临沂市气象局和田地区气象局

利用南疆西部气象站观测、FY-2G 、ERA5 再分析及全球资料同化系统（GDAS）分析等资料，分析2022年5月28－31日南疆西部山区一次极端暴雨成因，探讨了中亚低涡背景下山区和平原降雨差异的主要原因。结果表明：极端暴雨发生在南亚高压呈... 详细信息

利用南疆西部气象站观测、FY-2G 、ERA5 再分析及全球资料同化系统（GDAS）分析等资料，分析2022年5月28－31日南疆西部山区一次极端暴雨成因，探讨了中亚低涡背景下山区和平原降雨差异的主要原因。结果表明：极端暴雨发生在南亚高压呈青藏高压型的大尺度环流背景下，中亚低涡配合低层多尺度系统及复杂地形的影响下产生；中低层偏东气流是此次山区暴雨的必要条件，但暴雨不同时段其维持机制有差异；中小尺度对流云系不断合并加强形成的南北向云带持续影响是造成山区暴雨的直接原因；多路充足的水汽输送与山区陡峭地形强迫抬升造成山区持续性降雨；低层不饱和水汽条件是此次“东西夹攻”形势下平原地区降雨量级偏小的主要原因。

关键词：南疆西部山区极端暴雨水汽输送落区成因