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高原低涡切变影响云南强降水分布及水汽特征

大气科学 2024年第4期48卷 1565-1583页

作者：杨倩媛张万诚闵颖朱莉中国气象局横断山区低纬高原灾害性天气研究中心昆明650034 云南省气象台昆明650034 云南省气象科学研究所昆明650034

利用实况资料以及NCEP/NCAR再分析资料,对2008~2012年夏季东南移出高原且影响云南的高原低涡切变过程进行统计和对比分析。结果表明:高原低涡切变影响云南产生强降水主要分为后部冷空气较强型、高原低涡切变补充型以及东南移减弱型,影... 详细信息

利用实况资料以及NCEP/NCAR再分析资料,对2008~2012年夏季东南移出高原且影响云南的高原低涡切变过程进行统计和对比分析。结果表明:高原低涡切变影响云南产生强降水主要分为后部冷空气较强型、高原低涡切变补充型以及东南移减弱型,影响云南产生强降水最多的是低涡切变东南移减弱型。强降水的主要区域是滇中及其以北地区,是高原低涡切变影响云南的典型区,这些区域的降雨主要发生在夜间。后部冷空气较强型的影响范围最大,能造成全省性强降水过程,但发生频率低。低涡切变东南移减弱型和高原低涡切变不断补充型,在滇缅之间均有高压(脊)维持。降水范围、水汽输送与副热带高压的位置、低涡切变经向度和发生时间有关。影响云南的高原低涡切变过程有明显的水汽净收入,主要是南北向的水汽收入,东西向的水汽收入远小于南北向。通过拉格朗日轨迹模式HYSPLIT对水汽路径的模拟表明,孟加拉湾是云南重要的水汽源地。当高原低涡切变影响云南中北部时,有来自高原的水汽输送,高原的水汽一部分是来自阿拉伯海,一部分来自孟加拉湾。气流在到达降水区域之前受下垫面影响,经历了多次的降水和蒸发过程。

关键词：高原低涡切变强降水水汽输送云南

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全球总闪电的天基光学实时探测技术综述

光学学报 2024年第2期44卷 62-82页

作者：鲍书龙李欢孙凡陆风张志清陈晓杰唐绍凡梁华赵艳华北京空间机电研究所环境资源与气象探测领域办北京100094 北京空间机电研究所红外相机研究室北京100094 北京空间机电研究所科技处北京100094 中国气象局国家卫星气象中心北京100081 中国气象局风云气象卫星工程管理办公室北京100081 上海航天技术研究院气象环境卫星总体部上海201100

强对流天气是发生最频繁、影响最广泛的气象灾害,造成了巨大经济损失,严重威胁人民和社会安全,更是航空航天和信息通信等技术领域的重大威胁。闪电作为全球性强对流天气的典型要素,对强对流具有重要指示作用,因此闪电探测和强对流预警... 详细信息

强对流天气是发生最频繁、影响最广泛的气象灾害,造成了巨大经济损失,严重威胁人民和社会安全,更是航空航天和信息通信等技术领域的重大威胁。闪电作为全球性强对流天气的典型要素,对强对流具有重要指示作用,因此闪电探测和强对流预警预报成为天基遥感的重要任务之一。系统地总结了闪电危害,闪电探测体系的发展历程和现状,天基闪电光学探测的技术难点、实现途径和发展现状;同时详细阐述了我国FY-4A闪电成像仪技术实现途径及在轨应用成果。FY-4A闪电成像仪利用时间滤波、空间滤波、超窄带光谱滤波、星上时空域多维融合点目标检测等多维技术实现了天基闪电光学探测载荷的研制与在轨应用,国内气象部门和众多科研院所利用FY-4A闪电成像仪的闪电探测结果实现了强对流灾害的精确预警预报,产生了重大经济效益与社会效益。最后,针对目前闪电探测体系存在的问题,分析了我国未来天基闪电探测系统的发展趋势,为我国后续闪电探测发展提供了参考。

关键词：强对流灾害天基闪电光学探测时空多维融合预警预报闪电探测综述

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基于气象和遥感的空气清新度监测技术研究

自然资源遥感 2024年第3期36卷 163-173页

作者：张春桂彭继达福建省气象科学研究所福州350008 福建省灾害天气重点实验室福州350008

负氧离子浓度和PM_(2.5)质量浓度是衡量空气新鲜和清洁程度的重要指标。文章利用2018—2022年福建气象部门50个负氧离子观测站资料,以及基于卫星遥感反演的气溶胶、植被指数、地表亮温等生态环境参数,并融合Cubist机器学习方法建立负氧... 详细信息

负氧离子浓度和PM_(2.5)质量浓度是衡量空气新鲜和清洁程度的重要指标。文章利用2018—2022年福建气象部门50个负氧离子观测站资料,以及基于卫星遥感反演的气溶胶、植被指数、地表亮温等生态环境参数,并融合Cubist机器学习方法建立负氧离子浓度和PM_(2.5)质量浓度估算模型,在此基础上提出综合考量负氧离子浓度和PM_(2.5)质量浓度来建立空气清新指数,并采用统计学上数据序列频率的四分位数结合负氧离子的时空变化特征对空气清新指数进行分级,最后实现对区域空气清新度的精细化网格监测。结果表明:负氧离子浓度估算训练模型拟合优度为0.838,测试模型拟合优度为0.526;PM_(2.5)质量浓度估算训练模型拟合优度为0.968,测试模型拟合优度为0.867。基于气象、遥感和机器学习算法的空气清新指数监测结果与实际情况相符。

关键词：负氧离子 PM_(2.5) 空气清新指数卫星遥感机器学习

干冷空气活动对热带气旋强度变化影响的研究进展与展望

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气象 2024年第2期50卷 133-143页

作者：于玉斌彭思越赵大军中国气象局气象干部培训学院北京100081 中国气象局上海台风研究所上海200030 成都信息工程大学成都610225 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081

热带气旋的强度变化一直是热带气旋研究中的重要内容之一,干冷空气活动与热带气旋强度变化之间有密切的关系,如快速增强和快速减弱过程。文章对国内外干冷空气影响热带气旋强度变化的研究成果进行了回顾和总结,主要包括干冷空气的强度... 详细信息

热带气旋的强度变化一直是热带气旋研究中的重要内容之一,干冷空气活动与热带气旋强度变化之间有密切的关系,如快速增强和快速减弱过程。文章对国内外干冷空气影响热带气旋强度变化的研究成果进行了回顾和总结,主要包括干冷空气的强度、侵入位置,以及高空冷性天气系统对热带气旋强度变化的影响三个方面,并对未来的研究进行展望,以期为干冷空气影响热带气旋强度的研究提供参考。

关键词：热带气旋干冷空气强度变化研究进展

基于累加气候概率的FSS检验方法对多模式短时暴雨预报的评估

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大气科学 2024年第4期48卷 1478-1498页

作者：董美莹邱金晶陈锋吴梦雯陈晔峰邓芳萍浙江省气象科学研究所杭州310008

为深入认识数值天气模式强降水精细化预报性能,本文以短时强降水多发的浙江省2019年5到10月降水为例,采用分数技巧评分(Fractions Skill Score,简称FSS)邻域检验方法,评估了6个业务模式短时降水预报准确性,重点探讨了各模式短时暴雨预... 详细信息

为深入认识数值天气模式强降水精细化预报性能,本文以短时强降水多发的浙江省2019年5到10月降水为例,采用分数技巧评分(Fractions Skill Score,简称FSS)邻域检验方法,评估了6个业务模式短时降水预报准确性,重点探讨了各模式短时暴雨预报能力及天气背景的影响。结果表明:(1)基于站点降水的累加气候概率,确定了短时小雨、中雨、大雨、暴雨和大暴雨的预报技巧评分阈值各为0.583、0.522、0.506、0.502和0.500,改进并实现了FSS方法对长时间序列各等级降水预报技巧尺度的综合评估。(2)只有上海中尺度区域数值预报业务系统和浙江中尺度区域数值预报业务系统的暴雨预报平均评分达到预报技巧,相应技巧尺度为159、159和183 km;这3个产品共有约6成预报达到技巧评分,其技巧尺度累积频率从3 km至183 km可增幅近50%,这种尺度选择性评价可为不同尺度下产品应用提供参考。(3)不同天气背景下各模式预报性能差异明显。台风类、梅雨类和弱天气尺度强迫类短时暴雨预报的最优模式分别是欧洲中期天气预报中心全球预报模式、上海中尺度区域数值预报业务系统和浙江中尺度区域数值预报业务系统,各技巧尺度为27、99和135 km,模式产品使用中需分类区别对待。

关键词：分数技巧评分数值天气预报模式短时暴雨评估

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基于GPM观测的山谷风对伊犁河谷地形降水的影响研究

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高原气象 2024年

作者：王智敏冯婉悦杨璟李圆圆汪会付亚鹏新疆维吾尔自治区人工影响天气办公室中国气象局高影响天气(专项)重点开放实验室中国气象局乌鲁木齐沙漠气象研究所新疆维吾尔自治区气象技术装备保障中心南京信息工程大学中国气象局人工影响天气中心

研究山谷风对地形降水的影响是深入认识复杂地形条件下局地降水形成机制的关键。根据2014-2021年GPM/DPR数据，采用连通域法识别了伊犁河谷夏季地形降水系统，结合ERA5的10 m地表风资料将降水过程分为谷风型和山风型，对比分析了这两类... 详细信息

研究山谷风对地形降水的影响是深入认识复杂地形条件下局地降水形成机制的关键。根据2014-2021年GPM/DPR数据，采用连通域法识别了伊犁河谷夏季地形降水系统，结合ERA5的10 m地表风资料将降水过程分为谷风型和山风型，对比分析了这两类“喇叭口”地形降水的时空分布、垂直结构及宏微观特征差异。结果表明：谷风降水集中在河谷南部和东部山麓迎风坡，降水时段主要在午后-傍晚（12:00-20:00，北京时，下同），山风降水在河谷平原较多，降水多发于夜间-清晨（01:00-06:00），谷风平均风速(0.79 m·s-1)比山风(0.74 m·s-1)大6.8%，谷风和山风降水的近地表降水率（R）和雨顶高度（STH）平均值分别为1.32 mm·h-1、 1.15 mm·h-1和5.90 km、 5.72 km，统计发现STH与R呈正相关；在上坡风影响下谷风降水的R、 STH和质量加权平均直径（Dm）和粒子数浓度（dBNw）在地形抬升作用下出现增幅，在海拔2～3 km处达到极大值，迎风坡形成的上升气流促进了云滴凝结和碰并增长形成雨滴；谷风降水的平均dBNw（33.5）比山风（34.5）偏小近3%，而前者平均Dm（1.63 mm）较后者（1.38 mm）大18.1%。由于山风比谷风降水在0℃层以下液相区域的雷达反射率因子偏小，当雨滴下降到近地面的干燥层时，大液滴破碎蒸发导致dBNw偏多而Dm较小。山谷风影响着地形降水的宏观结构和微物理过程，未来在判别地形云人工增雨潜力及数值模拟山区降水精细结构等研究中，将注重考虑山谷风的影响及其动力学机制。

关键词：伊犁河谷降水系统山谷风 GPM/DPR

近20年华西秋雨演变特征及其异常机理的进展

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高原气象 2024年第1期43卷 1-15页

作者：李一诺李跃清中国气象科学研究院北京100081 中国气象局成都高原气象研究所四川成都610072

华西秋雨是中国西部地区出现的独特而复杂的秋季降水现象,与经济社会和国民生活息息相关。本文在20世纪以来对华西秋雨认识的基础上,从多角度对比回顾了近20年来关于华西秋雨研究的主要成果。首先,明确了华西秋雨的时空范围、降水强度,... 详细信息

华西秋雨是中国西部地区出现的独特而复杂的秋季降水现象,与经济社会和国民生活息息相关。本文在20世纪以来对华西秋雨认识的基础上,从多角度对比回顾了近20年来关于华西秋雨研究的主要成果。首先,明确了华西秋雨的时空范围、降水强度,提出了表征其基本特征的量化标准和指数,揭示了华西秋雨显著的年际差异、“正-负-正”年代际变化和4~8年的周期循环;其次,指出了低中高纬度大气环流系统、热带海温强迫、青藏高原作用等对华西秋雨的不同重要影响,进而得到了多系统、多因子协同作用对华西秋雨异常演变的重要意义,丰富了华西秋雨异常演变认识;最后,针对华西秋雨现状,指出了不同季风、冷暖气流、演变成因、天气过程、夜雨特征、区域响应等方面存在的主要问题,并展望了青藏高原大地形下,华西秋雨多尺度协同作用及其物理机制的综合、精细分析研究等未来主要发展趋势。

关键词：华西秋雨演变特征影响机制研究进展趋势展望

川渝地区一次短时强降水天气的集合敏感性分析

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气象 2024年第4期50卷 407-419页

作者：陈良吕夏宇重庆市气象科学研究所重庆401147 北京城市气象研究院北京100089

为了加深对川渝地区短时强降水天气的认识,为提高业务预报技巧及改进数值模式提供参考,选取了川渝地区一次短时强降水天气过程,基于对流尺度集合预报系统,开展了目标区域平均降水量对模式初值的集合敏感性分析,并探讨了相应的动力学机... 详细信息

为了加深对川渝地区短时强降水天气的认识,为提高业务预报技巧及改进数值模式提供参考,选取了川渝地区一次短时强降水天气过程,基于对流尺度集合预报系统,开展了目标区域平均降水量对模式初值的集合敏感性分析,并探讨了相应的动力学机制。主要结论如下:敏感区的分布与对目标区域降水起到关键影响作用的系统有较好的对应:850 hPa和700 hPa西南低涡周围的敏感区呈现出正负相间的分布特征,500 hPa低压槽左(右)侧为负(正)敏感区,250 hPa高空西南急流区域(南侧)为正(负)敏感区,中低层与锋区前(后)部对应区域为正(负)敏感区。说明西南低涡周围负(正)敏感区的西北(东南)风越强,低压槽左(右)侧西北(东南)风越强,高空急流区域(南侧)西南(东北)风越强以及锋前(后)温度越高(低),则越有利于西南低涡内的辐合上升运动,500 hPa低压槽的加强,250 hPa高空辐散的加强,锋区温度梯度增大以及锋面抬升作用加强等并对目标区域的降水产生正面的影响。

关键词：集合预报集合敏感性川渝地区短时强降水

天气雷达间一致性评估算法影响因子分析及改进

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气象 2024年第4期50卷 475-487页

作者：鲁德金胡姮吴蕾柳云雷李瑞义吴林林袁野中国气象局气象探测中心北京100081 安徽省人工影响天气办公室合肥230031 中国气象局人工影响天气中心北京100081

基于基数据的雷达间一致性评估的基本方法,分析了雷达高差、地形遮挡、噪声、充塞、时空重叠率、衰减等对一致性评估算法的结果质量的影响,并采取了相应的改进措施:使用雷达的波束遮挡比例数据进行遮挡订正或直接剔除存在遮挡的重叠点;... 详细信息

基于基数据的雷达间一致性评估的基本方法,分析了雷达高差、地形遮挡、噪声、充塞、时空重叠率、衰减等对一致性评估算法的结果质量的影响,并采取了相应的改进措施:使用雷达的波束遮挡比例数据进行遮挡订正或直接剔除存在遮挡的重叠点;对信噪比较低、充塞不充分及存在异常的重叠点予以剔除;增加了时间、空间重叠率因子,分析了不同阈值时间、空间重叠率对评估结果的影响。改进措施对一致性评估结果中的偏差均值、标准偏差的质量均有了一定的提高。使用改进后的算法对岳阳站雷达系统偏差和苏皖地区雷达回波一致性做了评估。结果表明:岳阳站在维护前后与周边雷达的偏差值有明显的降低,并回到正常水平,标准偏差值也略有降低;苏皖地区雷达间偏差均值大部分在2 dB以内,雷达间偏差均值所组成的矢量三角形闭合度较好,标准偏差在2.9~3.3 dB,相关系数在0.40~0.55。

关键词：雷达基数据一致性评估影响因子算法改进