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2023年春末阿克苏东部两次极端低温过程对比分析

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干旱区地理 2024年第7期47卷 1175-1186页

作者：彭江良卢英王勇李悦新疆库车市气象局新疆库车842000 新疆生态气象与卫星遥感中心新疆乌鲁木齐830000

2023年4月23日和5月6日阿克苏地区东部出现极端低温霜冻天气(简称“4.23”过程和“5.6”过程),尤其“5.6”过程库车市出现历史最晚终霜。基于常规观测、L波段探空、NCEP/NCAR1°×1°逐6 h再分析等资料,利用天气动力学方法对比分析2次... 详细信息

2023年4月23日和5月6日阿克苏地区东部出现极端低温霜冻天气(简称“4.23”过程和“5.6”过程),尤其“5.6”过程库车市出现历史最晚终霜。基于常规观测、L波段探空、NCEP/NCAR1°×1°逐6 h再分析等资料,利用天气动力学方法对比分析2次极端低温过程环流背景,高低空配置、冷空气及冷平流强度、锋生作用等,探讨极端低温霜冻成因。结果表明:(1)两者有共性也有差异,共性表现在2次过程500 hPa阿克苏地区东部均受低槽(低涡)后部西北气流携带冷空气影响,且温度梯度大,锋区增强;均有深厚冷平流自阿克苏西部沿高层偏北气流向阿克苏地区东部低层下传;低温时段贴地层均有逆温和明显锋生,锋生与冷空气进入南疆盆地的路径及低温持续时间对应,且高层能量锋区较强,中低层锋区在增强过程中有斜压不稳定发展;均在霜冻出现前6 h冷平流强度增至最大,冷平流与8℃以上降温区域对应较好,且850 hPa温度降至3~4℃,对低温霜冻预报有一定指示性。(2)不同点在于“4.23”过程冷空气为西北路径,西翻和东灌冷空气共同影响阿克苏地区,贴地层逆温明显偏强,为辐射+平流降温;“5.6”过程冷空气为偏北路径,较强冷高压翻越天山进入南疆盆地,同时有东灌冷空气补充,影响范围大、逆温弱但整层降温明显,以辐射降温为主。(3)“5.6”过程低涡在新疆维持时间长,其冷空气及锋区强度、假相当位温梯度及影响时间均较“4.23”过程更强,灾害更重。

关键词：春末极端低温对比分析阿克苏地区东部

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

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北斗卫星导航系统在数值天气中的应用

测绘通报 2024年第7期 178-181页

作者：杜明斌曹云昌王晓峰郭巍涂满红殷岳顾问梁宏上海市气象局上海市生态气象和卫星遥感中心上海200030 中国气象局气象探测中心GNSS/MET及应用创新团队北京100081 中国气象局上海台风研究所上海200030

气象作为最早应用BDS的重要领域之一,现已逐渐形成北斗全面应用的新格局。利用基于BDS的地基增强系统开展气象行业系统建设与应用,一方面可以有效提高我国卫星导航系统气象观测能力,另一方面也可以降低目前卫星导航系统气象应用对GPS和G... 详细信息

气象作为最早应用BDS的重要领域之一,现已逐渐形成北斗全面应用的新格局。利用基于BDS的地基增强系统开展气象行业系统建设与应用,一方面可以有效提高我国卫星导航系统气象观测能力,另一方面也可以降低目前卫星导航系统气象应用对GPS和GLONASS的依赖,无论是对于我国气象事业的发展还是对北斗产业化的支撑都具有重要意义。本文调研了目前卫星导航数值天气模式应用进展,并基于BDS开展数值天气模式应用,对实时反演的大气可降水量(PWV)进行观测误差估计,通过区域数值天气模式BDS-PWV同化应用试验,初步评估了我国BDS-PWV同化应用对华东区域天气模式初始场的改善效果。

关键词：北斗大气可降水量数值天气模式数据同化

GNSS/PWV在一次梅雨期暴雨中的模式预报应用

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热带气象学报 2024年第4期40卷 573-585页

作者：杜明斌曹云昌朱佳蓉王晓峰戴建华梁宏储海史军上海市生态气象和卫星遥感中心上海200030 上海市气象局上海200030 中国气象局气象探测中心北京100081 上海中心气象台上海200030

地基全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)监测大气可降水量(Precipitable Water Vapor,PWV)是一种连续获取大气水汽信息的有效手段,对于区域天气尤其是灾害性天气观测与预报有重要作用。基于长三角GNSS应用示范... 详细信息

地基全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)监测大气可降水量(Precipitable Water Vapor,PWV)是一种连续获取大气水汽信息的有效手段,对于区域天气尤其是灾害性天气观测与预报有重要作用。基于长三角GNSS应用示范网,开展GNSS/PWV资料在数值天气预报模式中的三维变分同化应用试验,通过设计5个试验方案对2010年7月的一次梅雨期暴雨进行中尺度分析,考查区域地基GNSS/PWV资料在梅雨期降水过程中对初始场和预报结果的改进能力。通过预报分析表明:本次梅雨期暴雨数值模式预报加入GNSS/PWV的同化方案相比于常规资料同化方案24小时降水预报效果改善超过20%,48小时后也可提高约12%。可见GNSS/PWV资料可以很好改进观测区域内的水汽分布,提供与暴雨天气紧密联系的水汽信息,有效改善了数值天气模式中的中尺度系统移动速度的48小时预报结果,进而提高降水落区预报。

关键词： GNSS/PWV 数据同化快速更新同化系统梅雨 TS评分

往返平飘式探空在CMA-MESO三维变分中的同化及对模式预报的影响

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气象 2024年第2期50卷 159-169页

作者：王金成王丹王瑞文谭娟容娜中国气象局地球系统数值预报中心北京100081 灾害天气国家重点实验室北京100081 中国气象局气象发展与规划院北京100081 新疆克拉玛依气象局克拉玛依834000

往返平飘式探空通过一次探空气球施放实现“上升段-平飘段-下降段”三段观测,其下降段能实现在06时(世界时,下同)和18时自动垂直加密观测大气,具备提升区域高分辨率快速同化循环预报系统在06时和18时的预报技巧潜力。为了实现往返平飘... 详细信息

往返平飘式探空通过一次探空气球施放实现“上升段-平飘段-下降段”三段观测,其下降段能实现在06时(世界时,下同)和18时自动垂直加密观测大气,具备提升区域高分辨率快速同化循环预报系统在06时和18时的预报技巧潜力。为了实现往返平飘式探空在区域高分辨率模式中的同化,分析其对预报的影响,初步提出了“选取模式层最接近观测”的垂直稀疏化方法来预处理资料,深入分析了稀疏化对同化效果的影响,论证了资料垂直稀疏化对于同化应用的必要性;在此基础上,开展了为期1个月的批量同化影响试验,着重分析了往返平飘式探空在长江中下游区域的组网观测对CMA-MESO模式预报技巧的影响。稀疏化敏感性试验结果表明,同化不稀疏化的往返平飘式探空相比同化传统业务探空,分析和预报误差显著增加,降水预报评分也显著降低,相反,“选取最接近模式层”数据的垂直稀疏化方案能提高模式的分析和预报技巧,表明往返平飘式探空同化前必须进行垂直稀疏化。批量同化试验结果表明,在冷启动时刻(00时和12时,为常规探空释放时刻),同化往返平飘式探空(上升段)相对同化传统业务探空,分析误差和预报误差变化较小。但在暖启动时刻(03、06、09、15、18、21时,无常规探空释放时刻),增加往返平飘式探空下降段数据,相比控制试验,分析场精度提高了约0.4%。此外,0~12 h累计降水预报的ETS评分变化较小,但12~24 h累计降水预报在0.1、1.0、5.0、10.0、25.0 mm量级降水ETS评分提高了约0.5%,在50.0 mm量级的降水ETS评分提高了约2.3%。总体而言,同化往返平飘式探空对于区域高分辨率快速同化循环预报系统在暖启动时刻的降水预报技巧有正贡献。

关键词：往返平飘式探空 CMA-MESO 垂直稀疏化三维变分资料同化

气候变化对太阳能资源评估典型气象年选取的影响

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干旱区地理 2024年第6期47卷 922-931页

作者：樊静申彦波常蕊新疆气候中心新疆乌鲁木齐830001 中国气象局公共服务中心北京100081 国家气候中心北京100081

选取新疆8个辐射气象观测站1961—2022年逐日总辐射观测资料,分析新疆区域地面总辐射变化特征,利用风速、气温、湿度和露点温度等资料构建太阳能资源评估典型气象年挑选方法(Sandia法),对比分析1961—1990年、1971—2000年、1981—2010... 详细信息

选取新疆8个辐射气象观测站1961—2022年逐日总辐射观测资料,分析新疆区域地面总辐射变化特征,利用风速、气温、湿度和露点温度等资料构建太阳能资源评估典型气象年挑选方法(Sandia法),对比分析1961—1990年、1971—2000年、1981—2010年、1991—2020年4个标准气候态下Sandia方法选取典型代表年的差异。结果表明:(1)1961—2022年北疆地区地面总辐射呈先减少后增加的趋势,南疆和东疆持续减少但1990年代以后减少趋势放缓,秋、冬季辐射减少速率明显大于春、夏季。(2)Sandia方法选取的4个标准气候态下典型气象年总辐射年值与平均值接近,相对误差介于±3%之间。(3)随着气象要素的变化,Sandia方法选取典型气象年总辐射与平均值的绝对误差在增大,北疆站点不同时期选取典型月总辐射与同期月均值的差异明显小于南疆和东疆,与北疆总辐射年际变化小于南疆和东疆的结果一致。(4)新疆区域月总辐射的高值时段集中出现在6—7月,各站1—3月总辐射普遍大于10—12月。(5)Sandia法挑选典型月与月平均值的差异存在较大波动性,且1981—2000年、1991—2020年波动幅度明显大于之前2个时期,表明随着气候要素的变化,典型代表年的不确定性在增加。

关键词：气候变化太阳能资源评估典型气象年新疆

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卫星微波高层探测通道定标精度评估

大气科学 2024年第2期48卷 602-618页

作者：毕研盟李娟吴春强安大伟韩阳廖蜜徐唯伟胡菊旸窦芳丽李小青许健民气象卫星创新中心北京100081 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北京100081 国家卫星气象中心北京100081 中国气象局地球系统数值预报中心北京100081

全球/区域数值预报同化系统所需要的重要资料来源之一是卫星微波遥感的亮温数据。微波遥感仪器的高层大气(平流层中上部)探测通道亮温的定标精度,受多种因素影响,存在一定的偏差。由于高层大气高精度探测资料相对比较匮乏,因此对微波遥... 详细信息

全球/区域数值预报同化系统所需要的重要资料来源之一是卫星微波遥感的亮温数据。微波遥感仪器的高层大气(平流层中上部)探测通道亮温的定标精度,受多种因素影响,存在一定的偏差。由于高层大气高精度探测资料相对比较匮乏,因此对微波遥感的高层大气亮温的精度检验评估成为重要研究内容。本文对在轨运行的微波温度遥感器AMSU-A、ATMS和FY-3D MWTS-2在2020年观测数据进行了定标精度检验评估,综合使用了三种评估方法进行了较为全面的分析,即基于掩星资料、再分析资料的辐射传输模拟比较和同类仪器交叉定标比较。三种检验评估方法从不同角度揭示了各仪器高层大气探测通道观测资料的误差特征,分析了对比误差的可能来源。三种评估方案给出的高层通道亮温的偏差存在差异,但基本结果变化趋势是一致的,即高层通道相比中低层通道,存在较大的噪音。除了交叉定标方法,其它两种方法都检验出了高层资料偏差的季节变化;整体而言,AMSU-A表现要优于MWTS-2和ATMS。本研究评估的高层亮温偏差的时间、空间变化特征可为微波高层大气资料的同化、气候应用提供参考。

关键词：微波遥感掩星辐射传输交叉定标

基于稻田与台站气温的江西早稻高温热害指标对比

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中国农业气象 2024年第2期45卷 147-158页

作者：余焰文陈昆蔡哲李杉孙慧天南昌农业气象试验站南昌330200 抚州市气象局抚州344000 景德镇市气象局景德镇333000 江西省农业气象中心南昌330096 无锡学院大气与遥感学院无锡214105

利用江西省90个县(区)2012-2021年国家气象站和2017-2021年8个稻田小气候站数据资料,分析稻田与相应台站气温差异,并对比台站日最高气温≥35℃指标H1(NS)、稻田日最高气温≥35℃指标H1(RS)、台站日最高气温≥37℃指标H2(NS)、稻田日最... 详细信息

利用江西省90个县(区)2012-2021年国家气象站和2017-2021年8个稻田小气候站数据资料,分析稻田与相应台站气温差异,并对比台站日最高气温≥35℃指标H1(NS)、稻田日最高气温≥35℃指标H1(RS)、台站日最高气温≥37℃指标H2(NS)、稻田日最高气温≥37℃指标H2(RS)的高温热害统计结果,提出适用于江西的早稻高温热害指标,提升高温监测预警和防御能力。结果表明:(1)稻田较台站有降温效应,日最高气温(T_(max))、日平均气温(T)和日最低气温(T_(min))总体偏低0.6℃、0.4℃和0.3℃,且降温幅度随早稻生长增大,抽穗-成熟期>移栽-孕穗期>播种-移栽期。(2)高温期间,晴天条件下稻田降温幅度最大,T、T_(max)和T_(min)较相应台站平均偏低0.8℃、1.0℃和0.7℃,阴天多云和雨天稻田降温幅度总体较为接近。(3)H1(NS)热害下,稻田与相应台站的逐日气温、逐小时气温均差异显著,且夜间稻田降温强度大于白天。稻田气温总体偏低1.2℃左右,金溪稻田偏低最多,T、T_(max)和T_(min)平均偏低1.5℃、1.1℃和2.6℃。(4)不同指标统计近10a高温热害县(区)数、平均持续时间、灾害县(区)平均减产率模拟值和全省减产率模拟值,均以H1(NS)最大、H2(RS)最小。H2(NS)与H1(RS)统计的平均持续时间、灾害县(区)平均减产率模拟值和全省减产率模拟值差异不显著,但均与H1(NS)、H2(RS)统计结果差异显著,且H2(NS)统计的全省减产率模拟值与实际更接近。台站T_(max)≥37℃更适合作为江西省早稻高温热害指标。

关键词：国家气象站稻田小气候降温效应热害指标

塔里木河流域夏季降水变化特征及其与海温的关系

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山地气象学报 2024年

作者：张鑫楼俊伟杜欣恒王勇王进刘源源新疆维吾尔自治区石河子气象局武义县气象局新疆生态气象与卫星遥感中心

【目的】为探究塔里木河流域夏季降水变化特征及其与海温的关系，【方法】利用新疆气象信息中心提供的1991—2020年逐日降水量观测数据以及1979—2021年NCEP再分析资料，基于常规气象统计方法分析塔里木河流域夏季降水的时空变化特征及... 详细信息

【目的】为探究塔里木河流域夏季降水变化特征及其与海温的关系，【方法】利用新疆气象信息中心提供的1991—2020年逐日降水量观测数据以及1979—2021年NCEP再分析资料，基于常规气象统计方法分析塔里木河流域夏季降水的时空变化特征及其相关的海温异常。【结果】（1）1991—2020年塔里木河流域夏季降水量呈增长趋势，增长速率为5.31%/10a。（2）2009年为流域夏季降水增多的突变年，但突变并不显著。（3）塔里木河流域夏季降水量分别存在3 a、6 a左右的周期，主周期为3 a左右。【结论】塔里木河流域夏季降水主要表现为一致变化型和东西反向型变化型，表现出明显的年际变化特征。降水一致分布型则与前期冬季（或前期春季）印度洋、太平洋中东部及低纬大西洋海温异常有关，东西反向型与前期冬季中低纬太平洋（或前期春季阿拉伯海地区）海温异常有关。前期冬季海温异常对夏季降水异常的合成结果相对更为显著（通过95%显著性检验）。

关键词：塔里木河流域降水变化突变检验小波分析海温