低温雨雪冰冻天气过程的自动气象站数据处理

针对2008—01—12—02-02江西低温雨雪冰冻天气过程的自动气象站数据处理中出现的各种问题进行分析,并提出对自动气象站数据中降水、地面温度、雪深、天气现象、风记录的正确处理方法。     

2008年年初贵州省罕见冰冻灾害过程简析

针对2008—01—13-02-02发生在贵州省中东部地区持续21d历史罕见的低温雨雪冰冻灾害过程,结合MICAPS资料,分析了大气环流形势演变、低层冷舌形成、地面静止锋位置、冷空气强度和水汽条件等因素,总结出导致此次罕见冰冻天气形成的主要原因。     

2008年初六盘水低温雨雪冰冻灾害成因分析及其影响评估

利用M ICAPS常规气象资料、EC再分析资料以及国家气候中心的海温、环流监测资料等,分析2008年初六盘水市持续低温雨雪冰冻灾害天气过程的成因。结果表明:此次罕见的灾害天气过程是在近50 a来最严重的一次"拉尼娜"事件背景下发生的,与欧亚地区持续大气环流异常密切相关。在"北高南低"和西太平洋副高偏北偏强的形势下,北方冷空气不断南下补充,孟加拉湾和南海地区源源不断的水汽向北输送,使得滇黔静止锋在贵州西部及云南中部长时间维持,形成了长时间的低温雨雪冰冻天气过程;同时对流层的中低层有逆温层存在是六盘水市2008年初以冻雨、小雨夹雪为主而降雪不明显的主要因素。并从经济损失、生态环境破坏、灾害影响程度对2008-01-14—02-15历史罕见的低温雨雪冰冻灾害进行综合影响评估。认为:持续低温雨雪冰冻极端天气造成了多种灾害并发,打乱了正常的社会生产生活秩序,造成严重经济损失,灾后重建困难大;雨凇造成的道路结冰、供电线路积冰,是导致交通运输瘫痪、电网中断、通讯受阻的致灾因子。     

桂林2008年1～2月连续低温雨雪冰冻天气初步分析

通过对2008年1~2月下旬连续低温雨雪冰冻天气过程进行分析总结,分别得到连续低温雨雪冰冻天气过程开始、持续、结束的典型环流形势;归纳了冰冻、冻雨、降雪、化雪天气的温度指标;结合各站探空剖面图资料,得到冻雨与降雪天气的温度垂直结构特征;为建立低温冰冻、降雪天气概念模型提供了参考依据。     

大雾天气多发，低温暴雪罕见——2008年冬季（12-2月）浙江天气与气候

浙江省2008年冬季气温、降水与常年持平,日照偏少。几次大雾天气对交通造成一定影响;1月中旬至2月上旬出现持续低温雨雪冰冻天气,浙北积雪量达50年一遇,持续低温雨雪冰冻对农业、林业、电力、交通等行业造成了严重影响和损失。冬季拉尼娜状态继续维持,中高纬度欧亚地区的大气环流异常稳定,同时南支槽比较活跃,是引起冬季南方地区大范围持续低温雨雪冰冻灾害的重要原因。     

贵州省两次低温雨雪冰冻天气过程对比分析

该文利用NCEP再分析资料(水平分辨率2.5°×2.5°)以及常规的地面观测资料对贵州省2008年1月13日—2月14日和2016年1月21—25日的低温雨雪冰冻天气过程进行分析。可以看出两次天气过程中阻高偏强,在北极地区都出现了突然的升温,使得北极涡旋逐步被暖流挤出极地,是这两次低温雨雪冰冻过程中降温的主要原因。2008年1月的低温雨雪过程是在拉尼娜整体气候背景偏冷的情况下冷空气分3次爆发并持续了近1个月。而2016年1月在厄尔尼诺背景下气候背景偏暖,此次贵州的低温雨雪过程中,冷空气只爆发了1次且只持续了近5 d。从以上分析可以看出2008年1月低温雨雪天气发生的必然性和持续性以及2016年1月低温雨雪天气的突发性和短暂性;与2008年1月的多次冷空气爆发相对应,该时段贵州中层一直有明显的逆温存在,为这次持续性的低温雨雪过程提供了温度层结条件。2016年1月21—22日贵州低层出现了较弱的逆温,所以此次过程只在21日夜间出现了明显降雪,之后以低温为主,冰冻不是很明显。两次低温雨雪冰冻过程都有明显的锋区和上升气流存在,为这两次过程提供了动力和抬升力条件,其中2008年的是一次持续性过程,2016年则持续时间较短。     

中国南方大范围持续性低温、雨雪和冰冻组合性灾害事件:客观识别方法及关键特征

组合性灾害事件是指同时出现的若干个天气灾害的组合,它的发生会明显加重致灾程度。本文利用1961～2013年冬季我国南方区域206个台站的日平均温度、日降水量及雨凇资料,建立了冬季大范围持续性低温、雨雪和冰冻组合性灾害事件的客观识别方法,并揭示了三类组合性灾害事件的关键特征。首先,基于低温、雨雪、冰冻天气的强度和面积阈值以及持续天数建立了大范围持续性低温事件、雨雪事件以及冰冻事件各自的客观判识方法。在此基础上界定出了三类常见组合性灾害事件,即低温—雨雪灾害事件（C-RS）、低温—冰冻灾害事件（C-F）以及低温—雨雪—冰冻灾害事件（C-RS-F）。三类组合性灾害事件常见于1月上旬至2月中旬。尽管三类组合性灾害事件在低温和降水等方面有相似之处,但其形成条件却明显不同。充沛的水汽供应和大范围强烈的水汽辐合是低温—雨雪灾害事件和低温—雨雪—冰冻灾害事件发生的关键条件,而逆温层和冷垫则是低温—冰冻灾害事件和低温—雨雪—冰冻灾害事件发生的必要条件。亚洲中高纬大型斜脊系统是低温—冰冻灾害事件和低温—雨雪—冰冻灾害事件的关键环流特征,为强冷空气活动提供了有利环流条件。低温—雨雪灾害事件期间亚洲中高纬则盛行波状环流,有利于适度冷空气活动。在水汽供应和逆温层形成方面,三类组合性灾害事件受控于不同的副热带异常环流系统。孟加拉湾南支槽和南海上空异常反气旋分别是低温—雨雪灾害事件和低温—冰冻灾害事件形成的副热带关键环流系统,而孟加拉湾南支槽和西北太平洋异常反气旋相结合为低温—雨雪—冰冻灾害事件形成的副热带关键环流系统。     

2011年1月黔西南州低温雨雪冰冻天气成因初探

该文利用黔西南8个县市台站的降水、CEP/NCAR逐月再分析资料,分析2011年1月持续低温雨雪冰冻天气同期大气环流异常的特征。结果表明：2011年1月持续的大气环流稳定维持和中低层丰富的水汽条件是造成此次维持低温雨雪冰冻的直接原因。     

西安市城市热岛效应卫星遥感分析

2008年初我国南方大部分地区发生了大范围、持续性的低温雨雪冰冻灾害天气,部分省市县的低温、冻雨、暴雪灾害属历史罕见。本文通过对1月10日-2月2日4次雨雪过程期间南方整体环流背景的描述,得到有利于雨雪天气产生并长期维持的环流背景场;同时副高偏强偏北,南支槽发展强烈,使得低层带来旺盛的偏南气流水汽输送。在江南华南一带的准静止锋长期维持是造成雨雪天气成灾的直接原因,静止锋与高低空急流的耦合抬升共同作用,以及南支气流对静止锋强度的影响,是使地面锋线附近产生强降水的主要因素。最后重点分析了第3次雨雪天气过程中的锋区东段与锋区西段的结构特点,得出造成冻雨和冰雪不同天气的空间场特征。     

080125南方低温雨雪冰冻天气持续降水的数值模拟

利用WRF模式对2008年1月25—29日中国低温雨雪冰冻天气过程进行模拟。结果表明,雨雪期间长江中下游及以南地区长时间存在着高低空急流的耦合形态,且低空急流不断向雨雪区域输送暖湿水汽,使该地区低层的水汽辐合,促进大范围雨雪发生和维持：强高空辐散的抽吸作用,促进低空辐合、整层上升运动加强以及正涡度的维持．干冷空气从对流层高层倾斜南下加强了对流不稳定能量的积累.本次雨雪冰冻天气过程中存在明显的干侵入,降水区北侧对流层高层高位涡干冷空气沿等相对湿度（RH）线密集带侵入低层,促使雨区低层位涡中心迅速增大,促进强降水发生;本次过程表明位涡和降水有很好的对应关系,这对降水预报有很好的指示意义。由于极涡偏强促使冷空气南下,南方近地面浅薄冷空气使雨水结成冰导致灾害发生。     

黑潮SSTA与赤道太平洋风场及ENSO关系初探

利用NCEP/NCAR的1950—1998年海表温度场和1958—1997年海表风场再分析资料,采用相关、合成等分析方法,研究了黑潮区域SSTA(sea surface temperature anomaly)与太平洋风场的关系。结果表明:从SSTA滞后风场3月起,与其关系密切的经向风关键区位于赤道西太平洋(140~160°E,5°S~5°N),纬向风关键区位于赤道中太平洋(160°E~150°W,5°S~5°N),两者对SSTA的影响均可持续6月左右;纬向风关键区的强度和范围均大于经向风。进一步研究表明,黑潮SS-TA与ENSO事件有着密切的联系:E l N ino(La N ina)事件当年11月—次年12月期间黑潮海温多为正(负)异常。     

北大西洋海表面温度锋与大西洋风暴路径及大气大尺度异常的关系研究

运用NCEP、Had ISST再分析资料,北大西洋涛动(NAO)月指数序列,探讨了海表面温度(SST)锋的时空变化特征,揭示了北大西洋SST锋的主要气候变率及其与北大西洋风暴轴和大气大尺度环流异常的关系。研究表明,剔除季节循环后的SST锋显示其最主要变率为锋区的向南/北摆动,其对应的风暴轴发生相应的西南/东北移动,并同时在北大西洋上空对应一个跨海盆的位势高度负/正异常。这种环流异常可引起高纬度海平面气压(SLP)的反气旋/气旋式环流,这有利于增强海表面风对大洋副极地环流的负/正涡度异常输入,进一步减弱/加强了高纬度上层冷水向SST锋区的输送。北大西洋SST锋的另一主要模态为锋区在南北方向的分支和合并。当SST锋异常在40°N~45°N以单支形式加强时,对流层位势高度场和SLP南北梯度增大,对应NAO正位相,此时风暴轴也为单支型;同时SLP异常场促使冰岛附近具有气旋式风应力异常,亚速尔地区具有反气旋式风应力异常,导致副极地环流和副热带环流均加强,增加高纬度冷水和低纬度暖水在锋区的输入,从而进一步增强40°N~45°N附近的SST锋区。当SST锋异常在40°N~45°N纬带南北发生分支时,风暴轴也同时出现北强南弱的南北分支,此时对应了负位相NAO,来自北南的冷暖水输送减弱,SST锋也发生减弱分支。此外,位于大洋内区的SST锋东端也存在一个偶极子型的模态,尽管其解释方差相对较小,但仍与偏东北的NAO型具有显著相关。谱分析表明,北大西洋SST锋与风暴轴具有1~3年和年代际共振,与中高纬大尺度环流也存在周期1~3年的共变信号,其中准一年共变信号体现了SST锋和NAO之间的对应关系。进一步诊断分析表明,SST锋上空的近表层大气斜压性和经向温度梯度随着SST锋的增强而增强,经向热通量的向北输送导致涡动有效位能的增加;海洋的非绝热加热产生更强的垂直热量通量,这有利于涡动有效位能释放成为涡动动能,从而表现为该区域的风暴轴加强,并进一步影响风暴轴中的天气尺度扰动与下游大尺度环流异常的相互作用过程。     

气象报文上行传输的实时监控程序与分析

为适应新一代的通信业务平台的需要，选择了Web浏览器的客户／服务器结构，采有基于Sybase数据库和Web服务器应用程序，利用Delphi编程语言研制开发了全省上行报上行传输时效的实时监控程序，可供所有发报台站通过IE浏览器调用。     

贵阳市供电量与气象要素的关系及其预测

通过对2000—2003年贵阳市供电量与温度、相对湿度、降水、风速、体感温度、日照时数等气象因子的相关分析研究，发现电量与气象因子的变化有明显的季节性差异，其中温度对供电量的影响最直接，湿度、降水、日照等因子的影响是间接性的，而平均风速对供电量无显著影响。     

Predictability as a function of scale

Abstract

The forecast skill of the Canadian Meteorological Centre (CMC) operational global forecast/analysis system is assessed as a function of scale for the traditional forecast variable of 500‐hPa geopotential height using results from January 2002. These results are compared to an earlier analysis of forecasts from the European Centre for Medium‐range Weather Forecasts (ECMWF) which indicated unexpectedly enhanced skill at high wavenumbers (small scales) especially in the mean forecast component identified with local topographical structures. The global rms error for the CMC forecasts is dominated by the transient component compared to the mean and continues to grow with time during the six days of the forecast. Geographically the transient error grows most rapidly in middle and high latitude regions of large natural variability. The relative error behaves differently and grows most rapidly initially in tropical regions and is inferred to exhibit both climatological and flow‐dependent error growth.

In terms of spherical harmonic two‐dimensional wavenumber n, low wavenumber (large scale) 500‐hPa geopotential height structures are dominated by the mean component but beyond wavenumber 10 to 15 the transient component dominates and exhibits an approximately n–5 spectral slope consistent with a quasi‐two dimensional turbulence enstrophy cascading subrange. Error grows slowly for the large scales dominated by mean climatological structures but these are not of interest for daily weather forecasting. Transient error grows rapidly at small scales and penetrates toward larger scales with time in keeping with the expected predictability behaviour. An expression of the form f(n, τ) = 1 – e–^τ/^τp(n) is fitted to the growth of relative error as a function of wavenumber and forecast range and gives a scale dependent predictability timescale for the transient component that varies as τ_p ? n^?3/2, although the generality of the relationship is not known.

The mean component at intermediate/high wavenumbers exhibits an apparent region of enhanced skill in the CMC system apparently connected to the topography. The result supports the possibility that some small‐scale mean flow structures, although containing only a minor amount of variance, are maintained in the face of errors in other scales. The results do not support the level of enhanced skill found in an earlier analysis of ECMWF results suggesting them to be an artefact of the analysis/forecast system in use at the time.     

Potential refractivity as a similarity variable

The validity of a common radiometeorological application of Monin-Obukhov (M-O) similarity theory to potential refractivity (), which is a nonlinear combination of and q, is determined by whether the properly nondimensionalized gradient is a universal function of z/L. We develop expressions for the flux of (and its scaling parameter, *) in terms of temperature and moisture fluxes, and an M-O similarity expression for the vertical gradient. Results show that even if and q are accepted as exactly following M-O similarity expressions, when the surface layer is stable, does not obey such an expression. That is, when properly nondimensionalized, the vertical gradient of does not collapse to a single universal function of z/L. The assumption that behaves as a similarity variable is approximately correct for well-mixed surface layers under unstable and near-neutral conditions.The gradient of is an important factor in determining microwave propagation conditions. We demonstrate the error induced in a simple algorithm when is assumed to obey M-O similarity theory. An alternative methodology, consistent with the application of similarity theory to and q, is then developed without requiring that itself satisfy similarity theory.     

Rice paddies as a methane source

Rice fields are considered to be among the highest sources of atmospheric methane, an important source of global warming. In order to meet the projected rice needs of the increasing world population, it is estimated that the annual world's rough rice production must increase to 760 million tons (a 65% increase) in the next 30 years. This will increase methane emissions from ricefields if current technologies are kept. Methane emissions from ricefields are affected by climate, water regime, soil properties, and various cultural practices like irrigation and drainage, organic amendments, fertilization, and rice cultivars. Irrigated rice comprises 50% of the world-harvested rice area and contributes 70% to total rice production. Because of assured flooding during the growing period it is the primary source of methane. Rainfed rice emits less methane due to periods of droughts. Upland rice, being never flooded for a significant period of time, is not a significant source of methane. There is great potential to develop no regret mitigation options that are in accordance with increasing rice production.     

Climate Change as a Predictable Surprise

In this article, I analyze climate change as a “predictable surprise,” an event that leads an organization or nation to react with surprise, despite the fact that the information necessary to anticipate the event and its consequences was available (Bazerman and Watkins, 2004). I then assess the cognitive, organizational, and political reasons why society fails to implement wise strategies to prevent predictable surprises generally and climate change specifically. Finally, I conclude with an outline of a set of response strategies to overcome barriers to change.This paper has benefitted from the excellent input from Alex Todorov, Michael Oppenheimer, and three anonymous reviewers.