南极数值天气预报应用与研究进展

多个业务化的全球预报模式和有限区域预报模式应用于南极地区,已经成为南极天气预报和南极气候诊断研究的主要工具.现今南极地区的数值天气预报模式在模拟南极大气环流和天气系统方面性能不够理想,原因是多方面的:南极天气气候的特殊性(包括边界层的参数化、中尺度气旋等)、模式对南极复杂地形的描述不够充分、由于缺乏观测资料而使得模式的...     

南极固定翼飞机航空气象保障业务述评

中国已经开始利用固定翼飞机在南极开展科学考察和执行后勤保障任务,建立较完备的南极机场气象观测系统和航空气象预报保障系统并提供安全可靠的气象保障服务已迫在眉睫。在对国际上已开展的南极固定翼飞机航空及其气象保障业务现状调研的基础上,对影响南极固定翼飞机飞行的低云、低能见度、结冰、低空风切变等关键气象要素进行了论述。结合我国国内民用航空和空军航空气象保障的情况,讨论了在南极开展固定翼飞机航空气象保障所需的机场气象观测设备、数值天气预报资料和航空气象预报内容等问题。提出了对我国南极固定翼飞机航空气象保障工作的设想:根据极地天气气候特点,评估机场地理位置和当地历史天气事件及气候背景,建立较为完备的气象观测系统;参照民航气象预报内容,重点考虑中山站的机场预报、着陆预报和起飞预报,并加强关注可能对航空产生危险的下降风、吹雪、雪暴和低空风切变等天气现象。     

近年来GRAPES-SDM沙尘模式预报效果检验评估

使用天气学检验方法,对中国气象局兰州干旱气象研究所目前使用的GRAPES-SDM沙尘暴预报业务模式在2008-2011年春季沙尘天气预报情况进行检验评估。结果表明：①自2008年以来,GRAPES-SDM沙尘暴模式对中国北方区域沙尘天气的模拟预报能力较好,TS评分和预报效率保持较高的水平;②模式对内蒙古地区、河套地区及甘肃河西地区的预报效果最好,但常有空报或预报沙尘强度偏强的现象;模式能预报出南疆盆地的沙尘天气,但常有预报范围偏小、强度偏弱的现象;对青海地区的沙尘天气常有漏报现象;③模式对沙尘暴频发地区的预报效果较好,对沙尘天气偶发地区容易漏报,模式对新疆东部、内蒙古中西部地区空报较多;④模式对大范围沙尘天气过程的预报能力较好,对零星沙尘天气预报能力较差。通过检验,我们还提出了改进和完善GRAPES-SDM沙尘暴预报系统的一些建议。     

南极两站X/L双频段遥感接收系统及研究应用

卫星遥感是南极研究的重要工具。2009年底和2010年初,我国南极长城、中山站的X/L双频段卫星遥感接收系统分别建成并投入使用,此系统可接收美国NASA的Terra和Aqua卫星的MODIS数据、NOAA系列卫星以及我国风云一号卫星的数据,实现了对南极地区天气、积雪、海冰以及南大洋海洋生态等的实时监测,并将在我国多个学科领域的南极研究中发挥重要作用。本文在说明了此卫星遥感接收系统的组成结构、运行方式和数据产品种类后,对此系统的使用情况做了一些介绍,对将使用此系统数据开展南极下降风、南极冰雪覆盖及反照率、南极大气和海洋数值模式等各领域的研究工作进行了初步探讨。     

GRAPES-SDM沙尘模式预报与卫星遥感监测结果对比

GRAPES-SDM沙尘模式和卫星遥感监测是目前沙尘暴监测预报业务中重要的工具.本文使用天气学检验方法,对中国气象局兰州干旱气象研究所目前使用的GRAPES-SDM沙尘模式2012年春季沙尘天气预报情况以及FY-2D卫星遥感产品沙尘指数IDDI的监测效果进行检验评估.结果表明:沙尘模式在西北沙尘暴预报业务中具有很好的预报参考价值,卫星遥感沙尘指数也具有较好的监测效果,但两者均存在一定的问题.沙尘模式对大范围沙尘暴过程有较好的预报能力,但对沙尘强度预报偏强;卫星遥感沙尘指数虽然不能定性地表示沙尘强度,但是在一定程度上能够反映沙尘强度的变化,不过反映沙尘强度的数值及其分布区间还有待于进一步完善.卫星遥感在南疆盆地常会将大片深厚的沙尘气溶胶区域误判为云区,造成对沙尘天气特别是沙尘暴天气未能识别的现象,另外IDDI指数不能用于夜间沙尘监测.     

南极长城站气象观测与研究

1980年以来,中国对南极的气象观测和研究已取得了显著进展.1985年2月在乔治王岛建立了南极长城气象站,国际站号为89058,此后一直进行天气观测,并向世界天气监视网发出报告.近年来,根据观测资料并结合南极和南半球其他资料,开展了极区气旋、影晌南极半岛的天气系统、大气化学、高层大气、辐射特点、南极海冰状态与气候变化关系等项目研究.这些研究对了解南极当地气候的形成、发展和变化及其对全球气候的影响提供了重要资料.     

西北春季区域性沙尘天气MOS预报方法探讨

使用T106数值预报产品建立了西北地区春季短期沙尘天气预报方程，提出对小概率事件的MOS预报方法的改良办法，结果表明，通过天气分型及天气事件等级划分的方法可以修正沙尘天气的概率分布，使得用MOS方法制作的沙尘天气的预报结果能够达到较好的效果。     

黔南8·16强降水天气过程分析

通过对黔南8.16强降水天气过程的分析,结合天气图、卫星云图、雷达产品和物理量场分析了产生此次强降水的主要影响系统及其演变过程,过程主要是由于副高东退,高空槽和低涡切变东移加深,以及低空急流、地面幅合相配合产生。并通过实况对T639数值预报产品进行检验,结果显示T639在48小时内预报场接近实况,但对系统的移动预报略偏慢,强度预报偏弱。     

泥石流区域预报中的预报降水处理

预报降水处理是泥石流区域预报的一个重要环节.在介绍了现有的泥石流预报方法的基础上,分析了不同时空尺度泥石流区域预报对预报降水的不同需求.根据精细化降水数值预报产品和多普勒天气雷达降水预报产品的特点,重点讨论了精细化降水数值预报产品用于大尺度短期泥石流区域预报、多普勒天气雷达降水预报产品用于中小尺度短临泥石流区域预报的处理方法,并建立了适应不同时空尺度(大尺度和中小尺度)的泥石流区域预报的预报降水处理系统,给出了处理实例.     

南极中山站地区冬季低温及增暖天气的变化特点

利用2003年在南极中山站考察期间所获取的气象观测资料和气象传真图对中山站地区冬季的低温及增暖天气进行了天气学分析,揭示了这两种天气的风场、温湿场以及天气现象的不同特点和相应的天气形势,为提高极区冬季气温预报水平提供了新的依据。     

Summer weather characteristics on the Grove Mountain of East Antarctica

The summer weather characteristics of the Grove Mountain, East Antarctica, are presented based on the data obtained by Chinese National Antarctic Expedition (CHINARE) in January 1999. The result shows that the pattern of daily variation of temperature and the prevailing wind direction in Grove is similar to that of Zhongshan Station. However, the daily range of temperature and strong wind frequency are much higher than those of Zhongshan Station.The change of wind direction is close to the weather system that impacted the Grove Mountain. The warm and wet air from northern parts often causes the precipitation. The clear weather appears when controlled by eastern winds in January.     

Studies on the plasma tryptophan and urinary 5-hydroxy-3-indoleacetic acid in expedition members residing in Antarctica

Ｓｔｕｄｉｅｓｏｎｔｈｅｐｌａｓｍａｔｒｙｐｔｏｐｈａｎａｎｄｕｒｉｎａｒｙ５┐ｈｙｄｒｏｘｙ┐３┐ｉｎｄｏｌｅａｃｅｔｉｃａｃｉｄｉｎｅｘｐｅｄｉｔｉｏｎｍｅｍｂｅｒｓｒｅｓｉｄｉｎｇｉｎＡｎｔａｒｃｔｉ┐ｃａＸｕＳｈｕｈｕａｉ（许澍淮）ａｎｄＸ...     

居留南极对考察队员血浆色氨酸及尿中5－羟吲哚乙酸水平的影响

为探讨南极考察队员行为／性格变化的物质基础，观察了驻长城站考察队员血浆色氨酸（Ｔｒｐ）与尿中５－羟吲哚乙酸（５－ＨＩＡＡ）变化。第８次队及第１１次队两批队员变化规律相同，即血浆Ｔｒｐ降低，尿中排出５－ＨＩＡＡ增加，血浆Ｔｒｐ变化较尿排出５－ＨＩＡＡ变化出现早，恢复慢。本文讨论了血浆Ｔｒｐ、尿中５－ＨＩＡＡ变化与行为／性格变化间可能的关系     

东南极普里兹湾1990年1—2月大风过程与气旋和锋面活动分析

本文用澳大利亚墨尔本气象中心,苏联南极青年站地面天气图和NOAA-10,NOAA-11极轨卫星云图确定了东南极普里兹湾及其附近海域1990年1—2月份气旋中心位置;讨论了这些气旋的活动特征。分析了实测大风对应的天气系统,天气形势和卫星云图特征,指出普里兹湾沿海存在气旋、锋面以及锋面云和气旋先后相继的影响。锋面及锋面、气旋先后相继影响与500hPa上的强高压脊天气形势、强风与锋面带中纹理非常不均匀区域有密切关系。     

基于SAAS与NSCAT后向散射差异的南极冰盖变化监测

雪的微波散射特性与液态水存在着密切的联系,由于融化导致的液态水成分增大将导致雪层后向散射大大降低。利用南极地区同季相SAAS(1978)和NSCAT(1996)Ku波段散射计数据进行差分处理,得出后向散射发生显著变化的地区。以EllsworthLand为例,结合自动气象站历史数据记录,得出该地区后向散射减弱部分源于气温升高融化加剧的结论。     

基于Radarsat-2双极化数据的南极半岛冰盖冻融探测研究

南极冰盖的融化对全球海平面上升和气候环境变化具有重要影响,合成孔径雷达(SAR)用于划分南极冰盖冰川带及冻融探测具有不可替代的作用。本文以南极半岛地区为例,基于C波段星载SAR影像进行南极冰盖冻融探测方法研究。通过对于南极冰盖干雪带、渗浸带和湿雪带的后向散射特征的分析,采用基于后向散射因子阈值的决策树分类划分冰盖冰川带。统计分析表明,冰川带后向散射因子分布并不集中,尤其是融化强烈时的湿雪带受融化程度影响很大,与干雪带相近而不能仅从后向散射因子数值区分。为将冰盖的冰川带分类,引入干雪带分布和海拔高度作为辅助信息,分别发展了两种决策树分类方法并比较分析,同时利用微波辐射计冰盖冻融探测结果和自动气象站数据做验证。结果表明利用双极化SAR数据的后向散射因子基于两种决策树分类都能够有效地划分冰川带并区分冻融状态,实现高分辨率的冰盖冻融探测。     

普里兹湾沿岸下降风特征分析

根据2008年南极中山站的臭氧气球探空观测和塔层自动气象站数据,以及同时期的再分析资料,分析下降风(Katabatic wind)发生时的普里兹湾沿岸和东南极内陆地区的天气形势、中山站的边界层特征、气象要素的日变化规律。并利用对数风速廓线定律模拟中山站下降风,与实测值进行对比。个例研究表明,在晴朗的夜间或多云的白天,内陆地区冰面辐射冷却,导致气温降低,与普里兹湾沿岸地区的温度梯度大。此时内陆地区受高压控制,成为辐散中心,且高压的位置决定普里兹湾东岸和西岸的下降风强度。中山站的下降风出现在边界层低层,地面风速大,风向主要为东、东北东,导致强不稳定层结、气温和位温迅速降低。对数风廓线定律模拟中山站下降风的能力有限。     

南极半岛及附近地区大风天气及其预报

南极半岛及附近地区经常出现大风天气,它是影响该地区的主要天气现象.造成大风的主要天气系统是极地气旋.极地气旋的强弱、移速和路径的不同,对南极半岛及附近地区的影响也不同.而周围的环境流场也是形成大风的重要因素.所以,分析天气形势背景,对做好该地区大风天气现象的预报是十分重要的.本文利用1985年1月到1987年10月中国南极长城站接收的智利南极弗雷气象中心播发的南半球地面传真天气图,北京气象中心绘制的南半球地面和500hPa高空天气图资料,结合长城站的地面气象观测资料,对影响南极半岛及附近地区的大风天气过程进行了分析和研究.主要根据地面天气图上的天气形势归纳为四种类型:(1)强极地高压型;(2).强副热带高压型;(3)南美大陆高压型;(4)副热带高压脊线南伸型.同时,结合分析结果提出了预报南极半岛及附近地区大风天气的思路.