基于双频星载降水雷达GPM数据的华南地区降水垂直结构特征分析

华南汛期作为我国雨季爆发的第一阶段一直是预报与研究的热点问题,对其降水-云宏微观垂直特性的认识还不够深入。双频星载雷达资料对强、弱降水三维探测进行优化,并补充对洋面降水的探测。借助这两方面优势,对华南对流性、层云性两类主要降水类型的垂直特征进行统计,分析降水反射率因子与降水粒子垂直分布、亮带特征与垂直分层降水贡献,对比华南陆地在回波顶高方面与南海洋面的异同,最后针对华南前后汛期的降水垂直分布特征进行分析。(1)对流性降水反射率因子快速增长区域主要发生在低层,层云性降水反射率因子快速增长区域位于亮带层附近。(2)当发生强降水时,对流性降水的粒子浓度并不是总高于层云性降水,但前者粒子半径大于后者;强层云性降水往往来自于大小均一的粒子聚集,并没有形成更大直径的液滴。(3)华南陆地回波顶高季节变化较南海洋面强烈,浅薄对流降水发生频率受季风影响从春至秋存在先增后减特征,深对流发生频率在夏季增幅显著。南海地区回波顶高虽无明显季节变化但在3 km和5.5 km存在明显的双峰特征。(4)前汛期对流性降水的高浓度、大尺度的粒子更利于向更高高度发展,而层云性降水粒子浓度及半径的垂直分布在华南前后汛期无明显差异。前后汛期回波顶高异同主要出现在广西中部,广东中部和沿海地区。      

GSI同化系统的背景误差协方差特征及对预报的影响

在同化系统中使用更合理的背景误差协方差对于得到更良好的同化效果至关重要。首先采用NMC方法针对中国区域构建更适合WRF-ARW区域预报系统的B矩阵,并对比分析了其与GSI同化系统预设的NCEP预报系统的B矩阵在分析变量间的平衡关系、分析控制变量的标准差、水平和垂直特征尺度等方面的特征差异。参照这些特征差异设计单点观测试验、背景误差协方差调优参数敏感性试验,确定针对中国区域构建B矩阵的最佳调优参数。并讨论其对一次季风低压强降水天气过程的循环同化和预报效果的影响。结果表明,采用最佳调优参数使用针对中国区域构建B矩阵的试验(Sen6)对V风分量场和相对湿度场的预报性能改进显著,同时也引出了GSI同化系统背景误差协方差参数调优(尤其是水平特征尺度参数调整)的两难问题。在此基础上,采用Hybrid同化方法使用针对中国区域构建B矩阵的循环同化试验(Hyb3)可以进一步改善预报效果,并在一定程度上修正个例模拟雨带的位置。      

动力降尺度和多物理参数化方案组合对华南前汛期降水集合预报的影响研究

针对华南前汛期降水过程,基于全球集合预报系统（GEFS）资料,利用WRF中尺度模式以及GEFS动力降尺度获取的区域集合预报初值场,通过多物理过程参数化方案组合和模式积分方法实现华南前汛期降水的区域集合预报。对2019年5月15日—6月15日共32天的华南前汛期降水过程进行了单一物理过程区域集合预报（REFS_SINGLE）和多物理过程区域集合预报（REFS_MULTI）的数值模拟批量敏感性试验,通过GEFS、REFS_SINGLE和REFS_MULTI的对比分析,探讨多物理过程参数化方案组合对华南前汛期降水的影响,同时利用一次华南前汛期暴雨过程进一步探讨集合预报试验的预报效果。结果表明:（1）REFS集合平均的预报效果明显好于控制性预报。（2）REFS降水集合离散度与预报误差的对应关系好于GEFS。（3）积分48小时后,REFS_MULTI和REFS_SINGLE的扰动能量分别是GEFS的4.7倍和6.3倍。（4）降水级别越大,REFS的TS评分效果就越好于GEFS;REFS_MULTI略微好于REFS_SINGLE。（5）基于32天的批量试验,REFS的AUC值有28天大于GEFS,REFS_MULTI有22天大于REFS_SINGLE,表明REFS的预报技巧好于GEFS,且REFS_MULTI的预报技巧好于REFS_SINGLE。      

高原横切变线与高原低涡关系的初步研究

基于大气运动方程组及散度方程,对高原横切变线上扰动稳定性问题以及切变线诱发高原低涡的动力学机制进行了理论分析并用欧洲中心(ECMWF)ERA-interim再分析资料对其进行验证。得出高原横切变线是高原低涡产生的重要背景场,切变线以南的水汽输送与辐合对于低涡的诱发作用是大气处于不平衡状态而引起散度场调整的结果,辐合增强区有利于高原低涡生成,低涡中心对应非平衡正值中心,低涡外围为非平衡项负值区。非平衡项负值大值与水汽辐合带的重叠区对降水落区有较好的指示意义。当高原南部的西南风带向东或东北方向移动或当低涡下游出现非平衡项负值中心时,低涡亦同向移动。若高原出现气旋式环流并且环流中心与非平衡项正值中心对应时,有利于低涡生成;进一步,当低涡中心与非平衡项正值中心对应且正值中心数值不断增大时,低涡趋于发展加强。     

北京市就业密度分布的空间特征

本文分析了2008年北京市就业密度空间分布的现状结构,并运用非参数局部回归的方法模拟了2004年和2008年北京市的就业密度陆线,进而分析北京市就业密度分布的空间特征。研究表明：从就业密度的角度,2004年～2008年间,在城市规划的引导作用下,尽管城市单中心结构仍然突出,经济空间结构已经开始出现多中心发展的雏形。其中...     

东亚地区城市体系研究

东亚地区作为一个整体崛起于20世纪后期,而其城市则是构建东亚生产网络的关键节点。本文利用现有的5种计量方法来分析东亚地区城市体系的城市人口规模等级结构特征,发现：东亚地区的城市体系基本符合二倍律法则,而东亚诸国内部的城市规模等级结构可以大致分成“正金字塔型”和“纺锤型”两种类型;城市体系的城市分形维度很低,基本上都属于首位型的位序一规模分布。     

中国城市与区域管理研究进展与展望

本文总结了2005年来城市与区域管理学科的研究进展,提出这些进展主要表现在下列5个方面：①城乡统筹理论与模式探索深入;②区域统筹管理在对区域分异的现象认识更细致;③区域结构与地缘政治经济学研究提出了都市圈网络概念并发展出枢纽一网络结构观点;④城市发展管治模式在公共服务管治和高技术产业集群管治模式方面取得进展;⑤区域知识管理围绕创新城市理论取得突破。与国外比较,有特色也有侧重点不同,目前需要在区域管治一般理论、产业集群组织动力学方面和低碳城市管理方面深人研究。文章认为,经过几年发展,城市与区域管理在中国已经取得明显的进步,在下一个五年,结合科学的发现和国家需求,城市与区域管理学科在理论上和应用上都将取得重大进展。     

基于路径相似的登陆热带气旋降水之动力-统计集合预报模型

数值天气预报(NWP)过去几十年在热带气旋(TC)预报方面的最大进步是越来越准确的路径预报。对于登陆TC降水的预报,目前以数值模式为代表的技术手段预报能力还十分有限。围绕动力-统计结合之方法研究,初步发展了登陆热带气旋降水(LTP)预报的一种新方法:基于路径相似的登陆热带气旋降水之动力统计集合预报(LTP_DSEF)模型。该方法主要分为五步:TC路径预报、相似路径TC识别、其他特征相似性的判别、TC降水集合预报和最佳预报方案选择;涉及两个关键技术:TC降水分离的客观天气图分析法(OSAT)和TC路径相似面积指数(TSAI)。LTP DSEF模型对2012-2016年影响华南地区出现最大日降水量≥100 mm的21个TC的定量降水预报(QPF)试验结果显示,该模型对登陆TC过程降水的预报结果优于动力模式。登陆TC过程降水≥50 mm情况下,建模样本和独立样本平均TS评分均高于动力模式(EC、GFS、T639)相应的最好表现。对LTP_DSEF模型三个最佳方案的参数取值分析显示,起报时刻参数设定为最临近影响时刻即TC对陆地产生降水的前一天12:00 UTC、集合参数取最大值时预报效果稳定趋好。     

四川50年来气候变化分析及未来趋势预测

根据四川地区十几个气象站日本世纪４０年代以来的温度、降水观测记录，用数理统计方法分析了四川地区气温、降水的时间的演变规律及空间分布特征。并通过两种气候预测方案（基于均生函数的正交筛选方案和基于均生函数的主成分方案）建模，在对方历史资料拟合的基础上，对四川未来气温和降水趋势做出了长期预测。     

强台风“菲特”(1323)极端降水研究进展

台风暴雨灾害是台风三类灾害(暴雨、大风、风暴潮)之首,而台风极端降水是暴雨灾害的直接原因,对台风极端降水的研究有利于增强对台风极端降水机理的认识和提高极端降水的预报水平。强台风“菲特”(1323)具有登陆强度历史罕见、降雨强度大、影响范围广、引发灾害重等特点,本文对“菲特”极端降水特征及其形成机理研究进行了回顾和总结。“菲特”的强降水过程主要分为两个阶段,造成了杭州湾一带和浙闽交界处两个强降水中心。“菲特”极端降水之所以产生,源于环境因子、地形和内部条件多尺度相互作用:环境因子涉及双台风作用、弱冷空气侵入、台风倒槽、垂直风切变和高空急流等,其中“丹娜丝”台风外围偏东气流源源不断的水汽输送是“菲特”极端降水形成的关键物理因子;山脉等地形增幅作用是浙江余姚等地出现历史性强降水的重要原因;水汽辐合和凝结与霰的融化和对流区雨滴的迁移是暴雨增幅重要的内部因素。