2015—2019年辽宁省暴雨红色预警信号分布及其特征

利用2015—2019年辽宁省发布的暴雨红色预警信号和1605个自动站的分钟级降水资料,统计暴雨红色预警信号和短时大暴雨年际变化和时空分布,分析暴雨红色预警信号的高分布区、易发时段。结果表明：2015—2017年辽宁省暴雨红色预警信号发布站数逐年递增,最大值出现在2017年,发布站数为147个;2015—2018年预警信号准确率提升,提前时间略减少,最低值为2018年,提前时间为19 min;2019年比2018年暴雨红色预警信号发布站数减少59个,提前时间增加29 min;暴雨红色预警信号的空间分布为东南部地区多、中部地区少;暴雨红色预警信号多在夜间发布;在辽宁省发布的50%以上的暴雨红色预警信号中,降水量达到预警发布标准的时间滞后于最大雨强出现时间90 min,最大雨强出现时间为暴雨红色预警信号发布的重要指标。为了达到防灾减灾的服务效果,发布暴雨红色预警信号时,应充分考虑最大雨强出现时间、发布时机、短时大暴雨高发区及地形的影响。     

华南飑线系统对流与层云区闪电起始和通道位置处的云微物理特征

利用广州S波段双偏振雷达观测数据和低频电场探测阵列三维闪电定位数据, 分析了2017年5月4日和5月8日华南地区两次飑线过程中闪电起始和通道位置处的雷达偏振参量和降水粒子特征。两次飑线中约80%的闪电起始和通道(统称闪电放电)定位于对流区。对流区闪电放电位置处的雷达反射率(Z_H)要比层云区平均大4~5 dBZ, 其它偏振参量的平均值较为接近。闪电放电位置处的Z_H中值随高度增加而减小, 但差分反射率(Z_DR)、差分传播相移率(K_DP)和共极化相关系数(CC)在-10 ℃层以上随高度变化不大; -10 ℃层以下, 对流区闪电放电位置对应Z_DR和K_DP随高度下降明显增大。闪电起始位置的平均Z_H比闪电通道位置处的平均Z_H大1~2 dBZ, 但前者在对流区内对应Z_H分布峰值区间为25~30 dBZ, 弱于后者的30~35 dBZ; 同时, 它们的对比关系在-20 ℃层上下不同。对流区内闪电放电位置处的主导性粒子是霰和冰晶, 它们的区域占比接近。在层云区内, 闪电放电位置主要是干雪和冰晶, 干雪区域的占比显著大于冰晶。      

2019年马六甲地区红色精灵观测及母体雷暴分析

红色精灵是一种发生于闪电放电活跃的雷暴云上空的中高层大气瞬态发光现象,它们通常由中尺度对流系统层状云降水区内的强地闪回击产生,是对流层和中间层之间的一种能量耦合过程。目前,有关中国南海及东南亚地区的红色精灵观测鲜有报道。为了进一步了解热带地区产生红色精灵事件的沿海性雷暴特征,于2019年利用低光度光学观测系统和低频磁场天线在马来西亚马六甲地区开展了地基观测。实验于11月9日、12月11日和12月15日三次在沿海雷暴上空共捕捉到7例红色精灵事件,其中包括4例圆柱型、2例胡萝卜型和1例舞蹈型。结合闪电定位、云顶亮温和低频磁场信号等同步数据,分析表明所有事件均由正极性地闪回击产生,且母体闪电回击位于雷暴对流区附近（云顶亮温≤ 210 K处）,这可能是该地区产生红色精灵的沿海性雷暴的共同特征。此外,红色精灵生成期并不是闪电活动最强期,而是发生于闪电频数短暂降低后,这表明红色精灵的发生可能是该地区成熟雷暴中对流减弱的一个信号。     

海河流域东北冷涡背景下的降水预报订正研究

针对海河流域东北冷涡降水样本,应用海河流域加密自动站降水资料及欧洲中期天气预报中心（ECMCWF）降水预报资料,利用滑动相关分析方法建立重组预报序列,基于加密自动站24 h累积降水量及重组24 h降水预报序列的Gamma累积概率分布曲线,采用预报—实况概率匹配方法建立1～3日的短期订正模型并进行试报检验。结果表明:欧洲中心数值模式对于海河流域东北冷涡降水的预报较实况偏慢;概率匹配法主要通过订正降水量级来改善预报结果,订正后降水预报对于小雨、大雨、暴雨预报的TS（Threat Score）评分技巧均有提升,尤其对于大雨和暴雨及以上量级预报,订正后预报量级及预报落区大小均与实况更加接近,订正效果显著。东北冷涡降水对流性强,模式预报能力弱,而订正后预报能有效提高此类强降水的预报技能,具有较好的应用价值。     

上海地区单季晚稻生长期降水量对产量的影响及产量预估

为探索上海地区单季晚稻生长期内降水量分配对产量的影响。采用降水集中度（Precipitation Concentration Degree, PCD）和集中期（Precipitation Concentration Period, PCP）研究1971～2015年单季晚稻全生育期内降水非均匀分布特征,运用趋势分析法研究单季晚稻全生育期降水分配情况及各生育期降水量与产量之间的关系,基于CMIP5全球气候模式情景下降水预估资料,估算2020～2045年上海地区单季晚稻生长期降水量对气象产量影响变化。结果表明:近45年单季晚稻生长季PCD变化趋势不显著,降水分布不均匀, PCP主要集中在7月27日至9月11日,即孕穗期和抽穗期;在分蘖期的降水量占全生育期总量的29.9%,孕穗期占26.2%,抽穗期占7.1%,成熟期占10.8%,分蘖期和孕穗期降水占全生育期的1/2以上;孕穗期降水量与单季晚稻气象产量的负相关关系达显著水平（p＜0.05）;未来30年内降水量对单季晚稻气象产量的负效应略大于正效应,即减产作用大于增产作用。未来气候变化情景下单季晚稻生长期内降水量的变化对产量有影响,应制定相应的适应措施。     

协调大集合模拟下全球海表面温度对北极对流层早冬增暖的影响

本文使用六个不同的最新大气模式进行了协调数值集合实验,评估和量化了全球海表面温度(SST)对1982-2014年冬季早期北极变暖的影响.本研究设计了两组实验:在第一组(EXP1)中,将OISSTv2逐日变化的海冰密集度和SST数据作为下边界强迫场;在第二组(EXP2)中,将逐日变化的SST数据替换为逐日气候态.结果表明:(1)EXP1的多模式集合总体平均值显示0.4℃/10年的近地表(约850 hPa)升温趋势,为再分析数据结果中升温趋势的80％.(2)在这六个模式中,模拟的变暖趋势均很强,幅度为0.36-0.50℃/10年.(3)全球海表温度可以解释北极对流层中低层EXP1的大部分模拟的变暖趋势,占再分析数据结果的58％.(4)再分析数据结果中,北极上空的对流层上层变暖(约200 hPa)不是由强迫信号而可能是由自然气候变率引起的.本文还探索了影响北极初冬变暖的可能源区,并讨论了该研究的局限性.     

西北太平洋热带气旋路径的历史模拟

基于IBTrACS提供的热带气旋最佳路径数据集,在统计分析历史热带气旋的发生年频次、发生位置、路径移动及强度变化等的基础上,建立了西北太平洋热带气旋轨迹合成模型。模型包括生成模型、移动模型、消亡模型及强度模型4个部分,并从地理轨迹密度、年登陆率、登陆风速分布三个方面,对模拟的气旋路径与历史气旋路径进行比较,以验证模型的准确性和可靠性。结果表明,构建的西北太平洋热带气旋全路径统计模拟模型稳健可靠,可进一步应用于研究区热带气旋的定量精细化的风险评估,能提高气旋风险灾害评估的可信度。     

2014年夏季长江流域持续性低温的大尺度环流异常

采用中国地面站气温逐日观测资料、NOAA全球逐日海表温度资料,及NCEP/NCAR的全球日均再分析资料,研究了2014年持续性低温的三维结构及大尺度环流异常。结果表明,2014年的低温异常,除了在陆地上区域性地出现在长江流域,还以大尺度带状的形式、从陆地延伸到海洋上。这种带状异常不只出现在近地面,在大气各层（925～500 hPa）都能看到。分析指出,大气中的这个低温带主要由高纬大气环流异常造成。在位势高度场上,最重要的异常出现在高纬60°N,有呈带状的位势高度正距平,它引导（距平意义上的）偏北气流从正北和东北偏东方向侵入,在其南侧形成一带状的偏低温区。大气各层均呈现出这种在高纬有位势高度正距平、相应地在稍南的低纬（40°N）有位势高度负距平、两者之间为低温区的分布特征。从低层往上,这种配置型式整体表现出由南往北的倾斜,其垂直剖面表现为距平意义上的、大尺度、类似于锋面的倾斜结构。文中用简单的概念模型对此进行理解,认为这种结构是由大气动力异常和热力异常相互影响、共同作用而形成的。     

基于变交摄影的隧道3D重建方法

针对传统的正直摄影整体精度低和交向摄影效率差的缺点,该文提出了一种新的摄影方式——变交摄影。采用变交摄影方式对隧道表面信息进行图像采集,利用三维场景结构恢复(SFM)技术理论进行隧道的3D重建。结果表明变交摄影具有高效率、高精度的优点。将变交摄影3D重建结果与Leica激光扫描仪测量结果进行了对比分析,数据表明变交摄影三维重建模型具有较高精度。     

同震地表位移的单站时间基线模型解算

针对强震时GPS双差相对定位精度受参考站位移的影响,而精密单点定位数据处理过程又相对复杂等问题,该文采用单站时间基线模型解算实时同震地表位移。依据短时间内对流层延迟等误差强相关和模糊度固定不变的特性,利用消电离层星间单差观测值,并对卫星钟差进行改正,建立时间基线差分解算模型。实验结果表明,本文方法所得测站位移结果与SOPAC解的互差的均方根误差在N、E、U这3个方向上分别为5.4、4.1和12.2mm,基于单站的处理方法,该文所得结果比SOPAC解更准确地反映地震期间地表运动。