基于WRFDA-Chem三维变分同化系统的中国PM2.5和PM10资料同化试验北大核心CSCD

将大气化学三维变分同化系统WRFDA_Chem引入睿图—化学环境气象数值预报系统(RMAPS-Chem),利用2016年11月地面观测细颗粒物(PM2.5)和颗粒物(PM10)逐小时质量浓度资料进行同化预报试验:6 h循环同化结果表明,WRFDA-Chem对初始场PM2.5和PM10的模拟偏差和相关性有显著改善,均方根误差(RMSE)减小40%左右,相关性提高0.27~0.37;同化对预报改进能持续24 h以上,PM2.5(PM10)浓度预报RMSE降低25%(10%),相关性提升14%(25%);加密同化频次(逐小时循环同化)进一步改进预报效果。未来需要进一步开展同化数据质量控制方案研究以优化业务预报效果,并在深入理解模式不确定性和偏差来源的情况下,进一步开展模式和同化系统的协同发展。     

我国东南沿海午后短时降水极端峰值强度与湿度和地表气温的关联

利用中国东南沿海地区55个站点的逐时降水、日平均地面温湿场、低空气温露点差及OISST海表温度资料,对午后短时降水的极端峰值强度与湿度和地表气温的关联进行分析。结果表明,东南沿海地区午后短时降水极端峰值强度随气温的变化趋势存在明显变化,日最高气温低于29℃时,峰值强度随气温升高而上升;日最高气温高于29℃时,峰值强度随气温升高而下降。分析水汽条件作用发现,峰值强度在高温条件下随气温的升高而下降的现象与相对湿度变化有关,日最高气温较高时,相对湿度随气温的升高而大幅减小。初步分析可知,当陆地达到较高温度并进一步增温时,附近海域海表温度变化不大,使得洋面水汽含量增加较少。在陆地水汽主要来自于海洋的情况下,伴随陆地的进一步升温,地表相对湿度将减小。     

CORRELATION BETWEEN PEAK INTENSITY OF EXTREME AFTERNOON SHORT-DURATION RAINFALL AND HUMIDITY AND SURFACE AIR TEMPERATURE IN SOUTHEAST COAST OF CHINA

Using hourly rainfall intensity, daily surface air temperature, humidity and low-level dew point depressions at 55 stations in the southeast coast of China, and sea surface temperature from reanalysis in the coastal region, this paper analyzes the connection between peak intensity of extreme afternoon short-duration rainfall (EASR) and humidity as well as surface air temperature. The dependency of extreme peak intensity of EASR on temperature has a significant transition. When daily highest surface temperature is below (above) 29°C, the peak rainfall intensity shows an ascending (descending) tendency with rising temperature. Having investigated the role of moisture condition in the variation of EASR and temperature, this paper discovered that the decrease of peak rainfall intensity with temperature rising is connected with the variation of relative humidity. At higher temperatures, the land surface relative humidity decreases dramatically as temperature further increases. During this process, the sea surface temperature maintains basically unchanged, resulting in indistinct variations of water vapor content at seas. As water vapor over land is mainly contributed by the quantitative moisture transport from adjacent seas, the decline of relative humidity over land will be consequently caused by the further rise of surface air temperature.     

暴雨中尺度模式的发展历程和研究进展

短期数值天气预报模式的发展,由于具备了对动力辐合、湿物理及边界层等过程和实际地形的刻画能力,在分辨率提高到几十公里尺度时,可以对暴雨进行数值预报。经过近50 a的发展,暴雨中尺度模式经历了静力平衡到非静力平衡、粗分辨率到高分辨率、简单物理过程到细致物理过程、云雨隐式预报到显式预报、简单初始化到复杂同化等的转变。本文从暴雨中尺度模式框架、物理过程和初始化方法三个方面,回顾了国内外主要暴雨中尺度模式的发展历程和重要进展,同时指出了未来模式可能的发展趋势并给予了分析讨论。     

北京城区与郊区雷暴气候特征及其变化对比分析

利用1961～2007年北京雷暴资料,采用气候倾向率、多项式曲线拟合和Morlet小波分析方法,对北京城区与郊区雷暴气候特征及其变化趋势进行了对比分析。结果表明：1）北京地区雷暴具有明显的月和日变化特征,5月是突增期,9月是陡减期,7月为峰值期。2）初雷日期提前、终雷日期推后和雷暴期延长的趋势,都以城区最为明显。3）城区与郊区年雷暴日数有着截然相反的变化趋势。郊区年平均雷暴日数虽多,但年雷暴日数表现为波动式减少的趋势;城区年平均雷暴日数虽少,但年雷暴日数却呈现出波动式增加的趋势。城区雷暴日数增多趋势可能与城区增温效应以及相对湿度≥85％的日数增加有关;郊区雷暴日数减少可能与其相对湿度呈明显的下降趋势有关。4）城区与郊区年雷暴日数的变化具有多重周期性,其中16～18年的长周期和3～5年的短周期特别明显。     

中国大陆地区小时极端降水阈值的计算与分析

利用广义极值分布和百分位两种阈值确定方法,对我国465个气象站点不同极端程度的小时降水强度阈值进行了分析。广义极值分布结果表明,重现期为2、5、10、50a的降水强度阈值具有一致的空间分布特征：华南沿海阈值最高,长江中下游地区北部、四川盆地西部、华北地区东部次之,云南中西部、华北西部和东北西部阈值相对更低,最小值出现在我国西部地区。百分位法得到的阈值空间分布呈现出与广义极值分布结果较为一致的东南大、西北小的整体特征。考察465站中位数发现,第99．9百分位的强度阈值与二年一遇降水的阈值接近。具体分析各站第99．9百分位降水阈值对应的重现期发现,长江流域及其以南地区重现期大多低于2a;35°N一带重现期长于4a;我国北方和西北部分地区重现期长于8a。     

北京地区暴雨气候特征及其变化分析

利用1961～2007年北京地区降水资料,采用气候倾向率、多项式曲线拟合和Morlet小波分析方法,对北京地区暴雨的气候特征及变化趋势进行了分析,结果表明:1)北京地区暴雨有明显的月变化特征,8月上旬(北京奥运会开幕式前后)是北京地区暴雨出现最为集中的时期。2)1961～2007年北京地区暴雨日数总体表现为波动式的缓慢下降,沙河暴雨日数的下降趋势最不明显,西郊居中,南苑暴雨日数的下降趋势最明显。3)暴雨日数的增减变化具有阶段性特征,1990年前南苑暴雨日数的变化与沙河、西郊有着完全相反的变化趋势。4)北京地区暴雨日数变化具有多重周期性,南苑、西郊和沙河暴雨周期日数不同。