DOGRAFS温度和风场的预报检验

利用新疆2012年11月1日至2013年10月31日的地面2米温度和10米风场资料,对应用改进后的新疆快速更新循环数值预报同化系统(XJ-RUC)的预报效果进行检验。结果表明：XJ-RUC系统对地面2米温度和10米风场的预报均方根误差和偏差随起报时次和预报时效的不同存在差异,在温度预报方面存在“低温偏高,高温偏低”的趋势,夏、秋、冬三季对18UTC预报最好,春季则对00UTC的预报接近实况;10米风场的预报偏差在冬季随时效推进逐渐增大,春、夏、秋三季则在06UTC出现1.0m/s左右的风速偏差极小值。不论是温度还是风速预报,均在冬季效果最差。     

Measurements and simulation of the M-component current and simultaneous electromagnetic fields at 60 m and 550 m

Simultaneous measurements of the M-component current (surges superimposed on lightning continuing currents) and the corresponding electromagnetic fields at 60 m and 550 m from the lightning channel are analyzed and simulated with a two-wave model. The measured results reveal that the M-component current at the bottom of the channel exhibits a V-shape character with a leading edge of 78 μs and a trailing edge of 194 μs, while the electric field pulses at 60 m and 550 m have trailing edges faster than leading edges. The peak of the M-component current lags behind the electric field peak by tens of microseconds, when the distance increases to 550 m, the disparity of the time shift increases as well. However, the waveshape of the M-component current is similar to that of the magnetic field pulse. The M-component electric fields at 60 m and 550 m are 1.16 kV/m and 0.17 kV/m, respectively, and exhibit a logarithmic distance dependence which implies that the M-component charge density increases with height. Additionally, a two-wave model is used to examine the sensitivity of the predicted electric and magnetic fields to the speed and current reflection coefficient variations of the M-component. The simulated results show that the effects are different for the electric and magnetic fields. The M-component speed essentially controls the electric field, but has little effect on the magnetic field. Larger reflection coefficient results in a larger magnetic field, but a smaller electric field.     

GRAPES全球模式预报检验评估——2016年夏季四川地面要素

本文使用2016年6~8月GRAPES全球模式2m温度和10m风场24、48、72h时效预报场和同期四川省156个国家气象站逐日地面温度和风场资料,选取预报准确率、平均误差、平均绝对误差、均方根误差和Alpha Index5个统计量对2016年夏季四川3个区域(盆地区、过渡区和高原区)2m温度和10m风场进行了较为详细的检验评估。研究结果表明:模式对10m最大风速的预报效果较好,准确率较高,最高可达80.64%。模式对过渡区温度预报效果较差,准确率基本低于10%,但是对盆地区温度的预报有一定可信度。模式对10m最大风速的风向预报效果不如最大风速值。全省各区各要素的AI值都在0.7左右变化,表明模式预报的随机误差大,预报和观测吻合较差。本研究还发现,整体来看模式对盆地各要素预报效果较好,对于地形复杂地区(高原区、过渡区)预报效果较差。此外,模式存在一定的系统误差,2m温度的系统误差盆地区约为-2.3~-1.7℃,过渡区约为-8.3~-6.0℃,高原区约为-7.3~-5.0℃;10m最大风速值的系统误差盆地区约为-1.3~-0.6m/s,过渡区约为-2.3~-1.3m/s,高原区约为-2.7~-1.1m/s。      

Die effektive Temperatur unter dem Aspekt „Schwüle” in 2 m und 175 m über Grund

Zusammenfassung Aus zehnjährigen kontinuierlichen Messungen der Lufttemperatur und der relativen Luftfeuchtigkeit in Karlsruhe-Rheinhafen (2 m ü. Gr.) und Karlsruhe-Turmberg (175 m ü. Gr.) werden mittlere Tages- und Jahresgänge der effektiven TemperaturET berechnet.Die Auszählungen der Fälle mitET24,0°C (Schwülebereich) ergeben in beiden Höhen die größten Werte im Juli; die tageszeitlichen Maxima liegen dabei zwischen 15 und 18 Uhr und die Minima zwischen 3 und 6 Uhr. Von November bis März wurde dagegen je Dreistundenintervall die durchET24,0°C festgelegte Schwülegrenze nie überschritten.

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The effective temperature from the point of sultriness in 2 and 175 m over ground

Summary For every three hours the mean effective temperatureET is computed from the air temperature and the relative air humidity which are measured at Karlsruhe-Rheinhafen (2 m o. g.) and at Karlsruhe-Turmberg (175 m o. g.). From theseET-data mean diurnal and annual variations ofET are computed for ten years (1963 to 1972).At the two heights the greatest frequencies ofET24.0°C (region of sultriness) are in July with maximum between 15 and 18 o'clock and minimum between 3 and 6 o'clock. From November to March however the sultriness-boundary determined byET24.0°C never occured.

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Mit 2 Abbildungen     

江苏80m高度风能评估方法探讨

80 m轮毂高度风能评估关键问题之一是风随高度的变化规律研究,目前以最小二乘法、常规常参数方法最具代表性,但两者对高空风能的评估结论差异可能较大.使用幂常数指数方案,江苏省80 m高空陆上风能储量达到7.39×1010 W,可开发量为0.59×1010 W,而使用最新的最小二乘技术对江苏省80 m高空风能评估表明,陆上风能储量达到13.54×1010 W,可开发能量为1.07×1010 W,全省陆上和近海的可开发风能储量可达到4.29×1010 W,约为常规常参数方法计算结果的1.8倍.两种高空风能的评价结果均表明,江苏省风能资源丰富,沿海地区和近海具有巨大的风能储量,有很大的开发利用前景.     

CLDAS 10 m风产品在陕西的质量检验分析

以陕西省99个地面自动气象站和1台测风塔作为检验站点,评估了2018年1月1日至2020年12月31日中国气象局陆面数据同化业务系统(CLDAS)的10 m风产品在陕西省的质量.结果表明:CLDAS 10 m风速产品能够较好地反映陕西省风速的时间和空间分布特征,陕西大部分地区风速的准确率为55％～75％、平均绝对误差小...     

Vertical coherence and phase delay between wind components in strong winds below 20 m

Vertical coherence and phase delay between wind components in strong winds in the lowest 20 m over uniform terrain in New Zealand have been analysed. The vertical decay constants and slopes for the horizontal wind components could be described as linear functions of the ratio of vertical spacing to mean height (δz/z), with relatively little scatter. The decay constants for the lateral were smaller than for the longitudinal components, the slopes larger for the lateral components, as found previously. The coherence of vertical velocity is best described by exponential decay functions multiplied by a parameter which decreases linearly from 1 (for δz/z=0) to 0.5 (for δz/z=1). The decay constants increased linearly with δz/z, as in the case of the horizontal components. There were no significant phase differences for the vertical components. Lateral and vertical decay constants for the longitudinal wind component could be fitted to identical functions of δy/z and δz/z, respectively.     

基于EOF2m温度质量控制方法研究

利用冬季(2009年12月-2010年2月)和夏季(2010年6-8月)6h一次T639和NCEP 2 m温度分析场作为背景场,采用EOF(Empirical Orthogonal Function)方法对我国及周边地区地面观测2 m温度进行了质量控制研究.结果表明,使用NCEP资料,观测资料剔除率比T639高,而资料剔除率高的区域正好是观测增量双权重标准差较大的区域;冬季观测增量双权重标准差比夏季大,导致冬季资料的剔除率比夏季高;与传统OMB(Observation-Minus—Background)质量控制方法对比,发现两种质量控制方法都能使观测增量更接近正态分布,但使用传统OMB质量控制方法会把一些能反映大气异常状态且正确的资料剔除,而EOF质量控制方法则能较好地保留这些资料.     

Shallow gravity flows over the Ekström ice shelf

Wind and temperature profiles measured near the Antarctic Georg von Neumayer Station in January and February 1983 are analysed with respect to situations of low cloud cover. In these situations, shallow inversions develop in the period of low sun elevation. The structure of these inversions in comparison with those in midlatitudes is explained by considering the heat fluxes near the ground, the influence of surface friction over different terrain roughness and for different Coriolis parameters.One effect of stabilisation over the Ekström ice shelf is the development of shallow gravity-influenced flows. The flow dynamics are discussed by means of a scale analysis. The results show that gravity is of considerable influence; however, it will not dominate the other forces. Strictly speaking, the flow is not katabatic for the scale considered. The Froude numbers of the flow approach values similar to those of nocturnal inversions during cooling periods. Thus it seems that the modelling methods for midlatitude stable planetary boundary layers (PBLs) will be successful in explaining antarctic boundary layers as well.     

北京地区3000 m以下低空颠簸的统计特征及其气象条件分析

低空颠簸（3000 m以下）由于可供飞行员判断和处置的时间短,一旦发生容易造成重大安全事故。气象条件是引发低空颠簸最直接、最重要的因素。本文采用北京地区8部风廓线雷达测得的高时空分辨率资料,结合华北空管局气象中心记录的2016年北京地区20个低空颠簸个例,分析了低空颠簸的统计特征和影响低空颠簸的气象条件。结果表明：北京地区低空颠簸在冬季发生频次高,其中2月颠簸发生频次最高,在夏季发生频次低。影响低空颠簸的气象指标包括水平风速、水平风的垂直切变,水平风的水平切变、水平风的时间切变和垂直风速。通过计算各气象指标的数值,尝试给出了造成低空颠簸的气象指标阈值,即水平风速大于18 m·s^-1,水平风的垂直切变大于10 m·s^-1·km^-1,水平风的水平切变大于0.1 m·s^-1·km^-1,水平风的时间切变大于10 m·s^-1·h^-1以及垂直风速大于2 m·s^-1,以上气象指标任意一个达到阈值,即满足造成低空颠簸的气象条件。此项工作对低空颠簸的预报具有一定参考意义。     

基于集合预报系统的日最高和最低气温预报

根据欧洲中心集合预报系统2 m气温预报的集合统计值,提出了BP-SM方法,针对中国512个台站2016年3月的日最高（低）气温做预报分析。将集合预报系统的模式直接输出、BP和BP-SM方法得到的日最高（低）气温进行了比较,结果表明:预报时效越长,BP-SM方法较之BP方法的预报优势也更明显;在1至5 d的预报中,BP-SM方法显著降低了预报绝对误差,误差在2℃以内的准确率大部分在60%以上,部分站点达到90%;正技巧评分均值大多高于30%,在青藏高原东部和南部地区超过了60%。预报正技巧站点次数在绝对误差≤2℃（1℃）范围内有所提高,对日最高气温预报准确率的提高略好于日最低气温;BP-SM方法有效地降低了预报系统偏差,较大预报误差出现次数显著减少。      

四川地区多模式2m温度预报性能分析及集成方法研究

本文通过分析2017年9~12月四川地区ECMWF(European Centre for Medium-Range Weather Forecasting)细网格模式、GRAPES_GFS(Global and Regional Assimilation and Prediction System)全球模式和西南区域模式(South West Center-WRF ADAS Real-time Modeling System, SWCWARMS)2m温度168h预报时效内的系统性偏差特征,采用滑动双权重平均法分别对三种模式温度预报产品进行偏差订正,并集成得到各时效2m温度的订正场,结果表明:(1)三种模式的预报存在明显的日变化,整体上EC模式的预报最优。(2)三种模式对于低温和高温的预报,在全省均大致呈现负的系统性误差,特别在高原及过渡区表现的尤为明显。(3)订正后三种模式的预报准确率显著提高,均方根误差减小1.4~2.5℃,大部分地区平均误差维持在±0.5℃之间,在系统性偏差较大的地区,订正效果更好。(4)两种集成方案预报结果接近,且均优于三种模式的订正预报。     

大气气溶胶的光学厚度和Angstrom公式的适用范围

本文根据在不同大气条件下获得的大量观测资料,分析了大气气溶胶光学厚度的变化;估计了Angstrom公式的精度,并在此基础上讨论了Angstrom公式和实测结果的符合程度以及Angstrom公式的适用范围。结果表明,在可见光和近红外范围内,Angstrom公式仅和20％左右的实测结果相符合。在气溶胶光学厚度小于0.1的洁净大气中,Angstrom公式基本上是不适用的。WMO建议使用3800埃和5000埃两个波长来确定Angstrom参数,一股会导致较大的误差。Angstrom公式的使用应限制在可见光区和比较浑浊的大气状况,并且在确定Angstrom参数时应当使用整个可见光波区范围内的多波段太阳辐射观测资料。     

西安观测站长序列气温资料缺测记录插补和非均一性检验

以西安观测站1971—2013年日平均气温、最高气温和最低气温序列为研究对象,利用标准序列法和多元线性回归法进行插补实验,计算插补值与实测值的平均误差、平均绝对误差、均方根误差和插补值与实测值误差在0.5℃以内的样本比例,对比分析两种插值方法的相对优劣。结果表明：多元线性回归法插补得到的气温序列效果好于标准序列法,并且气候趋势特征与实际观测值序列更具一致性。采用t检验法、惩罚最大T检验（PMTT）、惩罚最大F检验（PMFT）对西安站1951—2020年平均气温序列的均一性进行检验。依据台站历史沿革数据进行的t检验,在6次台站历史沿革变化中,只有2次造成了年平均气温和年平均最高气温序列间断,分别由观测时次增加和仪器换型导致;年平均最低气温有4次出现间断,分别由台站站址迁移、观测时次增加、仪器换型、缺测值插补造成。PMTT和PMFT检测中发现的4次间断点因无元数据支持,认为属于合理间断点,这2种方法均未检测出因缺测值插补引起的间断点,一定程度上说明采用多元线性回归法对缺测值插补得到的西安站1951—2020年气温序列相对合理,气温序列的均一性较好。     

利用255m铁塔研究城市化对地面粗糙度的影响

利用天津255m气象塔近10年观测资料,采用风速梯度资料拟合对数风速廓线的方法,定量计算天津255m气象塔空气动力学粗糙度随下垫面的改变情况.结果表明各方位的粗糙度存在明显差异,偏北方向的粗糙度大于偏南方向,但各方位粗糙度在总体是逐年递增趋势,个别年代减小与城市改造有关,粗糙度与城市建筑群高度之间存在线性关系.同时利用冬季风廓线资料研究城市化对边界层风场结构的影响:结果表明受下垫面影响近地面风向逐年趋于紊乱,平均风速呈逐年递减趋势,十年间城市冠层厚度增加10m,2005年城市冠层厚度在40～60m之间.     

Dynamical Feedback between Synoptic Eddy and Low-Frequency Flow as Simulated by BCC_CSM1.1(m)

Since the interaction between atmospheric synoptic eddy(SE)(2–8 days) activity and low-frequency(LF)(monthly)flow(referred to as SELF) plays an essential role in generating and maintaining dominant climate modes,an evaluation of the performance of BCC_CSM1.1(m) in simulating the SE feedback onto the LF flow is given in this paper.The model captures well the major spatial features of climatological eddy vorticity forcing,eddy-induced growth rate,and patterns of SELF feedback for the climate modes with large magnitudes in cold seasons and small magnitudes in warm seasons for both the Northern and Southern Hemisphere.As in observations,the eddy-induced growth rate and SELF feedback patterns in the model also show positive SE feedback.Overall,the relationships between SE and LF flow show that BCC_CSM1.1(m)satisfactorily captures the basic features of positive SE feedback,which demonstrates the simulation skill of the model for LF variability.Specifically,such an evaluation can help to find model biases of BCC_CSM1.1(m) in simulating SE feedback,which will provide a reference for the model's application.