甚短期预报——观测、方法和系统

即时预极(Nowcasting)是指对当时的天气状况的监测并对0—2小时内的天气作外推预报,甚短期预报(very-short-range forecasting)是指0—12小时内的天气预报,被认为是未来20—30年天气预报发展的方向之一。这两种预报出现和迅速发展有两个主要原因:现在和将来要求预报的内容(时、空强度)愈来愈具体,而造成强烈灾害性天气,很多是尺度很小、生命期很短的中小尺度系统。这种天气系统的可预报性一般只有几小时或十几小时,不能用一般的短期预报方法解决,而只能依据雷达、卫星和地面中尺度网等资料,根据实况和有关的中尺度系统的概念模式来外推或预报出天气未来演变位置。在外推中还要考虑其它因子影响(如地形、边界层等状况)来估计天气系统的生消和加强过程,因此还要现代化信息收集和处理系统。本文摘自 WMO 第621号技术报告(1983)。     

用不稳定能量理论分析和预报夏季强风暴的一种方法

不稳定能量的释放能够造成强烈的对流活动,产生风。雨、雷电等天气。根据这种观点,使用总比能温度和饱和总温度等物理量,给出几种不稳定能量的简单公式。应用这些公式分析比能廓线、等压面能量形势图和区域地面图等,可以找出夏季风暴发生前期的一些重要条件,便于在予报业务中作为常规天气图的辅助手段使用。     

甚短期预报——观测、方法和系统(续)

四、VSRF 的系统方法4.1 引言该报告前面部分介绍的事实表明,VSRF(甚短期预报)需要考虑自己的观测、资料收集和处理、预报和最后传递方面的系统。这样的 VSRF 综合方法,应该是以某些类型的系统分析为基础最后形成一个整体的概念系统。在本报告中 VSRF 系统的意思既是指整     

根据CT和AT对热带气旋预报方法的评价

对1979—1983年西北太平洋热带气旋路径的正式预报和客观方法以CT和AT分量作了评定(相对于持续预报)。研究焦点在于72小时预报。CT扣AT分量分为3型时,评定结果单向热带气旋模式最好。分5型的则用非线性惩罚评分。72小时路径预报也是套网格热带气旋模式最有技巧。把移速和移向分为5型代表了5种天气影响。本研究对各种客观预报方法的相对价值给以指导,对业务预报有所帮助。     

地球系统科学、全球变化与可持续发展

针对当今全球性环境危机问题,阐述了地球系统科学、全球变化与可持续发展的关系,提出只有积极地进行全球变化研究,才能很好地协调自然与社会的持续稳定发展。     

基于雷达回波拼图资料的风暴单体和中尺度对流系统识别、跟踪及预报技术

以中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室的区域雷达组网三维数字产品作为数据输入,在雷达基数据的SCIT(The Strom Cell Identification and Tracking)算法基础上,完成了三维格点风暴单体识别、追踪和预报,用Davis发展的客观诊断评估方法识别雷达拼图资料中的中尺度对流系统,实现了雷达数据的中尺度对流系统识别、跟踪和预报,并利用这两种方法对多个强天气过程进行风暴和中尺度对流系统识别、跟踪及预报.在单雷达区域内用原SCIT和修改后的SCIT算法做了风暴单体定量识别检验.结果表明,(1)修改后的SCIT算法能够实现三维风暴的自动识别、跟踪和预报,在单雷达区域内与原算法识别风暴数量大体相当,中尺度对流系统识别方法能够实现中尺度对流系统的自动识别,并完成跟踪和预报;(2)SCIT算法预报误差较小,中尺度对流系统算法预报误差相对较大,它们的预报误差随时间延长而增大.     

冰冻圈变化及其影响研究——现状、趋势及关键问题

通过对冰冻圈研究在中国的重要作用和对冰冻圈科学在国内外研究现状的系统总结和分析,凝炼出了目前面临的关键科学问题及未来研究重点。总体来看,国际上更多关注冰冻圈变化对气候、海平面和环境的影响;而作为中、低纬度地区冰冻圈最发育的中国而言,冰冻圈变化对生态、水、环境及气候均具有重要影响。目前需要解决的关键科学问题为不同类型冰川对气候变化的响应机理及水资源影响评估的尺度转化机制、冻土与植被间水热传输过程的准确模拟、冰冻圈物理过程参数化及其与气候模式的耦合。为解决上述关键科学问题,需要开展以下研究：冰冻圈过程及其对气候变化的响应机理研究、冰冻圈变化的影响研究和冰冻圈变化的适应对策研究。     

地球科学数据分析处理和可视化系统GIOVANNI

1 GIOVANNI简介 随着NASA地球观测系统EOS的不断发展,Terra,Aqua,Aura,CALIPSO,Cloudsat等大批卫星观测资料不断增多,实时和历史卫星遥感资料共享分发任务不断加重,以往的数据网络共享发布和图像绘制平台已难以满足对海量数据进行有效管理、绘制多种类型科学数据图像的需要.     

根据大尺度系统和本地气象要素变化特征预报秋种期有无大旱

在冬小麦的整个生长过程中,9月份是个关键时段。尤其是降水量的多少,不但影响播种的时间和质量,而且影响小麦的苗全、苗旺与否。因此,9月份降水量是影响冬小麦丰歉的重要天气因子之一。     

局地强风暴的甚短期预报和监视——美国区域天气观测和预报服务(PROFS)介绍

一、前言强风暴常常在数小时内,甚至数分钟内造成局地人民生命财产的重大损失。目前,有关雷暴、冰雹、龙卷和洪水等局地灾害性天气的生成、发展和影响已有一些研究和描述。但是,在这些强风暴出现之前,要准确地预报它们却是一件十分困难的事情。对于广大气象工作者来讲,存在的共同问题是:我     

对流层高、低空急流的耦合和强对流风暴发展的关系

一、引言对流层高、低空急流的相互作用对于对流性风暴系统的发展很重要,这个概念是由福布什和米勒(Fawbush和Miller;1953,1954)提出来的。他们指出:伴随对流层中空强西风的冷、干平流和低空暖、湿舌迅速北伸,是深厚对流发展的有利条件。并且指出风向强烈顺转很可能增强对流,这样对流层中空的风向与低空湿舌轴线之间的夹角很大。彼得森(Petterssen,1956)和牛顿(Newton,1967)指出风随高度的顺转及其造成的高、低空急流轴线交叉点上温度和湿度差动平流与对流不稳定发展的关系。最大的对流不稳定发生在高、低空急流轴线趋于正交和平流强度最大的时候。关于对流层急流在强对流风暴发展中的作用,     

山东极端强降雨分钟雨量、Z-R关系和风暴结构演变特征

利用地面气象观测资料和多普勒天气雷达探测资料,对山东省2014—2016年31站次小时降水量超过80 mm强降水天气的分钟降水量变化特征、降水强度、Z-R关系、单体风暴参数特征和形态结构演变特征进行分析。结果表明,较大的对流有效位能(CAPE)值、较高的K指数和较低的抬升指数(LI),同时低层比湿在13 g·kg~(-1)以上时易发生小时极端强降水;强降水单体演变具有明显的"列车效应"或移动缓慢特征,具有"列车效应"特征的有15次,移动缓慢的有8次,同时具有两种特征的有8次,降水持续时间基本在57~58 min,5 min和6 min最大降水量均在15 mm和17 mm左右;用6 min最大降水量平均值17.3 mm作为强降水雨强,所对应站点低空反射率因子平均值为50.3 d BZ,Z-R关系近似于Z=200 R1.22;风暴最大反射率因子基本为50~59 d BZ,液态累积含水量(VIL)基本为15~40 kg·m~(-2),强回波中心高度基本在0℃层高度以下,风暴单体顶高8 km以上,回波顶高11 km以上,重心较低,降水强度大,适用于Z=200 R~(1.22)关系进行降水强度估测。     

冬季北太平洋风暴轴和北大西洋风暴轴的协同变化及其与同期海气系统的空间耦合关系

基于1960~2014年NCEP/NCAR（美国环境预报中心和国家大气研究中心）的逐日再分析资料以及NCPC（美国气候预报中心）的海温资料和大气环流及海洋指数,通过风暴轴指数、经验证交分解（EOF）等方法,研究了冬季北半球北太平洋风暴轴（PST）和北大西洋风暴轴（AST）之间不同时间尺度下的协同变化特征,并利用回归和相关分析对风暴轴的年际和年代际协同变化特征与同期海气系统的空间耦合关系进行了探讨。主要结论概括如下:（1）从所定义的冬季北半球两大洋风暴轴的纬度、经度和强度指数来看:三个指数均存在明显的年际变化和年代际变化,其中年际分量的方差贡献远大于年代际分量;对于单个风暴轴来讲,无论是滤波方差场原始序列还是其年际分量和年代际分量序列,每个风暴轴各自的纬度指数和经度指数均呈显著正相关,表明每个风暴轴各自的南北位移和东西位移具有很好的协同性;虽然从原始序列来看,两个风暴轴之间各指数之间的相关关系均并不显著,但是对于年际分量序列和年代际分量序列,两个风暴轴之间均具有显著的协同性变化,其中,在年际尺度上,两者仅强度变化之间具有显著的正相关,而在年代际尺度上,AST的经度（纬度）变化与PST的强度（纬度及强度）变化均具有显著的负相关。（2）EOF结果表明,两个风暴轴之间协同变化的空间结构在年际尺度上反映的主要是强度的变化,第一模态为两者强度在其气候平均位置附近同时减弱（增强）并伴随AST整体和PST东部均略有北抬（南压）,第二模态为两者强度在其气候平均位置附近同时减弱（增强）并仅伴随AST整体略有南压（北抬）;而在年代际尺度上,第一模态为AST整体偏北（南）中东部偏强（弱）与PST整体偏南（北）中东部偏弱（强）的反位相协同变化;第二模态为两个风暴轴的强度在其气候平均位置附近同时增强（减弱）的一致性协同变化。（3）进一步分析表明,两个风暴轴之间以不同模态协同变化时,与同期海温、遥相关型及环流异常等海气系统之间均呈现出很好的空间耦合关系,但具有不同的特点。     

云南4次热带系统影响强对流风暴卫星云图和地闪特征

利用NCEP再分析气象资料及FY-2E卫星云图、地闪、地面自动站和气象灾情等资料对热带系统影响下的4类强对流风暴卫星云图特征和地闪演变规律进行分析。结果表明:西移北抬的赤道辐合带、副高、热带低压等热带系统外围偏东、西南和东北气流为强对流风暴发生发展提供有利环流背景及充足水汽和较高的对流有效位能,800 hPa中尺度辐合线及风随高度顺转和高层反气旋低层气旋的垂直流场结构为强对流风暴提供动力条件;在高能高湿环境条件下,由于辐合抬升作用,对流单体生成、不断长大、有规律排列、相互合并发展成不同大小和形状的单单体风暴、多单体风暴、飑线、MCC,结构密实和不均匀,伴随激烈地闪的同时产生冰雹大风和短时强降水等强对流天气;4种类型强对流风暴云顶亮温与总、负、正闪频数随时间演变规律基本一致,正、负地闪活跃程度能表征强对流风暴发展演变状况,与云顶亮温之间存在较好的相关关系,总(负)地闪频数演变趋势与云顶亮温演变趋势相反。     

卡特里娜可能是未来风暴的前兆——美国学者韦伯斯特接受美国科学促进会电子邮件采访录

进入2005年夏季，太平洋和大西洋不断出现的，被不同国家的人们冠以美丽名称的台风和飓风系统频繁从海上进入陆地，访问人类的居住地，带来了无辜的死亡和大量财产损失。其中和2005年影响我国的西太平洋台风卡努、彩蝶、泰利、玛娃、珊瑚、麦莎等相呼应，登陆美国南部海岸的大西洋飓风卡特里娜“一鸣惊人”，很可能成为2005年全球最为严重的自然灾害之一，截止2005年9月，大约造成了近千人死亡和数千亿美元的损失。     

青藏高原地气系统气象科学数据集成和共享

观测资料匮乏是制约青藏高原地球科学问题深入研究的关键因素。中国气象局国家气象信息中心联合中国气象科学研究院、中国科学院青藏高原研究所和西北生态环境资源研究院对近几十年来我国青藏高原区域的地气系统的大气和陆面观测资料及相关分析产品进行了整合集成,获得了高原区域长年代、多要素的地气系统综合气象数据,研发了综合气象数据库及其数据共享平台。本文系统介绍了相关科学数据的观测及数据情况,包括中国气象局长期业务观测数据、历次青藏高原大气科学试验数据、中国科学院部分野外台站长期观测试验数据和一些科学研究项目的产出数据成果,描述了多种数据的标准化集成技术和成果,设计并发布了青藏高原地气系统多源信息共享平台,为研究和解决青藏高原地球科学问题提供宝贵的数据资源。     

阵风锋、海风锋和冷锋等触发局地强对流风暴实例分析

利用CINRAD/SA雷达探测资料,结合地面实况和探空资料,对7次典型中尺度辐合线触发强对流风暴的特征进行了分析。结果表明：阵风锋、海风锋和冷锋等边界层辐合线在一定条件下雷达低层反射率因子产品上表现为清晰的窄带回波,某些辐合线在反射率因子产品上不能得到任何有用信息,但在低层径向速度上可识别出线性径向速度辐合;识别出窄带回波或清晰的径向辐合线约1 h后,是雷暴首次触发的主要时间段;对于干型强对流风暴产生的阵风锋,其右侧往往是雷暴触发的主要区域,导致风暴右向传播;湿型强对流风暴产生的阵风锋,激发雷暴的方向与雷暴平均移动方向基本相反,导致风暴呈后向传播特征;海风锋向内陆推进速度快的区域是雷暴触发的主要区域,后继雷暴具有两侧传播特征;单纯的线性低层径向速度辐合在合适的环境条件下触发强对流,主要特征是对流风暴移动缓慢,可造成局地灾害性强降雨天气。     

利用雷达进行风暴的识别,跟踪,分析和临近预报的方法

介绍了以体积扫描的天气雷达资料为基础而建立的一种对雷暴的实时自动识别、跟踪和短时预报的方法，重点介绍该方法的一些基本概念，文中“风暴”被定义为其反射率和大小超过临界值的一邻接区域，用这种方式定义的风暴可以离散的观测时间间隔的资料来识别。按照某些几何逻辑关系去处理风暴的合并与分裂，用一种最优化方案使某一时刻的风暴与以后时刻的风暴相配对，风暴位置和大小的短时预报采用了对风暴路径历史资料进行加权线性拟合     

《地球系统科学》中的重要概念和术语

本刊1987年第3期上曾简介过《地球系统科学》,现根据最新版本,将地球系统科学中的重要概念和术语翻译介绍如下,以飨读者。