DFC1型光电式数字日照计与暗筒式日照计观测日照时数的对比分析

该文利用石阡国家气象站2019年1—12月DFC1型光电式数字日照计（简称自动观测）和暗筒式日照计观测（简称人工观测）的日照资料,对比分析时、日、月、年日照时数的差异,结果表明：自动观测与人工观测的日、月日照时数相关系数均在0.98以上,有非常好的相关性;自动观测年日照时数低于人工观测值,自动观测有日照天数和早、晚日照时数明显多于人工观测值,自动观测比人工观测分辨率更高和灵敏度更好,更客观反映日照变化情况。     

重庆市冬季雾的物理化学特性

在１９８９年１２月１５日至１９９０年１月１５日和１９９０年１２月７日至１９９１年１月７日，对重庆市区冬季雾进行了综合观测试验。从多项观测资料综合分析了雾的物理化学结构，揭示了重庆市区冬季雾许多重要的有别于外地的特征。     

我国自动与人工蒸发量观测资料的对比分析

截止到2005年,全国共有130个台站进行蒸发量自动与人工业务观测。该文利用2005年平行观测月数据,对资料的差异和相关性以及比对系数和影响因子进行了讨论,结果表明:月蒸发量差值不满足正态分布,近80%的数据为自动观测值大于人工观测值;在人工观测值较小时,对应的自动与人工相对差值较大,随着人工观测值的增加,差值有减小趋势;自动与人工观测数据之间存在很好的线性相关关系,相关系数为0.98,通过了0.01的显著性检验;比对系数年平均值在1.0~1.2之间,两大高值中心分别位于广西都安和湖南南县;比对系数月平均值的变化近似于二次型拟合曲线,1月最大,6,7月最小;在定性讨论特征站比对系数影响因子的基础上,进一步查明了影响月比对系数的气象因子有月平均相对湿度和月平均风速。     

不同时间分辨率对气象要素月平均值统计的影响

通过我国12个国家基准气候站建站至2000年的气压、气温、相对湿度、风速每日4次与24次定时观测资料月平均值的差值、差值平均值、标准差的对比分析,研究不同时间分辨率统计的资料序列的均一性;在此基础上,对全国所有基准站建站至2000年气温历年月平均值进行统计,绘制了全国基准站建站至2000年气温4次与24次定时累年月平均值差值的平均值分布图,并做了初步分析.结果表明,采用两种不同时间分辨率统计气象要素月平均值会出现统计误差,气压、相对湿度、风速4次与24次定时观测资料月平均值偏差在观测精度之内,气温的差值超过了观测精度.我国绝大部分地区的气温4次定时观测资料要比24次观测资料统计的月平均值偏小0.1～0.3 ℃.在气候分析和气候变化研究中,必须考虑因不同时间分辨率统计气温月平均值引起的统计误差,排除非气候原因造成的影响.     

我国飞机观测气温和常规高空观测气温的对比分析

对2006年1月至2009年12月的飞机观测气温资料进行了质量控制,在此基础上通过其和常规高空气温资料的对比分析对飞机观测气温的可用性进行了评估.我国绝大部分飞机观测资料由B737-800和B737-700型飞机观测而得.统计结果表明:两种型号飞机的观测气温和常规高空观测气温的差值分布存在一定差异;差值呈准对称分布,64%的差值分布在-1℃至1℃;不同高度层上的差值不同.相对于常规高空观测气温,飞机观测气温值在700 hPa及以下偏低,在500 hPa及以上偏高.飞机观测气温和常规高空观测气温的差值大小和飞机型号及飞行状态有关.以北京地区的资料为例,利用北京首都机场上空飞机观测气温统计得到的月值和北京探空站常规高空观测气温月值没有显著性差异,各层次、时次的月值差异基本维持在-1℃至0.5℃之间.     

自动观测与人工观测地面温度的差异及其分析

使用我国在人工观测向自动观测转变时原基本 (准) 站的平行对比观测及2005年基准站平行观测的地面温度资料, 进行了自动站观测与人工观测地面温度资料在日、月、年不同时间尺度上的差异分析。用最大似然率检验方法检验地面温度月值的均一性, 对自动观测影响地面温度均一性的程度进行了初步研究。分析结果表明:全国自动观测地面温度日平均值比人工观测高0.54 ℃。地面温度、地面最高温度、地面最低温度年对比差值大于0.0 ℃以上的比例分别为80.3%, 58.2%, 92.2%, 绝大多数站自动观测地面温度的年平均值比人工观测值高。自动与人工观测地面温度日差值从北到南逐渐减少, 45°N以北的黑龙江及内蒙古北部、新疆大部地区是自动与人工观测地面温度日差值平均最大的地区。自动观测与人工观测地面温度的差异在日、月、年的时间尺度上均表现为冷时段比暖时段的差异大, 北方冬季差异最为明显。其主要原因是在北方冬季有积雪时, 自动观测的地面温度是雪下温度, 比原人工观测的雪上温度明显偏高, 如果无积雪影响, 两种仪器观测的差异并不明显, 差值来源于两种仪器和场地差异的共同结果。非均一性检验表明:在北方地区地面温度产生非均一性的主要原因是自动站观测的变化; 而在南方地区, 自动观测的改变对地面温度非均一性影响不大。北方有积雪时, 观测的地面温度不能表现真实的地面温度, 因此, 在使用时要特别注意。     

我国降水量的自动观测与人工观测之差异分析

利用全国2 400个国家站自动与人工平行观测期的第二年的对比观测资料,以及基准站1999—2010年所有雨量观测数据,对比分析了自动与人工观测的雨量数据差异,并对基准站雨量数据序列进行了显著性检验。结果表明:(1)自动与人工观测的雨量数据存在一定差异,且自动观测数据略大于人工观测数据,平均相对差值为1.8%;(2)两者在不同降水等级的月降水量平均差值介于-1.3～3.9 mm之间,当降水等级增大时,两者差值并非同比例增大;(3)两者的月平均最大相对差值为2.9%,最小相对差值为0.8%;(4)两者相对差值的空间分布表明,5月和9月偏差略高于7月;(5)通过对平行观测期的第2年自动月雨量值的显著性检验表明,在显著性水平a=0.05时,全国站点月雨量显著性检验未通过率为2%。     

自动站观测与人工观测气象数据的对比

通过对揭西气象站2006～2007年自动站与人工平行观测项目,气温、地面温度、风、气压、湿度、雨量气象数据的对比,分析了自动站观测与人工观测气象数据的差异.结果表明,自动站与人工观测的气温月平均、年平均差值在±0.2 ℃之内;相对于传统的人工观测来说,自动站观测的相对湿度偏小,有一个偏干的现象;自动站雨量传感器经过调整和维护、运行正常情况下,月降雨量、年总降雨量可达到±4%的精度要求.     

自动气象站与人工观测降雨量的差异及原因

分析陕西2004—2007年自动气象站与人工平行观测期间降雨量资料,结果表明：77％的样本降雨量月百分误差在士8％以内。其中81％自动观测降雨量大于人工观测值,4、5月的月百分误差较大。22．9％的站年降雨量相对差值〉5％。过程降雨量较大时,过程降雨量相对差值较小。     

自动站与人工站常规气象要素的对比分析

对比分析陕西省6个基准站2003—2005年自动站和人工观测的气压、气温和相对湿度,并对自动站观测的资料进行显著性检验。结果表明:自动站的气压和相对湿度观测值普遍低于人工观测值,偏差大都超出允许范围;气温月际变化不一,偏差基本在允许范围内,多数自动站观测值高于人工观测值,且夏季比冬季明显;自动站观测的气压、气温、相对湿度的月平均值与历史序列中的气压、气温、相对湿度无显著性差异。     

一次暴风雪过程中的中尺度重力波特征及其影响

应用地面自动气象站观测资料、数字化多普勒天气雷达探测资料和WRFV2.2.1中尺度数值模拟资料,分析了中尺度重力波与基本气流的相互作用,以及重力波活动对暴雪和大风天气的重要影响。结果表明,在波导中传播的中尺度重力波能够与基本气流进行动量交换,使得对流层中上层4.5—8 km气层内的水平平均风速趋于均匀,形成斜穿整个对流层的饱和湿空气急流,即"湿急流"。在高空急流出口区激发的垂直向下传播的重力波,使基本气流的水平风速在垂直方向上出现了加速和减速的交替变化,水平风加速的气层,反射率增大;水平风减速的气层,反射率减小。随着波动下传及其随基本气流的移动,反射率回波强度沿高空风的方向(由西南向东北)出现周期性变化,回波带呈西北—东南走向,强回波中心之间为宽约40 km的弱回波区。重力波下传期间,当地面气压迅速下降时,东北风快速增长,风向有明显的改变,反射率强度开始减弱;气压脊线过后,反射率降低到最低点。地面大风中心出现在反射率回波强度周期性变化的地带,沿西南—东北方向间隔着分布。雷达探测表明,对流层低层风速在风向切变层上下边界对称相等,因此推测在重力波与切变层汇合的高度层存在垂直环流,由风切变层上下边界附近的西南气流和东北气流与受重力波影响形成的垂直方向上的上升和下沉气流共同组成。切变层上方的动量通过垂直环流的下沉支到达地面,强风中心对应着下沉气流,出现在降水回波开始减弱之际。     

一次北方台风暴雨(9406)能量特征分析

从能量角度分析了9406号台风在我国北方造成大范围暴雨过程,定量讨论了台风变性过程中显热能、潜热能和动能的时空分布特征、北方暴雨区远距离降水突然增幅过程中能量的变化、以及动能的补充来源.发现:(1)虽然潜热能比显热能小1个量级,但潜热能平流大于显热能平流.热带气旋在获得西风带斜压能量之前,其总能量的维持主要来自潜热能的贡献,潜热能的贡献约是显热能的两倍.(2)台风远距离降水的突然增幅是中低纬度系统相互作用的结果.来自热带气旋的显热能平流与西风带显热能平流非线性叠加,导致槽前显热能明显增加,西风带槽迅速加深,降水突然增幅.同时,暴雨区高空动能下传的突然增强对暴雨突然增幅有贡献,而该高空动能下传的增加与6小时之前台风环流区大量潜热能量释放相对应.(3)台风进入影响区之前,在整个对流层有潜热能、显热能和动能直接从台风区输入暴雨区;在台风进入影响区之后,只有低空显热能平流保持继续向暴雨区输送能量.(4)台风进入影响区之后,北方暴雨区动能的补充主要来自对流层上层动能的下传、斜压不稳定能量向动能的转化和北方暴雨区西边界动能的输入.5个类似台风的合成分析支持了以上主要结论.得出的暴雨增幅模型可对预报台风远距离降水有指示作用.     

雷电防护深井法降阻效果分析

通过对钢管作垂直接地极接地电阻的理论计算和工程实践,分析了深井法降阻与土壤电阻率、接地极深度及接地极直径的关系。研究表明：深度越深,降阻效果越差;土壤电阻率越大,降阻效果越好;直径越大,降阻效果越差。从接地极电流密度、接地极放电的端部效应等因子的影响对深井法降阻效果的特点进行了定性的解释。同时考虑到雷电流的大地趋肤效应,从建设成本考虑,提出不宜在土壤电阻率较低的地区推广深井法,且接地极直径达到一定大小后,再增加直径的降阻效果已不明显,性价比不高,故接地极的直径也不宜太大。     

冬季西伯利亚高压动力结构的研究

本文研究了冬季西伯利亚高压建立时期的动力结构。研究得到,在高压建立前期,对流层中以正涡度为主。低层和高层有弱的辐合,中层是辐散;相应在700hPa以下是上升,以上是下沉。但当反气旋发展时,高层为正涡度和辐合气流,低层为负涡度和辐散气流,整层为下沉运动。这表明对流层中、上层的强质量辐合是导致西伯利亚高压发展的一个重要因子。涡度方程的诊断表明,西伯利亚高压区负涡度的出现和加强是对流层中、上层负涡度平流和低层散度项的作用。 另外,西伯利亚高压热平衡计算表明,对流层有深厚的冷却层(热汇)。这种非绝热冷却将在对流层中导致深厚的下沉运动,从而引起中高层的辐合,低层的辐散,有利于高压的加强。因而西伯利亚高压是在动力和热力因子共同作用下形成的。     

El Ni?o事件发生和消亡中热带太平洋纬向风应力的动力作用 I. 资料诊断和理论分析

通过资料分析,研究了发生在热带西太平洋海表面西风或东风应力异常与El Ni?o事件的关系。分析结果表明,对应着El Ni?o事件从发生到消亡的过程,热带西太平洋纬向风应力存在着从西风应力异常到东风应力异常的变化,并且在这个过程中,西风应力异常向东传,东风应力异常紧接其后也向东传。本文还根据观测资料的分析结果建立了理想风应力,并利用简单热带海洋模式,对热带西太平洋纬向风应力异常及其东传在ENSO循环中的作用进行了动力学分析,指出了它们在El Ni?o事件发生和消亡中起着重要的作用。西风应力异常通过激发出海洋中东传的暖Kelvin波及其在大洋东边界反射产生的暖Rossby波、以及西风应力异常本身东传到赤道东太平洋,引起正的海洋混合层扰动厚度异常,导致了El Ni?o事件的发生;而异常东风应力则通过激发出东传的冷Kelvin波及其在大洋东边界反射产生的冷Rossby波、以及东风应力异常本身东传到赤道东太平洋,引起负的海洋混合层扰动厚度异常,导致了El Ni?o事件的消亡。对于热带西太平洋上风应力异常的形式是东部为异常西风应力而其西部为异常东风应力,并且它们同时向东传时,则大洋东部混合层厚度对异常风应力的响应随异常东风和西风应力的强度不同而不同,它们强度的相对大小对El Ni?o的持续时间具有重要的作用。     

探空气球升速的误差修正研究

为确保探空气球实际升速在合理的范围内,减少探空气球升速理论值与实测值之间的误差,分析了气球升速过快或过慢对资料准确性的影响,探讨了空气密度、空气阻力系数、重力加速度、净举力、球皮及附加物重量等5个与气球升速密切相关因素的影响原理、取值范围、变化规律及影响程度,分析了气球升速理论值与实测值之间存在相对误差的原因,并以衡阳气象台高空探测资料为例,提出采用无量纲的升速修正系数对探空气球升速理论值进行修正,升速修正系数的数值体现了空气阻力、层流或湍流、氢气渗漏等暂时不能定量描述的因素对气球升速的影响程度。研究结果表明:对气球理论升速影响较大的因素是空气密度和空气阻力系数,且空气阻力系数是雷诺数的函数,很难得出定量值;传统方法计算的气球理论值与实测值的平均相对偏差达到了25.5%,主要是由于设置了恒定的空气阻力系数,致使理论升速远大于实际升速;修正后的气球升速理论值与实测值之间相对误差减小到了6.0%,因此修正后的气球升速理论值可以为高空气象探测业务中净举力的确定提供依据。     

风暴-低涡影响下青藏高原一次强降水过程北大核心CSCD

利用联合台风预警中心(Joint Typhoon Warning Center,JTWC)最佳路径资料、逐小时降水资料和ERA5再分析资料,研究2017年5月26—31日孟加拉湾风暴与高原低涡共同影响下青藏高原一次强降水过程,结果表明:风暴和南支槽共同作用下建立的孟加拉湾至青藏高原的水汽输送带为高原低涡-切变线区域的降水提供水汽。南支槽后冷气流在青藏高原南部陡坡下沉形成冷垫,孟加拉湾偏南暖湿气流首先沿冷垫向北抬升,爬上青藏高原后向北在高原切变线附近再次抬升,增加降水区地表至对流层高层大气中的可降水量。风暴偏南风暖湿气流与青藏高原北部干冷空气交汇产生锋生,大气湿斜压性显著增长,湿等熵线密集陡立导致垂直涡度剧烈发展,有利于高原低涡加强。风暴北上过程中其高层反气旋式出流加强青藏高原槽前西南风高空急流,辐散增强有利于低层切变线发展和高原低涡东移,产生大范围强降水。高原低涡切变线与风暴水汽输送的正反馈作用,为降水区提供持续视热源和视水汽汇,有利于青藏高原降水系统的维持和发展。     

台风角动量平衡的诊断分析

本文根据文献[6],应用FGGEb资料,计算了7908号台风四个同心区域的质量收支和绝对角动量收支,得到以下结果:台风的演变过程可以由其旋转轴确定的绝对角动量来表征。在台风发展最盛时,对流层中层角动量达到最大;台风绝对角动量主要来源于水平侧边界输送。对于侧边界角动量输送,计算结果表明:在台风形成以前,涡动方式(非对称气流)输送是主要的;在台风形成初期,平均和涡动两种方式的输送具有同等重要性;在台风发展强盛及其减弱期,以平均输送为主。比较各强迫函数的作用,凝结潜热释放则是影响角动量垂直输送的重要因子。根据角动量平衡,发现次网格尺度效应显著,说明系统内部角动量再分配机制,除了角动量向上输送以外,积云对流活动可能是另一重要的方式。      

基于交叉小波分析方法的西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性研究

西太平洋副热带高压的年际变率受热带多个关键海区的海-气相互作用过程调控, 但彼此间的因果关联和影响机制尚不清楚。为揭示西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常之间的内在关联特性, 定义了三个关键海区以及赤道纬向西风区的特征指数, 并分别与西太平洋副热带高压强度、脊线指数进行了交叉小波和相干小波分析。研究发现:西太平洋副热带高压指数存在显著的2~3年和准5年的周期振荡, 20世纪八九十年代后, 由于暖池区海温及赤道纬向西风区的Hadley环流强迫加强, 致使副热带高压特征指数的2~3年周期振荡加强; 从位相关系看, 先是西太平洋副热带高压减弱南撤导致纬向西风加强, 其后影响赤道东太平洋海温升高, 同时暖水向东传, 使赤道中太平洋以及暖池区海温逐渐升高, 在Hadley环流作用下使副高加强北抬。基于上述西太平洋副热带高压的年际变率与热带海温及大气环流异常变化相关性诊断研究, 进一步探讨了造成这种相关性的影响机理和因果关联, 为揭示西太平洋副热带高压年际变率与热带海温及大气环流异常的相关性做探索研究。