美国干旱监测预测业务发展及其科学挑战

干旱是全球普遍存在的对人类影响最为严重的一种自然灾害。近百年气候显著变暖和社会快速发展,加剧了干旱的影响程度,增强了干旱灾害的风险,给全球农业、水资源、生态环境安全以及社会可持续发展造成巨大威胁。提高干旱监测和早期预警技术是应对、管理干旱以及减轻干旱脆弱性的基础。本文介绍了近年来美国在干旱监测、预测业务及研究方面取得的新进展,回顾了美国在区域和全球尺度下干旱监测及数值模式预报系统的发展,重点概述了干旱科学研究与技术进步,并结合2016年美国政府部门的抗旱任务书,讨论了干旱监测和预测面临的机遇与挑战,为我国干旱监测与预测发展提供新视角。     

30周年话而立,改革创新三春秋--写在中国气象局兰州干旱气象研究所成立30周年之际

引言 中国气象局兰州干旱气象研究所(简称“干旱所”)是面向基本气象系统和社会服务的国家级公益类专业气象科学研究所,其前身是1974年成立的甘肃省气象科学研究所,“七五”期间,根据西北地区气候干旱的特点,为适应兰州区域气象中心建设和气象科学现代化发展的需求,更名为兰州干旱气象研究所。2002年作为科技部首批国家级公益类科研院所改革试点单位之一,     

西北区域几次暴雨过程中的自组织现象

通过涡旋自组织动力学方法对西北地区几次暴雨过程进行了分析,得到了一些暴雨过程中降水云团自组织预报的判据和指标：（1）产生暴雨的云团发展演变大都经历了由无组织到有组织、由不规则云形到有规则云形的过程;（2）造成甘肃暴雨过程的降水云团一般由2～4个范围在35km×35km左右的小云团合并而成,合并过程一般为两两合并,范围在...     

中国西北地区东部近546年干旱事件特征分析

以西北地区东部的17个代表站1470—2008年的旱涝等级资料和1958—2015年5—9月气象站降水量数据为基础,建立了546年中国西北地区东部旱涝等级序列,采用经验正交函数分解、滑动t检验等统计方法,对其干湿演变规律进行分析,详细讨论了546年极端干旱事件及干旱持续性特征。结果表明:旱涝等级资料能够较好地反映西北地区东部干旱变化的时、空特征;在百年尺度上,20世纪发生旱、偏旱最为频繁,且高值区位于宁夏及陕北;干旱尺度因子的空间分布表明宁夏东部及陕北地区的干旱持续性相对较强,陇南及陕西南部地区的干旱持续性较差;空间范围较大且强度较大的重大干旱事件对干旱的持续发生起重要作用,历史上发生在1470—1500年和1910—1940年的两次西北地区东部百年甚至两百年一遇的极端干旱事件,对该地区干旱持续性的影响较为显著。     

近年来GRAPES-SDM沙尘模式预报效果检验评估

使用天气学检验方法,对中国气象局兰州干旱气象研究所目前使用的GRAPES-SDM沙尘暴预报业务模式在2008-2011年春季沙尘天气预报情况进行检验评估。结果表明：①自2008年以来,GRAPES-SDM沙尘暴模式对中国北方区域沙尘天气的模拟预报能力较好,TS评分和预报效率保持较高的水平;②模式对内蒙古地区、河套地区及甘肃河西地区的预报效果最好,但常有空报或预报沙尘强度偏强的现象;模式能预报出南疆盆地的沙尘天气,但常有预报范围偏小、强度偏弱的现象;对青海地区的沙尘天气常有漏报现象;③模式对沙尘暴频发地区的预报效果较好,对沙尘天气偶发地区容易漏报,模式对新疆东部、内蒙古中西部地区空报较多;④模式对大范围沙尘天气过程的预报能力较好,对零星沙尘天气预报能力较差。通过检验,我们还提出了改进和完善GRAPES-SDM沙尘暴预报系统的一些建议。     

沙尘浓度资料与AMSU辐射率资料同化在GRAPES_SDM沙尘暴模式中的应用

利用GRAPES_SDM沙尘暴模式及GRAPES_3DVAR系统,设计了4种试验,分别为没有同化的CTRL控制试验、仅同化探空资料的noPM试验、同时同化探空和PM10的PM试验和同时同化探空和AMSU辐射率资料的NOAA试验,对2011年4月28日-30日发生在中国北方地区的一次大范围沙尘暴过程进行了分析和对比模拟试验。结果发现：仅同化探空资料时,模式能够反映出沙尘天气系统的发展演变情况,但沙尘天气分布范围和强度的模拟效果没有明显改进;初始场中考虑了PM10沙尘浓度的分布后在很大程度上能够改善GRAPES_SDM沙尘暴模式对沙尘分布范围和强度的模拟效果;同化AMSU辐射率资料后,模式对500 hPa环流形势和200 hPa高空急流均有较好的模拟效果,从而模式对沙尘分布范围的模拟能力也有较好的改善,但对沙尘天气强度的模拟略有增强。这不仅说明PM10和ASMU辐射率资料的使用对于提高沙尘暴过程模拟效果是可行的、必要的,而且也为这两种资料用于沙尘暴预报奠定了一定基础。     

第五代PSU／NCAR中尺度模式系数（MM5）介绍V：预报模式（MM5模块）

文章对ＭＭ５预报模块的结构,原理及主要功能作了较为详尽的介绍。为了考察模式对暴雨过程的预报能力,以１９９６年８月河北特大暴雨过程的预报能力,以１９９６年８月河北特大暴雨为例进行数值试验。试验结果表明：ＭＭ５模式可以正确地模拟这次大暴雨的直接影响系统及其环流背景形势的演变和发展,其暴雨中心的强度和落区与实际比较接近。     

第五代PSU/NCAR中尺度模式(MM5)介绍Ⅱ:第一猜测场的形成(DATAGRID模块)

:通过对DATAGRID模块的主要功能、基本原理及其结构的介绍 ,同时对模块的操作使用方法给予了说明。并对模块的主要控制参数进行了较为详尽的讨论 ,最后 ,举例说明了该模块中参数的正确选择对获取模式运行所需的网格点资料的重要性     

我国西南干旱研究最新进展综述

随着全球气候变化,重大干旱等极端气候事件有增加趋势。我国历来是受干旱危害最严重的国家之一,近年来干旱强度和受旱区域不断增加,而且开始由干旱半干旱区向湿润区发展。雨水充沛、气候湿润的西南地区,近年来发生持续数年的严重干旱事件,给当地社会经济造成重大损失,并引起了广泛关注。许多学者也对西南干旱进行了分析研究,他们通过分析西南地区降水和温度的时空分布特征,以及影响西南干旱的大气环流和天气系统,寻找造成西南干旱的发生规律、特征和形成机理;还有学者运用干旱指数、卫星遥感等方法研究了西南干旱的监测技术。本文研阅了近10 a来大量相关文献,对西南干旱的最新研究成果进行了总结和评述,力图为西南乃至其它区域干旱的研究提供借鉴,为干旱防灾减灾提供帮助。     

西北地区春季多雨与少雨年的高空环流特征

对西北地区1961—2000年119个气象站的春季降水,分析了其空间分布和时间变化及其多雨与少雨年的500 hPa高度场、OLR场、700 hPa风场、湿度场。结果表明:多雨年中纬度500 hPa春季高度距平场东正西负,东亚大槽弱,欧洲低槽强,700 hPa春季矢量风距平场非洲至欧洲、西伯利亚海和菲律滨海盆为辐散区,印度和中国西北地区为辐合区,北半球欧亚700 hPa春季比湿距平场正中心位于阿拉伯海到孟加拉湾和长江流域,OLR主要负距平中心在东南沿海和孟加拉湾,西北地区亦为负距平,主要正距平中心在西太平洋。少雨年500 hPa春季高度距平场西正东负,中亚到新疆的高压脊强,东亚槽偏强,700 hPa春季矢量风距平场欧洲、西西伯利亚、泰国为辐合区,中国西北地区为辐散区,700 hPa春季比湿距平场正中心位于孟加拉湾和菲律宾海盆,OLR负距平中心在东南沿海—青藏高原北—新疆北部,西北地区亦为正距平,主要正距平中心在西太平洋。