国家级现代农业气象业务技术进展

农业气象业务技术是开展农业气象服务的基础和前提,因此,农业气象业务技术的研发一直是国家级农业气象业务服务的核心工作。近年来,国家级农业气象业务技术已逐步迈向精细化、定量化,涵盖了农业气象监测评价、作物产量预报、农业气象灾害监测评估与影响预报、农用天气预报、农林病虫害发生发展气象等级预报等诸多领域。随着农业气象业务技术的发展,支撑农业气象服务的客观产品更加丰富和多样化,既有站点产品,又有格点产品,涵盖了日、周、月、季、年等不同时间尺度。以农业气象指标、数理统计模型、作物生长模拟、卫星遥感、地理信息系统、大数据等技术为核心的国家级农业气象业务平台（CAgMSS）已成为全国农业气象业务系统的重要品牌。面向现代农业发展对气象服务日益增长的需求,精细化、精准化的农业气象灾害监测与风险评估技术、作物长势评估与产量预报综合集成技术、农业应对气候变化技术以及农业气象大数据挖掘与人工智能技术将是未来国家级农业气象业务技术发展的重点。     

X波段一维扫描有源相控阵天气雷达测试定标方法

该文根据有源相控阵天气雷达的体制特点,参考多普勒天气雷达测试定标方法,提出了一维扫描有源相控阵天气雷达的测试和定标方法,将测试重点放在天馈系统、T/R组件、脉冲压缩、动态范围的测试和定标上,以解决不同观测模式、不同波位的天线增益等参数变化引起的回波强度测量误差问题。测试结果表明:天馈系统在不同观测模式下的天线参数随仰角的变化情况、波束指向的准确度、T/R组件的动态范围等均符合设计要求,回波强度和径向速度定标精度较高。雷达经过测试和定标后,于2014年5—8月分别在安徽定远和四川甘孜进行外场试验,并与附近多普勒天气雷达 (SA) 和C波段双线偏振雷达观测数据进行对比,结果表明:回波强度误差在合理范围内,精细测量、警戒搜索、快速观测3种模式观测的强回波的水平和垂直位置、结构和系统误差均比较一致,数据可靠。     

赤道东太平洋海温与长江下游地区降水异常的相关分析

本文采用最大熵谱分析方法揭示了赤道东太平洋海温和长江下游地区降水均存在3-4年和准两年的周期性振荡特征。且通过时滞相关分析发现两者均存在显著的相关关系,并以降水滞后海温约4个月的正相关最为明显。在此基础上利用一个多级数字滤波器对两者的逐月距平序列进行了高通、低通和带通滤波,并对两者在不同时间尺度上的滤波分量进行时滞相关分析,结果发现只是在2-4年的时间尺度上两者相关最为密切,并以降水滞后海温4-5月的正相关最为显著。     

Influence of future tropical cyclone track changes on their basin-wide intensity over the western North Pacific: Downscaled CMIP5 projections

The possible changes of tropical cyclone(TC) tracks and their influence on the future basin-wide intensity of TCs over the western North Pacific(WNP) are examined based on the projected large-scale environments derived from a selection of CMIP5(Coupled Model Intercomparison Project Phase 5) models. Specific attention is paid to the performance of the CMIP5 climate models in simulating the large-scale environment for TC development over the WNP. A downscaling system including individual models for simulating the TC track and intensity is used to select the CMIP5 models and to simulate the TC activity in the future.The assessment of the future track and intensity changes of TCs is based on the projected large-scale environment in the21 st century from a selection of nine CMIP5 climate models under the Representative Concentration Pathway 4.5(RCP4.5)scenario. Due to changes in mean steering flows, the influence of TCs over the South China Sea area is projected to decrease,with an increasing number of TCs taking a northwestward track. Changes in prevailing tracks and their contribution to basin-wide intensity change show considerable inter-model variability. The influences of changes in prevailing track make a marked contribution to TC intensity change in some models, tending to counteract the effect of SST warming. This study suggests that attention should be paid to the simulated large-scale environment when assessing the future changes in regional TC activity based on climate models. In addition, the change in prevailing tracks should be considered when assessing future TC intensity change.     

北半球中高纬度低频振荡对2012/2013年冬季中国东北极端低温事件的影响

利用NCEP/DOE的逐日再分析资料和国家气象信息中心的常规观测站温度资料,首先分析了2012/2013年冬季中国东北区域极端低温事件过程中区域平均温度的低频振荡变化特征,然后分析了北半球中高纬度对流低层和中层低频环流系统配置的变化及其与东北地区强冷空气活动过程的联系,最后进一步研究了中高纬度低频环流系统的传播特征及其对温度变化的影响。主要结果有:（1）2012/2013年冬季东北区域平均温度存在很强的30～60 d的周期振荡特征,同时伴随较强的10～30 d低频振荡,后者与实际降温过程对应关系更好;（2）对10～30 d的低频振荡而言,在东北地区低频温度变化降低最大的位相7（位相3升高最大）,500 hPa上,我国东部地区正好处于贝加尔湖地区的低频高压（低压）环流和日本海的低频低压（高压）环流型之间的低频偏北（偏南）的较强引导气流中;同时在850 hPa上,我国东部从东北到南海都是较强的偏北（偏南）低频风控制,这使得东亚冬季风环流系统加强（被抑制）,东北区域则经历一次大幅度的低频温度降低（升高）过程,这些高低空低频环流系统的配置和演变导致了2012/2013年冬季一次次强（或较强）的冷空气沿偏东偏北的路径影响我国东北地区,并导致极端低温事件的出现;（3）沿着乌拉尔山-贝加尔湖-我国东北地区-西北太平洋传播的500 hPa低频波列,是驱动2012/2013年冬季东亚冬季风低频振荡和我国东北地区极端低温事件的环流系统。     

平流层下部气温年际异常的旋转主成分分析

利用旋转主成分方法分析了北半球冬季平流层下部月平均气温距平，得到的4个主要的空间分布型，分别表示中纬、低纬的纬向对称异常、太平洋北部暖中心和极区冷中心的异常。还指出中纬异常的时间演变最单调，整个冬季有持续性，年际变化呈现明显的准两年振荡周期(QBD)。     

基于秒级探空资料的中国地区浮力频率分布

浮力频率用来描述大气层结稳定性,反映大气扰动强弱。利用2014年6月-2017年5月中国地区高垂直分辨率的秒级探空资料,分析了中国地区浮力频率的时空分布特征。结果表明:中国地区大气浮力频率总体随高度的增加而增大,低平流层值大于对流层值;对流层和低平流层中浮力频率随高度变化均较小可视为常数,过渡层浮力频率随高度变化较大,对流层中浮力频率受地形影响较平流层大。对流层中北方地区5 km高度以下的浮力频率随时间呈现出较弱的周期变化,周期为1年,峰值出现在冬季,南方地区随时间无明显变化;在过渡层中南北地区的浮力频率随时间均呈现出1年的周期变化,峰值出现在冬季,谷值出现在夏季;在低平流层中南北地区浮力频率随时间均无明显变化。浮力频率的大小变化对重力波参数有较大影响,秒级探空资料计算的的浮力频率和风速切变更精细,较常规探空资料更准确地反映大气稳定度的变化。     

西风角动量输送的气候特征及其与急流关系研究

利用1958～1997年NCEP/NCAR一日四次的风场再分析资料,系统地分析了季节平均西风角动量（即u角动量）经向、垂直输送通量及其三个分量（平均经圈环流、定常波、瞬变涡输送通量）的气候特征,特别是讨论了12～2月、6～8月它们与东、西风带、副热带西风急流、极夜急流之间的联系。结果表明:（1）包含纬度因子的角动量通量与动量通量在高纬地区存在显著差别,高纬对流层上部的强动量输送中心在角动量通量中不明显。而u角动量强经向输送主要在中低纬对流层顶附近和冬半球高纬平流层顶附近,副热带西风急流和极夜西风急流均位于u角动量强向极输送中心及其高纬一侧的辐合区中。（2）发现三个输送分量对急流维持的作用随纬度、季节不同。北半球冬季（夏季）的副热带西风急流主要由平均经圈环流（强度相当的定常波和瞬变涡）强经向输送及辐合维持;南半球西风急流全年均由平均经圈环流和瞬变涡旋输送及辐合维持;冬半球中平流层极夜急流主要由定常波、瞬变涡旋输送及其辐合共同维持。（3）热带东风区是牵连角动量（即Ω角动量）的高值区,它主要由平均经圈环流向对流层上部输送;冬半球副热带及中纬西风区存在u角动量垂直输送的切变区,它主要由平均经圈环流和瞬变涡旋完成;热带对流层顶附近有u角动量的定常波弱向下输送。     

旋转流地转适应过程与能量转换规律

利用一维线性浅水模式从一个比较普遍的角度对地转适应过程中能量转换的特点进行分析。中首先考虑了两类不同的初始不平衡流的适应问题。一个是Gill所采用的质量不平衡模型，即初始场是静止的，只有水面扰动；另一个是Rossby中所考虑的动量不平衡模型，其初始不平衡流中只有风场的扰动，对这两个模型的适应过程而言，一个显的 特点就是能量转换率始终不会大于1／2或小于0，即适应过程中有位（动）能的释放和向动（位）能的转换，但释放出的能量最多只有其中的一半可以保留在最后的平衡场中。另外，本对任意初始不平衡流适应过程中的能量学特征也进行了分析，指出对于偏差场（相对于一定基本态）的动能和位能而言，上述能量转换关系依然成立。     

赤道西太平洋大气热结构及对流层顶变化特征的分析

本文主要利用TOGA-COARE强化观测期间“实验３”号船的探空资料，经分析发现:赤道西太平洋暖池中心区，对流层大气平均温度直减率为0.62～0.74℃/100 m，但是，在西风爆发期间，一般不低于0.68℃ /100 m；对流活动的强弱对对流层顶有重要影响；对流层顶与500 hPa、200 hPa等压面温度存在显著线性相关；平流层下部有逆温层、降温层交替出现的成层现象。 分析还发现，日平均的500 hPa、200 hPa温度、对流层顶、对流层顶上第一逆温层的厚度和逆温强度，都具有20～40天振荡的特征。文章分析认为，上述有关赤道西太平洋暖池区大气热结构的基本特征，体现了热带西太平洋夏半球大气的状况；积云对流活动对大气对流层中上部温度、对流层顶以及平流层下部的20～40天振荡的形成有重要影响。