天津一次局地大暴雨中尺度对流系统组织化特征与成因

应用常规观测资料与地面加密自动站、卫星云图、多普勒雷达等多种非常规观测资料以及雷达变分同化分析系统(VDRAS)分析场资料,对2013年7月1日天津南部大暴雨中尺度对流系统的结构、演变特征及其成因进行了分析。结果表明:(1)大暴雨发生在副热带高压边缘暖湿气流、低空700—850 h Pa暖性切变线、高低空急流有利配置的背景下,属暖区暴雨。(2)大暴雨由若干β中尺度对流云团合并加强后的α中尺度对流云团造成,对应雷达,强降雨是由西南方向不断移入天津南部的γ中尺度对流单体发展加强,并先后组织成若干东—西向带状β中尺度对流系统先东北后偏东方向移动造成的,在大港南部有列车效应,具有典型的热带型降水回波特征。(3)逆风区的出现、中空急流向低层伸展,低空急流、超低空急流先后形成并加强,是降水强度加强的重要原因。(4)地面中尺度切变线的维持、加强和中尺度低压倒槽东移、发展、入海加强为中尺度气旋,是先后造成对流单体发展加强并组织成带状中尺度对流系统的两个中尺度系统。(5)近地层中尺度切变线是地面中尺度切变线形成的原因,对流单体前侧的偏南冷性水平出流的叠加,一方面增强了沿切变线的辐合,一方面也加大了低层的水汽输送;带状对流系统后侧的偏北冷性水平出流与东南气流形成的中尺度切变线是地面中尺度气旋形成的原因。     

宁夏多、少沙尘暴年4月平均环流特征的对比分析

对宁夏春季多、少沙尘暴年4月平均大气环流特征进行了对比分析。结果表明，宁夏春季多沙尘暴年，500hPa东半球极涡偏强，大气环流的经向度加大，我国北方高空纬向西风偏强；少沙尘暴年，则极涡弱，大气环流经向度减小，我国北方高空纬向西风偏弱。不仅如此，西太平洋副高北侧的位势高度距平在偏多年和偏少年也发生了截然相反的分布，说明宁夏乃至我国北方的沙尘暴天气的发生可能还与低纬大气环流有一定的联系。     

Characteristics and possible formation mechanisms of severe storms in the outer rainbands of Typhoon Mujiga (1522)

To better understand how severe storms form and evolve in the outer rainbands of typhoons, in this study, we investigate the evolutionary characteristics and possible formation mechanisms for severe storms in the rainbands of Typhoon Mujigae, which occurred during 2–5 October 2015, based on the NCEP–NCAR reanalysis data, conventional observations, and Doppler radar data. For the rainbands far from the inner core (eye and eyewall) of Mujigae (distance of approximately 70–800 km), wind speed first increased with the radius expanding from the inner core, and then decreased as the radius continued to expand. The Rankine Vortex Model was used to explore such variations in wind speed. The areas of strong stormy rainbands were mainly located in the northeast quadrant of Mujigae, and overlapped with the areas of high winds within approximately 300–550 km away from the inner core, where the strong winds were conducive to the development of strong storms. A severe convective cell in the rainbands developed into waterspout at approximately 500 km to the northeast of the inner core, when Mujigae was strengthening before it made landfall. Two severe convective cells in the rainbands developed into two tornadoes at approximately 350 km to the northeast of the inner core after Mujigae made landfall. The radar echo bands enhanced to 60 dBZ when mesocyclones occurred in the rainbands and induced tornadoes. The radar echoes gradually weakened after the mesocyclones weakened. The tops of parent clouds of the mesocyclones elevated at first, and then suddenly dropped about 20 min before the tornadoes appeared. Thereby, the cloud top variation has the potential to be used as an early warning of tornado occurrence.     

副热带高压影响下陕西关中强对流发生的环境场特征及触发机制

2015—2018年陕西关中出现了4次副热带高压(以下简称副高)影响下的强对流天气,造成局部地质灾害和城市内涝,全球模式对短时暴雨出现了漏报.利用ERA5再分析资料(0.25°×0.25°)、地面加密自动站和西安站多普勒天气雷达等资料,分析此类强对流的环境场特征和触发机制,为预报预警提供思路.分析结果表明:陕西关中副高...     

下边界条件对北极涛动影响的数值模拟研究

利用NCAR大气模式CAM3.0探讨了包括山脉和海陆分布等下边界条件对北极涛动(AO)或北半球环状模(NAM)形成的影响.主要进行了控制试验和两个地形敏感性数值试验,对比了控制试验结果与资料分析结果.控制试验和NCEP/NCAR资料分析结果对比指出,CAM3.0模式能够较好地模拟出AO的水平环状结构和垂直相当正压结构.在去除山脉的敏感性试验中发现,AO中纬度北太平洋和北大西洋两个活动中心的强度、范围和位置发生变化.在水球敏感性试验中发现,AO两个大洋上的活动中心被环绕极地主活动中心的环状结构代替.两个敏感性试验共同表明,AO是大气内部某种过程作用的结果,它的存在本身不取决于下边界条件的改变.山脉和海陆分布主要影响的是AO的具体形态.通过控制试验和两个敏感性试验对比,又分析了准定常波和瞬变波对AO的影响.去除山脉和海陆分布热力差异共同强迫的准定常波,AO纬向平均纬向风高纬地区平流层异常最大值活动中心消失,这表明在平流层准定常波和纬向平均流的相互作用与AO活动关系密切.在只有对流层瞬变波作用时,AO仍然存在,表明准定常波不是AO存在的必要条件.平流层准定常波与平均流的相互作用和对流层瞬变波与平均流的相互作用与AO形成之间的具体关系有待通过E-P通量诊断进一步确定.     

基于雷达三维组网数据的对流性地面大风自动识别

应用雷达三维组网数据和地面加密自动站风场资料,统计分析了对流性地面大风的6个主要雷达识别指标：风暴最大反射率因子、风暴最大垂直积分液态水含量、垂直积分液态水含量随时间变率、风暴最大反射率因子下降高度、风暴体移动速度和垂直积分液态水含量密度等参数。根据雷达识别指标和地面大风的相关程度,给出了识别指标的隶属函数和权重系数;采用不等权重法,建立了具有模糊逻辑的对流性地面大风识别方法。并将对流性地面大风的出现概率分为3级：当识别风暴单体的判据小于0.3时,出现对流性地面大风的概率小;当判据在0.3—0.5时,产生对流性地面大风的概率较大;当判据大于0.5时,出现对流性地面大风的概率很大。通过对河北省2012年6月21日线状风暴和2009年7月23日孤立单体风暴引发的灾害大风典型个例的识别效果检验,证明这种方法识别到的风暴单体跟踪效果良好,识别出的大风范围与实况风场基本吻合,命中率、虚警率和临界成功指数分别达81.8%、25.0%和64.3%,利用模糊逻辑原理建立对流性大风的识别算法是切实可行的。     

气候变化对沈阳冬季供暖期的影响

利用1961-2010年沈阳市的年平均气温和供暖期及供暖期前一个月、供暖期后一个月的逐日平均气温资料,采用线性趋势分析方法及度日法,分析近50 a沈阳市年平均气温和供暖期平均气温变化的总体趋势,并对供暖初日、供暖终日和供暖期长度及供暖强度的变化特征进行分析。结果表明：近50 a沈阳市年平均气温与供暖期平均气温均呈上升趋势,近50 a年平均气温上升明显,通过了显著性检验;气候变暖使得供暖初日推迟;供暖终日提前;供暖期长度缩短;气候变暖使实际供暖强度逐渐减弱。     

土壤数据集对全球陆面过程模拟的影响

基于通用陆面模式（Common Land Model, CoLM）,首次评估了两套最新的全球土壤数据集GSDE（Global Soil Dataset for Earth System Model）和SG（SoilGrids）对全球陆面过程模拟的影响。比较分析了两套数据中砂粒、粘粒、砾石、有机碳的含量和容重这五个土壤属性在全球分布上的差异以及这种差异造成的对模式估计的土壤特性参数、水力热力变量的影响。结果表明,土壤特性参数在全球的空间分布主要受土壤粒径分布（砂粒、粉粒和粘粒）影响,同时也受砾石、有机碳和容重的影响。土壤资料对全球模拟结果影响主要体现在区域差异,对水文学变量的影响（R_e最大达到±100%）大于对土壤热力学变量的影响（R_e<±10%）,对地表辐射变量的影响较小（R_e<±5%）。其中,土壤体积含水量在加拿大中部及西北部、俄罗斯东南部及中西部和澳大利亚中部地区模拟结果相差较大,总径流在低纬地区模拟结果出现较大的差异,热力学变量在非洲北部、加拿大西北部以及俄罗斯中北部的差异稍大。将模拟的土壤体积含水量与站点观测相比,两套数据的表现接近,与站点观测相比都存在一定的偏差,但SG更接近观测,其中在Molly Caren站点（39°57′N,83°27′W）上SG相比GSDE整体提高约0.01～0.02。本研究表明,模式模拟结果受不同土壤数据集的影响显著,可优先考虑诸如SG较准确的土壤数据。土壤属性对陆面模拟的影响需进一步研究。     

东太湖湖泊面积及网围养殖动态变化的遥感监测

东太湖高密度网围养殖已是东太湖水资源过度开发的重要问题,彻底查清东太湖网围养殖规模,是采取一切治理措施的前提,遥感技术可真实反映湖区网围养殖情况,能避免人为的虚报、错报现象．本文利用六景TM图像和三期高精度航片,分析了东太湖20世纪80年代以来湖泊面积、网围养殖的时空变化情况并提出控制网围养殖盲目发展的对策．1984年以来,东太湖湖泊面积持续减小,20年内共减少了249．23hm^2;其中1994—2000年是湖泊消失的快速时期,消失的湖泊主要用于围垦养殖．1990年以来,网围养殖规模逐渐增大,目前几乎布满整个东太湖;1995年以来的增长速度更为迅速,2003年的网围面积10647．02hm^2,比1995年增加了9401．29hm^2,该时期内网围规模增加的年速率是1990—1995年的4倍．     

基于反射光谱的太湖北部叶绿素a浓度定量估算

利用地物光谱仪研究了太湖水体的反射光谱特征与叶绿素a浓度之间的定量关系,结果表明太湖水体的叶绿素a浓度可以用720 nm附近的反射率估算,同时也可以用806 nm和571 nm两个波段的反射率比值来估算,前者建立的估算模型具有较好的通用性,而后者只能较好的估算<10μg/L的叶绿素a浓度;通过对光谱微分的分析,发现叶绿素a浓度与690 nm附近的一阶微分和702 nm附近的二阶微分相关性最好,但基于反射光谱一阶微分的叶绿素a浓度估算模型,并没有显著的提高太湖叶绿素a浓度的估测精度,二阶微分后的估测精度好于一阶微分,但其估测精度仍没有利用720 nm反射光谱的反演模型高．太湖水体的叶绿素a浓度可以利用720 nm附近的反射光谱有效地估算．