热带地区出射长波辐射的长程持续性研究

为了探索热带地区出射长波辐射（OLR）的内在变化规律,利用去趋势波动分析（DFA）方法,对整个热带地区（0~357.5 °E,22.5 °S~22.5 °N）1979—2013年NOAA逐日的OLR资料进行分析。研究结果表明:整个热带地区的OLR存在幂律相关,其标度指数值主要集中在0.65~0.72之间,具有较好的长程相关性（或持续性）。西太平洋、刚果盆地和南美洲因对流发展旺盛,导致上空高云量偏大,OLR值主要取决于云顶温度和云量,而云本身变化较快,使得该地区OLR表现出较弱的长程持续性;中东太平洋、大西洋和撒哈拉沙漠地区上空高云量偏少,OLR值主要取决于海表或陆表的温度,而海表或陆表温度变化相对比较缓慢,使得该地区OLR表现出较强的长程持续性。此外,通过随机打乱逐日OLR时间序列去除趋势和相关性,进一步验证了热带地区OLR的长程持续性是由时间序列的分形特征造成的。      

LHAASO-WFCTA中高灵敏度雨雪传感器的研制

高海拔宇宙线观测站(Large High Altitude Air Shower Observatory, LHAASO)位于四川省稻城县海子山,平均海拔4 410 m,属于典型的高寒山地气候,天气变化迅速。广角切伦科夫望远镜阵列(Wide Field of view Cherenkov Telescope Array, WFCTA)是LHAASO三大观测阵列之一,需要在晴朗的夜晚工作。为保证望远镜的正常运行,需要时刻检测雨雪情况,保证广角切伦科夫望远镜阵列在雨雪天气时及时关闭。但由于气温过低,传统的雨雪传感器在站点不能正常工作,因此需要改进仪器增加加热装置。通过实验室研究完成了加热装置设计,并在现场进行了实地检测。结果表明,高灵敏度雨雪传感器可以在站点低温环境下使探测表面温度保持在零度以上,可以实时有效地监测雨雪天气,为广角切伦科夫望远镜的正常运行提供了重要的支撑。     

基于CMA-MESO冰粒子含量的雨雪相态判据应用

利用中国气象局中尺度模式(CMA-MESO)云降水物理直接输出的水凝物混合比,确定基于冰相水凝物占比的雨雪相态判据,并应用于2023年1月14—15日我国大范围降水过程的雨雪相态判别。结果表明:该判据明显改善了基于温度和高度场的厚度判据对我国东部地区雨夹雪范围判别偏大、对分散性雨夹雪漏报的问题,6～18 h时效雨夹雪预报TS评分较厚度判据提升75%～100%,24 h时效降雪预报TS评分较厚度判据提升67%;对全国雨雪范围判别合理,对小范围雨夹雪具有指示作用;对全国3～36 h时效降雨、降雪和雨夹雪预报TS评分为0.76～0.62,0.69～0.63和0.11～0.08;对降雨和降雪存在一定空报和漏报,对24 h时效雨夹雪空报明显;对相态转换过程有较好指示效果,判别代表站相态转换开始时间误差为1～2 h,对我国东部地区代表站的相态转换和雨夹雪持续时间判别优于厚度判据,基于厚度判据雨夹雪预报持续时间偏长。研究结果可为雨雪相态业务预报提供客观预报产品参考。     

“20.6”华南西部前汛期极端持续性暴雨特征与成因分析

2020年5月底至6月上旬广西出现了12天的严重致灾持续性暴雨过程,由于其形成的极端复杂性,有必要进行深度剖析,揭示其特征和成因。利用欧洲中期天气预报中心（EC）ERA5 0.25°×0.25°逐小时再分析及实况资料,对该次过程进行了多尺度综合分析。中期天气预报：（1）该次过程具有强降雨持续时间长、范围广、强度强、累积雨量大、多地24 h雨量破历史记录及灾情特别重等特点。（2）该次过程发生在中高纬度环流、副热带高压、孟加拉湾低槽、低空急流及南亚高压有利配置的环流背景下。南亚高压过渡层与副热带高压不形成稳定对峙,中高纬经向型环流重建向纬向型环流转换,冷空气影响华南地区具有波动式特点,造成冷锋、静止锋及暖区交替影响,从而形成局地性、区域性及全省性暴雨交替,具有与以往持续性暴雨明显不同的特点。（3）大气聚积较大能量,锋面和暖区暴雨前聚积巨大能量,能量聚积及有效释放与最大小时降雨量成正相关。低层大气高温高湿且整层大气湿层深厚及较小的CIN和较低的TCL＿P有利于能量的积聚和对流触发,暖区和静止锋暴雨具有更易于触发的环境条件。能量、动力及水汽辐合的极端性造成了降雨极端性。（4）锋面暴雨由地面中尺...     

中国大陆台风远距离极端降水的基本特征

台风远距离极端降水可以分为极端小时降水(Extreme Hourly Precipitation,EXHP)和极端持续性强降水(Extremely Persistent Heavy Rainfall,EPHR)两类,因其作用距离远、机理复杂,是强降水业务预报中的重大挑战。为了加深对台风远距离极端降水特征的认识,本文利用2009—2019年中国自动站融合CMORPH卫星降水数据、热带气旋的最佳路径数据集,揭示了中国大陆EXHP和EPHR事件的基本特征。结果表明:环渤海、长江中下游、四川盆地是由台风远距离降水引发的EPHR和EXHP事件的3个高发区,强降水持续时间≥5 h为台风远距离EPHR的判别标准,在3个不同的区域内,EXHP的阈值分别为34.05、30.52及27.19 mm·h^-1。EPHR的发生时次与EXHP重合率高。EPHR事件的持续时间最长可达44 h,最大累积降水量可达542.03 mm,而EXHP的小时降水量更强。环渤海地区极端降水多发于夜间到清晨,长江中下游地区多集中在上午,四川盆地则集中在凌晨。造成长江中下游远距离极端降水的最大台风强度在3个地区中最强。极端降水落区与台风的最远距离发生在环渤海地区,可达4 333.1 km。     

北京开启“低污染”供暖模式

2013年底,我国中东部大部地区遭遇持续性雾霾天气,据中央气象台统计,截至2013年12月4日18时,我国已有25个省（区、市）不同程度地出现过雾霾天气。然而在2013年初,饱受雾霾困扰的北京却在此次全国雾霾中“一枝独秀”。     

前秋雪盖和海温异常对2008年1月南方低温雨雪天气的影响

对1973—2008年1月全国160站的温度和降水资料进行联合EOF分析发现,2008年1月低温雨雪天气与第一模态和第三模态有关,两个模态组合能够解释2008年1月南方地区温度和降水异常的90%以上。与第一模态相关的环流场主要反映了西伯利亚高压偏强且位置偏西,其与前秋中亚-蒙古以北的雪盖面积异常偏大以及北太平洋冷海温异常与关。与第三模态相关环流场则主要反映了副热带高压的增强和南支槽的加深,前秋印度洋暖海温异常有利于次年1月副热带高压增强,而前秋北大西洋和黑潮延伸区暖海温异常与次年1月南支槽的加深有关。      

中国东部夏季持续性降水日变化在淮河南北的差异分析

本文利用1961-2006年我国285站观测的逐时降水数据,分析了中国东部不同地区夏季平均降水日变化随降水持续时间的变化特征. 虽然整个东部地区都表现为短时降水峰值较一致地出现在下午17时左右,持续较长时间降水在清晨前后发生峰值降水,但持续性降水日变化的平均峰值时间以淮河为界存在显著南北差异. 北部地区的持续性降水峰值主要出现在02-06时前后;南部地区的持续性降水峰值时间出现在06-10时. 无论是降水强度或频次的日变化峰值的南北差异均较明显,但降水强度差异更为突出,且主要表现在持续性强降水中. 进一步分析发现：一方面北部地区持续性强降水开始时间较南部地区更早;另一方面,北部地区降水从开始到峰值经历的时间更短. 最后,对持续性强降水峰值时间南北差异的可能原因进行了初步讨论.     

1736-2010年华南前汛期始日变化

根据清代华南雨雪分寸记载的内容、特点,参照华南地区前汛期降水特征,提出了利用雨雪分寸记载重建华南前汛期开始时间的方法,重建了1736-1911 年福州与广州前汛期开始日期变化序列;并利用福州与广州（分别始于1953 和1952 年）逐日降水观测记录辨识了器测时期两地前汛期的逐年开始时间;据此分析了过去300 年华南前汛期开始日期的年-年代际变化特征。结果表明：1736-2010 年间,福州、广州两地前汛期开始时间平均为5 月第1 候;但存在显著的年际和年代际波动,其中重建时段（1736-1911 年）的主周期为2~3 年、准10 年和准40年,器测时段的主周期为2~3 年、准10 年和准22 年。在年际尺度,重建时段福州和广州前汛期开始时间最早的年份均为4 月第4 候,最晚的年份则分别为5 月第6 候和6 月第1 候;而器测时段两地前汛期开始时间的最早年、最晚年均为4 月第4 候和6 月第1 候。在年代际尺度,重建时段福州和广州相邻年代最大变幅分别为2.2 候和1.6 候;器测时段福州和广州相邻年代最大变幅则分别为2.5 候和2.4 候。     

来自大气内部的季节气候可预测性初探

这是一个十分初步的工作结果.通常认为,气候的季节-年际可预测性主要来自缓慢变化的大气外强迫的异常(如海表温度、积雪、土壤温度和湿度等).作者从大气月平均风场异常的持续性以及与东亚季风年际异常相关的全球大气环流异常特征两个方面初步探讨东亚夏季气候的可预测性.初步结果说明,大气月平均风场在对流层上层和平流层下层的热带区域及一些关键区域可持续性可以超过一个季节,并且与东亚季风有显著相关,从而使得从大气内部变化来考虑东亚夏季风气候仍然有一定的可预测性.