全球大气温度廓线的统计特性分析

利用欧洲数值预报中心发布的第三代ERA-Interim月平均再分析资料对1979—2016年全球大气温度廓线进行统计,分别探讨了南、北半球大气温度廓线平均值和标准差随季节、纬度和海陆的时空分布特征,并与国内外常用的AFGL标准大气廓线进行了对比。研究结果表明:南、北半球各高度层温度的平均值、频数最大温度区间和最大值垂直分布均随高度先减小后增加;在大气低层,多年的温度波动较大,200 hPa处波动达到最小;不论是北半球还是南半球,大气温度平均值廓线均具有典型的纬度差异,其中低纬度季节性差异较小,中纬度次之,高纬季节性差异最大;各季节大气温度廓线的海陆差异不同,且南半球海陆差异比北半球大。大气温度标准差廓线同样存在纬度、海陆和季节分布差异。根据ECMWF再分析资料构建的温度廓线较AFGL标准大气廓线而言具有更加丰富的时空分布等细节特征,并且代表了气候变化后最新的大气温度状况。有关结果可作为现有标准大气廓线的更新和完善,为新型卫星仪器应用性能评估、辐射传输算法和大气反演方法评价和对比分析提供支持。      

基于时空不确定性的对流尺度集合预报效果评估检验

针对对流尺度天气系统的高度非线性特征和高分辨率模式预报结果存在时、空不确定性现象,以及当前邻域概率法主要考虑高分辨率预报结果的空间位移误差,而不能有效解决预报结果存在时间超前与滞后问题,将时间因素引入到邻域概率法中,结合一次强飑线过程进行对流尺度集合预报试验,并基于改进后的新型邻域概率法与分数技巧评分,对降水预报进行了不同时、空尺度的效果评估检验。结果表明:（1）邻域集合概率法和概率匹配平均法在极端降水的分数技巧评分远高于传统集合平均,弥补了集合平均对极端降水预报能力偏低的缺陷。（2）对于此类飑线过程的对流尺度天气系统而言,邻域半径为15—45 km的空间尺度能够改善降水位移误差的空间不确定性,并使其预报效果达到最优,其中15—30 km的邻域半径对于尺度更小的大量级降水事件预报能力更强。（3）对流尺度降水预报考虑时间尺度与降水强度存在着对应关系,不同时间尺度可以捕获到不同量级降水的时间不确定性。同时,时间尺度与空间尺度对于降水预报效果的影响是相互关联的。（4）改进的邻域概率法能够同时体现高分辨率模式预报结果在对流尺度降水事件上存在的时、空不确定性,实现了对流尺度降水在时、空尺度上的综合评估,并能为不同量级降水提供与其时、空尺度相匹配的概率预报结果。      

1972—2019年南极威德尔冰间湖以及莫德高地冰间湖的特征分析

基于美国冰雪中心以及AMSR-2海冰密集度产品,分析了1972—2019年在威德尔海域发生的莫德高地冰间湖（1973、1980—2017年）以及威德尔冰间湖（1974—1976年）的时空变化特征,从而为研究冰间湖的形成和长期变化机制提供依据。选用40%海冰密集度阈值识别冰间湖,发现威德尔冰间湖（平均面积为250 000 km²）从结冰期至融冰期一直存在,而莫德高地冰间湖（面积从1980年的1 350 km²至2017年的53 180 km²）则出现日期晚（晚于7月18日）且持续时间短（除2017年长达90 d以上,一般在3~23 d内）。这些时空特征差异反映了与威德尔冰间湖和莫德高地冰间湖相关的海洋对流活动的巨大差异。基于漂流浮标数据评估了2016—2017年莫德高地冰间湖出现前中后区域的温盐变化特征,发现2016年夏季表层水盐度升高,且在2017年变得更暖更咸,但在2018年却变淡。这可能与莫德高地冰间湖在2016年冬出现、2017年冬面积增大以及2018年冬未出现的现象密切相关。此外,2019年在离莫德高地西南方3 000 km的海域首次出现了一个冰间湖,这可能是由于风暴过境导致。海洋和大气在冰间湖的产生、维持以及消散中起着重要作用。     

近30年夏季亚欧大陆中高纬度阻塞高压的统计特征

文中利用1970～2001年NCEP再分析500 hPa逐日高度场资料,根据阻塞高压的天气学定义,采用客观统计方法检索出近32 a亚欧中高纬度392个阻塞高压个例,对其进行了气候学分析.结果表明,亚欧中高纬地区夏季阻塞高压活动频繁,10 d以下的过程占绝对多数,地理分布主要集中在45～70°N之间,纬向上可划分5个高发区,其中乌拉尔山和贝加尔湖东部阻高活动频次最高,同时,每个区域中又存在着相应的阻高活跃区.亚欧中高纬地区夏季阻高活动具有明显的季节内变化特征.6月份,阻塞活动多发生在乌拉尔山地区和鄂霍次克海地区,以双阻为主要形势;7月份,欧洲区和贝加尔湖地区的阻塞活动有所增多,尤其贝加尔湖东部地区增多明显,而乌拉尔山地区的阻塞形势明显减少,鄂霍次克海地区的阻塞活动位置向北移动,多发生在60°N以北,双阻形势逐渐减弱,贝加尔湖地区的中阻形势有所增强.8月份,阻塞形势主要存在于贝加尔湖东西两区,中阻形势占据主导地位.亚欧中高纬地区夏季阻塞高压活动年际变化特征也很突出,且这种年际振荡有明显的地理差异.另外,研究表明亚洲北部的阻高活动多以稳定型为主,移动型阻高个例仅占6.6%.移动型阻高以起源于乌拉尔山地区最多,移距最长,生命期最长.偶极子类阻高多集中在贝加尔湖东部与乌拉尔山地区,约占该地区总阻高频次的62.0%和49.7%,平均生命期分别达到7 d/次和9 d/次以上.     

宁波雷电时空分布特征及潜势预报方法探讨

利用闪电定位仪资料分析了2010-2016年宁波市雷电的时空分布特征,根据雷电强度将6-9月雷电分为一般雷电和强雷电两组,结合NCEP再分析资料计算对流参数,运用GA-BP神经网络和费歇判别模型对雷电潜势预报进行分类方法探讨。结果表明:宁波年平均地闪次数为43223次,其中负地闪占比达95.2%;地闪的月际变化和日变化均呈单峰型,6-9月和14-19时分别为地闪次数最多的月份和时段;宁波雷电活动表现出一定的地域性,主城区以及海拔较高的奉化和宁海的西部山区是总地闪密度较大的区域。选择CAPE等4个对流参数参与建模,评估结果显示GA-BP预报准确率为71.60%,临界成功指数为56.60%,空报率和漏报率都在27%左右,模型表现出一定的预报技巧,并且该模型预报效果优于费歇判别模型。     

中国东部高空颠簸时空分布特征及其与热带中东太平洋海温的关系

本文利用1979～2014年NCEP-DOE日平均再分析资料和中国区域2375份航空器空中颠簸报告资料,研究中国东部区域高空颠簸的时空分布特征及其与热带中东太平洋海温异常（简称“海温异常”;空间范围:5°S～5°N,120°～170°W）的关系以及产生这种关系的可能原因。结果表明:中国东部地区高空颠簸与东亚副热带西风急流之间存在显著时空相关关系,其原因是高空纬向风引起的垂直风切变是构成高空颠簸时空分布的主导因素。中国东部夏季高空颠簸与海温异常存在正相关关系;冬季呈现南北两个正负相关区:以30°N为界,北部区域存在显著的负相关,南部区存在显著的正相关,在30°N急流轴附近区域无显著相关关系。海温异常影响中国高空颠簸时空分布的可能原因是海温变化引起对流层高层温度出现异常,进而影响温度的经向梯度,导致东亚副热带西风急流强度和位置出现异常（夏季,急流轴南侧出现西风异常;冬季,急流轴北侧出现东风异常,南侧出现西风异常）。高空纬向风的变化导致纬向风的垂直梯度和经向梯度出现异常,最终影响高空颠簸的时空分布特征。对流层高层温度的异常变化可能是由与热带海温异常相关的平流层水汽变化所引起。     

1960—2009年中国冬季区域性极端低温事件的时空特征

采用区域性极端低温事件客观识别技术对1960—2009年的区域性极端低温事件进行检测,并分析其空间分布和时间演变特征。结果表明：区域性极端低温事件指标中最低温度和几何中心纬度的频次分布为双峰特征,发生频次较高的纬度主要位于30°N和42°N附近,且1980年代中期以前南北两个带并存,之后则以30°N附近为主;1960—2009年事件的发生频次、强度和最大覆盖面积等呈总体减弱趋势,在1980年代后期存在显著的转折,1990年代后期变化逐渐趋于平缓,并且这种变化主要是由占总数10%的持续时间长和空间范围广的事件作用的结果。此外,对体现事件多方面影响的综合指标进行等级划分并分析其变化特征。     

近年来华东地区大气气溶胶的时空特征

利用2000年2月—2008年12月的AERONET（AErosol RObotic NETwork）地基观测数据对MODIS/TERRA Collection 005气溶胶光学厚度（aerosol optical thickness;AOT）在华东区域的适用性进行了验证,并利用验证后的MODIS气溶胶产品对华东区域气溶胶光学厚度和尺度分布特征进行了分析。结果表明,（1）通过验证比较,MODIS的AOT在华东区域与AERONET站陆基观测到的AOT具有非常好的一致性,满足美国NASA的设计要求。（2）华东区域的气溶胶光学厚度存在明显的时空分布特征。时间上,在春季和夏季达到最大,而在秋季和冬季最小,表现出明显的季节变化规律。空间上,气溶胶光学厚度受地形影响明显。其高值区主要分布在平原地区,而低值区主要在海拔较高的山区。（3）该区域的气溶胶尺度分布也存在显著的变化特征。在冬、春由于沙尘输送的影响,整个华东区域气溶胶粒子的尺度都比较大,主要以自然生成的沙尘粒子为主。而在夏、秋季由于夏季风和降水的影响,气溶胶粒子的尺度都比较小,以工业排放的人为气溶胶粒子为主。     

甘肃春小麦产量时空分布及其气候响应

利用近45 a甘肃省78县区春小麦实际产量生长期(3～6月)气温、降水和日照时数等资料,主要采用REOF和小波分析等方法,分析春小麦产量时空演变及气候响应。结果表明:1)甘肃春小麦产量由西向东、由北到南产量递减;2)存在河东、河西2个特别区域,春小麦在河西走廊地区高产而稳定,河东地区明显产量低且不稳定,陇中黄土高原地区最为突出;河西走廊区域产量变化与陇中反向,及河西产量偏高年份河东反而偏低,反之亦然。河东地区相关程度很高,产量变化与河西反向;3)河西走廊地区对气温响应敏感,甘肃黄土高原地区对干湿(降水)的变化敏感;4)响应最敏感区产量1991年之前变幅较小,之后变幅加大;丰欠年份相间,存在2～3 a的准振荡周期。     

黄陵雷暴时空活动特征分析

依据黄陵1971—2010年地面观测资料以及近10a雷电灾害调查资料,分析了黄陵40a来雷暴的气候特征、移动路径、空间分布特点。结果表明,黄陵的雷暴集中出现在6—8月,最多雷暴日为38d,最少为11d。移动路径主要有三条,主要是从西北到东南、从北北西到南南东、从西南到东北方向。雷暴在空间分布上有明显的区域性,北部多于南部,东部多于西部,农村多于城镇。