边界强迫场订正的区域气候模式对2013年夏季中国东部极端高温预测的改进试验

使用NCEP再分析资料对国家气候中心全球海气耦合模式BCC_CM1.0的多年平均场进行订正,然后嵌套区域气候模式RegCM3,建立基于边界强迫场订正的区域气候模式系统。使用该系统进行28年夏季回报及2013年夏季业务预测,并与直接使用BCC_CM1.0模式与RegCM3模式嵌套的模式系统进行对比。结果表明,引入边界强迫场订正技术后,区域气候模式系统对多年平均夏季气温、降水回报能力有了显著提高,且回报的高温界限值分布更接近于观测。除对2013年夏季东北地区气温距平预测效果变差外模式系统对于2013年中国东部中部地区夏季气温距平异常偏高、夏季高温日数异常偏多等观测事实的预测性能有显著提高。区域气候模式系统回报的多年平均夏季西太平洋副热带高压与观测更为接近是其对2013年夏季极端高温事件预测能力提高的关键所在。     

强台风海鸥登陆期间近地层风特性分析

利用位于海南文昌市的90 m测风塔观测的强台风海鸥多层测风数据,分析了台风海鸥登陆期间近地层风场时空特征、湍流强度、垂直风切变及阵风因子等风场特性,分析结果表明:台风海鸥登陆期间,近地层各高度风速呈现"M"型双峰特征,最大风速出现在台风后风圈;台风过境前后,风向旋转了180°;近地层风速随高度升高而增大,各高度风速垂直切变符合对数和指数规律;粗糙度长度、风廓线幂指数、湍流强度、阵风系数等风场特性与风速呈负相关关系,随着风速的增加而降低;从台风外围至台风眼,粗糙度长度随风速呈现"增大-减小-增大"特征;台风眼内部风速垂直切变剧烈,前后风圈的风速垂直切变较弱;强风区湍流强度较弱,弱风区湍流强度较强;台风风圈的湍流强度随高度增加而减小,台风眼内湍流强度随高度先减小再增加;台风影响各阶段阵风系数随高度升高而减小,各高度层阵风系数遵循指数定律;阵风系数随风速的增大而减小,当风速达到一定强度时,阵风系数随风速变化不明显。     

IEC的风机选型参数估算方法在中国的适用性研究

国际电工委员会编制的《风力发电机组设计要求》(IEC 61400-1)推荐了针对风电机组安全等级评估的极端风速和湍流强度特征值估算方法,因其简单便捷,在风电领域被广泛采用。利用全国风能资源专业观测网的193座测风塔观测数据,对IEC推荐的极端风速计算方法与我国规范推荐的基于极值I型概率分布方法进行比较,发现两种方法计算的193座塔70 m高度层50年一遇10 min平均最大风速,仅有7座测风塔较为一致,差异在±1%;IEC推荐方法的计算结果多数偏小,其中偏小10%以上的测风塔有121座,偏小30%以上的有44座测风塔,而偏大10%以上的只有9座测风塔;IEC方法计算的极值风速大幅度偏小的测风塔主要分布在台风影响的东南沿海地区,偏差较小的测风塔主要分布在西北和华北地形平缓区域,但同时偏大10%以上的测风塔也多分布在这一地区。以目前行业领域普遍采用的以15 m·s~(-1)风速的平均湍流强度作为风电机组选型指标,与严格按照规范,以15 m·s~(-1)风速段所有样本湍流强度的90%分位数处的值作为指标进行风电机组等级确定作对比,发现193座塔中有46座塔的选型是不安全的,甚至相差两个等级。     

北半球冬季亚澳振荡与亚澳地区气候的关系

再分析资料的EOF结果揭示出,冬季亚澳季风区对流层上层位势高度场存在着南北反相变化的振荡—亚澳振荡（AAD）,并定义亚澳振荡强度指数（AADI）。通过相关和合成分析,结果表明,冬季亚澳振荡与同期北半球冬季亚澳地区天气、气候之间存在显著相关。在年际尺度和年代际尺度上,AAD与同期北半球冬季亚澳地区气温、降水的异常显著相关,在年际信号上叠加年代际信号后,该指数与亚澳地区的气温和降水的相关更为显著。冬季亚澳振荡强年对应着同期冬季鄂霍次克海高压（阿留申低压）,东亚大槽和阿拉斯加脊以及极锋急流偏强;高低纬度之间的经向环流增强,副热带急流偏南偏强。这种关系本质上反映出了亚澳季风系统不仅是海陆温差的产物,也受到对流层上层温度南北差异的强迫。     

1951—2015年乌鲁木齐市升温过程频数及强度气候特征

利用乌鲁木齐市气象站1951年1月1日至2015年12月31日的逐日气温资料,以日最高气温及其升温幅度为指标,整理出乌鲁木齐市近65年升温过程数据库,将升温过程分为Ⅰ级(弱)、Ⅱ级(中等强度)、Ⅲ级(较强)、Ⅳ级(强)以及Ⅴ级(极强)5个等级,分析了乌鲁木齐市各级升温过程发生频数、持续日数、过程不同时段升温幅度、过程最高气温、过程最高气温距平偏高幅度等要素气候特征。结果如下：(1)1951—2015年,乌鲁木齐市出现升温过程5677次,平均每年87.3次,其中Ⅰ级(弱)升温过程占67.8 %。升温过程发生频数的季节分布较均匀,但在春季相对较多。近65年来,年平均升温过程发生频数在7个年代际中差异不大,没有明显的线性变化趋势。(2)1951—2015年,乌鲁木齐市5677次升温过程的平均持续日数为2.14?d,其中持续1 d的过程占43.0 %。随升温过程等级由Ⅰ级到Ⅴ级提高,过程持续日数最高出现频率也从1?d过渡到3?d。升温过程持续日数在春季4、5月份最长。(3)1951—2015年,乌鲁木齐市过程升温幅度平均为5.76℃,在春季最大、秋季最小。Ⅳ级(强)以及Ⅴ级(极强)的过程升温幅度最大的月份分别是5月和3月。65年来,乌鲁木齐市升温过程的最大24h、48h和72h升温幅度平均值分别为3.72℃、6.12℃和8.23℃,最大24 h升温幅度在冬季最大、夏季最小,最大48 h和72 h升温幅度都是在春季最大、秋季最小。(4)1951—2015年,乌鲁木齐市升温过程的最高气温平均值为14.52℃,在夏季7、8月最高,在冬季各月最低,带有显著的季节背景特征。过程最大日气温距平的平均值为2.93℃。Ⅳ级(强)和Ⅴ级(极强)升温过程的日气温距平偏高幅度最大月份分别出现在1月(11.73℃)和12月(19.10℃)。     

强度尺度分解方法在气候温度场检验中的应用

本文首次将Casati等提出的强度尺度分解方法应用到气候地表温度场的检验中,探讨此方法用于评估气候模拟场误差的详细空间信息的适用性。以新一代气候系统模式模拟的月平均地表温度为例,传统的统计分析方法（较为常用的是空间相关系数和均方根误差、EOF分析等）不能完全反映模拟场误差的空间信息;强度尺度分解方法可计算不同阈值和空间尺度上的均方误差和模拟技巧,评估对应的模拟能力,定量给出模拟场主要误差的空间信息（误差范围即温度阈值及对应的空间尺度）,例如,亚洲东部地区1月单年及多年平均的模拟场在230 K阈值1600 km模拟技巧非常低。本研究表明强度尺度分解方法适用于气候温度场的检验评估,能定量给出误差的空间信息。     

1999年北京持续高温天气过程的诊断分析

利用北京观象台观测资料和NCEP/NCAR再分析数据,对1999年6月24日至7月2日北京一次持续性高温天气的演变和发展过程及非绝热加热作用对系统的影响进行诊断分析,结果表明：在此次高温天气发生前,欧亚大陆中高纬度环流经向度很大,欧洲北部和贝加尔湖以南为高压脊控制,中亚和我国东北地区则处于低压槽内。贝加尔湖南部的高压脊纬向延伸范围较广,在东移过程中长时间影响北京。随着贝加尔湖以南的高压脊逐渐东移,北京上空下沉增温与非绝热加热作用有所增强,北京逐渐受到高温天气影响。在高温天气发生的后半阶段,我国东北的低压槽入海后在120130°E附近维持并发展,槽前非绝热加热率很大。从垂直方向来看,加热率在500 hPa以下随高度迅速增加,根据全型涡度方程,强烈的非绝热加热率垂直分布不均作为一个明显的涡度源区,对入海低压槽的稳定维持有显著的作用。而入海低压槽的稳定维持,又阻碍了华北高压脊的东移,使其在北京地区长时间稳定少动,为北京带来多日的持续性高温天气。     

一次寒潮背景下降水相态变化特征分析

利用常规气象观测资料和NCEP再分析资料,对2013年4月18日到20日河南出现的一次区域性寒潮天气过程的环流背景、影响系统及寒潮期间降水多相态转换的成因进行了分析。结果表明:本次寒潮过程属于横槽转竖型,冷锋迅速南下,导致寒潮暴发;此次寒潮天气的大气温度层结存在逆温层结构特征,温度廓线的变化会导致降水相态发生变化;受低层冷空气持续影响,暖层强度即融化层遭到一定程度的破坏或消失,冷层即冻结层强度增强,0℃层高度下降,以致降水相态发生相应的改变;降水相态的变化与暖层温度及0℃层高度密切相关。根据本次寒潮过程中NCEP再分析数据得到:当降水相态为雨时,暖层温度≥2℃,0℃层高度≤975 h Pa;当降水相态为雪时,暖层温度≤-1℃,0℃层高度≌1000 h Pa;当降水相态为冰粒时,2℃≥暖层温度≥-1℃,1000 h Pa≥0℃层高度≥975 h Pa。     

镇江市酸雨特征及影响因素分析

利用2008年1月至2012年12月镇江市酸雨观测资料,详细分析了镇江市酸雨强度和发生频率的年、季、月变化特征,并对影响酸雨发生的气象因素进行了分析。结果表明:镇江市酸雨年、季、月平均pH值均较低,酸雨强度均较大,春季和秋季是酸雨的高发季节。由降水量、风向、逆温及外来污染源垂直输送等气象要素对镇江市酸雨的影响可知,镇江市强酸雨的发生频率和占总降水量的比例均较高;NE、SE和E这3个风向对镇江地区酸雨的总贡献率超过50.0%;华北、华东、湖南和湖北地区是镇江市酸雨发生的可能外来污染源;低层(925hPa及以下高度)出现逆温时,更易出现酸雨,且逆温层厚度均较深厚;逆温温差的强度与酸雨强度有一定的关系,即温差越大,pH值越低,酸雨强度越大。     

南海海岛自动气象站防护应用技术探索

立足海南及南海的自然条件,结合海岛自动气象站在南海高温、高湿、高盐雾、强辐射、强风等恶劣气候环境下使用情况,通过对历年来海岛自动气象站故障及失效模式的统计和分析,总结分析故障原因。根据设备维护人员多年气象设备保障工作积累总结的经验,从海岛自动气象站结构和防护要求出发,集成应用市场上优质材料、先进工艺和多种成熟、关键设备防护技术,形成一些气象设备防护的有效方法措施,以提高海岛自动气象站对海洋环境的适应性和性能,延长设备使用寿命。