淮河流域能量和水分循环研究进展

1998和1999年夏,中国与日本科学家合作在安徽省淮河流域进行了第一次大规模的能量与水循环试验（WCRP/GEWEX/GAME/HUBEX）,其重点是研究东亚梅雨锋系的多尺度,多系统结构、特征、生命史、发生发展机理及其引起洪涝灾害的原因。这是第一次中日合作的气象与水文联合观测试验,在此加强观测的基础上,双方进一步进行了长达5年的资料整理分析和科学研究工作,整个淮河流域能量与水循环试验与研究取得了全面和丰硕的成果。文中介绍了该计划所取得的主要成果,并以现在科学进展的视野重新评估这些成果的科学意义和不足,为进一步开展新的淮河与长江中下游梅雨科学联合试验提供经验和新的研究目标。      

淮河流域能量和水分循环观测系统及作用

淮河流域是中国南北气候重要的过渡带,气象灾害频繁发生。这里水网、农田、丘陵、山地、城镇密布,地-气作用复杂,干冷与暖湿空气时常交汇于此,造成局地或流域旱涝经常发生。淮河流域处于梅雨区,且是中国重要的农业生产基地,具有气象和水文综合观测系统,积累了长序列的气象和水文观测资料。因此,淮河流域是研究能量和水分循环的理想试验区。国家自然科学基金重大项目“淮河流域能量与水分循环试验和研究（HUaihe river Basin Experiment,简称HUBEX）”于1998、1999年夏在淮河流域开展了气象和水文联合观测试验。文中回顾了HUBEX试验的目的、观测网设计与布局,介绍了HUBEX推动下的淮河流域综合观测网的发展,总结了HUBEX观测试验对区域气候事件和暴雨等灾害性天气机理研究、提高模式模拟和预报能力及建立长期连续的气象观测数据集等方面的成果和作用。      

一次玉林地区漏报的强双雨带影响的过程分析

暖区暴雨一直是业务预报难点,而双雨带中的暖区暴雨预报更是难以把握。2016年4月19日20时至20日20时出现了一次很强的双雨带过程,业务值班漏报了其对玉林地区的影响(漏报玉林南雨带的暴雨、大暴雨量级)。通过对数值预报产品、NCEP 1°X 1°全球客观分析资料、常规气象资料、雷达资料等进行剖析,找出漏报的原因,结果如下:预报的500 hPa槽距本地较远、925 hPa辐合线不明显、雨量偏小,导致漏报玉林南雨带的暴雨、大暴雨量级;忽略了与冷温槽相配合的冷平流使高空槽加深的作用;上下游台站都误认为冷空气已入海,忽略了高压脊后部地面回流形势对玉林的影响;没有仔细分析暴雨前CAPE值,忽略了玉林周围已具备"上干下湿"的有利降水条件,易触发暴雨;边界层能量锋的锋生利于对流不稳定气团的抬升;低空急流为南雨带提供了源源不断的水汽输送,水汽通量大值区和水汽辐合区都集中在玉林,水汽补给充足,导致玉林普降暴雨。     

2020年4月大气环流和天气分析

2020年4月大气环流呈单极型分布,中高纬环流为三波型,西太平洋副热带高压强度与常年相当,南支槽较常年偏弱。4月全国平均气温为11.2℃,接近常年同期,全国共有18个站日降温幅度达到极端事件标准。全国降水量为33.7 mm,较常年同期（45.1 mm）偏少25.3%。月内共出现2次主要冷空气过程,4次大范围降雨过程;云南气象干旱缓解,长江以北多地气象干旱发展;北方地区出现1次沙尘暴天气,较常年同期明显偏少。     

2018年8月深圳一次连续暴雨过程初步分析

利用NCEP FNL 1°×1°再分析资料、自动气象站数据和风廓线雷达等资料,对2018年8月28日至31日由季风低压造成的深圳连续暴雨过程进行了初步分析。结果表明:连续暴雨期间,南亚高压稳定少动,西北太平洋副热带高压呈双脊型并缓慢西伸,北脊阻挡西南季风北上,使得季风低压在双脊之间缓慢西移并发展加强,为持续暴雨发生提供了必要的大尺度环流条件。强盛时期的季风低压垂直伸展范围约8~9 km,直至对流层中层,与副高之间气压梯度加大,导致低空急流加强并向下传播,深厚的急流区为暴雨提供充足的水汽和能量。低空急流的向下传播时间早于短时强降水发生0.5~1 h。925 hPa及其以下的对流层底层风场呈气旋式辐合,是重要的抬升触发条件。而1 km以下风场由西南风转为偏南风,在地形抬升作用下加速上升运动,最大垂直上升速度达0.5 Pa/s,地形对降水具有显著的增幅作用。     

中国暖季短时强降水分布和日变化特征及其与中尺度对流系统日变化关系分析

短时强降水是强对流天气的一类.基于中国国家气象信息中心质量控制后的1991-2009年876个基本基准气象站整点逐时降水资料,通过不同时段的发生时次频率分析,给出了中国暖季(4-9月)不小于10、20、30、40、50 mm/h短时强降水的时空分布特征,并重点同利用静止气象卫星红外相当黑体亮度温度(T_BB)资料获得的中尺度对流系统(MCS)日变化特征进行了对比分析.结果表明,中国短时强降水时次频率地理分布同暴雨(≥50mm/d)分布都非常相似,但50mm/h以上的短时强降水时次频率非常低,地理分布差异显着.短时强降水发生频率最高的区域为华南,其次为云南南部、四川盆地、贵州南部、江西和长江下游等地.最大降水强度可超过180mm/h(海南);在短时强降水发生频率很低的区域,也有超过50mm/h的强降水.从月际变化来看,7月最为活跃,其次为8月.逐候变化显示,短时强降水具有显着的间歇性发展特征(跳跃性分布的特征),但总体上呈现缓慢增强、迅速减弱的特点;以7月第4候最为活跃.中国总体平均的短时强降水的频率和最大强度的日变化有3个峰值,主峰在午后(16-17时,北京时),次峰在午夜后(01-02时)和早晨(07-08时);中午前后(10-13时)最不活跃.中国短时强降水和中尺度对流系统的日变化特征基本一致,但午夜后时段二者存在较大差异.不同区域的短时强降水和中尺度对流系统日变化具有不同的活跃时段和传播特征,具有单峰型、双峰型、多峰型和持续活跃型等日变化类型,这不仅与较大尺度的天气系统环流相关,且与地势、海陆等地理分布密切相关.     

Lidar observations of subvisual atmospheric phenomena: Research note

Abstract

The systematic error of a large ensemble of 72 ‐h forecasts, as produced by the Canadian Meteorological Centre's spectral model, is studied with particular emphasis on its seasonal and spatial character. By decomposing the error into wavenumber space, we show that most of the error manifests itself in the long planetary waves. We find that the model displays a large systematic error in zonal wavenumber one, which systematically moves westward during each integration.     

2013年1月大气环流和天气分析

2013年1月大气环流特征为:北半球极涡呈偶极型,极涡范围及强度较常年偏弱,中高纬环流呈三波型,欧亚大陆槽位于西西伯利亚,位置偏北,引导多股冷空气影响我国北方,月内中高纬环流形势调整较大,上旬以经向型环流为主,中下旬则转为纬向型环流;西太平洋副热带高压接近常年同期,东亚大槽位于西北太平洋西岸,较常年偏强,南支槽位于90°E附近,较常年略偏弱.2013年1月,全国平均气温为-5.2℃,略低于常年同期(-5.0℃).月内气温阶段性调整明显,上旬,较同期偏低3℃,下旬,较同期偏高1.7℃.全国平均降水量为6.5 mm,较常年同期(13.2 mm)偏少50.8％.月内出现一次强冷空气过程,雾霾天气频繁,共出现3次较大范围雾霾过程.南方部分地区遭受低温雨雪冰冻灾害,北方局地遭受雪灾,云南大部、贵州西部及四川南部等地气象干旱持续.     

论鲁庄公七年夏四月辛卯夜,恒星不见,夜中星陨如雨

对《春秋》记载的“鲁庄公七年(前687年)四月辛卯夜,恒星不见,夜中星陨如雨．”一段中的夜恒星何以当见而不见这个千古未解的迷团进行探讨,在1994年笔者研究的1533年狮子座流星雨出现时呈现的天空亮度的基础上,结合古今中外的有关资料, 发现这天恒星不见的原因,实际是夜中出现的流星雨产生的天空明亮掩盖恒星．文中附带证明恒星不见和星陨如雨实际是出现在同一时段,即都在夜中．同时还估算了这次流星雨的流星数密度和流星总数、掩盖恒星亮度的流星质量以及被掩盖恒星的天空面积．     

A comparison of cumulus parameterization schemes in a numerical weather prediction model for a monsoon rainfall event

In order to evaluate cumulus parameterization (CP) schemes for hydrological applications, the Pennsylvania State University–National Center for Atmospheric Research's fifth‐generation mesoscale model (MM5) was used to simulate a summer monsoon in east China. The performances of five CP schemes (Anthes–Kuo, Betts–Miller, Fritsch–Chappell, Kain–Fritsch, and Grell) were evaluated in terms of their ability to simulate amount of rainfall during the heavy, moderate, and light phases of the event. The Grell scheme was found to be the most robust, performing well at all rainfall intensity and spatial scales. The Betts–Miller scheme also performed well, particularly at larger scales, but its assumptions may make it inapplicable to non‐tropical environments and at smaller scales. The Kain–Fritsch scheme was the best at simulating moderate rainfall rates, and was found to be superior to the Fritsch–Chappell scheme on which it was based. The Anthes–Kuo scheme was found to underpredict precipitation consistently at the mesoscale. Simulation performance was found to improve when schemes that included downdrafts were used in conjunction with schemes that did not include downdrafts. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.