天山山区大气水分循环特征

将自然正交分解(EOF)和水平空间分辨率30"的地理信息数字高程(DEM)相结合,利用1961~2010年天山山区及其周边79个气象站月降水量应用梯度距离平方反比法计算面雨量,应用2000~2010年NCEP/NCAR逐日4次再分析1°(纬度)×1°(经度)资料计算水汽输送,研究了天山山区面雨量时空分布、水汽输送和外部水汽的降水转化率特征,以及降水转化率异常的初步成因。结果表明:1)天山西部和中部降水量平均在450 mm以上,东天山和天山西南端为150 mm左右。春季、夏季、秋季、冬季的面雨量分别为291.4×108 m3、625.9×108m3、218.1×108 m3和73.6×108m3,降水量分别为108.2 mm、232.4 mm、81.0 mm和27.4 mm,年降水量为449.0 mm。2)月水汽输送量呈正态单峰型分布,7月最大、1月最小,夏季水汽输送量为全年的41.3%,冬季为11.9%,春季、秋季分别为24.5%和22.3%。3)春季、夏季、秋季、冬季和年外部水汽的降水转化率分别为10.3%、12.6%、8.5%、5.4%和9.2%,降水转化率的大小与伊朗副热带高压、贝加尔湖高压脊和西亚副热带西风急流的位置和强度配置有关。     

北京春季城市热岛特征及强热岛影响因子

应用北京地区地面气象观测台1990-2004年4月的气温资料,分析了近15a北京春季城市热岛特征,结果表明：春季夜间城市热岛要强于白天。还分析了春季一个强热岛形成和减弱消失过程的气象影响因子,结果表明：北京春季夜间特定条件下存在强热岛,强热岛中心在白家庄、天安门、公主坟连线的主城区;白天强热岛会减弱消失。强热岛在夜间形成的原因是日落后郊区地面大气降温速率和幅度远大于城区地面大气。白天有日照的晴夜北京城、郊地面风场很弱（≤1．0m／s）,多个测站甚至出现静风,同时城区垂直方向上15m高度以下持续存在很弱（≤1．5m／s）的风场,城区320m高度以下大气持续存在强逆温,这些因素共同促使春季强热岛的形成和维持。强热岛在白天减弱消失的原因是日出后太阳辐射的加热作用引起郊区地面大气升温速率和幅度大于城区地面大气,同时城区大气稳定度减弱、城区大气逆温消失、城郊地面风速增加。     

Precipitation and evaporation budgets over the Baltic Proper: observations and modelling

Precipitation and evaporation budgets over the Baltic Sea were studied in a concerted project called PEP in BALTEX (Pilot study of Evaporation and Precipitation in the Baltic Sea), combining extensive field measurements and modelling efforts. Eddy-correlation-measurements of turbulent heat flux were made on a semi-continuous basis for a 12 month period at four well-exposed coastal sites in the Baltic Proper (the main basin of the Baltic Sea). Precipitation was measured at land-based sites with standard gauges and on four merchant ships travelling between Germany and Finland with the aid of specially designed ship rain gauges (SRGs). The evaporation and precipitation regime of the Baltic Sea was modelled for a 12 month period by applying a wide range of numerical models: the operational atmospheric High Resolution Limited Area Model (HIRLAM, Swedish and Finnish versions), the German atmospheric REgional-scale MOdel, REMO, the operational German Europe Model (only precipitation), the oceanographic model PROBE-Baltic, and two models that use interpolation of ground-based data, the Swedish MESAN model of SMHI and a German model of IFM-GEOMAR Kiel. Modelled precipitation was compared with SRG measurements on board the ships. A reasonable correlation was obtained, but the regional-scale models and MESAN gave some 20% higher precipitation over the sea than is measured. Bulk parameterisation schemes for evaporation were evaluated against measurements. A constant value of C_HN and C_EN with wind speed, underestimated large fluxes of both sensible and latent heat flux. The limited area models do not resolve the influence of the height of the marine boundary layer in coastal zones and the entrainment (on the surface fluxes), which may explain the observed low correlations between modelled and measured latent heat fluxes. Estimates of evaporation, E, and precipitation, P, for the entire Baltic Proper were made with several models for a 12 month period. While the annual variation was well represented by all predictions, there are still important differences in the annual means. Evaporation ranges from 509 to 625 mm year^-1 and precipitation between 624 and 805 mm year^-1 for this particular 12 month period. Taking the results of model verification from the present study into account, the best estimate of P-E is about 100 ± 50 mm for this particular 12 month period. But the annual mean of P-E varies considerably from year to year. This is reflected in simulations with the PROBE-Baltic model for an 18 year period, which gave 95 mm year^-1 for the 12 month period studied here and 32 mm year^-1 as an average for 18 years.     

多物理ETKF在暴雨集合预报中的初步应用

基于集合转换卡尔曼滤波（ETKF）的初值扰动方法是目前集合预报领域热点方法之一,但应用在短期集合预报中仍存在离散度不够、误差较大等问题。考虑到在区域短期集合预报中,模式不确定性和边界不确定性的影响不能忽略,本文尝试在ETKF生成分析扰动的过程中,同时考虑初值不确定性、物理不确定性与边界不确定性,进而构建多初值、多物理、多边界ETKF集合,并以2010年9月30日到10月8日海南岛特大暴雨作为研究个例,对其在暴雨集合预报中的应用展开初步研究,重点分析多种物理参数化过程对预报结果的影响。结果表明,多物理过程的ETKF（多物理ETKF）和单物理过程的ETKF（单一ETKF）均优于对照预报,多物理ETKF优势更加明显,其均方根误差、离散度等指标均得到很好的改善;对于降水采用SAL方法进行检验,发现多物理ETKF对于降水位置的预报有明显的改善,对于特大暴雨的强度预报也略有改善。研究表明,在ETKF初值扰动中加入多种物理过程,可以有效改善短期集合的离散度,提高预报准确率,有良好的发展前景和应用潜力。     

不同类型和强度的厄尔尼诺事件对次年华南前汛期降水的可能影响

根据气象行业标准（QT/T370-2017）对厄尔尼诺事件不同类型的划分结果以及国家气候中心最新颁布的华南前汛期业务监测标准,利用1961~2016年NCEP/NCAR日、月尺度再分析大气环流资料、海表温度资料（ERSST V4）以及华南261个国家气象观测站逐日降水资料,采用相关、合成等方法分析了不同类型、强度的厄尔尼诺事件特征以及与次年华南前汛期的关系,并探讨其海温和大气环流异常特征。结果表明,厄尔尼诺事件的类型、强度对次年华南前汛期降水的影响存在明显差异。中等及以上强度东部型厄尔尼诺事件次年,华南前汛期开汛早、结束晚,前汛期持续时间长、降水多;弱等级的东部型以及中部型厄尔尼诺事件次年则相反。在厄尔尼诺事件次年华南前汛期,中等及以上强度东部型厄尔尼诺相对弱东部型或中部型厄尔尼诺的大气环流存在明显差异。高层西风急流明显加强,中层北半球极涡加强,东亚大槽强,低层菲律宾以东存在反气旋异常环流,华南存在南北风的交汇和水汽辐合加强,有利于华南前汛期降水偏多。     

江淮夏季降水异常与西印度洋地区大气环流异常的关系

运用NCEP/NCAR再分析资料和中国气候中心整编的160站月平均降水资料应用经验正交函数、线性相关分析等,分析了江淮地区夏季降水异常特征及其与西印度洋区域大气环流年际异常关系的变化及其可能的机理。结果表明:当500 hPa中纬度低槽活动偏多(少),西太平洋副热带高压偏强(弱),东亚夏季风偏强(弱)时,江淮地区降水偏多(少)。进一步分析还发现西印度洋上空的垂直环流与江淮夏季降水存在较好的关系,但这种年际异常之间的联系受到背景场的影响明显:1979—1993年西印度洋垂直上升运动与江淮夏季降水的变化趋势基本相反,两者线性相关系数为-0.43;1994—2010年两者的变化趋势基本一致,相关系数达0.71。即当西印度洋地区存在环流异常下沉(上升)时,西太平洋副热带高压通常异常减弱东退(增强西伸),副热带季风减弱(增强),有利于雨带偏南(北)。因此,在西太平洋副热带高压和副热带季风年代际偏强(弱)阶段,西印度洋环流与江淮夏季降水呈负(正)相关。     

青藏高原唐古拉山南北坡夏季风降水特征的对比分析

根据GAME-Tibet加强观测期间 (1998年5~9月) 所得到的位于青藏高原唐古拉山北坡的D105站和南坡的WADD站夏季风降水资料, 对唐古拉山南北坡夏季风降水特征进行了初步的对比分析.结果表明两地夏季风降水频率较高.在1998年6月25日~9月19日, WADD站的降水量比D105站的降水量多48.8%, 而发生的降水次数在WADD站比D105站多10次, 两者的累积降水次数基本上差不多.同时, WADD站平均降水强度高于D105站.这两地的夏季风降水存在明显的活跃期和中断期, 7月中旬夏季风降水都不活跃.大多数情况下, 这两地的日降水量的变化有较为一致的趋势, 表明两地降水可能受同一降水过程的控制.9月初以后, 夏季风降水已明显减弱.     

热带大气10～20天振荡的大气环流模式数值模拟

利用大气环流模式对热带大气10～20天振荡进行了数值模拟研究，其结果同观测资料分析基本一致。模式资料的功率谱及动能的分析表明，10～20天振荡确实比30～60天振荡更突出地存在于热带大气中。同热带大气30～60天振荡的结构有些不同，对于在热带10～20天振荡，除纬向1波外，纬向2波也很明显；流动的斜压结构特征欠佳；系统以较快速度沿赤道西移。暖SST事件对热带大气10～20天振荡的影响也进行了模拟，对结果的比较分析表明，暖STT将使10～20天大气振荡减弱，使其结构更趋正压性。     

GPM卫星双频测雨雷达探测降水结构的个例特征分析

全球测雨卫星（GPM）携带首部Ka和Ku波段测雨雷达于2014年2月发射升空,继热带测雨卫星（TRMM）的单频测雨雷达探测后,实现双频测雨雷达（DPR）探测。本文基于DPR不同波段及不同方式探测反演给出的四种降水产品[Ka波段高精度探测（KaHS）、Ku波段探测（KuPR）、Ka匹配方式探测（KaMS）和Ka及Ku双频联合探测反演产品（DPR_MS）],对2014年的四个降水个例的降水结构特征进行了分析,并就DPR探测波段、扫描方式及反演算法所引起的降水产品中降水结构特征差异进行了比较与讨论。结果表明,所选四个个例分别位于中国东部、西北太平洋区域、风暴轴区域以及美国本土,四者发生背景及降水特征差异显著,但表现出了较为一致的产品差异特征。KaHS的回波顶高度最高,比KuPR高约0.1 km,其对弱降水（小于0.5 mm h-1）的观测性能好,但对10 mm h-1以上的强降水存在严重低估。KuPR继承了TRMM测雨雷达（PR）对强降水的观测性能,但受频率限制对0.5 mm h-1以下的弱降水观测能力有限。KaMS的整体降水强度分布与KaHS类似,但受高回波阈值限制,KaMS漏掉了大量弱降水样本,对强弱降水的观测性能均有限,且其平均回波顶高度比KuPR可低约1 km,常将融化层误判为回波顶高度,故不适宜单独使用。DPR_MS的降水反演算法具有独立性,对强降水和弱降水的反演能力都较强,而其回波顶高度主要继承于KuPR的回波顶高度。此外,DPR_MS双频反演的粒子谱最为合理,揭示了西北太平洋区域台风个例两侧眼壁粒子谱的不均匀性。     

利用TRMM资料分析2002年登陆广东的热带气旋降水分布特征

用2002年3个热带气旋登陆广东的过程中自动站的降水资料, 对TRMM准全球、准实时的3 h降水估测资料进行了检验, 表明该资料与地面3 h降水有很好的相关性, 可以反映出热带气旋3 h降水变化的特征。利用该资料分析了这3个热带气旋登陆过程中不同半径、不同方向降水的时空变化特征, 并分析了不同热带气旋之间降水差异的大尺度环流背景。研究发现, 3个热带气旋登陆过程中心附近降水沿半径方向存在收缩和扩展的变化, 除了低层水汽输送的变化和地形对降水造成影响之外, “北冕”和“黄蜂”都发现热带气旋外围降水加强会导致其中心附近降水减弱, 这与以往的观测及研究成果类似。