塔里木盆地一次“东灌”沙尘暴大气边界层特征

利用探空、NCEP/NCAR 1°×1°再分析资料、地面气象站观测资料,对新疆塔里木盆地2014年10月28—29日的沙尘暴天气过程前、中、后大气稳定度、混合层厚度、风、温、湿廓线等边界层特征量进行分析。结果表明:此次天气过程为欧洲脊东移,推动西西伯利亚低槽快速进入北疆地区,随后东移翻越东天山进入南疆,造成"东灌"沙尘暴天气;沙尘暴造成边界层特征量表现为K指数减小,沙氏指数增大,理查逊数减小,混合层厚度降低等特征;风向由偏西风转为偏东风,风速则在静风转为30 m/s的偏东急流;温度为沙尘暴之前为贴地逆温,之后大气混合比较均匀,相对湿度为先增加后减小,沙尘暴天气是一个降温增湿的过程,边界层风、温、湿廓线都打破了原有分布规律;沙尘暴过程是大气不稳定层结变为稳定层结的过程。     

海南岛海风雷暴结构的数值模拟

本文利用高分辨率WRF模式对2012年7月20日发生在海南地区的一次海风雷暴过程进行模拟,探讨了海南岛复杂地形下海风雷暴的结构、发展演变过程及其触发机制.结果表明,海南岛北部向内陆传播的海风与南部受地形阻挡的海风相遇后会形成海风辐合带,辐合带能影响当地的散度和涡旋特征,为雷暴的发生发展提供有利的动力和热力学条件.海南岛受热带海洋的影响较大,当地的水汽条件和对流潜势长期保持着有利于对流发展的状态,自由对流高度始终处于较低的位置,一旦海风辐合带来的抬升运动克服对流抑制到达自由对流高度后,对流就能自主地发展起来,所以单纯的海风辐合也常常能触发当地的强雷暴.雷暴发生发展过程中对流参数存在明显的变化,其演变曲线的突变位置对雷暴的发生有一定的指示作用.海南岛的海风雷暴过程与当地的复杂地形密切相关,地形的动力阻挡作用影响着低层海风的辐合以及对流的发展.     

近地空间环境的GNSS无线电掩星探测技术

从GPS/MET计划开始,基于GNSS的无线电掩星技术已成为一种强大的近地空间环境探测手段.截至到目前,已经有20多颗发射的低轨道卫星带GPS掩星接收机,其中COSMIC是首个专门用于掩星探测的卫星星座.这些掩星数据被广泛应用于气象预报、气候与全球变化研究、及空间天气监测和电离层研究.由于COSMIC的成功,相关合作单位目前正积极推动COSMIC-2计划,该计划将总共有12颗卫星,于2016年与2019 年各发射6颗.COSMIC-2将携带一个高级的GNSS掩星接收机,它将接受GPS与GLONASS信号,并具备接受其他可获得信号源的能力(如中国北斗定位信号),其每日观测的掩星数量将是COSMIC的4~6倍.同时COSMIC-2还将携带两个空间天气载荷,加强空间天气的监测能力.本文以COSMIC与COSMIC-2计划为主线,对掩星的发展历史、技术要点进行了简单介绍,并简要综述了COSMIC取得的部分科学成果,同时对未来包括技术发展和众多的掩星观测进行了展望.     

人工智能技术在数值天气预报中的应用

当前,人工智能迎来第3次发展浪潮并在多个领域大数据分析中取得巨大成功,这为人工智能技术与数值天气预报结合提供了契机。已有大量研究尝试将人工智能技术用于数值天气预报的初值生成、预报和产品应用过程中,涉及观测资料预处理、资料同化、模式积分、后处理以及高性能计算,通过误差估计、参数估计和局部代理等手段使预报结果,得到改进且计算速度大幅提升,展示出良好的应用前景,一些神经网络模型也表现出纯数据驱动预报的可能性,在短时强对流天气、降水以及气候预测中已有较为理想的应用实例。然而,人工智能技术在数值天气预报中的应用与发展仍面临一些挑战,主要包括深度学习的弱解释性、不确定性分析以及两者的耦合等,除了应对这些挑战,未来两者的深度结合还需要在理论指导下的人工智能模型设计、高时空分辨率人工智能预报模型设计以及使用更多新型人工智能技术等方面深入探索。     

基于葵花影像中国地区夜间云识别方法研究

利用2018年3月至2020年2月FY-4A卫星AGRI高时空分辨率多通道数据与同期湖北省夜间大雾天气个例,先确定夜间大雾在AGRI长波红外波段（10.8 μm）和中波红外波段（3.72 μm）的识别阈值,再使用地面气象观测站点资料对卫星识别结果进行检验;最后,结合高速公路交通管制信息,分析夜间大雾识别方法在湖北省高速公路服务应用中的潜力。结果表明：（1）基于FY-4A卫星识别的夜间大雾,与气象观测站实况大雾较为一致。（2）卫星对夜间大雾的识别命中率普遍在70%以上;不考虑地形影响,其识别命中率可提高5%~8%;不考虑云影响,识别命中率可提高3%~4%。（3）与湖北省高速公路交通管制信息对比,FY-4A卫星对收费站点大雾识别命中率均高于70%,并在部分国家气象站未观测到大雾而因雾封路的区域可实现对大雾天气的有效识别,其对夜间大雾的识别信息在高速公路交通气象服务中具有较大应用潜力。

     

云南不同类型地质灾害的天气诱因分析

2017年6月24日和2019年9月30日云南省昭通市盐津县出现了两次严重的地质灾害,造成重大人员伤亡和财产损失。本文利用NCEP再分析资料、地面自动站观测资料及多普勒天气雷达探测资料,对比分析了两次灾害的天气诱因。结果表明：“6.24”滑坡灾害发生在夏季主汛期,是由冷暖空气长时间交汇造成的持续性降水天气导致,期间伴有几次区域性强降水过程,雷达回波以大范围层积混合云回波特征为主,对流性暴雨特征不明显。“9.30”泥石流灾害发生在大气环流突变的秋季,冷暖空气势力较弱,天气尺度系统造成的区域降水强度不大,而由局地热力作用造成的单点对流性强降水才是灾害发生的主要诱因。     

库尔勒气象站迁站前后气象要素特征及成因分析

利用2016-2018年库尔勒气象站迁站前后基本气象要素的观测资料进行对比分析,结果显示：(1)平均气温、平均最低气温年、月值均是新站低于旧站,年值分别低2.1℃和4.1℃,年平均最高气温持平;春季气温差值变化相对较小,夏、秋、冬季气温差值变化相对偏大。(2)各月相对湿度新站大于旧站,各季相对湿度差值夏季最大,年平均相对湿度新站比旧站高11%。(3)平均气压新站高于旧站,年平均气压差值为3.2pha。各季差值冬季最大,(4)平均风速新站比旧站偏大0.1m/s,春季、夏季风速大于其他季节;最大风速新站比旧站偏大1.3-6.2m/s;主导风向由ENE转为E。(5)年平均气温、最低气温、平均湿度和年平均气压,迁站前后资料有显著差异,年平均最高气温、平均风速无显著差异。(6)测站周围环境、海拔高度、下垫面、地形等因素是造成新旧站气象要素差异的主要原因。     

2015年初北极极端气旋对中国寒潮的影响

从北大西洋中高纬度进入北极的极端气旋会引起北极异常增暖,与中高纬度极端天气事件关系密切,危害极大。利用ERA-Interim再分析资料和中国地面气象站观测资料,探讨了2015年1—2月两个极端气旋(C1,C2)影响中国天气的物理过程和机制。结果表明:当极端气旋生成并北移,附近大气低层和高层均出现异常增暖,中高纬度大气环流表现为乌拉尔阻塞形势形成,极涡断裂,低压槽加深南压,我国发生寒潮天气;且极端气旋伴随的异常增暖加强Rossby波能量频散,使中高纬度的槽和脊发展。对比发现,C1和C2的生成地和路径均存在差异,相比于C2,C1生成纬度较高且路径偏东,对应低温寒潮天气范围更大,但强度比C2略弱。这些结果均表明,极端气旋的生成和移动是中国寒潮天气发生的重要原因之一。     

陕西关中重污染天气低空流场的分型研究

利用陕西关中区域内五市(西安、咸阳、渭南、铜川、宝鸡)有PM2.5监测数据以来的2014—2019年各市污染指数(AQI)筛选代表年,定义关中区域污染和区域重污染天气过程,结合陕西WRF(Weather research&forecasting model)模拟数据,对影响关中区域的流场分型,并重点研究了各流场分型与P...     

基于相似天气现象的重庆市逐时气温预报技术研究

利用重庆市2003—2017年34个国家级气象观测站的逐时降水和逐时温度资料,建立了一种基于未来24 h日最高、最低气温和天气现象预报值的逐时气温预报模型。该模型通过搜寻与未来24 h预报值相似的历史天气现象下的气温时间序列,预报给定站点未来1 d的逐时气温。然后运用结合了高程的反距离加权插值法,得到重庆市0.125°×0.125°分辨率逐时气温网格预报产品。2018年逐时气温预报产品的检验结果表明,整体上国家级站点绝对误差≤2℃的逐时气温预报准确率为79.73%～91.40%,均值为87.12%;10月—次年2月的准确率好于3—9月,8月较差。该模型的预报性能在无雨时稳定,有雨时在地形复杂且易出现强降水的重庆东北部地区略差。重庆西部、中部的大部以及东北部偏西地区的网格产品预报准确率较高,而偏南局地山区和偏东部分山区的准确率较低。总体上该方法预报效果较好,预报性能稳定。