北京地区三级以上污染日的气象影响因子初步分析

依据2001—2007年北京市环境保护局公布的SO₂、NO₂和PM₁₀日平均空气质量等级大于或等于三级以上的污染日作为样本,统计分析了污染日3种污染物指数与同期南郊观象台（近郊区）的地面和探空气象要素的相关关系。同时采用Hysplit-4后向轨迹分析方法,对出现四级以上污染的重污染日污染源进行了初步探讨。结果表明：风向是造成上述3种污染物出现重污染的主要原因之一;污染日存在两重或多重逆温层,而且逆温层较低较厚,垂直对流和水平扩散作用较弱,湿沉降作用较小,因此污染物不易扩散和输送,堆积在近地面,造成重污染。北京西南、东南部地区以及沙尘暴过程内蒙古、河北北部是造成重污染天气的主要输送源地。研究结果可为北京重污染过程的预警预测及其综合防治提供科学依据。     

The Structure of Background-error Covariance in a Four-dimensional Variational Data Assimilation System: Single-point Experiment

A four dimensional variational data assimilation (4DVar) based on a dimension-reduced projection (DRP-4DVar) has been developed as a hybrid of the 4DVar and Ensemble Kalman filter (EnKF) concepts. Its good flow-dependent features are demonstrated in single-point experiments through comparisons with adjoint-based 4DVar and three-dimensional variational data (3DVar) assimilations using the fifth-generation Pennsylvania State University-National Center for Atmospheric Research Mesoscale Model (MM5). The results reveal that DRP-4DVar can reasonably generate a background error covariance matrix (simply B-matrix) during the assimilation window from an initial estimation using a number of initial condition dependent historical forecast samples. In contrast, flow-dependence in the B-matrix of MM5 4DVar is barely detectable. It is argued that use of diagonal estimation in the B-matrix of the MM5 4DVar method at the initial time leads to this failure. The experiments also show that the increments produced by DRP-4DVar are anisotropic and no longer symmetric with respect to observation location due to the effects of the weather trends captured in its B-matrix. This differs from the MM5 3DVar which does not consider the influence of heterogeneous forcing on the correlation structure of the B-matrix, a condition that is realistic for many situations. Thus, the MM5 3DVar assimilation could only present an isotropic and homogeneous structure in its increments.     

四维变分同化和集合平方根滤波联合反演土壤湿度廓线的研究

提出将集合平方根滤波（EnSRF）估计的预报误差协方差用于四维变分（4DVAR）的同化方案（文中称混合四维变分同化方法,简称混合方法）来反演土壤湿度廓线,该方法由两个同化时段构成: 第一时段为EnSRF,第二时段为4DVAR,此种组合可以充分发挥每一同化方法的优势。通过同化表层土壤湿度观测反演土壤湿度廓线这一理想试验来验证方法的可行性,并与EnSRF和4DVAR的反演结果进行比较,结果表明, 混合方法反演的分析时刻土壤湿度廓线都优于EnSRF和4DVAR的结果。与此同时,为了克服小样本在估算背景场误差协方差矩阵时出现的虚假相关对反演的干扰, 提出在原有协方差矩阵中加入具有高斯指数函数成分来降低其影响;与修正前结果相比,反演的中下层（地下34～100 cm） 土壤湿度的均方根误差从0.036 cm3/cm3降到0.016 cm3/cm3, 降幅为55.6%, 更重要的是大大降低了部分深度处反演土壤湿度的误差, 如地下90 cm处误差从0.085 cm3/cm3降到0.024 cm3/cm3, 降幅达71.8%。     

IPCC AR4中海气耦合模式对中国东部夏季降水及PDO、NAO年代际变化的模拟能力分析

利用1880—1999年中国东部35站的观测降水资料、英国Hadley中心的海温和海平面气压资料以及IPCC第4次评估报告（AR4）中20世纪气候模拟试验（20C3M）的模式输出结果,对IPCCAR4中22个耦合模式所模拟的我国东部夏季降水的年代际变化情况以及太平洋年代际涛动（PDO）和北大西洋涛动（NAO）的年代际变化情况进行了分析。结果显示,这些模式对20世纪我国东部夏季降水年代际变化的模拟结果并不理想,但对降水在20世纪70年代中期前后的突变具有一定的模拟能力。其中IAP_FGOALSL_0_G可以大致模拟出20世纪70年代中期前后降水型的突变特征,而BCCR_BCM2_0和UKMO_HadGEM1则可以模拟出华北地区降水在20世纪70年代中期之后减少的现象。对于引起我国东部夏季降水年代际变化的重要因子PDO和NAO,模式对它们年代际变化的模拟效果略好于降水。多数模式都可以模拟出PDO和NAO的空间模态,其中CNRM_CM3和UKMO_HadGEM1对PDO年代际变化（8 a以上）的模拟与实际情况比较相似,并可以模拟出20世纪70年代中期之后PDO由负位相转变为正位相的情况,而模式UKMO_HadGEM1也对NAO的年代际变化以及1980年以来不断加强的趋势模拟较好。     

降水云团移动速度对风云四号A星降水反演误差的影响

针对FY-4A卫星降水反演产品GPM-SCaMPR中的误差,提出台风区域降水云团移动速度的计算方法并用于误差改进,以全球降水观测计划(Global Precipitation Mission,GPM)的IMERG(the Integrated Multi-satellite Retrievals for GPM)降水产...     

2017-08-11内蒙赤峰EF4级山地多发龙卷灾调与成因分析

2017年8月11日下午,三个EF4级龙卷袭击了内蒙古自治区赤峰市的地形复杂地区,造成5人死亡,58人受伤。这是1961年以来中国有记录的最强山地龙卷事件。首先给出了此次龙卷过程的灾情调查结果,接下来分析了此次龙卷母体风暴-龙卷超级单体产生的天气背景、关键环境参数以及多普勒天气雷达观测特征。本次龙卷事件发生在东北冷涡东南象限的地面锋前和干线向湿侧发展处,CAPE(对流有效位能)值为1 800 J/kg,0～6 km风垂直切变为12.9 m/s,0～1 km风垂直切变达到10.8 m/s;同时,0～1 km相对风暴螺旋度达到67.3 m²/s²,接近美国龙卷发生环境的中位数,有利于超级单体龙卷的发生。现场灾害调查发现,灾害路径具有多涡旋和不连续的特点,可能与当地的复杂地形有关。基于多普勒天气雷达相对径向速度图识别出三个龙卷涡旋特征(TVS),TVS径向速度差最大达到38 m/s。三个龙卷及对应TVS出自同一个超级单体的同一个中气旋,其中两个TVS出现时间重叠。     

贵州省未来气候变化(2018—2050年)预估分析

针对贵州省年平均降水量,年平均气温,年平均最高气温和年平均最低气温四个特征量,从空间分布上的定性比较,从年际、年代际的时间演变比较以及从泰勒图的定量比较来看,RegCM4模式的模拟效果优于CMIP5模式,因此本研究在RCP4.5排放情景下利用RegCM4模式数据预估未来2018—2050年贵州省年平均降水量,年平均气温,年平均最高气温和年平均最低气温。结果表明:21世纪Ⅰ阶段(2018—2028年)相对于基准期年平均降水在全省大部地区均是偏少的,偏少幅度在8.5%以内,其中贵州省北部地区偏少幅度最大;21世纪Ⅱ阶段(2029—2039年)相对于基准期贵州省中西部降水偏少东部降水偏多,变化幅度基本上在7%以内;21世纪Ⅲ阶段(2040—2050年)相对于基准期贵州省南部和东部降水偏少西北部降水偏多,变化幅度基本上在7.5%以内。贵州省21世纪Ⅰ阶段、Ⅱ阶段、Ⅲ阶段年平均气温、年平均最高气温和年平均最低气温相对于基准期均是偏暖的,偏暖幅度在0.6～1.3℃之间,越到后期,偏暖幅度越大,且空间差异不大。     

Subseasonal Reversal of East Asian Surface Temperature Variability in Winter 2014/15

Although there has been a considerable amount of research conducted on the East Asian winter-mean climate, subseasonal surface air temperature(SAT) variability reversals in the early and late winter remain poorly understood. In this study,we focused on the recent winter of 2014/15, in which warmer anomalies dominated in January and February but colder conditions prevailed in December. Moreover, Arctic sea-ice cover(ASIC) in September–October 2014 was lower than normal,and warmer sea surface temperature(SST) anomalies occurred in the Ni ?no4 region in winter, together with a positive Pacific Decadal Oscillation(PDO|+) phase. Using observational data and CMIP5 historical simulations, we investigated the PDO|+ phase modulation upon the winter warm Ni ?no4 phase(autumn ASIC reduction) influence on the subseasonal SAT variability of East Asian winter. The results show that, under a PDO|+ phase modulation, warm Ni ?no4 SST anomalies are associated with a subseasonal delay of tropical surface heating and subsequent Hadley cell and Ferrel cell intensification in January–February, linking the tropical and midlatitude regions. Consistently, the East Asian jet stream(EAJS) is significantly decelerated in January–February and hence promotes the warm anomalies over East Asia. Under the PDO|+ phase,the decrease in ASIC is related to cold SST anomalies in the western North Pacific, which increase the meridional temperature gradient and generate an accelerated and westward-shifted EAJS in December. The westward extension of the EAJS is responsible for the eastward-propagating Rossby waves triggered by declining ASIC and thereby favors the connection between ASIC and cold conditions over East Asia.     

基于MICAPS 4的精细化天气预报平台设计及应用

基于气象信息综合分析处理系统第4版(Meteorology Information Comprehensive Analysis Process System4,MICAPS 4)的精细化天气预报平台的设计与应用。从我国精细化气象格点预报业务需求出发,介绍了精细化预报系统的总体组织结构和数据流程,基于MVVM模式的总体架构设计、功能设计以及实现。平台采用高性能的分布式内存对象缓存技术,提高了系统运行效率;采用模型视图分离,将数据逻辑与用户界面剥离,增强其可扩展性,更便于省级本地化应用;开发了要素场协调性处理功能,集成了降水、温度等客观预报算法,并提供丰富的主/客观交互工具。目前,该平台已在业务中应用,为全国精细化预报业务提供了重要支撑。     

广东清远早、晚稻稻田甲烷排放的观测研究

分析了2003、2004年广东省清远市郊区早、晚稻稻田甲烷（CH4）的排放通量,结果表明：广东清远早、晚稻稻田CH4排放通量的几何平均值2003年为4,38mg·m^-2·h^-1和6．09mg·m^-2·h^-1;2004年为5．17mg·m^-2·h^-1和8．3mg·m^-2·h^-1,土壤有机质含量是造成2003和2004年CH4排放差异的原因之一。水稻品种的不同,CH4排放通量也有所不同,实验表明,水稻品种“七丝尖”的排放通量比品种“金优99”高1．08mg·m^-2·h^-1,产量却只有64％。此外,与相关的测量结果进行初步比较。