夏季西南极探空观测以及南极大陆大气垂直结构特征分析北大核心CSCD

利用第33次中国南极科学考察期间获取的中国长城站和智利Feri站以及夏季南极大陆沿岸8个世界气象组织(WMO)基准站探空资料对南极地区的大气垂直结构进行了分析,并结合NCEP和ERA-Interim再分析数据,对南极高纬度大气的表现能力进行了评估。研究发现长城站附近对流层顶的平均高度为9km,对应的温度和平均风速分别为–50℃、21m·s^(-1);对流层中部大气垂直温度递减率为–6.34℃·km^(-1);边界层平均高度为600 m,平均风速为10 m·s^(-1)。当长城站东侧存在气旋或者受极地高压控制时,对流层顶高度较低,大气垂直递减率偏小;相反当长城站西侧受气旋影响时,对流层顶高度偏高,大气垂直递减率偏大。夏季东南极沿岸对流层顶高度普遍高于西部,南极点对流层顶最低,可能与绕极气旋的生消源地存在密切的联系。在对流层顶高度、探空要素的垂直分布特征评估等方面, NCEP再分析数据比ERA-Interim再分析数据更接近观测数据真实值。     

基于Emardson模型的GNSS-PWV转换系数精化

转换系数(K值)是GNSS气象学中影响GNSS可降水量(Precipitable Water Vapor, PWV)反演精度的关键参数之一.针对中国地区缺乏统一的高精度K值模型, 本文选取2018—2019年均匀分布的42个探空站资料, 分析K值与测站经纬度和高程之间的相关性, 利用2018年K值和多元线性拟合法, 分别建立基于测站纬度和年积日的Emardson-I模型和基于测站纬度、高程和年积日的Emardson-H模型, 并用2019年K值作为真值验证以上两模型的K值预报精度.研究结果表明: (1)K值与测站纬度和高程之间呈负相关, 相关系数分别为0.735和0.941, 而与测站经度的相关性较小; (2)Emardson-H模型预报的K值平均绝对误差(MAE)和均方根(RMS)均值分别为0.00150和0.00182, 均优于Emardson-I模型的0.00221和0.00255, 特别在高海拔地区表现更好; (3)基于Emardson-H模型的GNSS-PWV的MAE和RMS均值分别为0.226 mm和0.283 mm, 均优于Emardson-I模型(0.288 mm和0.360 mm), 在低海拔地区精度提高更为显著.因此, Emardson-H模型的精度优于Emardson-I模型, 在中国西部高海拔地区能取得更好的K值预报效果, 但就PWV反演精度而言, 在低海拔地区效果更好.Emardson模型以其无需实测气象参数的特点使其在地基GNSS气象学中具有更好的实时应用前景.

     

顾及周期性误差修正的加权平均温度模型构建

针对目前多数大气加权平均温度(Tm)模型没有考虑季节性影响这一问题,该文首先利用IGRA 2005-2010年全球探空数据,分别建立了各探空站点与地表温度有关的线性Tm模型、与地表水汽压有关的指数Tm模型以及与地表温度和水汽压均有关的混合Tm模型。然后以探空站积分Tm值为参考,对上述3类模型的误差时间序列进行了分析,发现这3种模型均存在周期性误差,并在此基础上构建了考虑周期性误差修正的3类Tm新模型。利用2011-2014年全球探空数据对3类新模型进行精度验证,结果表明:3类Tm新模型的精度相比于原模型均有所提升,模型的周期性误差影响基本得以消除,且3类Tm新模型的精度基本一致。     

中国区域高空三种气温、湿度资料交叉对比

本文对比分析了2011—2013年中国区域L波段探空气温、湿度廓线,COSMIC掩星气温、湿度廓线和ERA-Interim再分析资料的气温、湿度廓线之间的差异。对比显示,从时间变化来看,三者之间有很好的正线性相关关系。除10 hPa以上的少数层次外,三种气温资料之间互相吻合较好,彼此偏差范围在±0.4℃之间,偏差标准差在1~2℃,对流层中高层,L波段探空气温受太阳辐射影响较大,气温偏高,与COSMIC相比,L波段探空偏高最高可达到0.64℃。而对于相对湿度,三种数据存在明显差异。对流层中低层到对流层顶L波段探空存在不同程度的偏干,且有较明显的昼夜、季节和区域差异:白天、春夏季和南方潮湿气候区域偏干更明显。一般来说,在对流层顶附近区域,L波段探空相对湿度偏干较明显,200 hPa附近及以上L波段探空相对湿度转为偏湿。在对流层顶以下,L波段探空与COSMIC掩星、ERA-Interim再分析相对湿度具有明显的正相关,对流层顶以上表现为负相关。     

基于BJ-RUC系统的临近探空及其对强对流发生潜势预报的指示性能初探

缺乏对流天气发生临近时刻的探空观测资料是制约强对流短时预报水平进一步发展的重要因素.随着数值预报技术水平的持续提高,高时空分辨率数值预报输出的模式探空性能越来越好,这为获取对流发生前的临近探空提供了有益的补充.本文针对北京地区2008年夏季20次较强的对流过程,得出北京市气象局BJ-RUC数值预报系统输出的54511站在分析时次(t=0)和预报时效分别为3和6 h的预报偏差均略差于t=0的分析探空,但是此两个时次的预报探空误差仍然处于可接受的范围内.对比20个对流个例54511站分别基于观测和分析或预报的对流不稳定能量、水平风的垂直切变等基本对流参数可以发现t=0时次模式分析探空在趋势和量级上与基于实际探空观测诊断的对流参数均有较好的一致性,基本上能够较为正确地在模式中反映临近对流发生前实际大气的环境特征;但是当考虑实际的预报时效时,t=3和6 h的预报探空能够提前约1和4 h为预报员提供对未来对流发生潜势预报的判断.因此,此两个时次探空更具有实际的业务应用价值.以两个强对流个例为例分析了BJ-RUC系统提供的分析和预报临近探空的性能及其对强对流潜势预报的指示性作用.结果表明,BJ-RUC输出的分析和预报探空对未来对流发生潜势具有较好的指示作用.但依据模式输出的探空变化要对对流发生时间、强度、落区乃至对流类型进行准确预报仍有一定的难度.     

简谈COSMIC气象探测原理及应用

介绍了一种新型的气象探测技术：空基GNSS掩星探测,并探讨了COSMIC掩星探测的优势和原理。通过与L波段精密探空秒数据的对比,分析并验证了COSMIC掩星资料在气象预报中的可用性,探讨了COSMIC掩星资料在气象应用中的前景。     

701测风二次雷达故障维修四例

目前，全国多数探空站仍在使用701测风二次雷达。其主要工作部件多为阻容元件和电子管组成，工作的稳定性相对较好。由于设备生产时间较长、元件趋于老化、配件稀少，故障逐日增多。     

普里兹湾沿岸下降风特征分析

根据2008年南极中山站的臭氧气球探空观测和塔层自动气象站数据,以及同时期的再分析资料,分析下降风(Katabatic wind)发生时的普里兹湾沿岸和东南极内陆地区的天气形势、中山站的边界层特征、气象要素的日变化规律。并利用对数风速廓线定律模拟中山站下降风,与实测值进行对比。个例研究表明,在晴朗的夜间或多云的白天,内陆地区冰面辐射冷却,导致气温降低,与普里兹湾沿岸地区的温度梯度大。此时内陆地区受高压控制,成为辐散中心,且高压的位置决定普里兹湾东岸和西岸的下降风强度。中山站的下降风出现在边界层低层,地面风速大,风向主要为东、东北东,导致强不稳定层结、气温和位温迅速降低。对数风廓线定律模拟中山站下降风的能力有限。     

L波段探空雷达维护维修技巧

通过对武都气象观测站L波段探空雷达维护维修记录整理、归纳、分析,从中提炼出L波段探空雷达故障排查顺序和维护维修技巧,缩短维修时间,提高维修效率,供雷达机务工作者参考。     

基于加密探空资料对不同海拔高度台站边界层大气的对比分析

本文利用中国气象局成都高原气象研究所西南涡加密观测试验获取的探空资料及地面台站资料,对比分析了高原东侧的四川省境内不同海拔高度台站的边界层特征,结果表明:高海拔地区地表大气受陆面的影响更为剧烈,日变化幅度更大,且极值出现时间更早。温度/比湿/风速的差异都主要体现在低层边界层大气中,越靠近地面,差异越显著。其中,温度递减率在02:00（北京时,下同）最小,14:00最大,高海拔测站受陆面影响的大气层厚度比低海拔测站大,低海拔测站在近地层300 m以下大气中存在明显的逆温现象。14:00近地层大气的比湿最小,午夜02:00近地层大气的比湿最大,高海拔地区低层大气的平均比湿递减率小于低海拔地区。高海拔地区风速日变化幅度大,4个时次的风速廓线形态差异也大;低海拔地区风速变化幅度小,4个时次的风速廓线形态也比较一致。高海拔台站地表大气的日变化幅度大,极值出现时间略早。