基于集合预报极端天气预测指数的浙江分类强对流预报模型

利用2016—2021年ECWMF集合预报资料、浙江自动站实况资料等,计算浙江短时强降水、雷暴大风和冰雹等强对流天气相关物理量的极端天气预报指数（EFI：Extreme Forecast Index）,分析EFI分布特征,并构建了分类强对流预报模型。结果表明：强对流天气与物理量的EFI有密切联系,发生短时强降水时,对流有效位能、整层可降水量、850 hPa与500 hPa温差和位温差的EFI较大,而垂直风切变的EFI为负值,因而较小的垂直风切变更有利于出现极端降水;发生雷暴大风和冰雹时,对流有效位能、850 hPa与500 hPa温差和位温差以及850 hPa温度露点差的EFI较大,700 hPa露点温度的EFI为负值,与上层干冷下层暖湿的有利层结条件有关。利用支持向量机多分类方法,将强对流天气相关物理量的EFI作为特征值开展训练,构建的预报模型对于非局地强对流天气有较好的预报效果,其中短时强降水的误判率明显低于雷暴大风。     

海南岛秋汛期特大暴雨局地锋生的特征及其对对流系统发展的影响

基于WRF模式的模拟结果,结合地面观测资料、雷达回波资料以及ECMWF ERA5再分析资料,对2010年10月1—8日发生在海南岛的一次持续性秋汛期特大暴雨过程中局地锋生与对流发展的相互作用机制进行了深入分析,发现：在海南岛秋汛期特大暴雨的锋生过程中,环境场起到主要作用。非绝热加热项F₁和水平运动项F₃在局地锋生的过程中贡献最大,且两者的正极大值区在强降水地区多时次重叠出现,表明非绝热加热和水平形变辐散是导致强降水区强烈锋生的主要原因。此外,模拟结果和实况观测对比分析发现,较低的凝结高度导致最强降水时段对流低层出现强潜热释放,对流区低层气团内部增暖,形成强烈锋生效应,低层强的锋生导致上升气流加速,深对流发展加强,暴雨增幅。与垂直运动有关的倾斜项F₂相比,非绝热加热项F₁和水平运动项F₃贡献虽小,但在夜间有增大的现象,分析表明夜间暴雨区垂直速度ω水平分布的差异性对深对流的加强有重要作用。     

10──20天准双周振荡的经向传播及地理特征

本文采用ＥＣＭＷＦ１９８３年７月１日至９月１２日逐日２００ｈＰａ纬向风场资料，用复经验正交方法讨论了１０－２０天低频振荡的经向传播及地理特征。结果表明：（１）１０－－２天振荡有三个显著区域：贝加尔湖附近地区；赤道９０°Ｅ附近以及新加坡、马来西亚地区；８０－１００°Ｅ，２２－３２°Ｎ之间。（２）源于较高纬度地区的振荡与源于赤道附近地区的振荡在１０５°Ｅ，１７—２３°Ｎ附近同位相相遇，在９０°Ｅ，２０°Ｎ附近反位相相叠加，振荡相互削弱，在２５°Ｎ附近同位相相遇。（３）从振荡位相来看，中南半岛东南部、马来西亚北部、菲律宾以西区域的振荡向北传播到中国东南沿海，向西传播到孟加拉湾印度半岛；２０°Ｎ以南低纬度地区的振荡很少能传播到８０°Ｅ以东３０°Ｎ附近地区；位于９０－９５°Ｅ，２５－２７°Ｎ之间的振荡以及贝加尔湖附近地区的振荡可以向南北两个方向传播。     

青藏高原地区MODIS反照率两种反演结果差异的对比分析

采用对照反演比法对比分析了青藏高原地区相同时空条件下的MODIS反照率当量反演结果和全反演结果的差异。利用2002—2004年青藏高原地区Terra MODIS数据开展的对照反演试验表明:(1)黑空反射率BSA两种反演结果的绝对偏差小于0.03,白空反射率WSA两种反演结果的绝对偏差约为0.04;BSA两种反演结果绝对偏差的标准差约为0.05,而WSA的则更大。(2)BSA两种反演结果和WSA两种反演结果的绝对偏差及其标准差均存在一定的年际差异。(3)可见光区反照率两种反演结果的绝对偏差及其标准差一般大于红外光区两种反演结果的绝对偏差及其标准差。(4)两种地表反照率反演结果的绝对偏差及其标准差在青藏高原地区三种主要地表类型的差异不大。     

气候变化影响下极端水文事件的多变量统计模型研究

以黄河流域太原气象站和淮河流域鲁台子水文站为研究对象,利用Copula函数构建气候要素（降水）同极端水文事件（干旱和洪水）之间的多元统计模型,分析不同降水条件下不同等级干旱和洪水的发生概率变化。结果表明,Gumbel Copula能够较好地描述太原站7月份的前期累加降水量和帕默尔干旱指数（PDSI）的相关结构。随着降水量的增加,极端干旱的发生概率逐渐减小,重旱、中旱和轻旱的发生概率则先增加后减小。Clayton Copula能够较好地描述鲁台子水文站前期累加降水量和洪峰流量之间的相关结构。当前期累加降水量大于等于某一定值时,随着年最大洪峰x的增大,发生洪峰≥x的极端洪水事件的概率逐渐减小。在同一个极端洪水发生概率下,前期累加降水量越大,洪峰流量出现大值的可能性越大。     

中国东部旱涝型的研究

文章利用中国东部25个站524年（1470～1993年）的旱涝级别资料分析了中国东部旱涝的空间分布,比较了EOF方法和REOF方法的不同点,研究指出可用6个中心地区的旱涝情况来补充原来划分的6种旱涝型,使得旱涝中心更明确,旱涝分布更符合实际情况,突出体现了REOF在旱涝型研究中的优点。最后给出了近五百年中国东部的主要旱涝中心及特征。     

近49年华南“龙舟水”的降水分型

采用旋转经验正交函数分解法(REOF)对华南地区1961—2009年"龙舟水"进行了降水分型,并采用线性倾向估计法、经验模态分解(EMD)、Morlet小波分析和Mann—Kendall检测等分析方法对各降水型的时空特征进行了研究。结果发现:华南"龙舟水"具有东南沿海型、北部型和西南沿海3种优势降水型,并存在着6~8 a的周期振荡。近49年东南沿海型(北部型和西南沿海型)呈现一致的下降(上升)趋势,华南"龙舟水"在20世纪90年代中期至今主要呈现北部型,但近几年东南沿海型和西南沿海型对应显著正距平。东南沿海型和北部型分别在20世纪70年代中后期和90年代初各有一次突变,而西南沿海型没有发生明显的突变。最后,从西太平洋副热带高压、阻塞高压、季风槽、低层切变线、垂直速度和整层水汽输送等方面对比了"龙舟水"期间3种不同降水型所对应的大气环流异同。     

PLAM指数跟踪方法对中国沙尘天气过程及其波动变化特征的研究

采用1980-2011年气象台站地面气象要素观测资料、高空探空资料,时间和空间加密气象观测站资料,以及中国气象档案馆原始天气图表等资料,基于沙尘气溶胶浓度（PM₁₀）潜势源地贡献函数PSCF（Potential source contribution function）的沙尘系统追踪方法,发展空气质量气象条件PLAM（……）指数对沙尘天气过程的路径跟踪,给出1980-2011年东北亚沙尘天气过程特征分布;采用Spline趋势分析,讨论沙尘天气系统强度的年变化特征。结果表明：基于气溶胶浓度PSCF函数和气象条件PLAM指数追踪得出,中国和东亚地区沙尘天气过程年际强度变化并非单调减弱,具有历史持续性与转折突变性并存的波状变化趋势,出现准10 a的高低频活动特征。     

一次暴雪过程的锋生函数和急流—锋面次级环流分析

2008年1月25～28日一次远离地面准静止锋的锋后暴雪突破了武汉百年气象史的多项纪录。利用NCEP再分析资料、MICAPS常规观测资料和FY-2CTBB资料诊断分析了这次暴雪过程。结果表明,这次暴雪与华南准静止锋关系密切,锋生、锋消变化与降雪天气的出现和停止一致;锋生函数各项在不同时段对锋生、锋消的贡献不同;水平变形...     

全球资料同化中误差协方差三维结构的准确估计与应用Ⅰ:观测空间协方差的准确估计

观测误差与背景误差协方差在四维资料同化和业务资料分析系统中起到决定性作用,它决定着观测信息与背景初猜值信息的相对重要性以及这些信息在空间及不同变量间的扩展方式.由于实际大气的真值并不知道,需要发展不同的技巧来估计观测误差与背景误差协方差,其中在观测空间利用观测与背景初猜值之差来分离观测误差与背景误差协方差的方法估计出的结果较为准确,其估计出的观测误差可直接用于资料分析系统中,背景误差可作为标尺来度量其他方法估计结果的可靠性.文章采用国家气象中心T213L31全球中期分析预报系统的6 h预报作为背景初猜场及同时段冬夏两个季节的北半球探空,利用贝塞尔函数拟合方法来分离观测误差与背景误差协方差,并比较了东亚区、北美区、欧洲区3个探空资料均匀密集区的区域与季节变化结果.结果表明,观测空间拟合方法所要求的水平均质、各向同性在欧洲区和北美区成立程度较好,在东亚区略差,使用时需要斟酌.此外均方差区域间差别较大,在冬季明显大于夏季,温度场偏大0.2 K,风场偏大0.9 m/s.温度场在400 hPa以下与150 hPa以上,背景误差略小于观测误差,而在200-300 hPa,背景误差略大一些.风场的特点与温度场比较一致.温度与风场背景误差主要集中在前40波,并在20波左右达到最大,水平相关季节区域差别不大,而温度垂直相关比风场窄,两者相关范围比较大的波数主要集中在前20波.此外利用贝塞尔函数拟合方法获得结果的分析表明,在质量场中不同区域季节间温度误差的稳定性要明显好于高度场,涡度散度的稳定性要明显好于流函数和势函数,特别是对于特征长度更为明显.这表明利用贝塞尔函数拟合方法获得的结果对校准在全球资料同化中采用温度、涡度散度作为资料同化的分析变量具有一定的优势.