北美地区一次冬季中尺度对流系统上空红色精灵现象的空间观测及其母体雷暴分析

红色精灵是发生在雷暴云上空的一种大尺度瞬态放电发光现象,它们通常出现在地面上空40～90 km之间,是由地闪回击和随后可能存在的连续电流产生的。目前,由于综合同步观测资料较少,与夏季红色精灵相比,全世界对冬季红色精灵的研究屈指可数。2008年12月27～28日,受高空槽及低层暖湿气流的影响,北美阿肯色州地区爆发了一次冬季雷暴天气过程,搭载于FORMOSAT-2卫星上的ISUAL（Imager of Sprites and Upper Atmospheric Lightning）探测器有幸在这次雷暴上空记录到了两例红色精灵事件。本文利用ISUAL获取的红色精灵观测资料、多普勒天气雷达资料、美国国家闪电定位资料、超低频磁场数据、美国国家环境中心/气候预测中心提供的云顶亮温和探空数据等综合观测数据,对产生红色精灵的这次冬季雷暴特征和相关闪电活动规律进行了详细研究。结果表明,在两例红色精灵中,ISUAL均未观测到伴随的“光晕（halo）”现象,第一例为“圆柱状”红色精灵,第二例红色精灵由于发光较暗,无法判断其具体形态。产生红色精灵的母体雷暴是一次中尺度对流系统,该系统于27日15:00（协调世界时,下同）左右出现在阿肯色州北部附近,并自西向东移动。23:59系统发展到最强,最大雷达反射率因子（55～60 dBZ）的面积达到339 km2,之后开始减弱。03:03雷暴强度有所增加,随后云体便逐渐扩散,雷暴开始减弱,并在11:00完全消散。两例红色精灵发生分别在04:46:05和04:47:14,此时雷暴处于消散阶段,正负地闪频数均处于一个较低水平且正地闪比例显著增加,并且多位于云顶亮温?40°C～?50°C的层状云区上空。红色精灵的出现伴随着30～35 dBZ回波面积的增加。在红色精灵发生期间,雷达反射率大于40 dBZ的面积减少,10～40 dBZ的面积增加,表明红色精灵的产生与雷暴对流的减弱和层状云区的发展有关,这与已有的夏季红色精灵的研究结果类似。红色精灵的母体闪电为正地闪单回击,位于中尺度对流系统雷达反射率为25～35 dBZ的层状云降水区,对应的雷达回波顶高分别为2.5 km和5 km,峰值电流分别为+183 kA和+45 kA。根据超低频磁场数据估算两个母体闪电的脉冲电荷矩变化（iCMC）分别为+394 C km和+117 C km。超低频磁天线记录到了第一例红色精灵内部的电流信号,表明这例红色精灵放电很强。     

《广东气象》征稿简则

《广东气象》是由广东省气象局主管、广东省气象学会主办的科技期刊,创刊于1973年,现为双月刊,国内外公开发行。《广东气象》主要刊登有关大气科学研究的综合评述及研究论文、短论;天气、气候诊断分析与监测预报技术;气象业务技术及业务现代化建设经验;气象灾害的规律及防灾减灾决策;公共气象服务和专业气象服务技术方法;应用气象技术;气象科技信息动态;气象科普新思维等。     

2013—2017年夏季东北冷涡下东北地区MCS的统计特征

利用2013—2017年6—8月FY-2E和FY-2G地球静止卫星相当黑体温度（Black Body Temperature,TBB）资料、NCEP/NCAR再分析资料,对我国夏季东北冷涡下东北地区MCS的分布和活动特征进行了统计分析,结果表明：（1） MCS的活动具有明显的月际变化和日变化特征,6月对流活动最活跃。MCS的主要移向是东、东北和东南,平均移动距离3.99个经纬距。（2） MCS成熟时刻的面积、偏心率和生命史均小于江淮地区以及中国中东部,云顶高度低于江淮地区,整个生命史表现出发展快消亡慢的特征,与江淮地区相反。（3）基于MCS的定义得到的Z标准,对2016—2017年的MCS作了统计分析并与J标准统计得到的MCS进行对比,得出,两种定义下的MCS环境场特征基本一致,主要表现为MCS多生成于500 hPa槽前和槽后,对流层高层MCS位于双急流之间靠近北支急流的辐散区,南侧急流高度在200 hPa,北侧的急流高度在250 hPa。低层,位于低空急流左侧,低涡南侧、东南侧,有较强的水汽和动量输送。槽前生成的MCS南侧中层存在垂直反环流向MCS输送干暖空气与位涡,槽后生成的MCS两侧均有大值位涡向其输送,同时北侧冷干空气的输送使锋区及上升运动加强,更有利于MCS的形成。（4）两种标准下的MCS造成的降水明显不同,在统计强降水方面Z标准要优于J标准。由于Z标准空间与时间尺度较小,统计得到的MCS较多;但同时会遗漏部分相对弱的MCS。     

鄱阳湖区风电场风电功率预报研究

风力发电作为一种无污染可再生的能源,已逐渐成为许多国家能源战略可持续发展的重要组成部分。风电场风能预报是风力发电开发中的关键技术问题。为研究鄱阳湖区风力发电预报技术,采用中尺度模式WRF和微尺度模块CALMET对鄱阳湖区长岭风电场进行了200 m水平分辨率风能预报,并根据长岭机组理论功率曲线表和实测数据拟合出理论和实际发电机组功率曲线模型及平均有功功率与发电量模型。根据WRF+CALMET模式预报风速及建立的发电机组功率曲线模型和平均有功功率与发电量模型,预报了长岭风电场发电量。结果表明:长岭风电场23座风机逐小时风速预报值与观测值相关系数为0.42~0.61,均方根误差为2.59~3.68,相对误差为-13.7%~17.4%;对整个风场,预报风速与观测风速的相关系数为0.55,均方根误差为2.8,相对误差为-4.79%。实测发电量值高于预报值,平均偏大39.7 kW,相对误差为-12.6%,预报值与实测值相关性较好,相关系数达到0.52。总体来说,根据中尺度数值模式预报的风速结合风功率、发电量模型预测出的发电量与实测值较为接近,但各月差异性较大。     

刊首语

今年,南京信息工程大学,自其前身“南京气象学院”于1960年诞生以来,已历整整60周年了,有着光辉的成就,自然要热烈庆祝。而南京气象学院于1978年成为国家重点大学的同时,创办了“南京气象学院学报”,2009年起更名为《大气科学学报》,亦取得光辉的成绩,于是借大学六十周年之机,出版《大气科学学报·南京信息工程大学60周年校庆特刊》。该校该学报要求我写刊首语,还为此寄来了相应的资料,供我学习和参考。作为一个气象学老兵,我义不容辞,于是学习了资料,欣然从命;兼也当作我个人对该大学和该刊的热烈祝贺。     

近代外国人历险记中的新疆天气——以《帕米尔历险记》为例

《帕米尔历险记》中共有气象记录399条,其中雨雪记录179条,大风记录64条、晴天、阴天记录27条,冷暖记录83条,其余还有物候记录等。从今天气象学专业的角度来看,该书对天气、气候的描述,以及采用的观测方法等已非常专业。19世纪,新疆还不被外界所认知,也因此吸引着不断前来探险的外国人,他们通过历险记等形式不仅揭开了新疆较为神秘的社会人文地理历史一角,还记录了新疆天气气候的特殊性、复杂性,留下的这些第一手气象资料不仅有利于了解和研究新疆近代天气气候的历史状况,而且成为后人了解新疆近代天气气候变化的一个窗口。     

“8.8”舟曲特大山洪泥石流灾害天气特征分析

利用常规气象资料以及卫星、雷达资料,分析了“8.8”舟曲特大山洪泥石流灾害.结果表明,这次强降水是在高空冷平流入侵,与700 hPa切变线配合,由地面冷空气扩散触发对流不稳定能量释放,造成的强对流天气.由于地形等原因形成的一系列γ中尺度气旋造成降水的分配极不均匀;强降水与亮温有很好的对应关系,但亮温并非唯一影响因素.多普勒雷达的径向速度对γ中尺度气旋具有很好的指示意义,表现在旋转速度可以指示涡旋强度;降水与γ中尺度气旋有很好的正相关关系.     

两次早春暴雪过程的对比分析

利用常规资料、区域气象自动站、卫星云图、多普勒天气雷达和闪电定位资料等,对2010年和2011年山东早春出现的两次暴雪天气过程进行了对比分析,重点研究了暴雪的对流性和成因.结果表明,低涡(切变线)、低空急流、地面气旋(倒槽)等是暴雪的主要影响系统;高空和地面天气系统在时间和空间配置上的差异是造成暴雪对流性不同的关键因素.红外云图能很好地反映暴雪天气过程对流性的强弱;多普勒天气雷达可清楚地识别出两次过程的中尺度结构.南北对称的垂直速度对是早春暴雪的重要特征;对流层低层逆温层和暴雪前期爆发性增暖是造成“雷打雪”的重要因素;物理量诊断的对流不稳定存在与否是区别“雷打雪”和常规暴雪的重要标志;垂直风切变在“雷打雪”暴雪过程中发挥重要作用.