改进的超级集成预报方法在长江三角洲地区O3预报中的应用

针对当前单模式系统臭氧（O₃）预报的不确定性问题,提出了一种基于活动区间的多模式超级集成的、高效的预报方法。本研究基于长江三角洲（长三角）地区多模式空气质量预报系统,将改进后的超级集成预报方法（AR-SUP）运用到2015年长三角地区的O₃预报中,并与滑动训练期的超级集成预报（R-SUP）、多模式集成平均预报（EMN）、消除偏差的集成平均预报（BREM）对比,结果表明AR-SUP对预报效果的改善最明显,其在暖季和冷季的均方根误差（RMSE）较最优单模式平均下降了20%和23%。将AR-SUP运用到48 h和72 h预报中发现,当预报时效增加时该方法依旧保持较高的预报技巧。多项统计数据均证明AR-SUP在研究时段内所有站点均能显著减小O₃预报误差、提高整体相关性和一致性,有效提高当前短期（三天）预报准确率。     

一次致灾超级单体雹暴过程数值模拟和发展机制分析

利用高分辨率中尺度数值模式WRF,模拟了2019年3月21日发生在浙江省的一次大范围致灾超级单体雹暴过程,结合多普勒雷达探测产品,分析了风暴的雷达回波结构、流场结构、各类水成物等特征及其演变,并探究冰雹形成的物理机制.结果表明:此次雹暴过程是在高空急流轴右侧和低层切变线相重叠的区域发生和发展的,强垂直风切变有利于雹暴的...     

黄土高原一次超级单体短时强降水中尺度分析

2012年盛夏陕西绥德县出现短时强降水,4 h雨量超过100 mm。利用NCEP 1°×1°再分析资料进行诊断分析发现,在陕北东北部对流层中下层有一中α尺度气旋存在,且随高度向东北倾斜,垂直方向上形成次级环流,使强降水区的上升运动加剧。分析地面观测、卫星资料发现,西路冷空气引导干侵入加强层结不稳定性,东路冷空气楔形抬升作用,使得不稳定能量释放;同时,在东西两路干冷空气的夹击作用下,绥德县内形成中气旋,暖湿空气在当地得以聚集上升;2个中β尺度对流云团在东西路风场作用下合并后迅速增强。多普勒雷达资料显示,2个中γ尺度的超级单体回波在绥德先后发展形成列车效应;2个超级单体中的中气旋特征各有不同,是回波结构演变的主要原因。     

基于多普勒天气雷达观测的湖南超级单体风暴特征

运用三部S波段多普勒天气雷达资料对湖南10次强对流事件中的22个超级单体进行详细分析,结果表明：湖南超级单体有的是孤立风暴发展而成,有的是多单体风暴发展而成,有的是中尺度对流系统内的风暴发展而成;超级单体中包含有低顶超级单体和微型超级单体;超级单体维持时间多数超过1 h,最短时间为24 min;超级单体风暴过程最大反射率因子强度均超过63 dBZ,54.5%的超级单体风暴最大反射率因子强度在70 dBZ以上;超级单体风暴中气旋最大旋转速度为24 m·s^-1,最大垂直涡度为5.3×10^-2s^-1;超级单体低层强度回波特征主要表现为钩状回波、入流缺口、风暴主体向着低层入流方向伸出的一个突出物,垂直结构特征表现为有界弱回波或弱回波区;超级单体产生的主要强对流天气有冰雹、大风、龙卷及暴雨,其中产生冰雹、大风的几率最大。对发展成为超级单体的风暴主要生成时间及源地、风暴的多发性和重复性以及环境风与超级单体不同阶段移向移速的关系的探讨,对超级单体的预报有极好的指示作用。     

一次超级单体的多普勒雷达特征分析

运用长沙多普勒天气雷达的基本反射率因子(R)、径向速度(V)、垂直积分液态含水量(VIL)、垂直剖面等产品,分析了2008年4月8日发生在湘东地区的一次超级单体强对流天气过程。分析表明:这次过程是一次典型的超级单体过程,在反射率因子上出现了钩状回波、三体散射回波、弱回波、高悬垂回波,相应的径向速度图上出现了持久的中气旋,风暴顶表现为强烈的辐散,降雹前相应的液态垂直累积含水量有一个跃增,这些多普勒雷达特征均为超级单体风暴预警提供了有利的临近预报因子。     

秦岭中部山地落叶阔叶林超级垂直带的发现与意义

山地垂直带谱是气候和植被水平地带变化和更替的缩影,垂直带的带幅、带间过渡方式、带内结构和垂直带组合方式都表现出高度的异质性和复杂性。本文发现在中国南北过渡带中部太白山发育了世界上最宽的山地垂直带——山地落叶阔叶林垂直带。该垂直带从基带到典型垂直带再到先锋性垂直带皆为山地落叶阔叶林,3种本来可以独立存在的垂直带,连续分布形成了包含3个栎林亚带、2个桦林亚带的“三层五亚带”超级垂直带,远远超过正常情况下山地垂直带1000 m的阈值,且其上限达到了海拔2800 m。它的形成与秦岭所处的过渡性地理位置、秦岭中部垂直带谱的完整性、丰富的落叶木本植物种群及其形成的强大群落竞争优势等因素紧密相关。超级垂直带的发现有多方面的意义：它是中国南北过渡带又一重要的标志性自然地理特征;它表明山地垂直带在特殊的山地环境中可以具有非常复杂的内部结构和宽大带幅,这扩展了我们对山地垂直带谱结构及机理认识的广度,对于创建山地垂直带谱结构理论具有十分重要的意义;超级垂直带的发现,也说明中国南北过渡带还有很多科学内容有待我们去探索和发现,希望本文能起到抛砖引玉的作用,引起学界对超级垂直带形成的气候和生物多样性因素、地理过渡带的结构和生态效应等重大问题进行深入研究。     

苏北一次强降水超级单体风暴过程的诊断分析

利用常规观测资料、NCEP再分析资料、FY2C卫星和多普勒雷达资料,对2008年7月22日发生在苏北的一次强降水超级单体风暴过程进行诊断分析。天气分析显示,风暴发生于高湿、较低的抬升凝结高度、强对流不稳定(3 445 J/kg)和中到强的垂直风切变(0~6 km,18 m/s)环境,这种大气环境非常有利于强降水超级单体风暴的发生发展。雷达回波分析揭示,该超级单体的演化可归结为"孤立单体—经典强降水超级单体—减弱东移"三个阶段,持续时间超过2 h。强降水超级单体风暴成熟期,呈现出典型的倒"V"型缺口、中低层有界弱回波区和反射率因子大值区由低层向高层往低层入流一侧倾斜的特征,相应的雷达径向速度场显示在倒"V"型缺口附近的强降水区中存在一个成熟的中气旋。湿位涡的诊断结果表明:高层干冷空气侵入触发潜在对流不稳定能量释放,有利于对流运动的发展;中低层大气对流不稳定与条件对称不稳定共存,既有垂直对流,又有倾斜对流发生,同时边界层的偏东风入流向暴雨区提供充沛的水汽,对暴雨的发生发展起增幅作用。     

西南涡影响下汉中盆地一次暴雨过程MCC雷达特征

利用多普勒雷达、NECP再分析、常规观测和自动站降水资料,对2015年6月28—29日西南涡影响下发生在汉中盆地的暴雨天气进行分析,探究了西南涡的中小尺度系统特征。本次暴雨过程是在850hPa西南涡影响下,伴随700hPa低空急流和对流层顶的高空辐散共同作用下产生的。强降水区集中在西南涡东北部的佛坪和镇巴两站。雷达强度场上,在西南涡的东北部有超级单体结构发展,对应两个强降水中心,超级单体持续1.5~2h左右,最强回波强度达58dBz。速度场上,超级单体伴随有深厚中气旋,两次暴雨过程中,中气旋分别位于超级单体的西南侧和中心,并在镇巴有带状逆风区存在。分析表明,由西南涡所诱发的中尺度对流复合体(MCC)中包含的超级单体是造成佛坪70.9mm/h和镇巴32.1mm/h强暴雨的直接原因,汉中盆地暴雨的发展与减弱直接受到超级单体风暴强弱的控制。     

内蒙古一次强龙卷天气的中尺度特征分析

本文利用新一代多普勒天气雷达资料、逐5分钟自动站资料、常规观测和NCEP(1°×1°)再分析资料等,对2021年6月25日发生在内蒙古太仆寺旗的一次强龙卷过程进行分析研究。结果表明,龙卷发生在前倾槽背景下,出现在低层的西南气流当中。龙卷发生的环境场特征为上干冷下暖湿的不稳定大气层结;地面辐合线及干线为强对流提供了触发条件;低抬升凝结高度、强低层垂直风切变和大的对流有效位能为龙卷提供了有利条件。此次龙卷过程由多个超级单体风暴相互作用造成的,雷达回波资料分析显示超级单体出现明显的钩状回波,“V”型缺口,回波悬垂、旁瓣回波的特征,雷达距离龙卷发生地超过100 km,未识别出龙卷涡旋特征,但识别出了中气旋,中气旋最大转动速度达到了15 m/s,为弱到中等中气旋;龙卷发生前基于单体的垂直累积液态水和最大反射率回波顶高有明显的跃增。     

强降雹超级单体风暴湍流结构的双偏振回波特征分析

对流风暴通过湍流实现动量的传输,因此深入认识强对流风暴湍流结构的回波特征具有重要意义。本文关注5 m·s^-1以上的速度谱宽,对比分析了两次具有不同中气旋强度的强降雹超级单体风暴的湍流强度,揭示了气流结构和湍流增强的关系。结果表明：(1)强降雹超级单体在强上升气流区可存在中等或以上强度的湍流,阵风锋触发的超级单体在入流路径上也出现中等强度的谱宽,指示了较强湍流存在的可能。(2)超级单体内部湍流较强的地方在速度大切变区,通常速度切变强度较大的区域具有较强湍流,具有中等强度中气旋的超级单体最大谱宽约10 m·s^-1,差分反射率因子Z_DR在1 dB之内,回波强度超过35 dBZ,差分相移率K_DP较大;具有强中气旋的超级单体强湍流区主要位于Z_DR柱上部正负速度交会处,在中气旋附近谱宽高达16.5 m·s^-1,靠近强回波核心一侧含有较多过冷水,相关系数(Correla‐tion Coefficient,CC)在0.96左右,K_DP较大,另一侧回波...