华中区域中尺度业务模式水平风场预报能力的检验评估

利用经过质量控制的风廓线雷达组网资料(以下简称观测)对华中区域中尺度业务模式(WHMM)水平风场的预报能力进行检验评估,分别从总体、不同高度、不同风速以及单站等方面对全风速(wspd)、纬向风(u)、经向风(v)进行1个月(2013年5月)的统计分析。结果表明:(1) WHMM对风场具有较好的预报能力。其12 h和24 h的预报与观测的相关系数在0.6以上,通过α=0.01的显著性检验,12 h相关系数大于24 h的,预报风速整体存在负偏差,较观测偏小。随预报时效延长,风场的预报误差增大。u和wspd的预报能力好于v。(2)在垂直方向上,WHMM的wspd、u和v预报的均方根误差(RMSE)随高度先增加后减小,在1～2 km高度预报误差较大,4～5 km的预报误差较小。(3)按照风廓线雷达测风wspd间隔5 m·s~(-1)将模式预报分组,在30 m·s~(-1)以下不同速度分组中,WHMM 12 h预报的wspd、u和v与观测值的相关系数均大于24 h的,且通过α=0.01的显著性检验,12 h预报的RMSE大于24 h的,并随风速增加而增大。(4)从单站的风廓线来看,模式可以预报出站点上空风场随高度的变化趋势,广州站预报效果好于芜湖和秭归站。     

用地基GPS资料分析大气可降水汽总量

利用“中国地壳运动监测网络”和三峡监测网的地基GPS资料，通过Bernese软件以及根据Bevis等和Rocken等水汽解算原理编制的水汽解算软件。获得了武汉、巴东、兴山、泸州等长江流域测站大气可降水汽总量分布和时间间隔为2小时的GPS遥感大气可降水汽序列，并与站点雨量及区域面雨量进行对比分析，结果表明：地基GPS遥感水汽量变化与地面降水有很好的相关性。而且GPS遥感水汽变化序列峰值对应于强降水提前了8～22小时。有助于强降水特别是突发性强降水的预测；多个站点的GPS遥感水汽总量联合分析，对于区域水汽总量变化研究有一定意义。     

风廓线雷达资料与探空资料的对比分析

对咸宁市黑山观测站风廓线雷达资料与加密探空资料进行了对比分析,定义两者风向偏差在20°以内或风速偏差在3 m/s范围的样本为有效样本,分别用EV和Ed表示风速有效样本比率（风速有效样本数/总样本数）和风向有效样本比率（风向有效样本数/总样本数）.结果发现:(1)比较时段内（比较开始半小时内）无降水产生时,Ev大于Ed,...     

对流云人工增雨作业等级预报

结合南方对流云人工影响天气作业特点，在人影作业判据各项分指标的基础上，提出一种综合性判据，为基层人影作业提供操作性较强的人影作业指标。通过2001年作业试验，将作业等级结论与积云数值模拟结果和实际降水进行分析，验征了人影作业等级预报的可行性，这对于对流云人工影响天气作业指挥具有实际的意义。     

地基GPS反演大气可降水量方法的改进

利用地基GPS反演大气可降水量（PW,precipitable water）的方法中,GPS PW的准确度依赖于天顶静力延迟（ZHD,zenith hydrostatic delay）的计算模型和转换系数П。分析Saastamoinen模型、Hopfield模型、Black模型计算的ZHD误差发现,其计算的ZHD与探空ZHD相比具有模型偏差,这些模型偏差换算成对GPS PW的影响约为4～10 mm。通过回归建模,对Saastamoinen模型、Hopfield模型和Black模型中的系数进行修正后,可明显减小这些模型偏差,且不影响这些模型的精度。转换系数П是大气加权平均温度（Tm,atmospheric weighted mean temperature）的函数,Tm与地面温度（Ts）高度相关,根据这一特性,利用9个探空站数据通过回归建模得到的Tm本地化模型可很好地拟合Tm,其模型均方差为2.8 K,对应的相对误差为1.0%。对地基GPS反演PW的方法进行改进后,求得的GPS PW的系统偏差明显减小,其中,采用改进的Hopfield模型和Tm本地化模型求得的GPS PW,与探空廓线计算的PW相比,其偏差为-1.6 mm,而与微波辐射计廓线计算的PW相比,其偏差为-1.2 mm。     

湖北省2013年梅雨新特点与启示

使用湖北1961—2012年70个站点逐日20—20时降水资料及相应时段入梅、出梅日期和梅雨期强度指数统计资料,通过最小二乘法拟合、滑动平均、趋势系数和气候倾向率分析等方法,从多年变化、空间分布、趋势变化、强度指数等方面,探讨近52 a湖北梅雨期降水的气候变化特征。结果表明：(1)湖北的入梅、出梅日期和梅雨期长度历年差异较大,梅雨期较长但呈减少趋势。2000年为湖北梅雨的转折点,该年之后入梅日期推迟,出梅日期提前,梅雨长度缩短,梅雨期降水呈现弱化的特点。(2)湖北年降水量、梅雨期降水量、暴雨量、暴雨站次数较多,梅年比、暴雨比较高,且历年差异较大。年降水量的年际变化表现为小振幅波动震荡,其他的波动震荡较大且除梅年比外的震荡趋势很一致。(3)梅雨期降水存在明显的区域性和年代际变化。52 a平均特征表明,鄂西南和鄂东为高值区,鄂西北为低值区。1990s和2000s的梅雨期降水量和梅年比分别较其他时段明显偏多、偏高和偏少、偏低,1970s的梅雨期暴雨日、暴雨量较其他时段明显偏少,暴雨比明显偏低。(4)趋势系数和气候倾向率分析表明,鄂东的暴雨比明显增加,湖北大部分站点的年降水量、梅年比、梅雨期降水量、暴雨量、暴雨日在增加,主要位于江汉平原南部和鄂东南,少部分站点在减少,主要位于江汉平原中北部和鄂西南,但趋势均不明显。(5)梅雨强度指数其呈弱增加趋势,其在典型的水涝年份的等级为强或偏强,在典型的干旱年份的等级为偏弱,且等级偏弱的年数最多,为20个。

     

青藏高原云的研究进展

青藏高原东侧九龙地区是西南涡多发区,利用该地区新型探测设备开展云探测,有助于增强对西南涡多发区云特征的认识。利用2018—2019年6—8月九龙站地基微波辐射计资料,分析了该地区夏季非降水云的出现率、液态水路径及过冷水路径的观测特征。结果表明：九龙夏季非降水云出现率月均值在67%~82%之间,以低云和中云为主,高云较少;低云出现率表现为白天低、夜间高,而中云和高云则相反;云出现率的垂直分布表现为单峰形态,在约2 km高度存在云出现率峰值8.1%;受大气热力层结日变化影响,云出现率的单峰垂直分布呈现日夜差异。另外,九龙夏季非降水云的液态水路径均值为0.433 kg·m^-2,其中低云、中云、高云的液态水路径均值分别为0.665、0.240、0.102 kg·m^-2;低云的液态水路径日变化特征与其出现率相似,而中云和高云的液态水路径日变化特征不明显。此外,九龙夏季非降水云中冷云的过冷水路径均值为0.154 kg·m^-2,其中低云、中云、高云的过冷水路径均值分别为0.065、0.166、0.102 kg·m^-2;总体上过冷水路径在液态水路径中的占比约为34.3%~38.8%,过冷水路径占比随云的高度而增大,这使得中云和高云的过冷水路径日变化与其液态水路径相似。与同纬度华中地区相比,九龙夏季非降水云具有明显不同的特征,这与两地之间的大气水汽特征差异密切相关。

     

多台国内外先进天气现象仪对比分析

业务降水现象仪作为一种降水滴谱测量设备,可以用于天气现象判断,其包含的降水滴谱信息更是反映了诸多降水微物理特征,而不同设备的观测特性和精度存在一定的差异,了解不同设备的差异,对其资料的后续应用有重要的意义。本文利用2018年湖北省咸宁市黑山观测站8次液态降水过程中地面降水观测、DSG5型业务降水现象仪与同址的Parsivel型降水滴谱仪测量的降水粒子谱信息及其反演的物理参量,共1 503对样本开展对比分析,研究结果表明：(1)相比于地面自动站降水数据,Parsivel与地面观测一致性较高,DSG5则有一定的偏小。(2)相对于DSG5,Parsivel观测的粒子数浓度N_w相对较多、质量加权平均直径D_m则相对较小。(3)对于分钟雨强RR≥20 mm·h^-1的降水,Parsivel粒子直径小于(大于)3 mm数浓度高于(低于) DSG5的观测。(4)对于直径大于4 mm的粒子,Parsivel的观测的下落速度略低于理论值,DSG5则明显大于理论值。另外,2次雨雪转换过程中降水现象观测对比研究表明DSG5对降水现象有着良好的观测,相比于Parsivel,其在降水相态转换过程中的天气现象与人工观测结果一致性更好。

     

风廓线雷达资料在一次冰雹过程分析中的应用

使用湖北省咸宁市黑山观测站风廓线雷达资料,对该市2010年4月12日降雹过程的水平风和垂直速度进行了分析。结论如下:1)对本次降雹过程而言,风廓线雷达早于天气图获知冷空气入侵时间,并能清楚地分析出冷暖平流的分布形势;风向不连续线先随时间增高,然后稳定在一定高度层;风向不连续线附近风速较小,差值也较小。2)在这次降雹过程的两个阶段,垂直速度随高度的波动均较大,基本上能反映对流强弱。