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  • 1  ERA5再分析数据适用性初步评估
    孟宪贵,郭俊建,韩永清
    2018, 38(1):91-99. DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2018.01.011
    [摘要](10372) [HTML](2793) [PDF 5.63 M](9015)
    摘要:
    利用山东省及周边地区10个站点的地面和高空观测资料对ERA5再分析资料的适用性进行了初步评估。结果表明:再分析的海平面气压和2 m温度与实况资料的相关性明显优于2 m相对湿度和10 m风场;高空温度和相对湿度在对流层中低层的适用性要好于高层,而位势高度和风场在中高层适用性较好;海平面气压再分析与实况的相关有着最明显的季节变化,2 m温度、2 m相对湿度和10 m风速则在部分站点有较明显的季节变化,而10 m风向的相关系数更多地表现出站点之间的差异,高空要素的适用性,季节和区域差异不明显。另外,对比发现,ERA5的适用性总体上要优于ERA-Interim再分析资料,地面和对流层低层的相对湿度、风场提高更为明显。
    2  亲潮延伸体海区一次海雾过程的观测研究
    张苏平,张欣,时晓曚
    2022, 42(1):1-11. DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2022.01.001
    [摘要](797) [HTML](581) [PDF 21.07 M](3702)
    摘要:
    西北太平洋是全球海雾最多的海域,但由于观测资料匮乏,对开阔大洋上海雾形成机理的个例研究很少。2019年9月12—14日,中国北极科考船“向阳红01号”在亲潮延伸体水域捕捉到一次海雾事件。主要利用船载观测数据,分析了海雾形成的物理过程。结果表明,这是一次温带气旋的暖锋和局地海洋锋(海面温度锋)共同影响下的海雾过程。伴随暖锋的偏南气流将暖湿空气向北输送,在亲潮延伸体区,海面空气增湿效应大于增温效应,导致相对湿度不断增加接近饱和。北上暖空气遇到较冷水域上空的冷空气团,向上爬升形成大范围锋面逆温;局地海洋锋强迫出大气边界层内的次级环流,其下沉支使该锋面逆温层底的高度进一步降低,有利于雾滴局限在近海面成雾,雾区出现于暖锋锋面过后局地海洋锋的冷水侧。这项研究明确了海雾形成过程中作为背景环流的大气暖锋与作为局地强迫项的海洋锋的贡献,可为海雾预报提供新的理论支撑。
    3  中国双偏振天气雷达系统发展综述
    苏添记,,葛俊祥,章火宝
    2018, 38(1):62-68. DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2018.01.008
    [摘要](2266) [HTML](1649) [PDF 2.76 M](3169)
    摘要:
    回顾了近30年来中国双线偏振天气雷达的研究进展,着重从雷达数据质量控制和雷达偏振参量的测量精度两大方面进行详细叙述。阐述了目前主要通过提高双偏振天气雷达的系统性能,降低系统误差,抑制雷达地物杂波,来提高雷达数据质量和测量精度,而双通道一致性和极化隔离度是双偏振天气雷达系统最主要的性能指标;描述了双偏振天气雷达系统及其产品应用新进展。
    4  济南市区短时强降水特征分析与天气分型
    张永婧,高帆,于丽娟,褚颖佳,尹承美,孙长征
    2017, 37(3):109-116. DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2017.03.013
    [摘要](1597) [HTML](550) [PDF 1.91 M](2883)
    摘要:
    利用2007—2015年济南市区及历城区自动气象观测站的逐小时降水量资料,以及常规高空、地面观测资料,统计了198次短时强降水过程的范围和强度特征,年际、月际变化特征,按照短时强降水发生时的天气形势和影响系统,分为切变线型、低槽冷锋型、西风槽型、冷涡型、台风外围型及无系统型6类,并分析了不同类型和不同范围短时强降水的关键环境参量。研究表明:短时强降水的强度与范围有较好的相关性,7月中旬—8月中旬出现强降水的次数最多;切变线型短时强降水发生范围与强度分布最广,7、8月的低槽冷锋型过程极易造成大范围高强度降水;地面露点(Td)、850 hPa假相当位温(θse)、对流有效位能(CAPE)以及暖云层厚度能较好地区分不同范围的短时强降水过程。在天气分型的基础上,结合不同降水范围和不同降水类型环境参量箱线图与阈值表,可为济南市区短时强降水的预报提供有价值的参考。 
    5  登陆台风“摩羯”(1814)在山东引发龙卷的灾情调查与天气雷达识别
    朱君鉴,蔡康龙,龚佃利,刘永 王硕甫,金伟福
    2019, 39(4):21-34. DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2019.04.003
    [摘要](1607) [HTML](667) [PDF 28.14 M](1907)
    摘要:
    2018年8月13—14日,1814号台风“摩羯”(YAGI)由强热带风暴逐渐减弱成热带低压,在山东省境内造成强降水,并引发了系列龙卷。龙卷发生后,气象部门对龙卷进行了详细的实地灾情调查。通过对6处龙卷路径无人机航拍的高分辨率图像和现场勘察的建筑物损毁、树木折断、庄稼倒伏等状况的综合分析,判断发生在滨州市姜楼镇、东营市盐窝镇的龙卷达到EF2级,其他为EF0/EF1级。上述龙卷都发生在残余低压环流中心移动方向的右前方,且集中在残余低压环流外围偏北段雨带中的小型超级单体内;其中在滨州引发的龙卷距离残余低压环流中心最近,约150 km,在潍坊引发的龙卷距离残余低压环流中心最远,约400 km。这些小型超级单体在雨带中,自南向北或者自东南向西北方向移动,尺度都很小,发展高度较低,强反射率因子核位于风暴的底部,低层反射率因子的南端有入流缺口,呈钩状回波特征;低层径向速度产品有较强的正负速度对。用雷达系统原适配参数值计算表明,在调查的6次龙卷中,仅有1次龙卷发生前算出了中气旋(M)产品,2次算出龙卷涡旋特征(TVS)产品;用修改的适配参数值进行计算,在6次龙卷发生前都算出了M产品,4次算出TVS产品,优化适配参数可提前将弱的M和TVS识别出来,对龙卷的临近预警具有指导作用。
    6  船舶海洋气象导航的业务概况与发展现状
    张增海,刘涛,曹越男,杨正龙,郭乙莹
    2020, 40(3):11-16. DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2020.03.002
    [摘要](1401) [HTML](450) [PDF 2.59 M](1842)
    摘要:
    通过对多家船舶海洋气象导航公司和机构的介绍,概括了国内外气象导航的业务和发展。文章分析结果表明,国外气象导航业务发展历史悠久,技术储备雄厚,业务体系完善,占据了全球气象导航业务的大部分市场份额。国内气象导航的发展历程较短,技术力量薄弱,业务量相对较少。当前国内的气象导航服务正在努力开拓创新,在信息化背景下逐步开展多样化的平台建设和产品研发,并取得了良好的进展。
    7  台风暴雨落区研究综述
    陈联寿 ,孟智勇 ,丛春华
    2017, 37(4):1-7. DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2017.04.001
    [摘要](2292) [HTML](743) [PDF 6.23 M](1812)
    摘要:
    台风暴雨最重要的两个因素是雨强和降雨分布,后者即为暴雨的落区。影响台风暴雨落区的因子主要有3个:1)台风涡旋内部结构;2)台风周围环境大气影响;3)台风下垫面强迫作用。本文对这3类因子的作用和影响作了总结。台风暴雨可分为台风环流内的暴雨和台风环流之外的暴雨两大类。本文把台风环流内的暴雨概括为5个落区,包括眼壁暴雨、螺旋雨带暴雨、小涡暴雨、倒槽暴雨、切变暴雨。把台风环流之外的暴雨分为台前飑线暴雨、远距离暴雨和变性下游效应暴雨。地形可能会改变两类暴雨的强度和落区。本文对每一个落区的暴雨特点和形成机理作了总结,对台风暴雨业务预报有一定的参考价值。
    8  登陆热带气旋降水预报研究回顾与展望
    任福民,向纯怡
    2017, 37(4):8-18. DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2017.04.002
    [摘要](1263) [HTML](642) [PDF 1.63 M](1810)
    摘要:
    重点围绕登陆热带气旋(LTC)降水预报研究进行了回顾和总结,指出针对LTC降水有三类预报技术:动力模式、统计方法和动力-统计结合的预报方法。以数值天气预报(NWP)模式为代表的预报技术对LTC降水的预报能力仍然非常有限。改进NWP模式预报误差的途径主要有两条:一是发展NWP模式;二是发展动力-统计结合的方法。分析表明,动力-统计相似预报是一项很有潜力的技术;针对现有研究中的不足,开展LTC降水动力-统计相似预报研究,探索减小数值模式LTC降水预报误差的有效方法,将是一个充满希望的研究领域和方向。
    9  风云三号D气象卫星全球数据获取方法及数据分发
    朱爱军,胡秀清,林曼筠,贾树泽,马友
    2018, 38(3):1-10. DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2018.03.001
    [摘要](4314) [HTML](1256) [PDF 12.63 M](1633)
    摘要:
    风云三号D气象卫星搭载10个载荷:中分辨率光谱成像仪Ⅱ、微波成像仪、微波温度计Ⅱ、微波湿度计Ⅱ、红外高光谱大气探测仪、近红外高光谱温室气体监测仪、广角极光成像仪、电离层光度计、空间环境监测器和全球导航卫星掩星探测仪。这10个载荷每天连续对地球探测,并获取数据,卫星将载荷探测数据经过实时空对地广播链路向全球用户广播;同时,通过延时空对地广播链路将全球延时数据对国内的广州、乌鲁木齐、佳木斯、喀什,北极及南极站进行数据下传,这四个国内站及两个极地站收到全球数据后,在45 min内,通过地面商用通信链路将数据传送到数据处理中心,数据处理中心对收到的数据进行汇集、分包、质量判断、预处理、产品生成等处理后,通过专线或互联网将数据发送给用户;同时,各气象、海洋及其他用户还可以通过用户利用站进行数据的接收及应用。
    10  台风“温比亚”(1818)造成山东极端强降水的成因分析
    郑怡,杨晓霞,孙晶
    2019, 39(1):106-115. DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2019.01.011
    [摘要](1871) [HTML](599) [PDF 21.96 M](1609)
    摘要:
    利用气象卫星、多普勒天气雷达、区域自动气象观测站及常规气象观测资料,结合NCEP/NCAR逐日6 h再分析资料(0.25°×0.25°),对2018年18号台风“温比亚”及其残骸长时间影响山东引发特大暴雨的成因进行分析发现:1)此次极端降水可分为三个阶段,分别受台风外围螺旋云系、倒槽和变性后温带气旋冷锋影响,其中弱冷空气与台风倒槽相互作用对强降水的产生和维持起到了重要作用。2)“温比亚”缓慢北上过程中,强降水落区从台风东侧逆时针转至其北部倒槽附近,并逐渐远离台风中心,台风强度逐渐减弱。3)冷空气在对流层中层与台风倒槽相互作用,中层冷暖平流增强形成锋区,斜压不稳定能量增强,暖湿空气在锋区附近上升,并与低层倒槽辐合上升运动相配合,引发了倒槽附近特大暴雨的发生。4)此次过程中,低空急流稳定维持,源源不断地将水汽自东海输送至台风倒槽附近,水汽输送集中在800 hPa以下,850 hPa水汽通量辐合强度大于8×10-6 g·cm-2·hPa-1·s-1区域与暴雨落区的形态和位置对应良好。5)对流层中层的弱冷空气和低层的强暖湿气流促进了对流不稳定层结的发展和维持,低层强风速带在鲁中山区迎风坡强迫抬升不断触发中尺度对流系统,在中高层气流引导和地形作用下产生“列车效应”,也是此次过程中局地特大暴雨产生的重要因素。
    11  2016年6月13—14日山东强对流天气过程的中尺度特征及成因分析
    张琴,孟伟,朱敏,张秀青,刘岩,韩国泳
    2017, 37(4):101-112. DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2017.04.012
    [摘要](1937) [HTML](490) [PDF 20.11 M](1604)
    摘要:
    利用NCEP再分析资料、常规观测资料、区域气象观测站资料和多普勒天气雷达资料等,对2016年6月13—14日山东强对流天气过程的中尺度特征、触发条件及雷达回波等进行了分析。结果表明,冷涡前部高空槽和地面气旋造成13日强对流天气,高空冷涡和地面气旋造成14日强对流天气。高空干冷、低层暖湿气流有利于大气对流不稳定度加大。13日对流系统由2个独立的MαCS组成,14日则是由MβCS演变而成的MαCS系统。辐合线和干线是强对流天气的触发条件,两者重合处能诱发对流单体强烈发展。移动路径右偏中层引导风向、高空西北风的切入和地形因素是导致强降雹超级单体发展及持续存在的原因。6 h前的400~1 200 J·kg-1对流有效位能区域与降水落区对应较好。两日强对流天气过程的水汽均以西南向输入、南北向辐合为主;14日过程中渤海湾的水汽输送也很重要。高层更宽阔的MPV异常及显著下传、高低层正负位涡差的增大会造成更强的上升运动和对流不稳定。
    12  一次黄海海雾的数据同化试验与形成机制研究
    王静菊,,高小雨,,高山红,
    2017, 37(1):42-53. DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2017.01.005
    [摘要](1571) [HTML](483) [PDF 8.61 M](1557)
    摘要:
    选取2012年4月14日的一次存在东西2片雾区的黄海春季海雾为研究对象,借助WRF(Weather Research and Forecasting)模式,采用循环3DVAR(3-Dimensional Variational)数据同化方案,考虑了湿度控制变量的背景误差协方差CV6,进行了AIRS(Atmospheric Infrared Sounder)卫星温度与湿度廓线数据的同化试验,并基于同化试验结果探讨了此次海雾的形成机制。同化试验结果表明:同化 AIRS 卫星温度与湿度廓线数据后,模式能成功再现海雾的形成过程,特别是东西2片雾区之间的晴空区的存在,这归功于AIRS数据的同化能够显著改善海上大气边界层的温湿结构、影响海雾的低层高压的范围与强度;机制分析揭示:东西2片雾均为典型的平流冷却雾,但二者厚薄和气团来源不同;海上高压控制黄海西岸陆地的暖空气入海,受低海温的冷却作用降温先形成逆温层,然后逆温层底部生成了较薄的西侧雾区;来自黄海中部的空气向东北移动至朝鲜半岛西部海域,高压下沉增温形成一个顶部较高的稳定层,从而生成较厚的东侧雾区;高压中心下沉区内,近海面风速小使得机械湍流弱,空气增温与海温暖舌共同作用下使得近海面气海温差小,海雾无法生成导致了晴空区的存在。
    13  线状中尺度对流系统的多普勒雷达统计特征分析
    王俊
    2017, 37(4):25-33. DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2017.04.004
    [摘要](1388) [HTML](400) [PDF 1.81 M](1534)
    摘要:
    利用济南CINRAD/SA新一代多普勒天气雷达资料,统计分析了2004—2015年约15万km2区域内发生的148个线状中尺度对流系统(linear mesoscale convective systems,简称LMCSs)的多普勒雷达回波特征。主要分析了LMCSs的年和月分布、典型尺度、典型回波强度的统计特征以及初始回波出现时间、位置、LMCSs持续时间、演变过程回波合并特征、移动速度和方向、发展后期回波演变特征、组织类型等。LMCSs存在明显的年际变化,不同年份之间有很大的差别,而每年的6月和7月是LMCSs的高发期;80%的LMCSs是大于50 km的中-β尺度,20%属于中-α尺度,成熟期97.3% LMCSs的最大回波强度在55~70 dBz间;10—22时之间易开始形成LMCSs,14—16时是峰值,凌晨不易形成LMCSs,而LMCSs持续时间在2~18 h之间,6~8 h是峰值;一半的LMCSs在演变过程出现回波合并,合并过程可以分为与孤立对流单体合并、与对流回波群合并和与对流回波带合并三类;地形对LMCSs的触发有重要影响,太行山脉、鲁中山区的北麓和西麓容易触发形成LMCSs。这些研究为认识LMCSs发生、演变、减弱各阶段的特征,进一步提高对LMCSs的实时监测、短时预警水平提供了基础。
    14  1981—2016年山东陆地观测最大风速变化特征
    董旭光, 邱粲, 李娟,刘焕彬
    2018, 38(2):87-95. DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2018.02.011
    [摘要](1672) [HTML](836) [PDF 14.80 M](1502)
    摘要:
    基于山东1981—2016年121个气象站的年最大风速观测数据,应用气候倾向率、Mann-Kendall检验等方法研究了山东年最大风速的空间分布特征、时间演变规律及突变特征、重现期特征。结果表明:山东年平均最大风速呈逐年波动减小变化趋势,气候倾向率为-1.41 m·s-1·(10 a)-1,减小趋势极显著;沿海地区和鲁中山区最大风速较大,鲁南和鲁西南较小;2000年以来,最大风速相对20世纪80、90年代明显减小;莱州湾、山东半岛东南沿海减小趋势最明显,鲁东南等地减小趋势较小;山东最大风速在2002年前后发生突变,突变后明显减小,不同区域最大风速突变发生年份不同;50 a和100 a最大风速重现期结果与观测的最大风速空间分布类似。
    15  条件非线性最优扰动方法在黑潮目标观测研究中的应用
    张星,穆穆,王强,张坤
    2018, 38(1):1-9. DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2018.01.001
    [摘要](1243) [HTML](483) [PDF 3.15 M](1501)
    摘要:
    对近年来利用条件非线性最优扰动(Conditional Nonlinear Optimal Perturbation,CNOP)方法开展的黑潮目标观测研究进行了总结,主要包括日本南部黑潮路径变异的目标观测研究、黑潮延伸体模态转变的目标观测研究和源区黑潮流量变化的目标观测研究。通过计算这些事件的CNOP型扰动,发现这些事件的CNOP型扰动具有局地特征,可以作为实施目标观测的敏感区。理想回报试验结果表明,如果在由CNOP方法识别的敏感区内实施目标观测,则会大幅度提高上述事件的预报技巧。
    16  风云四号气象卫星成像特性及其应用前景
    陆风,张晓虎,陈博洋,刘辉,吴荣华,韩琦,冯小虎,李云,张志清
    2017, 37(2):1-12. DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2017.02.001
    [摘要](2767) [HTML](1570) [PDF 5.04 M](1487)
    摘要:
    风云四号是中国新一代静止轨道气象系列卫星,该系列卫星的设计目的是满足中国气象局2020年前后的业务应用和服务需求。风云四号系列的首发星为科研试验星,代号FY-4A,已于2016年12月14日在西昌卫星发射中心成功发射,从FY-4B开始,风云四号系列卫星将提供业务服务。成像仪是风云四号系列卫星的核心载荷之一,其成像性能比目前使用的风云二号系列卫星在时间空间分辨率、光谱通道等方面有显著提升。本文将就该仪器的工作特点、观测模式设置、光谱通道的选取和特点进行介绍,由于FY-4A卫星正在进行为期一年的在轨测试,本文还将展示在轨测试图像。
    17  基于多普勒测风激光雷达的低空急流观测研究
    马秋杰,李珍妮,宋小全,,吴松华 ,李荣忠,涂爱琴
    2019, 39(4):61-67. DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2019.04.007
    [摘要](1407) [HTML](581) [PDF 12.36 M](1451)
    摘要:
    基于相干多普勒测风激光雷达于2018年8月在山东德州获取的为期一个月的风廓线观测数据,进行了低空急流的判定、识别与统计分析。参考BONNER对低空急流的判定标准,对1 500 m高度以下的每10 min平均风廓线数据进行低空急流识别与统计,急流发生频率仅为3.6%。参考张世丰对低空急流的判定标准,统计了350 m高度以下10 min平均风廓线的低空急流风速、高度、风向及风切变等结构特征。急流发生频率为24.9%,急流速度主要介于6~10 m·s-1之间,急流高度出现3个峰值,分别位于110 m、160 m和220 m左右,急流风向主要为偏东风和偏南风。结果表明,多普勒激光雷达可以获取高时空分辨率的风廓线数据,进而可以有效检测低空急流结构的存在及其特征。
    18  下一代大气模式中的数值方法综述
    沈学顺,李兴良,陈春刚,唐杰
    2022, 42(3):1-12. DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2022.03.001
    [摘要](975) [HTML](1245) [PDF 887.60 K](1419)
    摘要:
    数值预报是逐日天气预报、气候预测和气象防灾减灾的核心科技支撑。为进一步提高预报预测的准确度和延长预见期,甚高分辨率、多圈层耦合、多尺度嵌套、多尺度集合、数值地球系统模拟技术等是下一代数值预报的重要发展方向。异构众核高性能计算机和E级计算的高速发展为这一发展提供了契机,但也对现有业务数值预报中采用的数值方法提出了挑战。此文仅对国内外下一代大气模式涉及到的数值方法进行综述,着重于数值算法、准均匀球面网格和时间积分方案等3个方面,期望为相关研究者提供参考。
    19  一次路径偏北南折的秋季江淮气旋成因分析
    刘雪映 ,高山红
    2018, 38(1):17-26. DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2018.01.003
    [摘要](1280) [HTML](356) [PDF 5.95 M](1394)
    摘要:
    2015年11月5—8日发生的一次江淮气旋具有与以往过程不同的特征,发生时间晚、路径偏北东移、途经山东半岛后又南折,导致山东半岛连续降水36 h,降水时段内累积降水量最大接近50 mm。为揭示上述特点的成因,利用FNL(Final Analysis Data of Global Forecast System)再分析数据进行了天气形势分析,结果表明:副热带高压位置偏北且强度较强是导致气旋过程发生时间偏晚、路径偏北东移的重要原因,而副热带高压的异常变化与2015年强厄尔尼诺事件有很强的关联性。借助WRF(Weather Research and Forecasting)数值试验探究了气旋过程路径偏北又南折的原因,发现:1)黄海的高海温有利于海面水汽通量向上输送,积云对流加强,潜热释放促进江淮气旋增强发展;高空西南气流对增强气旋的控制较弱,导致气旋没有一直向北移动,中途发生南折。2)黄海南部海温较北部偏高约4 ℃,低空大气南、北部之间形成的能量锋区对江淮气旋的南折有指向作用;同时对流层低层偏北风的存在以及副热带高压的短时南撤为气旋的南折提供了动力环境。
    20  基于星载SAR数据和模式资料的海面风场变分融合方法研究
    陈冠宇,艾未华,程玉鑫,戈书睿,袁凌峰
    2017, 37(4):65-74. DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2017.04.008
    [摘要](847) [HTML](452) [PDF 7.46 M](1375)
    摘要:
    为实现合成孔径雷达数据与数值预报模式资料融合,提高海面风场精度和业务化运用水平,提出了一种基于星载SAR数据与模式资料的变分融合方法。其研究思路是采用二维连续小波变换提取SAR图像中高精度风条纹风向,结合地球物理模型函数求解海面风场的经向分量和纬向分量,然后采用Kriging插值方法将数值预报模式风速插值到SAR海面风场覆盖区域,得到SAR风速观测算子,由此构建SAR风场与模式风场融合的代价函数,并采用变分方法求解分析风场,最终得到融合后的海面风场结果。仿真分析结果表明,变分融合后的海面风速和风向结果更接近于理想值,尤其在SAR海面风场覆盖区域更为明显。选取ENVISAT/ASAR资料和与其时空匹配的欧洲中期天气预报中心模式风场资料开展实例验证,结果表明融合后的海面风场结果比模式风场更加接近于浮标观测结果。

    “中法海洋卫星”专刊征稿

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