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2025,45(2)                                                                                                                
[摘要] (10) [HTML] (6) [PDF 5.95 K] (13)
摘要：

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2025,45(2)                                                                                                                
[摘要] (7) [HTML] (5) [PDF 5.96 K] (16)
摘要：

龙卷专题
龙卷监测预报预警技术进展
郑永光，杨波，周康辉，蓝渝，盛杰，曹艳察，田付友，周晓敏
2025,45(2):1-13 , DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20241220001
[摘要] (63) [HTML] (62) [PDF 158.34 K] (62)
摘要：
强对流天气预报业务是业务预报的难点之一，而龙卷监测预报预警则是强对流天气预报业务的难点。文中简要总结美国、欧洲和中国龙卷监测预报业务的发展历程，重点总结中气旋龙卷的监测和短期短时临近预报技术进展。龙卷时空尺度小，短期短时预报时效只能预报其有利环境条件和中尺度形成机制，强龙卷指数和最大上升气流螺旋度分别是短期和短时预报龙卷的特征物理量。中气旋龙卷监测依赖于双偏振多普勒天气雷达观测的龙卷涡旋特征和双偏振量演变特征，这些特征可以监测龙卷的形成和消散。准线状对流系统产生的龙卷依然很难直接判识和预警，但该类风暴的中涡旋与龙卷关系较为密切，已发展了利用垂直风切变和雷达双偏振量特征判识该类风暴中涡旋发展的技术方法。使用物理方法、随机森林或深度学习的龙卷监测识别和临近预报技术能力显著提升。龙卷监测预报预警能力当前依然存在很大不足，未来仍需要更多探测手段帮助提升监测识别能力、深化机理认识、发展超高分辨率数值模式和人工智能技术提升预报预警能力，更要发挥预报员的主观能动性和关键作用。
2024年7月5日山东龙卷爆发事件雷达观测特征
刁秀广，孟宪贵，朱晓清，韩永清
2025,45(2):14-27 , DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20241031001
[摘要] (53) [HTML] (40) [PDF 90.53 K] (37)
摘要：
基于新一代天气雷达探测资料，结合探空、地面实况资料、灾情调查报告及ERA5资料，对2024年7月5日山东爆发性龙卷天气的环境物理量、风暴演变、龙卷风暴低层小尺度涡旋及双偏振特征进行分析。结果表明：温带气旋形势下，爆发性龙卷都出现在地面低压中心的东或东北方，低空急流较强，大的低空垂直风切变、风暴相对螺旋度和能量螺旋度指数是龙卷爆发的关键环境因子。6个龙卷产生在地面强的3 h负变压区内偏东风气流附近。准线性对流系统内的超级单体或弓形回波，或者线性对流系统前侧暖区新生发展起来的强风暴是爆发性龙卷的直接缔造者，强涡旋中心的快速下降或低层局部径向风的迅速增大，是小尺度龙卷涡旋产生的前兆。8个中气旋龙卷风暴低层中气旋旋转速度在20 m·s^-1以上，1个非中气旋龙卷由弓形回波诱发，其后部入流为42~45 m·s^-1。东明龙卷破坏性最强，母体风暴上升气流最强，低层龙卷碎片宽度约为2 km，顶部高度达9 km左右，呈分散状态，最大宽度约为4 km
“24·7”山东群发龙卷天气过程中小尺度特征
侯淑梅，孟宪贵，郭子彧，李昱薇，朱晓清，辛月
2025,45(2):28-40 , DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20241025001
[摘要] (52) [HTML] (47) [PDF 99.48 K] (37)
摘要：
2024年7月5日，受温带气旋影响，初步调查山东至少出现9个龙卷，1—4号龙卷由同一个超级单体产生。文中利用高空和地面常规气象观测资料，结合风廓线雷达和多普勒天气雷达等多源观测资料以及ERA5再分析资料，对“24·7”山东群发龙卷天气过程的中小尺度特征进行分析。结果表明：（1）强烈的低空急流（low-level jet，LLJ）提供了充足的水汽，不稳定的大气层结、中等强度的垂直风切变、低的抬升凝结高度为龙卷母体风暴提供了有利的环境条件。LLJ底高下降，1 000 m以下风速达10~12 m·s^-1，37 min后山东省菏泽市东明县出现1号龙卷。（2）温带气旋在河南中部快速加强，3支不同性质的气流汇聚于气旋东北象限，造成汇聚点涡旋加强、气压降低。龙卷主要发生在气旋东北方向62 km辐合线附近或者辐合线后侧的东北气流中。（3）1—4号龙卷期间，中气旋和龙卷涡旋特征（tornadic vortex signature，TVS）底高位于雷达探测的最低高度，中气旋的最大切变及其所在高度至少有一个体扫分别超过41×10^-3 s^-1和低于2.5 km；TVS最低层风速差和最大切变至少有一个体扫分别达37 m·s-1和82×10^-3 s^-1，同时最大切变高度低于2.5 km。（4）当TVS最大切变跃增至100×10^-3 s-1以上，且高度降至2.5 km以下时，预示龙卷即将发生。（5）当雷达探测到多个中气旋和TVS，龙卷倾向于出现在回波带的前沿。1个龙卷结束后，如果中气旋和TVS的强度均没有明显减弱，当二者的最大切变分别增强到20×10^-3 s^-1和70×10^-3 s^-1以上，或者TVS最低层风速差超过35 m·s^-1时，预示将再次出现龙卷。
2021年6月1日黑龙江尚志龙卷综合观测分析
周炳君，郭建侠，王佳，杨金红，孟昭林，窦有俊
2025,45(2):41-50 , DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20241012002
[摘要] (42) [HTML] (22) [PDF 65.19 K] (56)
摘要：
针对2021年6月1日黑龙江尚志的一次龙卷过程，对龙卷发生的地面风场、雷达回波、天气背景和环境特征进行综合分析。高时空分辨率实况资料显示：（1）尚志龙卷发生在东北冷涡东南侧和500 hPa位势高度的大梯度区，具有高低空急流耦合、高空冷池和低层暖脊叠加、气温垂直递减率较高等特征。（2）龙卷发生前对流有效位能（convective available potential energy，CAPE）升高，随后迅速降低，龙卷移出后又有所增加，龙卷位置为CAPE梯度大值区；龙卷发生发展过程中垂直风切变持续增大，0~6 km垂直风切变的平均增幅在10 m·s-1以上；龙卷路径上并不存在风暴相对螺旋度（storm relative helicity，SRH）的大值区，龙卷发生于SRH大值的西北侧。（3）雷达观测显示此次龙卷为超级单体龙卷，超级单体发展过程伴随多个单体的合并，出现多次钩状回波，穹隆结构加强，垂直剖面上存在明显的悬垂结构。（4）龙卷期间中气旋径向直径和切变表现为随回波增大（减小）同频增大（减小）趋势，而中气旋顶高变化滞后1个体扫左右；龙卷涡旋特征（tornadic vortex signature，TVS）顶高和厚度呈现随回波增强（减弱）而增大（减小）的趋势，TVS最大切变量落后顶高1个体扫左右；龙卷报警产品提前12 min提出龙卷概率为78%，随后迅速增大到100%并维持至18:05，对此次龙卷有较好的预警作用。
2023年4月15日临沂龙卷雷达特征和环境条件分析
朱义青，万夫敬，刘新磊，谢晓华
2025,45(2):51-61 , DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20240929001
[摘要] (31) [HTML] (17) [PDF 68.17 K] (38)
摘要：
基于常规气象观测资料、地面加密自动气象站观测资料、临沂多普勒天气雷达资料、邳州风廓线雷达资料和ERA5再分析资料，对2023年4月15日发生在山东临沂南部地区的EF2级超级单体龙卷的雷达特征和环境条件进行分析。研究发现，此次龙卷发生在弓形回波后部，龙卷母体风暴展现出经典的低层钩状回波结构，并伴有深厚的中气旋和龙卷涡旋特征（tornadic vortex signature，TVS）。中等强度的中气旋在3 km高度附近产生并发展，当其半径快速收缩且底高快速下降到1 km以下时，龙卷形成。龙卷形成前期，环境条件表现为弱的低层垂直风切变和强的大气层结不稳定。然而，随着沿冷池上升的西南低空气流与700 hPa附近的西北气流相交汇，在交汇区域形成了强的垂直风切变环境。沿冷池上升且富含不稳定能量的低空暖湿气流与对流触发区域的强垂直风切变相叠加，配合较强的上升运动，对流启动。对流启动后，丰富的不稳定能量输送促进超级单体快速增强并最终诱发龙卷。
研究论文
2012—2016年太平洋上空“射线状”云的特征分析
王茹茵，艾嘉本，陆长远，王政寓，陈浩涵，孙维康，傅刚
2025,45(2):62-75 , DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20231211001
[摘要] (27) [HTML] (27) [PDF 60.36 K] (16)
摘要：
利用美国国家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，NASA）提供的Aqua和Terra卫星可见光云图和地球静止环境卫星（Geostationary Operational Environmental Satellites，GOES）红外卫星云图、欧洲中期天气预报中心提供的ERA5再分析数据（时间间隔为1 h，水平分辨率为0.25°×0.25°），对2012—2016年发生在太平洋上空439个“射线状”云的特征进行分析。结果表明，“射线状”云多呈近似圆形或椭圆形，有明显的云系中心和清晰的辐射状径向云臂，云臂通常自云系中心向四周发散，形状如古代车轮。统计分析指出，约85%的“射线状”云个例发生在南半球，其中绝大多数“射线状”云发生在东南太平洋的秘鲁沿岸。全年皆有“射线状”云发生，6、7、8月为“射线状”云高频发生月份，5、9、10月为中频发生月份，1、2、3、4、11、12月为低频发生月份。大气逆温层对“射线状”云有重要影响，云系内部以上升运动为主，部分“射线状”云个例呈旋转形态，上升与下沉运动会影响云系结构。
秋冬季沙尘传输路径特征及其对华北空气质量的影响
朱文清，高文琦，王文彩，周杨
2025,45(2):76-88 , DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20220408002
[摘要] (23) [HTML] (17) [PDF 100.80 K] (14)
摘要：
利用2015—2018年秋冬季气象及空气质量等资料，分析沙尘发生时华北地区PM10和PM2.5及其他污染物的分布特征，并对秋冬季沙尘的传输路径进行分类。结果表明：秋冬季沙尘的传输路径与500 hPa和850 hPa高空风密切相关，主要分为东向扩散型、东南传输型和东北传输型3类，分别占统计数量的38.9%、38.9%和22.2%。东向扩散型沙尘强度和影响范围最大，华北地区PM10和PM2.5平均质量浓度为156.4 μg·m^-3和86.1 μg·m^-3。华北地区风速大，污染物扩散快，东南传输型沙尘强度小，引起的污染在3类沙尘中最轻。东北传输型沙尘对应的华北地区PM10和PM2.5平均质量浓度分别为171.9 μg·m^-3和117.8 μg·m^-3，在3类沙尘中最高；华北地区地面较低的风速和下沉气流的影响可能导致污染的累积，另外东北传输型沙尘期间平均相对湿度比另两类沙尘期间高4%~5%，尤其在沿海区域相对湿度超过70%，可能会促进二次颗粒物的非均相生成从而加重污染。
风廓线雷达在两次冬季多相态降水中的特征对比分析
韩羽庭，陈昭伃，窦利军，张曦，何佩仪，林冰
2025,45(2):89-98 , DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20230826001
[摘要] (23) [HTML] (13) [PDF 59.19 K] (40)
摘要：
利用欧洲中期天气预报中心0.25°×0.25°逐小时ERA5资料及北京大兴国际机场1号风廓线雷达资料，对比大兴国际机场2021年11月6—7日和2023年2月11—12日两次多相态降水过程，探究风廓线雷达在两次冬季多相态降水中的表现特征。结果表明：（1）风廓线雷达近地面风场偏东风建立、急流出现及中低空扰动均对冬季降雪临近预报起积极作用，低层冷空气增强对相态转换有一定指示意义，中高层暖湿气流爬升的强弱与降水强度变化有很好的对应关系。（2）降水强度和降水相态的变化均可在风廓线雷达探测的垂直速度上得到体现。两次过程的降雨时段在2.5 km以下有较大的正速度，随着降水相态由雨向雪转变，垂直速度发生锐减。（3）大气折射率结构常数（Cn²）和信噪比（signal-to-noise ratio，SNR）回波结构特征相似，两者均能反映降水强度变化。两次过程Cn²对数值均在降水前1 h开始增大，Cn²值越大，降水越剧烈，降水相态转为雨夹雪时，Cn²对数值开始逐渐降低，高值区高度开始下降；两次过程SNR高值区主要集中在2.0 km以下，SNR结构越紧密、回波强度越大，降水越剧烈。（4）雷达探测高度受大气高层湿度的直接影响，可为降水强度的判断提供依据。
ENSO准周期运动的初步理论分析
陈茂强，刘春，陈泓吾，张凤鸣，赵云龙，宁子硕
2025,45(2):99-117 , DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20230105002
[摘要] (15) [HTML] (17) [PDF 117.47 K] (15)
摘要：
以一阶近似地转效应的浅水方程为基础，通过多尺度和摄动近似的方法，分析低纬海气耦合系统的非线性开尔文（Kelvin）波和罗斯贝（Rossby）波的相互作用。研究结果表明：（1）在没有风应力作用时，耦合波振幅较小，Kelvin波和Rossby波的振幅呈准周期变化，这种准周期变化是两种类型波各自的扭结效应和二者的非线性效应共同作用的结果。（2）在有风应力作用时，Kelvin波呈准周期振荡，Rossby波呈非周期振荡，这种准周期与非周期振荡的叠加效应体现了厄尔尼诺Symbolm@@南方涛动（El Nio-Southern Oscillation，ENSO）周期性不强的准周期振荡特征。（3）在ENSO运动中，Kelvin波和Rossby波一直存在，由于相互的非线性作用，二者在不同阶段体现出不同的状态，总体为：蛰伏（酝酿）→增长→衰减→蛰伏（酝酿）。
全球海洋叶绿素a浓度时空演变及其与气候变化因子的相关分析
翁清鹏，秦泉，李峰，冯冬含，韩东枫，王晗，卢辰，刘峻成
2025,45(2):118-126 , DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20240526001
[摘要] (24) [HTML] (10) [PDF 64.99 K] (16)
摘要：
叶绿素a（Chlorophyll-a，Chl-a）浓度可以表征海洋浮游植物生物量，反映海洋生物的丰富度和多样性。卫星遥感技术在监测全球大尺度海洋Chl-a浓度时空分布方面展现出显著优势。基于2003—2022年MODIS（Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer）Chl-a浓度数据，调查分析全球大尺度海洋Chl-a浓度时空分布特征与变化趋势，进而分析其与全球海面温度（sea surface temperature，SST）、厄尔尼诺Symbolm@@南方涛动（El Nio-Southern Oscillation，ENSO）和印度洋偶极子（Indian Ocean Dipole，IOD）的相关关系。结果表明：（1）空间上，沿岸海域Chl-a浓度普遍高于离岸海域，远洋海域最低（小于0.03 mg·m-3）。时间上，Chl-a浓度呈明显的季节变化。相比近海水体，远洋Chl-a浓度季节变化不明显。（2）太平洋、印度洋、大西洋的远洋海域Chl-a浓度总体趋势变化较小。绝大多数近岸海域的Chl-a浓度呈增长趋势。（3）全球海洋水体Chl-a浓度最高的月份大致沿纬度方向呈现带状分布。（4）整体而言，Chl-a浓度与SST在40°S~40°N海域呈显著负相关关系（p＜0.05），高纬度海域主要呈正相关。Chl-a浓度与ENSO和IOD之间的相关关系也呈现明显的季节性海域差异，表明ENSO和IOD对不同海域Chl-a浓度变化的影响不同。
青藏高原地区近十年夏季降水日变化特征分析
刘雨晴，谷永利，李婵，刘焕莉，宋安祺
2025,45(2):127-135 , DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20221203001
[摘要] (26) [HTML] (17) [PDF 58.84 K] (16)
摘要：
利用国家级地面气象观测站数据与CMORPH（Climate Prediction Center MORPHing technique）降水数据融合资料和欧洲中期天气预报中心再分析资料，讨论分析2010—2019年青藏高原地区夏季降水的日变化特征。结果表明：青藏高原地区整体夏季降水量和降水频率的日变化规律均表现为峰值出现在傍晚，谷值出现在中午。分区域来看，青藏高原南北区域夏季降水量日变化规律不同，南部地区降水量日变化规律与高原地区整体日变化规律相同，而北部地区日降水量峰值出现在上午，谷值出现在凌晨。分降水持续时间来看，短时降水比持续性降水出现频率更高，但持续性降水约占总降水量的70%。因河谷地貌和海拔高度分布特征，青藏高原地区夏季夜雨率的空间分布呈“中间高、南北低”态势。青藏高原地区风场和散度场的强度变化特征与降水发生区域及降水强弱相对应，因此散度的正负值强弱变化可能是高原地区降水强度变化的重要原因之一。
德州植被生态质量变化及其对气候变化的响应
王萌萌，王晗，李斌，范佳林，刘春红
2025,45(2):136-144 , DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20240301001
[摘要] (25) [HTML] (14) [PDF 84.63 K] (16)
摘要：
气候变化背景下，研究植被生态质量状况及其对气候变化的响应，可为生态文明建设提供数据参考。基于多源遥感数据和气象观测资料，利用植被生态质量监测模型，研究德州2000—2022年植被生态质量时空变化特征及其对气候变化的响应。结果表明：23年间，德州植被生态质量明显改善，植被生态质量指数、植被净初级生产力和植被覆盖度每10年分别增加7.3、101.6 g C·m-2和6.8%。植被生态质量空间差异不大。气温和降水是改善植被生态质量的主要气候驱动因子，而且降水的驱动作用大于气温。适宜的气温、降水等水热条件，有助于植被生长发育，促进植被生态质量改善。干旱、高温、寒潮等极端气候事件，特别是多种极端气候事件叠加，会导致植被生态质量下降。

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山东半岛南岸的近岸海雾时空特征分析及其成因探究
文影, 高山红, 吴炜
                                                                                                               
[摘要] (13) [HTML] (0) [PDF 9.22 M] (9)
摘要：
影响山东半岛南岸的海雾可大致分为大范围海雾与近岸海雾，对港口交通运输与近岸作业等造成严重不利影响的主要是后者，但相关研究却相对较少且深度不够。本文针对近16年山东半岛南岸的近岸海雾事件，基于近岸站点、再分析格点与卫星数据，统计分析了近岸海雾的时空分布特征并初步探究了其成因。结果表明：1）近岸海雾按照雾区特征可细分为5种类型，分别受控于5种不同的天气形势，它们雾频的月际变化差异明显；2）近岸海雾的时空演变具有显著的日变化特征，其中快变的天气系统会强烈影响雾区形态的演变，而天气系统变化缓慢时，海温与气海温差是雾区变化的重要影响因素；3）近岸海雾事件中几乎均伴随着海陆风过程，其中海雾发生与陆风环流建立在时间上高度相关且呈现一致的月际变化。本文揭示了海陆风环流在山东半岛南岸近岸海雾过程中可能扮演关键性作用，这需要进一步借助高时空分辨率的数值模式进行详细探究。
鲁中地区复杂下垫面在一次干环境对流天气中的作用分析
郑丽娜, 于淑婷, 焦洋, 褚颖佳, 孙长征
                                                                                                               
[摘要] (90) [HTML] (0) [PDF 6.48 M] (3)
摘要：
利用加密自动气象观测站资料、闪电资料、多普勒雷达资料、风廓线雷达资料及ERA5等多源资料,对一次山东漏报的干环境下的对流天气进行分析,重点探讨复杂下垫面在此次天气过程中的作用。研究表明:(1)这次对流天气的发生得益于复杂下垫面(黄河水面、泰山山脉与大城市)提供的水汽条件、动力条件与热力条件,使得原本在不利于对流系统发展的大尺度环境背景下,对流单体触发、发展、增强,最终形成一条对流回波带,持续2-3小时,造成山东中部的雷电、大风等强对流天气。(2)对流单体首先在高温区与湿舌相叠加的黄河西岸沿地面中尺度辐合线的走向触发。对流单体越过黄河后,受市区高温区与露点锋的共同影响逐渐排列有序,发展成一条东北-西南走向的回波带。(3)回波带东移,对流天气产生,在贴地层形成冷池,冷池东扩,受山脉阻挡停滞,与其前方高温区之间形成明显的温度梯度,再加上回波带爬山,地形抬升,致使回波强度进一步增强。但是未受地形影响的那段回波,移速偏快,带状回波逐渐演变成反弓形。当回波到达山顶后,环境场不利于对流云维持,回波减弱。(4)随着低空急流建立,山脉西侧处于有利的局地小环境中,使该处的回波加强、维持。同时,加强的西南气流形成越山气流,造成山北侧低空急流增速、急流厚度增厚,对流云在山脉北侧得以发展。(5)值得注意的是,复杂下垫面会形成局地小环境,如沿黄河走向的湿舌,真实存在的城市热岛,流经泰山山脉后气流的演变等。当有弱的天气系统经过这些复杂下垫面时,会使得天气系统增强或减弱。
福建海洋浮标观测数据接续技术初步研究
袁伟, 蓝俊, 郑玉兰, 段卿, 高珊
                                                                                                               
[摘要] (47) [HTML] (0) [PDF 5.31 M] (3)
摘要：
应用百分位、K-均值聚类等技术，分析福建海洋浮标的经纬度信息，解决长序列海洋浮标资料存在位置漂移、摆动情况时的缺测/缺失观测时次的位置估算问题。在此基础上，结合CLDAS、ERA5等第三方资料，分别采用反距离权重法、球面克里金插值等算法在给定时次和经纬度位置时进行计算，得到相应的气温、气压、湿度、风向风速等要素估测值。对不同第三方信息和不同插值算法估测结果进行综合评估，得出数据序列稳定性和时序长度对要素填补接续有很大影响；反距离权重法相比球面克里金插值评估效果表现更好等结论。接着针对7个福建海洋浮标原始观测数据，根据结论重新整合得到新数据集，两者对比评估检验，各气象要素的皮尔逊相关系数普遍在0.9以上，新数据集不仅完整性得到极大改善，而且保留了原始观测数据的一致性和稳健性，局部异常要素值也得到了有效控制。最后在2014—2021年台风个例检验过程中，对比台风实时路径进行风速要素的评估，新数据集风速要素相关系数平均提高0.03、均方误差平均下降为0.5，实验表明海洋浮标原始观测数据接续后具有很好的业务适用性。
春玉米收获期适宜气象条件及其影响研究
姜丽霞, 王晾晾, 白玉兰, 韩俊杰, 褚春燕, 郭立峰, 周宝才, 翟墨, 吕佳佳
, DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20230129003
[摘要] (148) [HTML] (0) [PDF 536.58 K] (412)
摘要：
基于1981—2021年黑龙江省玉米主产区气象数据、玉米发育期及产量资料，选取极大风速和土壤相对湿度2个要素，采用置信区间估计方法构建黑龙江省玉米主产区不同区域玉米收获适宜风速和土壤水分临界值，并探索分析玉米成熟后降水及秋季温度影响。结果表明：研究区不同站点适宜玉米收获的日极大风速临界值W_0为8.3～13.5m/s，土壤相对湿度M_0为71%～94%，日极大风速≤W_0、土壤相对湿度≤M_0适宜玉米收获，所建指标能较好指示黑龙江省玉米收获风速和土壤水分适宜程度；玉米成熟后至10月20日的主要收获期，日降水量在23.0mm以下的降水天气可收获玉米；秋季平均气温、最高气温、最低气温分别与玉米株籽粒重呈显著相关关系（P<0.01或P<0.05），在一定温度范围内，随着秋季温度的升高，玉米株籽粒重呈增加趋势，秋季温度条件对玉米成熟为正效应作用。
冷涡背景下两次强风暴演变双偏振雷达观测特征
刁秀广
, DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20230612002
[摘要] (150) [HTML] (0) [PDF 7.41 M] (410)
摘要：
基于济南S波段双偏振多普勒天气雷达探测数据,结合探空和地面实况资料,对2021年6月30日和7月9日2次强风暴演变双偏振特征进行了分析。结果表明：两次强风暴都发生在冷涡背景形势下,触发机制和风暴形态结构有差异,7月9日超级单体风暴为阵风锋触发,6月30日强飑线为弱冷锋触发。新生对流不断激发、合并、发展,导致两次强风暴维持较长时间。超级单体风暴的新生单体触发区域在风暴西侧与阵风锋交汇区域,引导风暴向西传播,风暴右侧是关键区域。飑线东侧前方不断有对流激发,引导风暴快速传播与移动并演变为弓形回波,飑线左侧前方是关键区域。新生单体初始时刻(30-44dBZ)差分反射率(ZDR)柱高度在-10℃高度附近,含有稀疏的中等大小液态雨滴。随着单体迅速发展,ZDR柱可伸展到-20℃层甚至更高高度,含有大的液态雨滴或融化的小的冰相粒子。单体合并发展主要表现为ZDR柱的合并,即上升气流区的合并。合并后ZDR柱宽度或高度增加,ZDR和KDP值增大,强上升气流区内液态粒子大小和浓度会明显增大。ZDR柱内最大值可达5-6 dB,存在5mm以上的特大液态粒子,或者有融化的冰相粒子。对流单体初始时刻具有较强的上升气流,之后上升气流强度迅速加强,在环境-20℃层甚至更高高度上粒子可以以液态形式存在。单体合并发展,上升气流强度更加强盛,环境0℃层高度之上强上升气流内会出现特大雨滴或等效于特大雨滴的融化的冰相粒子。
基于伴随模式研究海南省2019年典型臭氧污染来源
李云辉, 高阳, 程文轩
, DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20240126002
[摘要] (37) [HTML] (0) [PDF 1009.90 K] (532)
摘要：
利用中尺度数值天气预报模式和空气质量模型及其伴随模式（WRF-CMAQ/ADJOINT模式）对海南2019年9月一次持续10 d（9月21—30日）的臭氧（O3）污染事件进行模拟，对O3污染事件进行来源解析，量化不同区域和物种排放源对于O3污染事件的贡献。结果表明，污染事件期间，MDA8-O3（臭氧日最大8小时平均浓度）均值为167 μg·m-3，其中MDA8-O3峰值浓度达到186.1 μg·m-3。WRF-CMAQ/ADJOINT模式能够较好模拟海南此次污染事件的O3浓度变化过程，伴随模式揭示远距离区域传输是此次O3污染的主要来源，其中海南外排放源平均贡献占比85%，本地排放源平均贡献占比15%，海南外排放源的贡献集中在珠三角地区。对VOCs排放物种来源分析，异戊二烯在VOCs排放源中贡献最高，平均贡献占比为51%。此次O3污染事件期间海南主要处于NOx控制区，海口市及其周边区域处于VOCs和NOx的协同控制区。由于远距离区域传输是此次O3污染事件的主要来源，未来海南和珠三角的区域联防联控对于提高海南空气质量具有重要意义。
气候变化和人为源减排对中国硫酸盐浓度的影响
杨可帆, 高阳, 张峻溪
, DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20240301002
[摘要] (64) [HTML] (0) [PDF 25.58 M] (558)
摘要：
二次无机气溶胶的生成是造成中国区域重污染事件中细颗粒物浓度过高的一个主要原因，其中硫酸盐是我国二次无机气溶胶的重要组成部分，但其受未来排放和气候变化的调节机制尚不清晰。本研究基于区域气象和空气质量模式 Weather Research and Forecasting (WRF)和 Community Multiscale Air Quality (CMAQ)，探究21世纪中叶（2056—2060 年）我国硫酸盐的演变特征。首先，在历史情景（2015—2019年）下，我国硫酸盐浓度呈明显时空差异特征。其中，典型高浓度区在我国北方如华北地区，冬季最高，夏季一般浓度较低。未来情景模拟选取近似碳中和目标的可持续发展路径（SSP126）和温室气体持续增加、污染物轻度减排的SSP585情景。在SSP126情景下，全国四个季节硫酸盐平均浓度相较历史情景分别变化-3.1 μg·m-3 、-2.7 μg·m-3 、-3.5 μg·m-3 和-4.1 μg·m-3 ； SSP585 情景下相较历史情景分别变化-1.8 μg·m-3 、-1.5 μg·m-3 、-2.0 μg·m-3 和-2.2 μg·m-3 ，均在冬季降幅最多。最后，分离了人为源与气候变化分别对硫酸盐的影响。由于人为排放源减少，在SSP126情景和SSP585情景下硫酸盐浓度分别变化-3.5 μg·m-3和-2.1 μg·m-3。为探究气候变化的影响，设置两个仅改变气候、维持排放在历史情景不变的数值模拟试验，在气候变化程度较大的SSP585情景下我国硫酸盐平均浓度变化幅度（+0.4 μg·m-3）比在气候变化程度较小的SSP126情景下（+0.2 μg·m-3）大。研究表明，人为源减排对我国硫酸盐浓度的影响比气候变化大，尤其在冬季高浓度区域（如京津冀）降幅超过14 μg·m-3，但气候变化依然有不可忽视的影响。

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琼州海峡大雾天气形势特征分析
张新新, 赵亮巨, 龙景超, 黄元丰, 吴德平
                                                                                                               
[摘要] (11) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
摘要：
利用徐闻国家站1990-2023年近35年地面观测资料和NCEP/NCAR再分析资料，统计分析了琼州海峡发生大雾的气候变化特征、气象要素特征以及成雾的常见天气形势，结果表明：（1）琼州海峡年均大雾日数为16.6d，雾日年际变化波动较大，总体呈减少趋势，但并不显著。冬季是琼州海峡大雾出现频率最高的季节，占全年大雾日数的51.8%，春季占比为27.7%，秋季和夏季分别仅占12.7%和7.8%。2月是琼州海峡大雾日数最多的月份，平均大雾日数为4.2d，占全年大雾日数的25.3%；其次为1月和3月，平均大雾日数均为3.0d，各占18.1%，而7月的平均大雾日数最少，仅为0.3d。琼州海峡大雾主要出现在04-08时，占全天的42.7%，峰值出现在06时，其次是07时，最少出现在13时。（2）琼州海峡出现大雾的理想气象条件如下：地面盛行偏东风（ENE-ESE），风速集中在1-5m/s；气温处于16-22℃；温度露点差（T-Td）不超过2.0℃；本站气压在1005-1017.5hPa；相对湿度高于90%。（3）琼州海峡出现大雾的环流形势可分为低压前型、入海高压型、静止锋型、冷锋前型和均压场型等5类，各个分型占所有大雾天气过程的比例分别为10.8%、13.5%、21.6%、24.3%、29.8%，其中低压前型和高压入海型主要产生平流雾，静止锋型多出现混合雾，冷锋前型产生锋面雾，均压场型主要产生辐射雾。所分五种天气形势类型及其产生的大雾类型为实际业务中提供了较大参考价值。
廊坊市空气污染特征及沙尘影响分析
张馨木, 许敏, 刘淇淇
                                                                                                               
[摘要] (8) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
摘要：
利用廊坊市国家气象观测站的地面气象资料与廊坊市生态环境局的颗粒物浓度及AQI数据，对廊坊市2020年12月1日—2023年11月30日空气污染特征分析结果表明： 72.7%（8/11）的沙尘天气可造成AQI显著上升80以上，88.9%的严重污染日发生在沙尘天气下，以春季居多。三次典型沙尘天气过程分析表明：PM2.5与PM10比值与沙尘过程的生消具有较好的对应性；2021年3月15日和2023年4月10—13日沙尘过程属于上游传输型，具有强度强、持续时间长等特点，PM2.5、PM10浓度大致呈现同升同降的变化特征，沙尘的发生滞后于大风出现；2022年3月4日沙尘过程属于本地生成型，具有强度弱、影响范围小、持续时间短等特点，同时有 PM10的浓度变化滞后于PM2.5、PM10浓度骤升时PM2.5浓度骤降的特征，PM10浓度剧增几乎与大风同步发生；较大的风速有利于沙尘天气的形成，而过大的风速会阻碍沙尘颗粒的沉降；通过偏北风和偏西南风汇入的污染物对廊坊市空气污染的影响较大。
基于多源观测资料的山东省“23.3”沙尘暴天气特征分析[1]
高雷娜, 刘畅, 吕伟绮, 卢雪凝
                                                                                                               
[摘要] (15) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
摘要：
2023年3月22—23日山东出现沙尘暴天气，范围广、强度大、持续时间长，近年来少见，入选2023年山东省十大天气气候事件。本文利用气溶胶激光雷达、L波段边界层风廓线雷达、中国环境监测总站空气质量数据、常规地面高空观测和ERA5再分析资料，剖析了此次沙尘暴天气特征，结论如下：（1）2023年1—3月蒙古国和我国西北地区等沙源地气温显著偏高，沙漠地区降水稀缺，是此次山东沙尘暴发生的气候背景；沙尘暴发生在西伯利亚冷高压和蒙古气旋强烈发展的天气背景下，二者最强阶段气压差超过52hPa。（2）蒙古气旋是沙尘暴的触发机制。20日至21日西北和华北地区低层暖中心发展，850hPa与500hPa温差达33~35C，大气层结不稳定发展，气旋引发热力不稳定和强风，扰动疏松地表，并通过上升运动将地面尘土和沙源地沙石卷扬至空中。气旋冷锋过境山东时，锋后东北风的水平传输与动力沉降是沙尘暴产生的直接动力因素，风速增大、PM10浓度骤增与正△P3加大有较好的对应关系。（3）风速影响颗粒物的垂直扩散。气溶胶激光雷达监测表明，山东的沙尘传输高度小于2.5km，但高浓度沙尘粒子集中在1km以下，并且在向东向南推进过程中传输高度逐渐降低；风速减小时，沙尘粒子向高空逸散，影响高度再次增加。
2024年西北太平洋和南海台风活动概述
王海平, 向纯怡
                                                                                                               
[摘要] (17) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
摘要：
对2024年发生在西北太平洋和南海的台风活动特征及对我国产生重大影响的台风路径、强度、风雨情况等进行了概述和统计分析。应用的数据包括中央气象台业务实时资料和中国气象局台风最佳路径资料。分析结果显示：2024年西北太平洋和南海共有26个台风生成，与气候平均值基本持平，生成源地较多年平均偏北偏西，生成时间较为集中，秋季台风活跃；共有8个台风在我国沿海登陆，较气候平均值偏多；登陆地点集中在华东和华南沿海，其中登陆台湾和上海的台风数较多年平均明显偏多；初次登陆平均强度偏强，且总登陆次数偏多。台风“摩羯”是有气象记录以来秋季登陆我国的最强台风；全国有25个省份468条河流发生超警以上洪水，其中，台风“格美”造成的影响范围最大，导致东北、华北、江南、西南地区等出现大范围长时间的强降水过程。
CMIP6气候模式对山东省极端气温的模拟评估及未来情景预估
沈义凡, 高晓梅, 谢金材, 杨萌, 王世杰, 王文波, 郭敬环
                                                                                                               
[摘要] (16) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
摘要：
基于CMIP6气候模式资料及CN05.1观测数据，对CMIP6气候模式在山东省的极端气温指数的模拟情况进行评估。同时，对未来不同时间段3个共享社会经济路径情景（Shared Socioeconomic Pathways，SSPs）下未来极端气温指数的变化趋势进行预估，并分析了不同SSPs情景下极端气温指数的时空变化特征。结果显示，相对于基准期的1995—2014年，山东极端最高气温（TXx）、极端最低气温（TNn）未来呈上升趋势，TNn相较于TXx增温更明显。而霜冻日数（FD）、冰冻日数（ID）呈减少趋势。从空间分布来看，未来TXx的极高值与TNn的极低值都出现在鲁西北，TXx的极低值与TNn的极高值都出现在鲁东南及山东半岛，FD、ID均在鲁北最多。
基于机器学习的西北太平洋海雾预报模型研究
吴科娟, 张苏平, 李昕蓓
                                                                                                               
[摘要] (11) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
摘要：
西北太平洋是全球海雾频率最高的海域之一，也是海上航运的主要通道所在，目前尚无海雾预报产品，研究该区域海雾发生的特征及其预报具有重要意义。本研究基于2013—2023年的国际海洋-大气数据集（International Comprehensive Ocean-Atmosphere Data Set，ICOADS）和ERA5（ECMWF Reanalysis v5，ERA5）再分析数据，结合机器学习方法，构建西北太平洋海雾预报模型。通过计算互信息（Mutual Information，MI）值，筛选出与海雾发生密切相关的12个关键因子，包括海温露点差、相对湿度、海温和经纬度信息等。为了解决有雾与无雾数据样本不平衡问题，采用了重采样技术，并比较了不同采样和特征信息对模型性能的影响。结果表明，加入经纬度作为因子并对数据过采样处理后，模型性能显著提升，其中极致梯度提升树（eXtreme Gradient Boosting ，XGBoost）TS评分最高。模型的特征重要性分析表明，海温露点差和相对湿度是海雾模型中的核心因子。在对比机器学习模型中，XGBoost模型表现最佳，其次是卷积神经网络（Convolutional Neural Network，CNN）和支持向量机（Support Vector Machine，SVM），二者TS评分均超0.3。在个例表现上，XGBoost模型表现更好，与雾区范围的吻合度最高。本研究可为大洋上空的海雾监测和预报提供参考。
充放电振子视角下中全新世ENSO振幅减弱的机制研究
张可盈, 孙婧文, 谢瑞煌
                                                                                                               
[摘要] (6) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
摘要：
利用CMIP6和PMIP4的模式资料，在ENSO充放电振子的视角下使用线性逆模型方法提取中全新世ENSO的本征模态，对该时期ENSO振幅减弱的动力机制进行了解释。研究揭示该时期ENSO振幅减弱源自于ENSO本征模态增长率的减小，且与温跃层反馈和纬向平流反馈的减弱有关。结果表明，温跃层的纬向坡度对赤道中太平洋风应力的响应强度在中全新世秋冬季的明显减弱主导了温跃层反馈的减弱；同时赤道东太平洋异常纬向海流对赤道中太平洋风应力的响应强度在夏秋冬季的明显减弱致使纬向平流反馈减弱。这两种至关重要的正反馈的减弱致使中全新世夏季出现的ENSO初始海温在秋季的发展速率变慢，进而使冬季最终的振幅减弱。部分模式模拟的中全新世ENSO振幅增强则与温跃层反馈的显著增强有关，尽管纬向平流反馈仍然小幅度地减弱。
基于多源数据和三重匹配方法的风云三号风场测量雷达海面风场精度分析
刘安琪, 窦芳丽, 刘可, 谷山青, 张鹏
                                                                                                               
[摘要] (5) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
摘要：
面向风云三号卫星风场测量雷达海面风场数据精度分析的需求，本文利用数值预报模式、同类卫星观测和浮标站点实地观测多源数据，基于三重匹配分析方法，多维度评估全风速情况下的卫星风场产品质量。分别与模式、同类卫星观测和浮标的直接比对方法分析风速风向偏差特征，发现风云三号卫星产品误差特征并存在对不同海况和频点的依赖。利用三重匹配分析方法，同时分析了四个风速独立观测源的加性、乘性和随机误差。从综合分析结果来看，以浮标作为无偏观测源，加性误差方面卫星C波段风速产品存在略高的负偏差，Ku和双频产品偏差水平近似，乘性误差C波段最优，三者随机误差相近。各独立观测源相比，浮标的随机误差方差最小，模式的误差方差最大，两种卫星产品介于其中，且两者精度相近。综上，风云三号卫星产品能够提供较高精度的风场观测，目前存在的问题主要是需继续优化三个产品数据集的一致性。本文基于多源数据的卫星产品精度分析能够为卫星产品用户提供较为全面的可靠性信息，并为数值模式预报海上大风的客观订正方法提供依据。
天津暖季不同历时降水过程的时空演变特征
杨艳娟, 杨劲, 任建玲
                                                                                                               
[摘要] (5) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
摘要：
利用天津地区12个国家气象站1979—2020年暖季（5—9月）逐分钟降水数据，按2h间隔提取降水过程，根据降水历时将其划分成短历时、中历时、长历时和持续性降水过程，从降水量、降水强度和频次三个方面来研究其时空演变特征。结果表明：在时间变化上，降水量、降水过程频次及其占比变化较为一致，短历时和中历时降水过程呈增加趋势，长历时和持续性降水过程呈减少趋势；各历时降水强度均有所增加。从季内变化来看，短历时和中历时降水过程的降水量和降水强度大值区的时间范围从传统的“七下八上”扩展到6月中旬至8月下旬，而长历时和持续性降水过程的降水量和降水强度大值区的时间范围变得更为集中。在空间分布上，各历时降水量及降水强度存在不同的空间特征，变化趋势也并不一致。降水的变化主要体现在短历时降水量的增加和持续性降水量的减少，以及对应历时降水强度的增加，这种变化在市区及周边和滨海新区地区尤为显著，可能与城市化导致的城市热环境变化有关。
山东沂南一次特大暴雨雨滴谱特征分析
王俊, 刘畅, 王洪
                                                                                                               
[摘要] (9) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
摘要：
利用降水现象仪资料，结合新一代多普勒天气雷达资料和ERA5的0.25°×0.25°再分析资料，分析了2020年8月13—14日山东沂南特大暴雨的影响系统、雷达回波演变和雨滴谱分布特征，主要结论为：（1）沂南降水包括几次中尺度降水回波，前期降水是受冷空气和低层切变线影响的飑线尾部不连续对流和线状对流回波所产生（简称飑线降水），回波发展强盛；后期强降水属于副热带高压边缘西南低空急流里的暖区降水，由不断发展加强的中尺度对流云团产生（简称对流云团降水），回波强度稍低、持续时间长。（2）飑线降水局地性强，雨强起伏变化大，参数lgNw、Dm和NT也都有明显起伏变化，而对流云团降水的雨强比较稳定，雨滴谱参数起伏变化小，所以lgNw-Dm分布比较集中，飑线和对流云团降水都属于大陆性对流降水雨滴谱特征。（3）飑线降水中碰并-破碎更容易达到平衡状态，平衡雨滴谱出现的比例较高；而对流云团降水中过渡雨滴谱出现的比例高，指示雨滴破碎对地面雨滴谱的形成有重要影响，明显改变雨滴谱的分布。总的来看，冷、暖区强降水的微物理特征存在一定的差异，但不显著。
基于GEE的多特征优选设施农业类型信息提取
冯冬含, 李峰, 秦泉, 张继波, 韩东枫, 王晗, 段金馈, 迪力努尔.热依木
                                                                                                               
[摘要] (8) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
摘要：
准确获取设施农业的空间分布对农业发展规划、灾害预警、产量估算等方面具有重要意义。为对不同设施农业类型信息进行识别分类和精细化提取,以潍坊市不同类型设施农业为研究对象,基于Google Earth Engine(GEE)计算平台,利用Sentinel-1雷达卫星数据、Sentinel-2 光学卫星数据和SRTM DEM数据,提取光谱特征、指数特征、雷达特征、纹理和地形特征共41个特征变量并进行特征优选,其中,纹理特征通过累计差法对比14种不同尺度窗口,计算得到Sentinel-2影像最佳纹理特征。采用随机森林分类算法,根据不同特征设计6种组合方案开展实验,得到潍坊市2023年10m分辨率设施农业空间分布图,探讨不同特征组合对设施农业信息提取精度的影响。结果表明：(1)Sentinel-2提取设施农业的最佳纹理特征窗口是27×27,最佳纹理特征组合为均值、熵、方差、差异性和对比度。(2)在光谱特征、指数特征的基础上加入不同特征对设施农业进行分类,不同类型特征对设施农业提取的有利程度由大到小依次为纹理特征、地形特征、雷达特征,与单一光谱和指数特征相比,纹理特征的引入使得分类精度提升4.81%。(3)特征优选后的方案提取精度最高,不同设施农业类型信息总体精度为91.03%,Kappa系数为0.86。其中,塑料大棚的生产者精度和用户精度分别为92.21%和91.83%；日光温室的生产者精度和用户精度分别为88.54%和89.47%。本研究利用Sentinel系列影像和SRTM DEM地形数据,构建潍坊市不同设施农业类型的遥感提取方法,研究结果可为设施农业灾害风险管理提供决策支撑。
基于多源遥感数据的冬小麦倒伏面积提取技术研究
鹿国武, 王萌萌, 李峰, 刘春红, 方震天, 代玉田
                                                                                                               
[摘要] (9) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
摘要：
倒伏是小麦常见灾害。为快速准确地提取冬小麦倒伏面积，以德州两次冬小麦倒伏过程为研究案例，采用高分六号卫星数据和哨兵一号合成孔径雷达数据，根据倒伏小麦与正常小麦光谱特征的不同，实现冬小麦倒伏面积精准提取。结果表明，对正常小麦和倒伏小麦进行光谱分析，在高分六号影像中后者绿光波段反射率和VH影像中后向散射强度均明显高于前者。基于此两种特征提取的冬小麦倒伏面积普遍大于实测面积，倒伏严重时，相对误差百分率在3.1%~4.6%之间。较之严重倒伏，轻度倒伏时提取的面积相对误差偏大；当倒伏与积水同时出现时，基于高分六号的提取结果更为准确。研究成果为进一步提高冬小麦倒伏面积提取精度提供了参考，也为及时做好冬小麦倒伏预防补救提供了数据支撑。
山东气温极值年际分布和平/破纪录特征分析
候启, 于怀征
                                                                                                               
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摘要：
利用山东1960—2023年逐日气温观测资料，对山东最高、最低气温极值出现年份和2000年以来气温平/破纪录的特征进行分析。结果表明：（1）1960—2023年气温极大值纪录出现年份多晚于气温极小值，年最高、最低气温极大值纪录最多分别分布在6月和8月，年气温极小值纪录多出现在1月。季节交替时期极大值纪录出现年份较晚，2、3月气温极小值纪录出现年份较早。（2）旬气温极大/小值年际变化呈升高趋势，旬最低气温升高趋势＞最高气温，各旬气温极小值的升高趋势高于气温极大值，上半年各旬气温极值升温趋势高于下半年。（3）2000年以来气温极大值平/破纪录次数和破纪录幅度多于和高于气温极小值，平均平/破纪录频次最多的是年最低气温极大值和年最高气温极大值，平均破纪录幅度最大的是年最高气温极大值和年最高气温极小值，年最低气温极小值破纪录频次和幅度均最小。山东西部地区平/破纪录次数多于东部半岛地区；最低气温极大值破纪录幅度最大，年内破纪录幅度峰值均在季节交替时期，最低气温极小值破纪录幅度整体较小。
近60年来华北地区夏季降水与亚洲-太平洋涛动的联系
刘美希, 华 维, 李昀晓
                                                                                                               
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摘要：
基于中国区域逐日格点降水资料数据集（CN05.1）和NCEP/NCAR再分析资料、HadISST逐月海面温度资料，采用线性回归和小波分析等统计方法和线性斜压模式（Linear Baroclinic Model，LBM）对1961—2020年华北地区夏季降水的时空变化特征及与亚洲-太平洋涛动（Asian–Pacific Oscillation，APO）的联系进行了分析。结果表明，华北地区夏季降水在空间上呈东南多而西北少的分布特征，且存在较为明显的年际波动特征。APO可通过影响大气环流进而导致华北地区夏季降水异常，即当APO偏强时，南亚高压偏强；西太平洋副热带高压偏强、偏北；亚洲大陆低压、东亚夏季风和南亚夏季风偏强，向华北输送的水汽偏强，水汽通量以辐合为主，导致华北夏季降水偏多，反之亦然。此外，APO还通过风场改变东西太平洋地区海温梯度，造成太平洋海温呈类ENSO模态进而影响沃克环流，间接调控华北地区夏季降水。基于LBM模式的数值试验结果同样表明，受青藏高原异常热源的影响，对流层高层位势高度将出现响应，有利于APO的形成，对应的南亚高压偏强，而对流层中低层则为异常气旋性环流，对应东亚和南亚夏季风偏强，有利于水汽向我国北方输送，从而导致华北地区夏季降水偏多。
滕州一次特大冰雹超级单体风暴参数演变的偏振雷达观测分析
吴举秀, 刘彬, 顾琛, 潘佳文, 孙伟佳
                                                                                                               
[摘要] (10) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
摘要：
为为揭示产生直径7 cm及以上冰雹超级单体风暴的环境及雷达参量特征，基于济宁S波段双偏振雷达数据，结合探空和地面实况资料，对发生在滕州的一次特大冰雹超级单体风暴的环境物理量、风暴参数演变及偏振参量特征进行了分析。结果表明：（1）滕州强冰雹风暴产生在强的对流有效位能和中等强度深层垂直风切变环境条件下，850 hPa与500 hPa温差ΔT较大，对流层中上层较干，低层暖湿。（2）产生直径7 cm及以上冰雹的滕州超级单体风暴，由于大的冰雹浓度低造成降雹时平均最大反射率因子较低（64.82 dBZ），但具有较高的C-VIL（平均值82 kg·m-2）、ZDR柱深度（平均值2 km）及中气旋最大旋转速度（平均值25.2 m?s?1），意味存在较强上升气流可以托住大的冰雹。（3）ZDR柱顶高持续增高，同时C-VIL维持在80 kg·m-2以上，对特大冰雹产生与预警具有指示意义。ZDR柱顶高持续增高，表明风暴内上升气流强度持续加强，风暴会进一步发展。C-VIL维持在高值区，说明风暴具有丰富的冰雹粒子，出现特大冰雹的概率较高。（4）风暴发展旺盛阶段，超过60 dBZ强回波厚度接近8km，顶部到达10km左右高度，说明大冰雹已在高层生成，并同时有冰雹降到低层，揭示了冰雹云发展维持从而地面不断降雹的机制。
基于小时降水资料研究江门地区的降水分布特征
余恺欣, 蒲义良, 曾一杰, 陈铃茵, 徐浩彬, 黄顺帮
                                                                                                               
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摘要：
基于2010—2021年江门6个国家级地面气象观测站和122个区域气象观测站逐时降水数据集，主要分析了江门汛期不同历时降水的时空分布特征。结果表明：（1）江门年均降水量南多北少，年均雨强南强北弱，年均降雨时数高值区主要集中在西部；降雨量月均分布具有“双峰”特征，8月最多，5月次之，12月最少。（2）汛期短历时降水出现频次最多，长历时降水雨量贡献最大。（3）前汛期短、中历时降水影响位置偏北，长历时降水影响区域在西南及其沿海；后汛期长历时降雨发生频次相差较小，但南部地区雨量贡献更大。（4）空间上，前、后汛期均有接近40%的站点日均降雨峰值时段在上午至中午。前汛期西北部具有午后至傍晚对流偏强的特点，东南部有下半夜对流偏强的特点；上午至傍晚平均雨强大。后汛期夜雨特征比前汛期更显著，下半夜至上午平均雨强大。
秋冬交替早期冷空气过程湿度突降对我国过敏性鼻炎发生的影响
高杉, 屈文军
                                                                                                               
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摘要：
利用2021—2023年“过敏性鼻炎（allergic rhinitis，AR）”百度搜索指数（Baidu index，BI）和地面气象要素观测结果，研究气象要素变化对我国AR发病率的影响。气象要素变化和天气过程分析发现秋冬交替季节AR-BI的快速升高与早期冷空气活动对应关系很好；冷空气侵入时日最小相对湿度、日最小比湿和日最低相当位温的快速大幅下降与AR-BI从其背景值快速升高同步。每年首次或早期冷空气过程影响下，空气湿度从夏秋季对人体较适宜的范围（相对湿度大于40%）快速大幅降低，可能损伤鼻黏膜，是秋冬之交AR高发的主要诱因，导致每年8月初至9月中旬AR-BI高值时段发生。冷空气的影响范围在秋冬交替季节从北向南逐渐扩大，干冷空气也随之由北向南逐渐推进，因而导致AR-BI峰值（即AR高发时段）的开始和结束时间从高纬度地区向低纬度地区逐渐后移。北方AR-BI变化率明显大于南方；与南方相比冷空气对北方地区影响更显著，北方城市比湿低于南方而空气湿度降低幅度更大，可能导致AR发病率更高。
2023年夏季山东降水异常特征及成因分析
陈君芝, 伯忠凯, 徐玮平, 王娜
                                                                                                               
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摘要：
2023年山东夏季降水量414.4 mm，较常年偏少1.0%，季内降水过程少，降水量受台风“杜苏芮”影响较大，如果去除台风降水，夏季降水量较常年偏少15.9%。2023年西太平洋副热带高压西段位置偏南、水汽输送条件差，贝加尔湖上空为高度场正距平，影响山东的冷空气势力偏弱，使得夏季降水略偏少。此外，2023年为早发型厄尔尼诺年，早发型厄尔尼诺年西太平洋海温异常偏冷导致沃克环流位置改变且下沉支异常增强，也导致哈德莱环流减弱且位置偏南，并伴随费雷尔环流增强，使得西太副高位置偏南以及山东上空盛行异常下沉气流，不利于夏季降水发生。
滨州市台风灾害风险评估与区划(台风专题)
张晓婧, 刘安琪, 任建成, 刘莉莉
                                                                                                               
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摘要：
利用滨州市1978—2019年17个台风样本资料，建立基于ArcGIS的灾害风险评估模型，对台风灾害风险进行评估，以期为地区产业合理布局及气象防灾减灾工作提供科学依据。结果表明：（1）影响滨州市的台风一般发生在7—9月，影响时长为1—6天 ，台风影响时长年际变化呈正增长趋势, 各县（市、区）累计发生台风灾情34次，中-重灾比例达到58.82%。（2）台风致灾危险性指数呈东南大西北小分布特征。其中，风因子MW致灾危险性指数呈北大南小分布；雨因子MP和AP致灾危险性指数均呈东大西小阶梯式分布。（3）分析滨州市不同承灾体台风灾害风险区划，总体来看，东南部地区风险等级高于北部地区，高-较高等级风险相对集中，该结果与台风致灾危险性指数分布特征相符。
NMME中ENSO预报技巧变化及其可能原因探究
蒋杭佼, 卢绿
                                                                                                               
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摘要：
利用北美多模式集合(North American Multi-Model Ensemble, NMME)回报数据和ERSST观测数据，研究对厄尔尼诺-南方涛动（El Nino- Southern Oscillation, ENSO）预报技巧随着NMME模式更新换代如何变化及其可能原因进行探究。将NMME划分为4个模式变更阶段，分别粗略代表2011-2012，2012-2014，2014–2019，和2019至今四个时期，对这四个时期所用模式在1982—2010年期间的回报数据中ENSO预报技巧进行分析。结果表明，随着模式的更新换代，ENSO预报技巧在短期预报上变化不大，在长期预报中ENSO预报技巧提升明显。引起ENSO预报技巧改善的可能原因是ENSO春季预报障碍得到改善，及NMME对于大西洋尼诺/尼娜的预报技巧提高。
基于降水适宜度的金银花气象指数保险纯费率厘定
吕学梅, 刘可欣, 邢晋, 艾欣
                                                                                                               
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摘要：
利用平邑县1998—2024年金银花产量和气象资料，以金银花降水适宜度为气象指数，构建了金银花降水适宜度—减产率模型，基于拟合优度检验法确定了减产率概率和等级，进行了金银花保险纯费率厘定。结果表明：受气象条件年际差异影响，平邑金银花2001—2024年气象产量波动较大，减产年概率达41.7%。金银花降水适宜度—减产率最佳关系为二次多项式回归模型，金银花降水适宜度越小，金银花减产率越大，当降水适宜度为0时，金银花减产率最大，达到68.874%。利用减产率分布模型法和经典燃烧分析法厘定平邑金银花保险纯费率为4.01%，可为农业保险产品设计提供科学依据。
2024年一次青岛近海平流雾的微物理特征观测分析
石晓宇, 衣立, 吴炜, 高山红, 时晓曚, 刘敬武, 刘应辰, 刘一林, 王晓宇, 李顺, 蒋曰超, 张元振
                                                                                                               
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摘要：
2024年5月22日至25日青岛近海发生了一次平流雾过程,我们同时在八关山和小麦岛两个沿海站点使用FM-120型雾滴谱仪开展了海雾微物理特征观测,并结合地面自动站观测资料和ERA5(ECMWF Reanalysis v5,ERA5)再分析数据,分析了本次海雾过程。结果表明：此次海雾过程具有稳定的天气形势、东南暖湿气流以及较强的逆温结构。整个海雾过程中,八关山平均数浓度为277.02 cm?3^,平均含水量为0.051 g m?3^,平均有效半径为4.92 μm,平均半径为2.65 μm；小麦岛平均数浓度为77.58 cm?3^,平均含水量为0.027 g m?3^,平均有效半径为7.39 μm,平均半径为2.78 μm。两个观测点的微物理特征随时间同步演变,雾滴谱分布在海雾的发展成熟阶段具有明显双峰结构,尤其在在15 μm以上的大粒径段上抬明显。本次海雾过程中,基于数浓度和含水量共同建立的能见度参数化方案,预测效果最佳。
ENSO与东亚地区平流层臭氧的联系及其影响机制
李永炽, 徐峰, 陈彦希, 徐思艺
                                                                                                               
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摘要：
东亚是最具发展潜力、合作潜力的地区之一，而厄尔尼诺-南方涛动（El Ni?o-Southern Oscillation，ENSO）作为影响平流层臭氧的年际气候异常信号，研究其对东亚地区平流层臭氧的影响具有科学和社会意义。采用1979—2021年HadISST数据集和ERA5再分析资料，探讨了ENSO与东亚地区平流层臭氧的联系及其影响机制。结果表明：ENSO主要影响东亚地区平流层低层臭氧含量与分布，通过产生的Rossby波活动异常影响东亚地区平流层大气，进而通过动力作用影响臭氧含量与分布。ENSO与平流层低层的25-30°N，70-120°E范围的臭氧含量呈显著正相关。ENSO导致的Rossby波活动异常以平流层低层影响为主，正相位在低纬度伴随Rossby波上传，并通过由热带中东太平洋至东亚地区的西北向波通量异常影响东亚地区。波活动使得东亚地区的大气进行了经向移动和垂直运动，导致了此区域臭氧含量与分布异常。此外，研究发现ENSO与东亚地区平流层臭氧的关系在1979—2021年存在年代际变化，其原因是两个时期臭氧和海表温度在空间上的关联形态改变。
冬季黄渤海海上大风年代际变化特征及可能机制分析
郭浩康, 秦璐, 于腾飞, 李春
                                                                                                               
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摘要：
基于美国航空局的多平台交叉检验（Cross-Calibrated Multi-Platform，CCMP）3.1版海面风数据等资料，结合Mann-Kendall趋势检验等方法，对冬季黄渤海海上大风频次异常变化特征进行了分析，并探究了其在年代际尺度上的可能影响因子。结果表明：（1）1993至2008年，渤海、渤海海峡和黄海西北部的冬季大风频次呈显著增长趋势，2009年后趋势变化趋缓。（2）年代际尺度上去除长期趋势后， 1996到2020年，11月北大西洋海表面温度异常（sea surface temperature anomaly，SSTA）呈三极型模态。当SSTA呈“+-+”位相时，冬季北大西洋上空850 hPa出现负位相的北大西洋涛动（North Atlantic Oscillation，NAO），同时250 hPa上的Rossby波列沿负位相NAO向下游黄渤海及日本海一带传播，引起的环流形势异常利于冷空气在寒潮关键区积聚与爆发。此时，黄渤海上空850 hPa存在经向温度梯度负异常，有利于高空动量下传，产生寒潮大风。（3）保留数据长期趋势时，11月巴伦支海北部和喀拉海海冰密集度异常（sea ice concentration anomaly，SICA）在1993至2008年呈显著下降趋势，与同年冬季北极涛动显著负相关。同时冬季250 hPa上的Rossby波列从北极向黄渤海和日本海一带传播，500 hPa上乌拉尔阻塞增强，贝加尔湖出现异常低压，利于北极冷空气向寒潮关键区的输送和积累，黄渤海上空850 hPa出现经向温度梯度负异常。而2009年以来北极SICA趋势变化不显著，与之对应的冬季乌拉尔阻塞高压异常偏弱，贝加尔湖上空为异常高压，不利于冷空气输送积聚及黄渤海寒潮大风的爆发。
山东一次干线触发的极端强对流天气的双偏振雷达分析
王世杰, 高晓梅, 李芳臻, 封雅琼, 沈义凡, 郭敬环
                                                                                                               
[摘要] (10) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
摘要：
利用高空地面观测、风云卫星FY-2F、S波段双偏振雷达及ERA5再分析资料，对2020年5月17日发生在山东一次极端强对流天气的环流背景、环境参数、双偏振雷达特征及触发机制进行了分析。结果表明：（1）此次极端强对流天气产生在东北冷涡背景下，低空急流和CAPE值在17日夜间显著增强，大气可降水量和垂直风切变均超过山东阈值，适宜的0℃层高度和融化层高度，为此次强对流的产生提供了有利的环境条件，降雹区位于干线、强上升运动和水汽辐合三者叠加的区域。（2）潍坊昌邑大冰雹和青岛平度特大冰雹均由形成于潍坊境内的超级单体造成，其成熟阶段垂直累积液态水含量的迅速减小及风暴顶高和单体质心的下降对冰雹预报有较好的指示意义。（3）造成昌邑和平度等冰雹大小不同的超级单体风暴双偏振特征差异明显，二者均有大的ZH对应小的ZDR、CC和KDP，强冰雹衰减和波束非均匀填充，入流区和中气旋附近存在ZDR弧，上升气流区有较高ZDR柱等共同特征；不同之处为平度冰雹的ZH大于昌邑，ZDR和CC的最小值小于昌邑。（4）此次强对流天气过程主要由干线触发，特别在地面辐合线与干线交汇处，对流风暴剧烈发展。
2021年春末夏初强对流频发的天气气候背景分析
高媛, 甘玉婷
                                                                                                               
[摘要] (76) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
摘要：
2021年春末夏初我国多地先后出现强对流天气，造成重大人员伤亡和财产损失。其中，5月10~16日我国南方（25°~32.5°N，112.5°~122.5°E）强对流天气尤为频发。本文分析了2021年5月10~16日的大气环流异常特征，及其相应的动力、热力、水汽条件，从大尺度环境场的视角揭示了该阶段南方强对流天气频发的原因。结果表明，该阶段强对流天气的频发与大尺度环境场的异常密切相关。欧亚500hPa高度场距平自西北向东南呈现出“+-+”的分布特征，其中乌拉尔山和东亚沿岸为正距平，贝加尔湖一带为负距平。东亚沿岸的正距平与西太平洋副热带高压（简称副高）偏北偏强相对应。副高北侧的异常西南暖湿气流有利于我国南方地区上升运动的发展和不稳定层结的建立；异常暖平流的减压作用有利于我国南方低层辐合系统频繁发生，为强对流天气提供了触发条件。此外，强烈的垂直风切变亦是强对流系统发展的有利动力条件之一。进一步分析发现，对流层上层存在一支自欧亚高纬地区向东南方向传播的异常波作用通量，表明该阶段的波列型环流异常与罗斯贝波能量频散密切相关。可见，中高纬大气动力过程在此次南方频发强对流事件中扮演了重要角色。
1961—2022年山东夏季不同类型高湿度热浪时空变化特征
董旭光
                                                                                                               
[摘要] (106) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
摘要：
利用山东1961—2022年116个国家气象观测站6—8月逐日最高气温、最低气温、平均相对湿度观测数据，研究了山东日间型、夜间型和复合型高湿度热浪过程出现次数、持续时间、平均强度、平均相对湿度等指标的时空分布和变化特征。结果表明：（1）山东各类型热浪空间分布差异明显，日间型热浪出现次数呈西多东少，夜间型呈南多北少，复合型呈鲁南多、半岛少的空间分布型，大部分地区各类型热浪过程平均持续时间均不超过4.5天，中西部大部分地区复合型热浪过程平均强度超过8.0℃，各地夜间型热浪平均相对湿度明显高于日间型和复合型热浪，平均相对湿度普遍在76%以上。（2）山东各类型热浪过程主要出现在7月份，6月以日间型热浪为主且持续时间最长，相对湿度最小，7月和8月均以复合型热浪平均持续时间最长，各类型热浪平均相对湿度均以8月最高，各月以夜间型热浪平均相对湿度最高。（3）山东日间型热浪平均相对湿度呈显著减小趋势；夜间型和复合型热浪出现次数、平均持续时间、平均强度等均呈显著增多、增强趋势。（4）山东日间型热浪出现站数呈不显著的减少变化特征，夜间型、复合型热浪出现站数均呈显著增多趋势。在1990s年代中期前后夜间型、复合型热浪出现站数明显增多。
基于自注意力和稠密卷积改进ConvLSTM的雷达回波外推方法
杨晓钰, 牛雪梅, 祁凯
                                                                                                               
[摘要] (31) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
摘要：
针对现有雷达回波外推模型存在长时序回波外推模糊失真和强回波预测准确率较低等问题，本文利用安徽省2016年5-9月的多普勒雷达组合反射率拼图数据，设计了一种基于自注意力和稠密卷积改进卷积长短期记忆网络 （Convolutional Long Short-Term Memory Network，ConvLSTM）的雷达回波外推方法。模型以ConvLSTM为基础，在每个单元结构以及编解码器中间融入自注意力机制，强化模型对于特征长时空间依赖的提取能力，同时用稠密连接卷积代替普通卷积，提高模型的特征重用能力。实验利用过去1h雷达回波图像预测未来2h雷达回波图像，并与改进前的ConvLSTM进行对比证明了提出的模型能够提高雷达回波外推的准确率。
近40年北极海冰及北极近地面风压场变化特征分析
刘亭萱
                                                                                                               
[摘要] (202) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
摘要：
作为一个可以对全球范围气候变化产生影响的重要参照物理量，北极海冰发生任何细 微的变化都会对局地乃至更大尺度的气候产生重要影响。由于北极地区环境恶劣，测站稀缺，地面观测资料较为缺乏，而卫星观测资料的范围可以覆盖全球，这在很大程度上弥补了北极地区观测资料不足的问题。本文主要基于1979~2020年美国冰雪数据中心海冰密集度反演资料和ERA-Interim再分析资料，利用集合经验模态分解方法对这段时间的海冰和大气风压场变化进行了分析。结果显示：（1）海冰覆盖面积范围近四十年来整体呈现出缩减的趋势，缩减速率约为：1.4×10^3 km^2/(10yr)。其中，巴伦支海和喀拉海海域的海冰密集度下降趋势最为显著。同时，海冰覆盖面积在9月夏季达最小值，在3月冬季达最大值。（2）在1979年至2014年间，极地海平面气压场在北极中心呈减少趋势，北极外部呈增加趋势，其空间分布特征与北极涛动正位相的空间分布特征相似。同时自大西洋吹向巴伦支海海域的地面风明显增强，考虑表层风场对于海表洋流以及海冰的拖曳作用等，进而推测来自大西洋温暖海水在巴伦支海海域将有所增多，从而可能造成该区域海冰消融。

显示模式：
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] (10478) [HTML] (4560) [PDF 5.63 M] (10798)
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。
中国双偏振天气雷达系统发展综述
苏添记1，2，葛俊祥2，章火宝1
2018,38(1):62-68, DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2018.01.008
[摘要] (2342) [HTML] (3119) [PDF 2.76 M] (5322)
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。
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] (896) [HTML] (1571) [PDF 21.07 M] (4619)
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。
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] (1117) [HTML] (2741) [PDF 887.60 K] (4191)
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。
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] (1641) [HTML] (1488) [PDF 1.91 M] (3847)
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。 
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] (1492) [HTML] (1465) [PDF 2.59 M] (3688)
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。
台风暴雨落区研究综述
陈联寿 1，孟智勇 2，丛春华 3
2017,37(4):1-7, DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2017.04.001
[摘要] (2386) [HTML] (2078) [PDF 6.23 M] (3241)
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。
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] (4379) [HTML] (2863) [PDF 12.63 M] (2972)
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。
登陆热带气旋降水预报研究回顾与展望
任福民1，向纯怡2
2017,37(4):8-18, DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2017.04.002
[摘要] (1310) [HTML] (1794) [PDF 1.63 M] (2914)
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。
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] (1977) [HTML] (1669) [PDF 20.11 M] (2815)
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。
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] (1923) [HTML] (1634) [PDF 21.96 M] (2732)
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。
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1，蔡康龙2，龚佃利3，刘永2, 王硕甫2，金伟福4
2019,39(4):21-34, DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2019.04.003
[摘要] (1696) [HTML] (1486) [PDF 28.14 M] (2712)
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。
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] (2852) [HTML] (2921) [PDF 5.04 M] (2606)
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。
一次黄海海雾的数据同化试验与形成机制研究
王静菊1，2，高小雨1，2，高山红1，2
2017,37(1):42-53, DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2017.01.005
[摘要] (1649) [HTML] (1432) [PDF 8.61 M] (2509)
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。
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] (1421) [HTML] (1307) [PDF 1.81 M] (2483)
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。
基于多普勒测风激光雷达的低空急流观测研究
马秋杰1，李珍妮1，宋小全1，2，吴松华1, 2，李荣忠3，涂爱琴4
2019,39(4):61-67, DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2019.04.007
[摘要] (1471) [HTML] (1425) [PDF 12.36 M] (2415)
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。
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1，穆穆2，王强3，张坤3
2018,38(1):1-9, DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2018.01.001
[摘要] (1276) [HTML] (1255) [PDF 3.15 M] (2395)
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。
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1，艾未华1，程玉鑫2，戈书睿1，袁凌峰3
2017,37(4):65-74, DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2017.04.008
[摘要] (904) [HTML] (1421) [PDF 7.46 M] (2354)
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。
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] (1728) [HTML] (1798) [PDF 14.80 M] (2293)
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。
一次路径偏北南折的秋季江淮气旋成因分析
刘雪映1, 2，高山红1, 2
2018,38(1):17-26, DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2018.01.003
[摘要] (1305) [HTML] (1123) [PDF 5.95 M] (2267)
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。