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2024,44(4)                                                                                                                
[摘要] (6) [HTML] (7) [PDF 25.88 M] (12)
摘要：

目次
2024,44(4)                                                                                                                
[摘要] (3) [HTML] (11) [PDF 154.09 K] (12)
摘要：

中法海洋卫星主题
中法海洋卫星产品体系及风浪数据精度综述
孙从容，刁宁辉，徐莹，郎姝燕
2024,44(4):1-11 , DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20240226001
[摘要] (36) [HTML] (4) [PDF 6.80 M] (32)
摘要：
中法海洋卫星（China-France Oceanography SATellite，CFOSAT）由中国和法国联合研制，于2018年发射并已在轨运行5年多，星上的载荷包括SWIM（Surface Waves Investigation and Monitoring）波谱仪和扇形波束旋转扫描微波散射计（CFOSAT SCATterometer，CSCAT），提供了全球海面风场和海浪谱的大面积联合遥感观测资料。中法海洋卫星1—4级数据产品包括后向散射系数、沿轨海面风场和海浪谱、全球网格化风场和海浪谱、宽刈幅海浪、极地海冰、多星融合风场和有效波高等，为海洋环境预报、海洋灾害监测、全球气候变化研究等提供了新的数据源。文中具体介绍了中法海洋卫星产品体系以及国内外学者和机构对海风、海浪数据精度的评估结果。
中法海洋卫星的系统设计与技术特点
阎诚，黄耀辉，王丽丽，Daniele Hauser，Patrick Castillan，Jean-Michel Lachiver，郎姝燕
2024,44(4):12-21 , DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20240401002
[摘要] (28) [HTML] (8) [PDF 3.06 M] (22)
摘要：
中法海洋卫星（China-France Oceanography SATellite，CFOSAT）是中国和法国联合研制的海洋动力探测遥感卫星。它是世界上第一颗具备全球海面波浪谱和海面风场联合同步观测能力的卫星，同时也是中国首次在系统层面与世界先进宇航机构开展全方位、全流程合作的航天工程项目。文中介绍了中法海洋卫星的系统设计和研制历程等内容，展示了中法海洋卫星高度的技术先进性以及鲜明的技术特点，同时回顾了项目国际合作中的主要工作与成就。
中法海洋卫星微波散射计风场产品精度评价
穆博，郎姝燕，卫然，孙从容，杨晟
2024,44(4):22-29 , DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20240516002
[摘要] (20) [HTML] (7) [PDF 1.19 M] (20)
摘要：
中法海洋卫星（China-France Oceanography SATellite，CFOSAT）搭载的微波散射计（SCATterometer，简记为“CSCAT”）首次采用扇形波束旋转扫描观测体制，相比笔形波束旋转扫描体制，可以实现海表同一面元的多入射角观测，具备更高精度海面风场的观测能力。CSCAT的原始空间分辨率可达10.0 km×12.5 km，生产了两种空间分辨率产品：25.0 km标准产品和12.5 km近岸产品。文中给出了CSCAT两种空间分辨率产品业务化真实性检验评估结果，研究表明采用美国国家数据浮标中心（National Data Buoy Center，NDBC）浮标得到CSCAT风速均方根误差小于1 m·s^-1，风向均方根误差小于17°。采用ERA5再分析资料对CSCAT两种空间分辨率的风场产品在不同风速、交轨方向不同位置条件下的精度特征进行了分析，同时也对CSCAT数据处理中风向去模糊解的能力进行了分析。结果显示，标准产品的精度要高于近岸产品，对于产品精度需求更高的用户，建议使用25.0 km标准产品。因此，业务化真实性检验评估对CSCAT在轨运行期间的性能监测具有非常重要的价值，也有助于用户更全面地了解CSCAT风场产品的精度特性，促进CSCAT海面风场产品的定量化应用。
CFOSAT SWIM波谱仪中法产品差异性分析
徐莹，李秀仲，顾经纬，孙从容，郭茂华，曹雯炯
2024,44(4):30-37 , DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20240512001
[摘要] (34) [HTML] (17) [PDF 25.65 M] (27)
摘要：
中法海洋卫星（China-France Oceanography SATellite，CFOSAT）搭载了世界上第一颗专门探测二维海浪谱的雷达，即SWIM（Surface Waves Investigation and Monitoring）波谱仪。该雷达能通过旋转6个不同波束的方式扫描海面从而得到二维海浪谱信息，并通过控制天线旋转速度来控制沿轨向二维谱的分辨率。中法双方都会发布相同软件处理的波谱仪2级产品，但由于中法双方接收站位置不同、地面数据处理时输入的气象辅助数据源不完全一致，因此双方发布的2级产品有一定差异，这给波谱仪产品的应用带来不确定性。为了明晰不同数据下载源得到的相同版本波谱仪产品之间的差异，选取2024年3月中法相关单位发布的最新版本2级数据，采用5.0 s、3.0 s、1.0 s和0.1 s的时间匹配窗口，获取中法数据不同匹配时间下二维海浪谱3个波浪参数的一致性对比结果。结果表明：有效波高比较稳定，在半个地理单元的空间差别下仍然保持几乎不变的精度；随着匹配时间增大，主波波长和主波波向的差别越来越大，匹配时间为5.0 s时，二者分别达到约21.5 m和46.5°的差异，匹配时间为0.1 s时，其差异很小，表明中法不同地面处理系统输入的气象辅助数据源差异而引起的产品差别可以忽略。
中法海洋卫星微波散射计真实性检验技术体系构建
穆博，郎姝燕，卫然，孙从容，Deborah Hazan
2024,44(4):38-45 , DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20240516001
[摘要] (23) [HTML] (7) [PDF 1004.94 K] (19)
摘要：
中法海洋卫星（China-France Oceanography SATellite，CFOSAT）是国际首次用于联合探测海面风场和波浪谱的科学观测卫星，搭载的微波散射计（CFOSAT SCATterometer，CSCAT）是国际上首次采用扇形波束旋转扫描体制的星载微波散射计，相比笔形波束旋转扫描体制，这种新体制可以实现海表同一面元的多入射角观测，观测样本数相比笔形波束体制更多，因而具备更高精度海面风场的观测能力。基于CSCAT产品业务化真实性检验相关工作的总结基础，结合卫星管理部门对卫星遥感产品检验体系的认识，针对CSCAT的载荷特性，提出一种卫星管理部门、数据用户、科研学者三方相互协作的、业务化评估和科学评估相结合的风场产品真实性检验技术体系，有助于卫星遥感产品的质量提升和观测技术及检验技术的发展。此外，面向业务化的检验技术体系有助于全面地、系统性地评价与监测CSCAT载荷的测量性能，支撑载荷性能优化以及反演算法改进；同时也可以帮助CSCAT产品用户更全面地了解其海面风场产品的精度特性，促进CSCAT海面风场产品的定量化应用。
中法海洋卫星微波散射计后向散射测量误差分析
于淼淼，朱迪，董晓龙，林文明，马剑英，郎姝燕
2024,44(4):46-53 , DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20240515001
[摘要] (30) [HTML] (5) [PDF 1.40 M] (17)
摘要：
中法海洋卫星（China-France Oceanography SATellite, CFOSAT）搭载的微波散射计（SCATterometer,简记为“CSCAT”）采用扇形波束旋转扫描系统，以提供不同入射角和方位角组合的平均后向散射系数，反演高质量海面风场信息。系统采用创新型系统设计及扫描方式，雷达后向散射系数测量仍存在一定误差，尤其在高入射角和低风速条件下，归一化标准差（K_p）代表了测量误差随风速和入射角的关系。基于数值天气预报（numerical weather prediction，NWP）的海洋定标法（NWP Ocean Calibration，NOC）用于L1B—L2A数据的处理，有效提高测量精度。针对L1B数据中条带的K_p值分析表明，在40°左右入射角和中等风速条件下，测量的精度较高。L2A数据中的风矢量单元（wind vector cell，WVC）误差分析结果表明，在低风速情况下测量误差较为显著。此外，基于对重新定标的数据分析，得到对地球物理噪声的一致估计。结果显示，在排除极低风速测量不确定性的影响后，地球物理噪声占比为20%~30%。
中法海洋卫星微波散射计青藏高原土壤水分反演研究
段潘，赵天杰，郎姝燕，姚盼盼，吕海深，彭志晴，白瑜，郑景耀，曾业隆
2024,44(4):54-63 , DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20240514002
[摘要] (26) [HTML] (4) [PDF 2.83 M] (16)
摘要：
中法海洋卫星（China-France Oceanography SATellite，CFOSAT）搭载国际上首个扇形波束旋转扫描微波散射计（CFOSAT SCATterometer，CSCAT），其丰富的观测几何信息为青藏高原土壤水分遥感监测提供了新的机遇。此研究提出了一种有效的适用于CSCAT 的土壤水分变化检测算法，不需要复杂机理模型和查找表的构建，利用后向散射系数的变化差值和植被经验函数构建土壤水分反演算法。将变化检测算法反演结果与地面实测结果比较，发现CFOSAT反演结果与实测结果有很好的一致性，表明本算法的精度较高，能够准确反映土壤水分的变化。同时，对青藏高原地区的土壤水分时空分布特征进行分析，发现青藏高原中北部土壤偏干，西部和东南部偏湿，局部区域存在复杂的空间特征，且具有显著的季节性变化。
基于XGBoost的中法海洋卫星微波散射计海冰密集度反演研究
牟晓恒，羊丽青，林文明
2024,44(4):64-75 , DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20240629001
[摘要] (28) [HTML] (8) [PDF 24.01 M] (29)
摘要：
海冰密集度是监测海冰的重要要素之一，其时间变化和空间分布对于全球气候变化研究、航线规划和冰区作业等方面具有重要意义。中法海洋卫星（China-France Oceanography SATellite, CFOSAT）微波散射计（SCATterometer，简记为“CSCAT”）凭借扇形波束旋转扫描的特点，可在单个网格内获得含有丰富入射角和方位角信息的多次观测样本，这为海冰密集度的准确反演创造了条件。考虑到目前尚未明确散射计测量要素与海冰密集度之间的定量关系，因此本文构建了利用CSCAT后向散射系数及其他观测要素进行海冰密集度反演的机器学习模型。首先，通过海洋和海冰卫星应用设施（Ocean and Sea Ice Satellite Application Facility，OSI SAF）所提供的微波辐射计海冰密集度产品与CSCAT后向散射系数匹配，得到用于海冰密集度反演的数据集。其次，利用XGBoost（eXtreme Gradient Boosting）机器学习算法构建基于CSCAT后向散射系数数据的海冰密集度反演模型。再次，对模型在不同季节、不同极区下的反演结果精度及实际空间分布特征进行了分析。南北两极对比结果表明，模型在北极海冰密集度反演上的表现优于南极，而不同季节对比结果表明，冬季海冰密集度模型反演误差最小。不同海冰密集度下的模型表现也存在一定差异，即当海冰密集度较高时，模型反演结果存在低估情况，网格为纯海水覆盖时，模型有时会错分为海冰。整体来看，虽然利用散射计后向散射系数直接进行海冰密集度反演与辐射计结果相比一致性有一定差异，但研究结果为海冰密集度反演提供了一种新的可能性。
中法海洋卫星微波散射计海冰区后向散射系数时空变化特征
羊丽青，林文明
2024,44(4):76-90 , DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20240109001
[摘要] (22) [HTML] (5) [PDF 5.37 M] (24)
摘要：
以往基于微波散射计的海冰遥感研究主要是进行海冰和海水的区分，进而探究海冰的覆盖范围。中法海洋卫星（China-France Oceanography SATellite，CFOSAT）散射计（SCATterometer，简记为“CSCAT”）利用扇形波束旋转扫描对地面进行观测，其多入射角和多方位角的观测几何特点为海冰监测提供了新机遇。首先将CSCAT后向散射系数数据与欧洲气象卫星应用组织的海冰密集度（sea ice concentration, SIC）数据进行匹配，其次分析南北两极不同海冰密集度下CSCAT后向散射系数的季节性变化，厘清CSCAT海冰后向散射系数的时空分布特征，为后续构建海冰后向散射地球物理模式函数（Geophysical Model Function，GMF）奠定基础。结果表明，CSCAT后向散射系数随海冰密集度的增加而增强。海冰密集度较低时，CSCAT在南北两极的后向散射系数具有良好的一致性，但存在明显的风速调制效应，且该效应随着海冰密集度的增加逐渐减弱。研究结果为利用扇形波束旋转扫描散射计进行海冰密集度遥感提供参考。
CFOSAT与MetOp卫星散射计12.5km产品反演风速交叉验证分析
高理，孔祥宁，李玉，张秀芝，董旭光
2024,44(4):91-100 , DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20240709001
[摘要] (29) [HTML] (2) [PDF 12.26 M] (29)
摘要：
按照30 min和50 km的时空窗口，对2021—2022年同期在轨的中法海洋卫星（China-France Oceanography SATellite，CFOSAT）微波散射计（SCATterometer，简记为“CSCAT”）与MetOp（Meteorological Operational）卫星A、B、C星先进散射计（Advanced SCATterometer-A/B/C，ASCAT-A/B/C）反演海面风速进行交叉配对，进而对匹配数据进行降雨和陆地质控、匹配数据相关分析、相对误差和风速分布偏差分析，结果如下：（1）质量控制后CSCAT与ASCAT-A反演风速相关系数为0.94~0.97，均方根误差为0.82~1.89 m·s^-1。（2）2 m·s^-1以下风速段CSCAT比ASCAT-A/B/C大30%~70%，2~21 m·s^-1风速段CSCAT比ASCAT-A小0~5%，2~3 m·s^-1风速段CSCAT较ASCAT-B/C大3%~30%，4~17 m·s^-1风速段CSCAT比ASCAT-B/C小2%~10%。（3）2021年中国近海整体风速CSCAT大于ASCAT-A，其中1月，东海、南海、菲律宾及以东海域CSCAT比ASCAT-A大0.5~1.5 m·s^-1；7月，黄海、南海CSCAT比ASCAT-A大1.0~1.5 m·s^-1，与中国近海2021年各月平均风速变化相吻合，表明卫星间风速交叉验证可以很好地揭示卫星间风速的差异。
海洋天气评述
2023年西北太平洋和南海台风活动概述
聂高臻，钱奇峰，贾莉，宋晚郊
2024,44(4):101-111 , DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20240829001
[摘要] (41) [HTML] (3) [PDF 46.41 M] (28)
摘要：
利用国家气象中心热带气旋业务定位报文、地面气象观测资料等，对2023年西北太平洋和南海台风活动的主要特征和影响我国台风的路径、强度及风雨影响进行分析和回顾。结果表明：2023年西北太平洋和南海生成17个热带风暴级及以上强度的热带气旋（以下统称“台风”），较多年平均和气候平均值分别偏少9.9个和8.1个；秋季仅有4个台风生成，数量仅占历史同期平均值的40%。台风总体强度偏强，生成源地偏东。登陆台风为6个，分别较多年和气候平均偏少1.0和1.2个，但强度偏强，极端降水事件多发，灾害严重。其中台风“杜苏芮”引发的风雨影响广泛，造成重大人员伤亡和经济损失；台风“苏拉”和“海葵”对华南地区的影响也十分严重，引发大范围强降雨，导致广泛的内涝、滑坡等灾害，造成严重人员伤亡和经济损失。台风活跃期不明显，盛夏登陆台风偏少，秋季登陆台风偏多。
2024年夏季海洋天气评述
王皘，张增海，董林，黄奕武
2024,44(4):112-124 , DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20241009001
[摘要] (22) [HTML] (7) [PDF 30.55 M] (25)
摘要：
2024年夏季（6—8月）北半球大气环流特征为：极涡呈单极型，中心略偏向西半球一侧，强度与常年同期平均强度相当，中高纬呈4波型分布。影响我国的冷空气较常年偏弱，副热带高压位置偏西、强度偏强，台风生成数较常年同期偏少3.1个。8级以上大风过程共出现9次，其中4次为入海气旋大风过程，5次为台风大风过程，台风“格美”及“珊珊”缓慢移动造成大风过程持续时间长。比较明显的海雾过程出现7次，其中4次出现在6月，3次出现在7月。我国近海浪高2.0 m以上的大浪过程有12次，最大浪高4.0 m以上的3次大浪过程均与台风活动有关。海面温度呈逐渐上升趋势。全球其他海域有15个热带气旋生成，北印度洋、中北太平洋各有1个，东北太平洋8个，北大西洋5个。

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2020年北上台风对东北地区农业影响特征及产量损失估算
赵秀兰, 王纯枝, 程 路, 钱永兰
, DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20220825001
[摘要] (147) [HTML] (0) [PDF 536.58 K] (349)
摘要：
2020年初秋东北地区连续遭受三个台风影响，为建国以来历史首次。本文依据气象观测资料和产量资料，系统分析了台风集中影响期间东北地区农业气象条件特征，估算了台风致灾造成的东北三省粮食单产和总产损失。结果表明，2020年初秋“巴威”“美莎克”和“海神”台风集中影响期间，频繁强降雨造成东北地区平均降水量较常年同期偏多3.3倍，吉林、黑龙江两省降水量均为近60年历史同期最多；吉林、黑龙江土壤湿涝状况为2013—2020年同期最重，部分农田出现大范围渍涝灾害。吉林和黑龙江遭受近40年来最强日平均风影响，造成大范围作物倒伏。吉林中东部、黑龙江南部遭受较重产量损失。其中，台风“美莎克”影响最重，其次为“海神”，“巴威”最轻。分省来看，吉林受灾最重，黑龙江次之，辽宁最轻。分作物来看，玉米受灾最重，水稻次之，大豆最轻。2020年作物生长季，初秋三个北上台风对吉林和黑龙江的影响均是造成两省秋粮单产较正常年景偏差的主要因素。估算得出2020年台风造成东北三省秋粮总产较正常年景至少损失约115万t，约占秋粮总产1.0%；其中，吉林受灾最重，至少损失秋粮约95万t，约占吉林秋粮总产2.5%；黑龙江省秋粮总产至少损失0.2%。
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] (101) [HTML] (0) [PDF 536.58 K] (284)
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。
海南岛强台风事件的影响因子探析
吴胜安
, DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20221024001
[摘要] (65) [HTML] (0) [PDF 1.50 M] (267)
摘要：
利用台风资料、海南灾情资料、再分析资料和多种统计分析方法，确定了1967-2015年影响海南岛的15个强台风事件，探析了海南岛强台风事件（Hainan violent typhoon event，简称HNVTE）的影响因子。结果表明HNVTE发生的气候背景信息表现为多时间尺度因子的协同作用：1980s年代后期海温（副高）呈突变式增暖（变强）可能为HNVTE的减少提供了年代际尺度背景；ENSO和平流层准两年振荡（QBO）的共同作用提供了HNVTE变化的年际异常背景。西太平洋冷期中出现中等强度的拉尼娜状态和暖期中出现中等强度的厄尔尼诺状态均有利于HNVTE发生，而平流层西风位相下低层强西风切变则会抑制这两种状态下的HNVTE活动。根据西太平洋海温的年代际位相、ENSO循环位相及强度和QBO位相及强度构建的BEST-QBO协同作用指数很好地识别HNVTE的发生，可为HNVTE的气候预测提供有用的信号。
1953—2022年强热带气旋引发南海地区破坏力的时空分布特征和成因浅析
覃梦云, 王子权, 黄荣永, 余克服
, DOI: 10.19513/j.cnki.hyqxxb.20240107001
[摘要] (38) [HTML] (0) [PDF 7.37 M] (271)
摘要：
为认识强热带气旋（severe tropical cyclone ，STC，达到台风及以上等级的热带气旋） 对南海地区（105°~120°E，3°~25°N）各种目标破坏力的时空分布特征，利用中国气象局（China Meteorological Administration，CMA）热带气旋最佳路径数据集，计算了南海地区热带气旋强度达到STC等级时段内的能量耗散指数（Power Dissipation Index，PDI）并将其分配到空间不同位置，进而对1953—2022年STC引发南海地区破坏力的时空分布特征进行分析。结果表明：（1）STC对南海地区破坏力的空间分布呈现出东北高、西南及南部低的特征，其中东沙群岛附近海域（17°~21°N，116°~120°E）是PDI最高的区域，以此为中心，PDI向西、向南呈辐射状递减的趋势。（2）STC对南海地区破坏力较高区域的空间分布范围随时间的变化呈现出先扩大后缩小再扩大的变化。（3）STC对南海地区诸纬度破坏力的时间变化大体都呈现先增大后减小再增大的趋势，而诸时间STC破坏力大体都呈现随纬度降低先增大后减小的趋势，其重心则呈现总体南移的趋势。进一步分析认为，途经南海地区的西太平洋STC数量和持续时间的变化是导致南海地区STC破坏力时空分布特征发生变化的主要因素。
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] (72) [HTML] (0) [PDF 7.41 M] (271)
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] (17) [HTML] (0) [PDF 1009.90 K] (396)
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] (42) [HTML] (0) [PDF 25.58 M] (367)
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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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
                                                                                                               
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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。
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
                                                                                                               
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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。
台风“杜苏芮”（2305）影响福建期间的DSAEF_LTP模型降水预报检验
苏志重, 王婧, 王新敏, 任福民
                                                                                                               
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摘要：
为了评估改进的动力统计集合预报模型（DSAEF_LTP）在2023年第5号超强台风“杜苏芮”影响福建地区的表现，本文对DSAEF_LTP预报的台风过程降水量进行了常规检验和空间检验，并和欧洲中期天气预报中心数值预报降水产品（ECMWF）、福建省气象局OTS订正降水产品（FZECMOS）结果进行对比，分析结果表明：DSAEF_LTP模型对福建沿海强降水落区和东北部强降水中心的预报接近实况，在≥100mm和≥250mm等极端降水上T_S评分比ECMWF和FZECMOS提升明显，但DSAEF_LTP模型存在特大暴雨预报范围显著偏小等缺点；在≥100mm和≥250mm量级上，MODE空间检验显示DSAEF_LTP模型在整体相似度上明显优于ECMWF和FZECMOS，尤其在对孤立小区域强降水的预报性能方面表现出色；随着降水检验量级的由小到大，DSAEF_LTP模型预报产品与实况重叠面积比例也增大，表明DSAEF_LTP模型在极端降水方面的预报效果更加突出；另外，DSAEF_LTP模型还能够根据最新的相似路径实况和预报，调整筛选历史相似台风，合理保留相似台风及其降水分布，使得集合预报效果得以改善。
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] (34) [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。
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
                                                                                                               
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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。
全球海洋叶绿素a浓度时空演变及与气候变化因子的相关分析
翁清鹏, 秦泉, 李峰, 卢辰, 刘峻成
                                                                                                               
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摘要：
叶绿素a（Chlorophyll a，Chla）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Chla浓度时空分布方面展现出显著优势。基于近20年（2003—2022年）MODIS Chla浓度数据，本研究调查分析了全球大尺度海洋Chla浓度时空分布特征与变化趋势，进而结合MODIS海表温度（Sea Surface Temperature，SST）、厄尔尼诺南方涛动指数3.4（El Ni?o Southern Oscillation3.4，ENSO3.4）和印度洋涛动（Indian Ocean Dipole，IOD）数据，讨论了它们与Chla浓度之间的相关关系。结果表明：（1）在空间上，沿岸海域Chla浓度普遍高于离岸海域Chla浓度，远洋海域最低（小于0.03 mg/m3）。在时间上，Chla浓度呈现明显的季节变化分布。相比于近海水体，远洋Chla浓度季节变化不明显。（2）太平洋、印度洋、大西洋的远洋海域Chla浓度总体趋势变化较小。绝大多数近岸海域的Chla浓度呈现增长趋势。（3）全球海域月平均Chla浓度的最大值所在月份通常在同一纬度呈现出相同的纬向条带分布。（4）整体而言，Chla浓度与SST在40°S~40°N之间海域呈现显著负相关（p<0.05），高纬度海域主要呈现正相关。Chla浓度与ENSO3.4和IOD的相关性也呈现出明显的季节性海域差异，表明ENSO3.4和IOD因子对不同海域Chla浓度变化的影响不同。
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
                                                                                                               
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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。
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
                                                                                                               
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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，研究了德州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：二十余年以来，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、植被覆盖度每10 a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，会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，将会导致植被生态质量下降。
超强台风“利奇马”(1909)极端降水研究回顾
王雯静, 任福民, 贾莉, 马蕴琦
                                                                                                               
[摘要] (40) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
摘要：
1909号台风“利奇马”是1949年至当时登陆浙江的第三强台风，影响了我国中东部大部分省份，风雨强度大、暴雨极端性显著、灾害损失严重。“利奇马”产生的降水主要影响浙江和山东两地，分别对应降水的两大阶段。为更全面地认识此次过程，从大尺度天气形势、台风自身强度、动热力因子、云微物理、水汽和能量输送以及地形等方面对“利奇马”引发的两个阶段极端降水的异同成因进行回顾总结，其中稳定的环流形势及其良好配置、充足的水汽和能量以及双台风作用均是贯穿整个极端降水过程的有利因子；台风自身高强度、地形增幅、良好的动热力条件以及云微物理过程的有利影响是造成第一阶段浙江极端降水的独特成因；而第二阶段山东极端降水独特成因是西风槽冷空气入侵和台风长时间影响，最后对“利奇马”极端降水过程进一步研究方向进行了讨论。
太平洋上“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
                                                                                                               
[摘要] (54) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
摘要：
利用美国国家航空航天局(NASA)提供的Aqua和Terra卫星可见光云图和地球同步轨道卫星(GOES)红外卫星云图、欧洲中期天气预报中心(ECMWF)提供的ERA5客观再分析数据(时间间隔为1小时, 水平分辨率为0.25°×0.25°)，对2012~2016年发生在太平洋上空的“射线状”云的分布特征进行了分析，结果表明，“射线状”云多呈近似圆形或椭圆形，具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，形状如古时车轮。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。全年除2月份外皆有“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”云的产生与消散具有重要影响，云系内部以上升运动为主；部分“射线状”云个例呈旋转形态；水汽的上升与下沉运动影响着云系结构。 关键词：“射线状”云；太平洋；地理分布；统计分析；大气逆温层。
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
                                                                                                               
[摘要] (32) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
摘要：
利用欧洲中心ERA5 0.25 °×0.25°逐小时再分析资料及北京大兴国际机场1号风廓线雷达资料，比较大兴机场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的建立、急流的出现及中低空的扰动均对冬季降雪临近预报起着积极作用，低层冷空气的增强对相态转换有一定的指示意义，中高层暖湿抬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2500m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SNR回波结构特征相似，两者均能够反映降水强度变化。两次过程Cn2对数值均在降水开始前1小时开始增大，Cn2值越大，降水越剧烈，其高值区的高度范围随相态由雨转雪而逐渐变高；两次过程SNR高值区主要集中在2000m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。
青藏高原地区近十年夏季降水日变化特征分析
刘雨晴, 李婵, 刘焕莉, 宋安祺, 谷永利
                                                                                                               
[摘要] (62) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
摘要：
利用中国气象局自动站与CMORPH降水数据融合资料和欧洲中期天气预报中心再分析资料，对青藏高原地区夏季降水的日变化规律进行分析，并讨论了高原地区夜雨的空间分布特征和不同持续时间降水的日变化差异，结果表明：（1）青藏高原地区整体降水量和降水频率的日变化表现为在18:00—20:00出现峰值，而在午间12:00处于全天降水量的谷值。（2）高原地区不同区域夏季降水量日峰值和谷值具有不同的空间分布特征。高原南部地区夏季降水量与高原整体降水量日变化特征大致相同，峰值出现在傍晚，谷值出现在中午；而北部的日变化特征与高原整体的日变化特征有较大差异，峰值出现在上午，谷值出现在凌晨。（3）青藏高原地区夜雨率存在较为明显的区域差异性，夜雨率高值中心出现在以29°N为中心，84°～93°E，28°～30°N间，存在明显的“中间高，南北低”的分布，高值中心夜雨率达到75%以上。（4）短时降水（约60％-80％）比持续性降水（约20％-40％）出现频率更高，但持续性降水占总降水量的70%。（5）青藏高原地区的降水日变化与风场和散度场的强度变化较为一致，且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。
ENSO准周期运动的初步理论分析
刘春, 陈茂强, 于涵, 彭俊凯
                                                                                                               
[摘要] (23) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
摘要：
本研究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,分析了低纬海气耦合系统的非线性Kelvin波和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,耦合波振幅将在指数型螺旋振荡增大后,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波是一直都存在的,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))。
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
                                                                                                               
[摘要] (138) [HTML] (0) [PDF 0.00 Byte] (0)
摘要：
利用2015—2018年秋冬季气象及空气质量等资料，分析了沙尘发生时华北地区PM10和PM2.5以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了分类。结果表明，秋冬季沙尘的传输路径与500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三类，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平均浓度分别为156.4和86.1 μg.m-3。东南传输型沙尘类型沙尘强度小，华北地区风速大，污染物扩散快，华北地区污染在三类沙尘中最轻。东北传输型沙尘华北地区PM10和PM2.5平均浓度分别为171.9和117.8 μg.m-3，在三类沙尘中浓度最高；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达70%以上，可能会促进二次颗粒物的非均相生成从而加重污染。
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] (111) [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。

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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] (10440) [HTML] (3973) [PDF 5.63 M] (10304)
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] (2288) [HTML] (2653) [PDF 2.76 M] (5022)
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] (816) [HTML] (1290) [PDF 21.07 M] (4403)
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。
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] (1612) [HTML] (1220) [PDF 1.91 M] (3604)
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] (1452) [HTML] (1115) [PDF 2.59 M] (3433)
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。
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] (1053) [HTML] (2253) [PDF 887.60 K] (3109)
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。
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] (2347) [HTML] (1732) [PDF 6.23 M] (2920)
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。
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] (1286) [HTML] (1404) [PDF 1.63 M] (2669)
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] (1956) [HTML] (1348) [PDF 20.11 M] (2529)
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。
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] (4348) [HTML] (2457) [PDF 12.63 M] (2527)
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] (1663) [HTML] (1241) [PDF 28.14 M] (2490)
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。
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] (1901) [HTML] (1342) [PDF 21.96 M] (2426)
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。
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] (2816) [HTML] (2539) [PDF 5.04 M] (2327)
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] (1611) [HTML] (1160) [PDF 8.61 M] (2284)
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] (1397) [HTML] (1033) [PDF 1.81 M] (2261)
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。
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] (1253) [HTML] (1012) [PDF 3.15 M] (2175)
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] (875) [HTML] (1130) [PDF 7.46 M] (2118)
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] (1698) [HTML] (1465) [PDF 14.80 M] (2093)
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。
两类厄尔尼诺事件对登陆中国热带气旋的影响
孔蕴淇1, 2，范伶俐1, 2，李俊杰1, 2
2020,40(4):77-88, DOI: 10.19513/j.cnki.issn2096-3599.2020.04.009
[摘要] (808) [HTML] (602) [PDF 2.51 M] (2075)
摘要：
利用上海台风研究所整编的1951—2016年西北太平洋热带气旋最佳路径数据集，NCEP/NCAR再分析资料和NOAA的COBE-SST再分析资料，按照热带气旋生成区域将热带气旋分为南海热带气旋与西北太平洋热带气旋两类，采用合成分析等统计学方法探讨了热带气旋活动盛期，登陆中国的热带气旋对东部型和中部型厄尔尼诺（El Niño）事件的响应。结果表明，热带气旋活动盛期，南海热带气旋在两类El Niño事件下生成频数差异不大；东部型El Niño存续期南海热带气旋登陆中国比率较中部型El Niño时偏低，登陆时强度较中部型偏弱。中部型El Niño存续期间，西北太平洋热带气旋生成频数比东部型El Niño时的频数偏高，而登陆中国热带气旋较东部型偏少，登陆时热带气旋强度较东部型偏弱；但两类El Niño事件期间西北太平洋热带气旋在中国的登陆率差异没有通过显著性检验。与中部型El Niño事件相比，在东部型El Niño事件期间，西北太平洋海面温度偏低，对流层中部水汽条件较差，对流层低层涡度异常偏低，同时在热带气旋较为集中生成的海域存在沃克（Walker）环流的异常下沉气流，西太平洋副热带高压偏强偏东偏南，共同导致登陆中国热带气旋频数偏少。
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] (1284) [HTML] (872) [PDF 5.95 M] (2068)
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。