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• 2022年夏季西太平洋副热带高压异常强盛且稳定维持与长江中下游持续性极端高温事件
• 陈蔚,管兆勇,杨华栋,王磊

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  摘要

  2024-07-05

• 摘要：022年夏季长江中下游地区发生了1960年以来的最强的高温事件，其形成和维持与西太平洋副热带高压（WPSH）异常强盛有关。[资料和方法]利用站点观测资料和再分析资料，通过对不同变量的诊断分析，[目的]研究了高温时段WPSH异常强盛且稳定维持的机制，得到如下结论：[结果]（1）在高温时段，长江中下游地区盛行比一般高温年更强的下沉运动，扰动垂直动力加热是长江中下游地区高温维持的主要因素。短波辐射通量表现为向下的异常，可通过向上的感热通量将热量由地面传输至近地层空气并促使其增热。（2）与一般高温年不同，2022年WPSH与南亚高压（SAH）重叠于长江中下游地区，利于WPSH在大陆上空维持，为此次极端高温事件的出现提供了有利的环流条件。WPSH强度维持与局地负涡度的维持有关。一是扰动负涡度的垂直向下输送，二是相对涡度水平平流负异常。特别是，在长江中下游地区上空WPSH的维持，自上而下的负涡度的垂直输送起着极为重要的作用。（3）不同于一般高温年，WPSH在海洋上的主体部分的维持主要与180o附近赤道中太平洋海温异常偏冷有关。而WPSH在大陆上的部分的维持与菲律宾群岛附近对流关系密切，其有利于长江中下游地区上空负涡度的维持。[结论]研究结果将加深对WPSH变化成因的认识，为后续研究持续高温的成因提供理论基础。

• 全球人工智能治理现状及气象领域人工智能治理的挑战
• Kanghui,代刊,曾沁,那晓丹

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  摘要

  2024-06-21

• 摘要：当前全球AI治理的版图正经历深刻的变革,国际社会正共同探索构建一个全面、互联互通的治理生态。联合国在巩固全球AI治理核心地位的征途中扮演了领航者的角色,其发布的一系列普适性伦理和规则旨在搭建起一个共识框架。美国、欧盟和英国等AI技术的领先者正在加速推进AI治理的战略布局,力图塑造一个协调一致、高度协作的国际治理体系,同时争夺AI治理领域的国际话语权。我国在AI治理的道路上也迈出了坚实的步伐。通过提出《全球AI治理倡议》,不仅在理论上展示了发展、安全、治理的全面视角,而且在实践中通过算法备案、评估评测、事后溯源检测等具体措施,推动AI治理从规则制定走向实践落地。国际组织针对教育、医疗和健康等专门领域的AI治理规范和伦理倡议,也为相关行业的发展提供了有力的规范和支持。尽管如此,全球范围内气象领域的AI治理仍然是处于空白状态。国内外在构建针对气象领域AI治理的准则、办法、规章方面尚处于起步阶段,法规和标准体系亟待建立。本文梳理了联合国系统、主要AI技术大国、相关国际组织的AI治理现状,分析了气象领域的AI应用风险和治理的独特挑战,为构建气象领域AI治理体系,提供了全球的视角。

• 孟加拉湾风暴对华南前汛期持续性极端降水过程的水汽输送机制研究
• 官晓军,范能柱,李婷婷,庄瑶,鲍瑞娟,林晖

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  摘要

  2024-06-13

• 摘要：[资料和方法]基于1979-2020年孟加拉湾风暴（以下简称孟湾风暴）路径资料、ERA5再分析资料和前汛期华南地区持续性极端降水过程（Persistent Extreme Precipitation Events，PEPEs）个例，采用HYSPLIT模式和fuzzy c-means聚类分析等方法，[目的]分析影响PEPEs的孟湾风暴活动特征及其水汽输送特征，研究影响其水汽输送机制的大尺度环流因子。[结果]结果表明：（1）与全年相比，前汛期孟湾风暴生命史偏长且强风暴比例更高，风暴持续时间和华南地区降水呈明显正相关。约1/3前汛期孟湾风暴对华南地区PEPEs产生重要影响，此类风暴强度更强且持续时间更长。（2）受孟湾风暴影响的PEPEs其水汽主要来自孟加拉湾的南支和北支水汽输送通道以及西太洋副热带高压西侧的偏南气流，尤其是南支水汽输送通道使华南地区南边界的水汽辐合显著加强。而没有造成PEPEs的孟湾风暴以北支水汽输送通道为主。（3）从大尺度环流上看，孟湾风暴活动引起的气旋性异常环流和中高层天气系统的配合有利于发生PEPEs，其水汽输送机制的关键环流因子是中南半岛以南的南亚次大陆区域偏强的越赤道偏西气流，该支气流起到了衔接孟加拉湾和南海水汽的作用，建立起南支水汽输送通道。[结论]以上统计特征和水汽输送机制的研究结果为预报预测孟湾风暴对华南地区前汛期强降水的影响提供了依据。

• 发育模式的理论修订与检验-以中国玉米为例
• 邬定荣,王春乙,高静,王培娟,霍治国,姬兴杰

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  摘要

  2024-06-13

• 摘要：基于逆境生物学和表观遗传学取得的进展，将现有只考虑发育速率对环境响应机制的发育模式理论框架修订考虑了响应、适应与记忆机制。随后以适应机制为例，选择发育阶段始期的日序(DOY)作为表征适应性的因子，并与线性温度响应函数结合，构建了耦合响应与适应机制的发育模式(RAM)，具体实现形式为：R_i=a+(c+d×DOY_0)×T_i。利用中国194个农业气象站玉米营养生长阶段(VGP)和生殖生长阶段(RGP)观测资料，验证了RAM模式的有效性。结果表明，DOY对发育速率普遍呈正相关关系，且所有站点两个发育阶段的DOY与温度的共线性均在可接受范围内。与线性关系相比，RAM模式在VGP和RGP阶段对观测数据的解释率分别提高0.213和0.274。与经过充分校正的双线性WOFOST和非线性Gao模式相比，在参数校正时RAM可将VGP的RMSE分别降低0.4和0.4 d，RGP阶段分别降低1.6和0.7 d。在参数验证时RAM可将VGP的RMSE分别降低0.1和0.4 d，RGP阶段分别降低1.1和0.4 d。此外，RAM模式还具有参数少、参数化过程简单等优点。修订后的发育模式框架以较少的假设实现了更准确的模拟，具有较好的理论发展和实际应用前景。

• 云南南部冰雹形成的天气背景与云微物理特征
• 郑皎,郭欣,付丹红,施元浩,郭学良

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  摘要

  2024-06-06

• 摘要：基于天气、双偏振雷达和激光降水粒子谱仪等观测数据，研究了云南南部红河州2022~2023年期间16次冰雹过程形成的天气背景、大气层结和云微物理特征。结果表明，云南南部冬、春季与夏季冰雹形成的天气背景不同，冬、春季冰雹的形成主要与青藏高原盛行的南支西风槽波动和南亚副热带高压环流有关，而夏季冰雹主要与青藏高原高空反气旋性环流和南亚季风环流有关，这些环流背景有利于冰雹发生区域的大气不稳定层结增强和水汽增加。降雹主要发生在午后，可能与午后强烈的太阳辐射加热造成层结不稳定增强有关，另外复杂地形影响下的地表非均匀加热也有利于局地对流的触发。各季节的冰雹云均为暖底云，云底温度变化范围为10 ~ 20 ℃，暖层厚度范围为1.8 ~ 3 km，云顶海拔高度最大为15 km，最大回波强度为65 dBZ。地面冰雹尺度以10 mm以下为主，最大可达到20 ~ 30 mm。在雷达回波强度大于50 dBZ的冰雹形成区，不同季节的偏振雷达参数值存在明显特点，冬春季差分反射率（ZDR）和比相位差（KDP）比较相似，ZDR值一般在-2 ~ +0.2 dB范围，KDP在-0.8 ~ +0.5 o /km，但相关系数（CC）在冬季为0.95 ~ 0.98，而在春季减小为0.93，说明冰雹形成区以较小尺度的锥状、球状冰雹、过冷雨滴等混合粒子组成。随着季节变暖，冰水粒子组成趋于复杂化，导致CC减小。夏季ZDR和KDP 显著增大，分别为-2 ~ +5 dB和-0.4 ~ +2.4 o/km。但CC值进一步减小为0.85，说明夏季冰雹形成区冰水粒子组成更为复杂，以尺度比较大、水平取向更明显的锥状、盘状冰雹粒子和过冷雨滴组成。ZDR 和 KDP高值与大雨滴和冰雹融化过程有关。另外，最大垂直积分液态含水量（VILmax）值与云顶高度和地面降雹尺度也存在较好关系。本研究结果表明，青藏高原大气环流和过冷雨滴冻结过程在冰雹形成中具有重要作用。

• 南京地区冰云个例微物理参数的地基毫米波云雷达观测反演分析
• 黄兴友,陈文姝,卜令兵,程勇,丁霞

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  摘要

  2024-06-04

• 摘要：冰云微物理参数在气候变化和降水过程中起到了重要的作用，本文选取南京2022年4月2日和4月25日两次冰云个例的Ka波段地基云雷达的观测数据，利用经验公式和多普勒谱数据进行了云参数的反演和分析，研究南京地区冰云的微物理特征。结果表明：（1）利用Z-IWC和Z-IWC-T经验关系，反演的冰水含量（IWC）有一些差异，但Z-IWC-T的反演结果更合理。（2）冰云中冰晶的数浓度介于104～107个/m3，有效直径变化范围是40～100μm，冰水含量在10-4～10-1g/m3之间，都比降雨云的对应参数小。此外，还结合谱偏度和谱峰度数据，分析冰晶云在下落过程中转化为水滴云的变化情况、融化和碰并过程对降水的微物理参数以及雷达回波数据有显著的影响。

• 基于自持电中性闪电放电参数化模型研究云闪通道中沉积电荷的变化特征
• 唐渤,谭涌波,郑天雪,张袁瞰

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  摘要

  2024-05-30

• 摘要：【目的】闪电通道的电荷特征是雷电物理研究的重点,而现有的观测手段难以直接获取通道中电荷的详细演变特征,为了深入研究闪电通道电荷的变化特征并与观测形成互补,开展模式工作必不可少。【资料和方法】利用自持电中性闪电放电参数化模型,在三极电荷背景下模拟多次云闪并从中选取一次典型个例,分析该云闪通道内电荷的变化特征及其影响因素,【结果】结果如下:正、负先导通道形成时,通道内会沉积一定量的正、负极性的初始电荷；后继分支延伸时,之前的通道会沉积来自后继分支的异极性电荷,通道内初始极性的电荷会不断被中和,部分通道的电荷极性会发生变化；通道熄灭或后继分支停止延伸时,通道内电荷不再变化；再击穿过程发生时,截止通道内的异极性电荷会显著减少,再次激活的通道内的异极性电荷会显著增多。【结论】研究表明:先导通道内的电荷变化与通道自身的状态以及后继分支的延伸状况有关；通道电荷变化幅度与通道初始电荷量以及后继分支的活跃程度呈正相关,而通道的初始电荷量与通道首次击穿电场呈正相关。此外,在正、负先导极性不对称性的影响下,云闪起始点更倾向于沉积正电荷。

• “23·7”华北极端强降水过程的水汽来源定量贡献分析
• 薛一迪,齐铎

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  摘要

  2024-05-29

• 摘要：借助拉格朗日轨迹追踪模式FLEXPART（the Flexible Particle Model）和水汽源区定量贡献分析方法，研究了“23·7”华北极端强降水过程的主要水汽源地、输送路径和源区水汽的定量贡献及随时间的变化特征。研究确定的六个主要水汽源区中西太平洋区域（E）水汽总摄取量最大（目标区域降水量的1.93倍），阿拉伯海–孟加拉湾区域（D）和中国南部区域（C）分别以0.96倍和0.76倍目标区域降水量的水汽摄取位居其后，目标区域（T，0.30倍）、目标区域外侧东北亚大陆区域（B，0.28倍）和欧亚大陆区域（A，0.01倍）摄取的总水汽量依次减少。初始时段，受越赤道气流和副高影响，D区和E区是主要水汽摄取源（两者占比总和超90%）。中间阶段，D区气块移入E区并入热带气旋“杜苏芮”环流，水汽摄取量下降，而E区因“杜苏芮”水汽摄取量显著增加。过程开始前，随“杜苏芮”登陆C区，C区水汽摄取达到峰值。最终各源区对目标区域降水的总贡献达95.34%，其中E区（43.10%）和C区（26.47%）是主要贡献区，D区（12.26%）和T区（11.85%）也有重要影响，B区（1.58%）和A区（0.08%）贡献较小。“杜苏芮”对气块运动和水汽摄取有显著影响，而热带气旋“卡努”对此次过程的直接影响相对较小。

• 源星载微波传感器在台风“小犬”强度和风场结构分析中的应用研究
• 方贺,张驰,严睿凯,董林,杨劲松,张国胜

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  摘要

  2024-05-27

• 摘要：星载微波传感器可以穿透云雾对海面10m高度风场进行全天时、全天候和大范围的直接观测，这为台风强度和风场结构的变化监测提供了契机。本文以2023年超强台风“小犬”为研究对象，基于主动式星载合成孔径雷达（SAR）和被动式微波辐射计提供的长时序观测资料，在风暴生命周期内对台风强度（MSW）、最大风速半径（RMW）和风圈半径等信息进行识别，并利用国际气候管理最佳轨迹档案（IBTrACS）数据集和中央气象台（NMC）实况资料进行验证。结果表明，利用星载微波传感器提取的台风强度与IBTrACS记录强度具有良好的一致性，两者均方根误差（RMSE）为3.8m/s，相关系数达0.91。同样地，基于卫星提取的RMW与IBTrACS资料也具有较好的一致性，两者RMSE为6.12km。对于风圈半径，卫星提取的7级（R7）、10级（R10）和NMC实况资料的RMSE分别为102km，43km和35km。对于台风“小犬”这类具有长生命周期的风暴，本文证明了主动式星载SAR、被动式辐射计高分辨率和多时段联合观测，对于精细化台风风场监测及其强度和结构的变化研究具有重要价值。

• 北京地区汛期降水季节循环异常的典型特征及其成因
• 刘伯奇,段亚楠,马双梅,高辉,施洪波

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  摘要

  2024-05-27

• 摘要：北京地区面积大、人口密度高，汛期降水的季节循环特征具有明显年际差异，对首都经济建设和人民生活产生重要影响。基于1981–2022年北京地区20个气象观测站点的逐日降水观测数据，使用自组织映射神经网络和统计诊断方法，分析了当地汛期降水季节循环异常时空变化的典型特征及其成因。结果表明，北京地区汛期降水的季节循环异常具有4种独立类型，包括“持续旱涝”和“旱涝急转”两种典型特征，分别占比45.2%和54.8%，其直接原因是日本海上空的具有相当正压结构的环流异常。在持续旱涝年，当日本海上空出现高压（低压）异常时，中纬度蒙古气旋和高空南亚高压异常耦合联动，局地盛行低空北风（南风）异常，抑制（促进）了来自西北太平洋的水汽输送，令降水持续偏少（偏多）。而在旱涝急转年，当7月日本海上空盛行低压（高压）异常、西太副高异常南移（北抬）时，北京地区降水异常偏少（偏多）；8月，伴随着蒙古气旋的异常加强（减弱），日本海上空转变为高压（低压）异常，北京地区降水随之异常偏多（偏少）。进一步研究表明，持续旱涝型异常和热带外海温存在显著相关，而旱涝急转型异常不仅与热带ENSO事件联系紧密，还和局地降水显著的10-30天季节内振荡信号有关。

• RS92和CFH对青藏高原大气湿度廓线观测比较分析
• 王娜,颜晓露,郑向东

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  摘要

  2024-05-11

• 摘要：[目的]为了解青藏高原大气湿度廓线准确测值分布，[资料和方法]本文对在西藏拉萨（白天）和林芝（夜间）应用Vaisala RS92气象探空仪（简称:RS92）和与iMet气象探空仪（简称:iMet）所搭配的霜点湿度计（CFH）在线观测的湿度廓线进行比较分析。[结果]结果表明，相比与测量性能最优的RS92气压（P）和气温（T）数据，iMet气压对CFH的水汽体积混合比（χV）影响在对流层未超过~100μL/L（?2%）、10km高度以上平均未超过1%；而iMet因T测值偏高使得拉萨和林芝的（液面）相对湿度（RH）在16－18km高度分别偏低3.2%和4.1%；iMet的值偏低又使得CFH在6－8 km云层高度的测值偏高约10%且RH过饱和次数增加近50%。以RS92的P、T和CFH的露（霜）点温度测值离线计算的大气湿度（RH和 χV ）廓线为准，在林芝10km高度以下，RS92经湿度传感器响应时间滞后订正的RH和χV值分别平均偏低0.4±2.8%（0.7±6.3%）和172±332μL/L（1.8±5.2%）；在拉萨未经订正RS92的RH和χV值则分别平均偏低4±7.4%（5.3±10.4%）和539±866μL/L（2.7±15.6%）；RS92的χV值在林芝和拉萨在10－16km分别偏低13±21μL/L（16±25%）和19±88μL/L（5±33%）；16 km高度以上RS92测值出现伪增湿的现象、不能反映真实大气湿度廓线垂直精细结构变化。研究建议，大气湿度廓线观测应选、测量准确的气象探空仪为平台且应避免受太阳辐射加热的影响；10km高度以下的RS92湿度数据精确度与CFH测值相当，10－16 km的RS92湿度数据,无论是订正或未被订正的均显著偏低CFH测值而不适于做长期趋势分析。

• 双羽对流参数化方案在CIESM模式中的应用及对模拟气候的影响
• 李晓涵,林岩銮,张祎,彭新东

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  摘要

  2024-05-07

• 摘要：[目的]本研究将双羽对流参数化方案应用到公共联合地球系统模式（CIESM）中，并研究了该方案对CIESM全耦合模拟气候特征的影响。[资料和方法]通过国际耦合模式比较计划（CMIP-PiControl）21年积分，分析了双羽对流方案和CIESM原深对流、浅对流方案在模拟云和降水过程中的异同及敏感性来源。[结果]双羽对流方案耦合到CIESM模式中能得到基本合理的气候统计特征，较原模式减少了低纬度海洋区域的大气顶辐射通量负偏差。双羽对流方案增强了长波云辐射强迫，缓解了CIESM在低纬度区域的负偏差，但其在海洋性大陆和赤道印度洋存在高估。使用双羽对流方案的降水分布和赤道辐合带季节变化与原CIESM模式相似。CIESM模式很好地再现了北半球冬季MJO的东传信号，但MJO降水强度较观测偏弱。双羽对流方案提高了MJO降水强度。[结论]本研究验证了双羽对流方案在CIESM模式中可以稳定运行且气候特征合理，其在能量收支方面有待与其他物理过程进一步协同调试。

• 地物对新一代天气雷达双偏振量的影响研究
• 罗雨彤,吴翀,刘黎平,吴蕾,李瑞义,郑佳锋,袁亮

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  摘要

  2024-05-07

• 摘要：双偏振量的数量级远小于回波强度（ZH），其观测的准确性是双偏振雷达资料应用的基础，地物引起的双偏振量异常此前大多被忽视。首次使用我国93部双偏振升级后的新一代天气雷达观测资料，通过长时间数据累积后的异常区确定地物影响的特征和范围，进而统计分析了该影响在我国业务雷达中的整体比例、影响的主要来源、影响与雷达型号和观测模式的关系、影响随时间的变化情况、影响的性质及双偏振量的分布特征等，所得结论如下：（1）地物使得双偏振量的累积值严重偏离降水区间，差分反射率因子（ZDR）累积值偏低1 dB以上，相关系数（ρHV）降至0.92以下，差分传播相移（ΦDP）的标准差大于10°，该特征成为识别地物影响的主要依据。（2）地物影响不限于低层，仰角抬升后副瓣接收的地物信号也能产生类似的效果，大部分雷达近地面区域的影响占比可达14%—32%、高仰角达4%—7%，远比地物对波束的遮挡现象严重。（3）地物影响主要由具备强散射能力的山脉和建筑物引起，当站点低于地形时，周围山脉是主要贡献；当站点与地形高度接近时，周围建筑物是主要贡献。（4）地物影响可用随机误差与系统误差的叠加来定量描述，使影响区内的双偏振量在单一时次的观测不确定性增大，且主瓣区域的影响比副瓣区域更严重。上述研究为新一代天气雷达双偏振量的精细化质量控制提供了依据。

• 西太平洋副热带高压指数的修订与应用
• 刘芸芸,章大全,宋连春,丁一汇

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  摘要

  2024-04-26

• 摘要：作为东亚季风区气候异常的重要环流系统之一,西太平洋副热带高压(以下简称副高)的强弱、位置和形态对我国天气气候异常有显著影响。气候监测业务中主要通过副高指数(包括副高面积、强度、脊线、北界和西伸脊点五个指数)来反映副高的强度、位置和空间形态。受全球变暖影响,北半球副热带位势高度整体增强,导致现行的副高指数已不能准确刻画副高特征,与区域性洪涝或夏季高温等极端天气过程的对应关系也减弱,因此非常有必要对副高指数进行修订。具体修订内容包括:(1)首先确定副高的最西经度位置和北界位置,然后再计算副高的面积和强度指数；(2)考虑变暖背景下副高的西伸形态及其与我国气候异常的关系,将副高面积指数规定为西伸脊点至150°E范围内5880gpm等值线所包围区域的实际面积；(3)对副高脊线和北界指数分别补充了西段和东段指数,能够更为细致地表征副高的形态变化及其与我国降水和高温的关系。 与现行指数的对比显示，修订的副高指数提升了副高对我国气候异常演变的指示性。在变暖背景下，除副高脊线指数外，各月的副高指数显示副高明显增大、增强、北扩且西伸。其中盛夏时期副高更倾向于北扩影响我国北方地区，而其他季节副高则更倾向于西伸影响我国西部地区。修订的副高指数与我国夏季降水和高温都存在较好的对应关系，且较现行业务指数与降水的关系更为显著，尤其是西伸脊点和西段脊线指数。它们与夏季各月降水和高温的空间相关分布，体现了随着东亚夏季风的推进，降水和高温的高相关区也逐渐北抬的特征。

• 变分框架下双偏振雷达直接同化算子的构建及其初步应用
• 张海阳,陈耀登,孙涛,陈敏,黄向宇,孙健,王瑞春,范水勇

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  摘要

  2024-04-17

• 摘要：[目的]双偏振雷达资料能够更好地识别水凝物粒子特征,为发挥双偏振雷达观测的作用,更有效地同化双偏振雷达资料,提高对流天气的预报效果,[资料与方法]发展建立了一套基于水凝物控制变量的双偏振雷达变分直接同化方案,并开展了观测算子和伴随算子的切线性及伴随检验、单点观测试验及真实个例的循环同化预报试验。[结果]切线性及伴随检验结果表明,该双偏振直接同化方案的检验符合精度要求,算子构建合理。单点观测试验表明,双偏振观测信息通过水凝物背景场误差协方差传递到水凝物等相关变量,实现了相关变量的协调分析。一个真实个例的循环同化及预报试验表明,双偏振雷达资料同化改进了分析场及预报场的热动力及微物理结构特征,进而提高了降雨预报效果。[结论]基于变分框架下的双偏振雷达直接同化方案能够合理同化双偏振雷达观测信息,并改进预报效果,相对采用集合卡尔曼滤波方案同化该资料效率更高,更便于业务推广应用。

• CMA-GFS全球预报模式东亚地区中期预报性能极端下降原因研究
• 李莉,杨学胜,陈起英,孙思远,宋晓萌

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  摘要

  2024-04-16

• 摘要：在过去的十几年里，尽管中国气象局CMA-GFS全球模式的预报性能有了很大提高，但个别预报仍会出现预报误差非常大的情况，这类事件通常被定义为“预报性能极端下降”。本文主要针对中国气象局CMA_GFS在东亚地区中期预报性能极端下降事件，利用误差溯源、集合敏感度和松弛技术对2021年12月30日的一次极端下降个例进行研究和分析，通过松弛误差敏感区域，对模式预报误差进行溯源，研究分析模式预报性能突降的原因，为进一步探讨这些预报下降个例奠定基础。

• 基于SOM的长江流域持续性强降水过程典型环流的客观分型
• 杨雅涵,翟盘茂,周佰铨

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  摘要

  2024-04-15

• 摘要：该研究利用1961-2021年逐日降水格点化观测资料和ERA5再分析资料，基于无监督深度学习的自组织特征映射神经网络（SOM）方法，将与我国长江流域夏季持续性强降水过程对应的大尺度环流客观划分成四种典型环流型（P1-P4）。各环流型呈现出的关键环流系统配置影响了异常雨带的形成及落区。P1和P3中高纬分别为典型的单阻型和双阻型环流形势，且西太平洋副高显著偏强并向西延伸。而P2和P4则表现出较为明显的低压异常，P2中的巴尔喀什湖到贝加尔湖以西为宽广低槽，贝加尔湖以东为脊区，形成入梅期间的稳定环流形势，长江流域受到低值系统的控制，副高位置靠南。P4在巴尔喀什湖以西和以东分别表现出位势高度异常偏低和偏高，长江流域表现为气旋性环流异常，同时副高位置靠北。P1、P2有来自高纬度冷空气的加持，而P3和P4的冷空气则较弱。以副高北跳为主要特征的东亚夏季风向北推进与四种环流型的出现以及相应的雨带位置有着紧密联系，P1、P2主要对应6月至7月上旬的持续性强降水，而P3、P4则主要对应的7月上旬至8月的持续性强降水，导致P1和P2的降水异常中心分别位于长江中下游的江南地区，P3和P4的降水异常中心则分别位于长江流域和长江以北地区。P1、P3的水汽输送相比另外两类明显加强，造成的降水强度也更强。此外，对典型环流型的稳定性分析表明，长江流域持续性强降水过程与上述四种典型环流型的稳定维持密不可分。持续性强降水过程中93.2%的环流表现出持续性的特征，P1和P2、P3和P4持续天数分别主要集中在5天、3天。从长期趋势来看，P1和P3环流型出现频次增多，而P2和P4则趋于减少。这意味着从有利环流的角度来说，持续性强降水倾向于在长江以南和长江中下游地区发生。综上，该研究为厘清持续性强降水对应典型环流的特征和变化趋势提供了科学依据。

• 暖干背景下的河南春季极端雨雪天气成因分析
• 陈双,符娇兰,李晓兰,金荣花,谌芸,王艳杰

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  摘要

  2024-04-10

• 摘要：处于过渡季节的春季极端雨雪天气预报,一直以来都是预报中的难点。文章利用常规地面观测、探空观测资料、雷达和ERA5再分析数据,对2023年3月16日发生在河南的一次极端雨雪天气成因进行了分析,重点关注了其极端降水及复杂雨雪相态转换成因,主要结论如下：此次过程是一次发生在暖干背景下由高空槽东移配合低涡切变北抬造成的极端雨雪天气,过程前后天气转折性强,过程期间降雪强度大、强降雪时段长,降雪时段地面气温始终维持在0℃附近,雨雪相态转换复杂；异常偏强的极端动力强迫特征,是此次过程小时降水强度较大的重要因素,对流层低层异常偏强的低空急流所伴随的热动力强迫,是造成其极端异常动力强迫的重要原因,条件对称不稳定,则在一定程度上加剧了其垂直上升运动的发展,低涡移动缓慢、回波系统走向与移向夹角较小,是其降水持续较长时间的关键；过程前期气温异常偏高,15日的冷空气降温,为其实现雨雪相态的转换提供了可能,过程开始阶段对流层低层存在明显干层,与此相伴随的由降水粒子蒸发等相变过程造成的降温,是其雨转雪天气发生的重要降温机制,干层的存在及降水的持续发展,成为其温度能否降到0℃附近的关键,大气趋于饱和之后,冰晶粒子的融化降温在其降雪相态维持中也起到了十分重要的作用。

• GRIST单柱模式及其在评估两套物理方案包中的应用
• 张萌,李晓涵,陈湉茹,张祎

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  摘要

  2024-04-02

• 摘要：[目的] 介绍了面向全球-区域一体化预测系统（GRIST）发展的单柱模式（GRIST_SCM）。GRIST_SCM通过将三维大气动力简化为一维计算，实现对大气柱内物理过程的独立测试和评估。基于GRIST_SCM，考察了面向天气预测应用的物理参数化包（PhysW）和面向气候模拟及气候变化预估的物理参数化包（PhysC）在刻画云降水过程时的物理过程间相互作用。[资料和方法] 基于热带暖池国际云试验，展示了两套物理参数化包对一次深对流过程的模拟性能。[结果] PhysW和PhysC都形成了与观测总体一致的云和降水演变趋势。区别在于：PhysC对降水事件生消的捕捉能力弱于PhysW，其原因是深对流触发过于频繁，产生持续弱对流降水；PhysW形成的暖云量少于观测和PhysC，主要原因是深对流对低层水汽的垂直输送较强，使得基于环境相对湿度诊断的大尺度凝结过程以蒸发为主。[结论] GRIST_SCM详细展示了两种物理参数化包对于云降水过程的刻画能力及其差异背后的物理机理。由于PhysW对流参数化能更好地捕捉降水生消过程，因此PhysW表现出比PhysC更好的降水模拟能力，而PhysC模拟的云量分布和云生消过程和观测更为接近，因此展现了优于PhysW的云过程模拟能力。

• 福建沿海平原和山地地区的雨滴谱差异研究
• 李锦梁,郑佳锋,薛力夫,曾正茂,裴昌春,陈杨瑞雪,杨舒琳

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  摘要

  2024-03-20

• 摘要：为研究福建沿海平原和山地两个地区降水的微物理特征和差异，利用2018–2022年福建泉州晋江站（平原站）和九仙山站（山地站）的雨滴谱资料，从整体统计、不同降水强度和不同降水类型等角度，研究了两个不同地区的雨滴谱特征和差异，并对两个地区的雷达观测量与雨强的经验关系进行了研究和初步检验。结果表明：福建沿海山地站的小雨滴（直径D＜1 mm）和大雨滴（D≥3 mm）数浓度明显高于平原站，但平原站的中雨滴（1≤D＜3 mm）数浓度则略高于山地站。两个站的小雨滴数浓度随着雨强增大呈现“先增加、后减小、再增加”的趋势，而中大雨滴的数浓度则随雨强的增大也持续增大。山地站降水整体具有更小的质量加权平均直径（Dm）和更大的广义截断参数（log10Nw）。因更多中大雨滴的贡献，平原站的雨滴谱在相同形状参数（μ）下，形状参数（Λ）较山地站更小，即雨滴数浓度随直径增大而下降的速率更慢。对两个站雨滴谱拟合得到的雷达定量降水估测公式进行初步检验，结果表明，实测雨滴谱拟合的反射率因子与降水强度（Z–R）关系和差分传播相移率与降水强度（Kdp–R）关系效果均好于现阶段我国业务常用的Z–R关系。

• 5-7月大别山地区降水与边界层风场日变化特征关系研究
• 陈涛,谌芸,郑丽娜,陈双,陈博宇,徐珺

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  摘要

  2024-03-14

• 摘要：[资料和方法]基于2016年至2020年地面自动站、雷达、闪电等多源观测以及ERA5再分析数据，针对5-7月长江中下游关键地区午后和清晨时段降水双峰时空分布特征，[目的]通过分析边界层急流（Boundary Layer Jet, BLJ）频率、对流环境因子日变化特征，[结果]揭示了大别山（Dabie Mountains, DBM）周边区域内边界层风场对降水时空分布的影响机制。[结论]午后在山顶辐射加热影响下，DBM以向山顶爬升的辐合性风场为主，中午至午后时段DBM等山顶地区降水和对流开始明显增强，而在大别山和黄山之间的峡谷地区（Dabie-Huang Mountains Valley, DHV）内以流向两侧山地的辐散性风场为主，平均降水量相对山顶地区较弱。白天时段DHV峡谷BLJ出现频率较低，总体降水量弱于山顶地区。夜间00时前后，长江中下游地区边界层西南风加速度达到最大，BLJ发生频率显著增强，早晨04时至05时左右，来自江汉平原的西风扰动和来自鄱阳湖平原的西南风扰动在DHV峡谷入口区汇合，导致DHV峡谷内西南风日变化扰动分量接近最大，也是BLJ出现频率最高的时段；同时在山顶夜间辐射冷却作用下，来自大别山和黄山山顶地区的下沉山风扰动也接近最大，因在DBM山区与DHV峡谷西南风急流轴之间出现显著的正扰动涡度，并在DBM南部边缘与DHV入口交界处形成水汽通量辐合中心，此处也是夜间对流有效位能高值区顶端，有利于对流触发或进一步东传，导致DHV区域在凌晨时段的强降水日变化峰值。

• “23.7”华北极端暴雨精细特征和天气学成因分析
• 陈涛,谌芸,方翀,董林,符娇兰,李晓兰,陈双,石岩,沈艳,许先煌,孔铃涵,权婉晴

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  摘要

  2024-03-14

• 摘要：2023年7月29日至8月1日，华北京津冀地区遭受极端特大暴雨袭击，导致区域性洪涝灾害，造成重大经济损失和人员伤亡。[目的]为探明此次“23·7”华北极端降水过程的基本特征和形成原因，[资料和方法]基于地面自动站分钟级降水资料、风廓线雷达和雨滴谱仪观测及ERA5再分析数据，[结果]本文揭示了“23·7”华北极端暴雨的精细特征和天气学成因。[结论]结论表明：（1）此次降水过程持续时间长，累积量极大，特大暴雨落区、突破降水量历史极值的国家观测站站点密集分布在京津冀太行山近山地区，降水呈现显著极端性特征、区域性差异和阶段性变化。河北和北京太行山迎风坡地区出现持续性、强度相对稳定的强降水过程，雨滴谱分布偏向于高雨滴数密度、小雨滴直径的海洋型对流降水；京津冀平原地区总雨量明显弱于山区，但中尺度对流雨带活跃，降水阵性、对流性特征突出。（2）在“杜苏芮”台风残涡、西太平洋副热带高压、大陆高压等天气系统协同作用下，中层位势高度场出现罕见的“北高南低”加“西低东高”的稳定天气形势。北上“杜苏芮”残涡在高压坝以及太行山、燕山地形影响下移动缓慢，残涡中心北侧的地形障碍流与低空东南风之间形成稳定倒槽，京津冀地区出现持续性低层辐合，同时配合来自南海季风和东部洋面台风“卡努”的双路水汽输送，导致京津冀地区出现长历时、区域性极端暴雨过程。（3）在阶段性降水发展过程中，与台风残涡相关的倒槽、暖切变线、低空急流等精细结构调控了中尺度对流系统的组织和发展特征，其中31日早晨至上午京津冀地区出现超过22 m/s的超低空东南风急流活动，配合对流和地形抬升就等因素等影响，降水强度有明显增强，北京西部山前出现超100 mm/h的极端雨强。此次极端降水事件中的地形影响、中小尺度特征以及极端暴雨可预报性等问题尚待更深入研究。

• “23·7”华北极端强降水特征和水汽条件研究
• 姚秀萍,黄逸飞,包晓红,李若莹,周雅轩,马嘉理

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  摘要

  2024-03-13

• 摘要：利用地面气象站降水资料和ERA5再分析资料，对2023年7月29日—8月1日华北极端强降水的特征和水汽条件进行研究。结果表明，本次“23·7”华北极端强降水具有降水时间长、累计降水量大的特征，表现出显著极端性。降水主要位于太行山和燕山山前，最大降水中心与山脉走向基本一致，呈带状分布。极端强降水期间存在显著的环流异常，偏北的副热带高空急流、异常偏北的西太平洋副热带高压是此次极端强降水的关键环流；北上的台风“杜苏芮”残余环流、台风“卡努”和低空急流等是此次极端强降水的主要影响天气系统。此次极端强降水的水汽条件存在显著的阶段性特征，7月29日08时—31日08时主要降水区域低层辐合、高层辐散和上升运动强烈，低层气旋式风场发展深厚，水汽由台风“杜苏芮”残余环流近距离输送及其与“卡努”接力输送，并以前者为主，京津冀地区整层水汽处于净流入状态，最大水汽净流入量达1.5×108 kg/s；7月31日08时—8月1日08时上升运动、对流层低层辐合和高层辐散均显著减弱，低层气旋式风场厚度收缩，“杜苏芮”残余环流消亡，仅由台风“卡努”远距离输送水汽，京津冀地区内整层水汽处于净流出状态，最大水汽净流出量为5×107 kg/s。太行山和燕山地形的阻挡作用使得水汽辐合中心长时间滞留，同时其摩擦作用可能有利于山前上升运动增强，对本次极端强降水提供了有利条件。

• 利用同化资料改进WRF-Chem对华北秋季PM2.5预报的研究
• 李文凯,陈耀登,陈丹

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  摘要

  2024-03-12

• 摘要：气溶胶初始场同化能够提高WRF-Chem气象-气溶胶耦合预报的准确性。为了讨论气溶胶同化在不同时刻对耦合模式预报的影响,针对2015年10月一次重度霾污染过程,进行了一天四个不同时刻的气象-气溶胶联合同化及短时预报试验研究。结果表明,在同化气象资料的基础上同化气溶胶观测资料能够改善不确定性较大的排放源清单带来的模拟高估问题,减小初始场PM2.5的正偏差；随着初始场PM2.5浓度的减少,气溶胶导致的地面辐射的降低减弱,使得日间时刻6小时预报场的向下短波辐射量增加；日间近地面温度和湿度对辐射量变化的响应(增温减湿)呈现为在空间大面积上的吻合性和时间上的同步性,这种响应在循环滚动预报的影响下即使在夜间也得到了延续；近地面增温减湿的结构有助于边界层的向上发展,从而促进了气溶胶的向上传输,最终进一步减弱了预报场对地表PM2.5的高估。因此,气溶胶同化带来的初始场PM2.5信息的改善,使得6 小时耦合预报的结果更加准确。

• 风压平衡关系对高分辨率区域模式地面资料同化的影响分析
• 丁伟钰,万齐林,薛纪善,和杰,王洪

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  摘要

  2024-02-29

• 摘要：随着模式分辨率的提高，数值模式可分辨的短波信息增加，以地转平衡为基础的风压平衡约束关系，不能完全满足低纬度地区及对流尺度高分辨率模式资料同化的需求。本文提出了基于多重网格方法构建1km分辨率数值模式变分同化风压平衡约束关系的方案，基于GRAPES（Global Regional Assimilation and PrEdiction System）三维变分（Three-Dimensional Variational Data Assimilation，简称3DVAR）和1km分辨率中尺度区域模式开展了单点同化试验和典型个例分析。单点同化试验表明，气压和风的同化结果在没有平衡约束关系条件下比线性平衡约束下更接近观测。针对地面自动站资料同化试验表明新风压平衡约束关系将明显增加模式低层几十公里尺度的分析增量，其次是增加100至200公里左右尺度的分析增量。新风压平衡约束试验的同化分析增量相对于线性平衡约束的控制试验可以描述出更多的增量中心位置，更好描述低层水汽辐合，对模式初始0-3小时降水、0-6小时地面10米风和地面气压的模拟有改进。研究表明在大尺度风压平衡约束的基础上增加局地无风压平衡约束的订正，可以提高对流尺度天气系统地面短波信息的同化能力，改进高分辨率模式短临预报。

• 西南地区冬季异常冷湿/暖干的气候背景分析
• 庞轶舒,周长艳,王顺久,罗玉

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  摘要

  2024-02-27

• 摘要：本文通过历史诊断分析和个例分析探寻西南冬季异常冷湿/暖干气候配置的关键环流系统和重要影响因子。结果表明,全区大部冷湿/暖干是西南地区最常出现的气候配置,是降水和气温多变量经验正交分析(MVEOF)第一模态,方差贡献率达34.4%。该模态PC系数呈显著下降趋势。青藏高原高压和贝加尔湖附近高压反向变化构成的“北正南负”(“南正北负”)偶极型环流形势,有(不)利于增强的偏北风将中高纬冷空气输送至西南地区,同时加深(减弱)南支槽,有(不)利于水汽从印度洋输送到西南大部地区,是西南冷湿(暖干)气候配置的关键环流形势场。两个环流系统彼此独立,影响来源不同。秋季阿留申群岛南侧海温偏高(低)通过激发太平洋北美型(PNA)波列,增强(减弱)冬季北大西洋涛动(NAO),激发(抑制)Rossby波辐散东传,进而使得下游贝加尔湖高压增强(减弱)。秋季澳大利亚西侧海温偏低(高)有利于马斯克林高压增强(减弱),进而增强(减弱)索马里和菲律宾越赤道气流,使得赤道东印度洋和海洋性大陆对流偏强(弱),通过局地Hadley环流增强(减弱)青藏高原高压,是冬季青藏高原高压强弱重要的前兆外强迫因子。上述外强迫因子以及环流系统是2021年冬季西南异常冷湿的关键原因。

• 北太平洋副极地海洋锋四季变异特征及其与中纬度大气的联系
• 张然,陈圣劼,黄晶

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  摘要

  2024-02-06

• 摘要：基于高分辨率海洋与大气再分析资料，结合统计分析与动力学诊断，阐释了北太平洋副极地海洋锋区（Subarctic Oceanic Frontal Zone, SAFZ）四季变异的特征及成因，揭示了与SAFZ四季异常相伴随的中纬度大气环流异常特征及其对应的动力学过程。结果表明，SAFZ从秋、冬到次年春季强度逐渐增强，夏季相对较弱。海温经向平流过程和海气界面净热通量交换过程是制约SAFZ强度季节变化的主要因子：前者对维持SAFZ秋、冬、春季强度较强起主导作用，后者对夏季SAFZ强度减弱起重要贡献。在不同季节，伴随SAFZ强度的变异，边界层湍流热通量发生变异，非绝热加热异常引起锋区上方低层气温经向梯度与大气斜压性异常，在大气瞬变涡旋涡度强迫主导的影响下，中纬度北太平洋及我国东部、东北部等地的上空伴随产生相当正压结构的大气位势高度场异常和风场异常。

• GRAPES全球混合四维变分同化系统的方法研究
• 王凡,龚建东,王瑞春,陈耀登

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  摘要

  2024-02-01

• 摘要：[目的]随流型演变的变量间背景误差协方差特征非常重要，而变分系统中传统气候背景误差很难描述这些信息。虽然4DVar能通过切线性和伴随模式隐式演变初始背景误差协方差，但其存在开发维护复杂、计算成本昂贵等问题，而且在高精度可扩展全球大气模式中尤为突出。[资料和方法]为规避切线性和伴随模式，将四维集合预报误差引入GRAPES全球资料同化系统，发展了H-4DEnVar同化方案，开展批量循环同化及其预报试验和台风预报试验，并与4DVar方案对比。[结果]批量预报试验表明，四维集合预报误差的引入改善了分析场，显著提高了同化系统的全球预报能力；台风预报试验表明，H-4DEnVar中随流型演变的背景误差是台风路径预报误差减小的主要原因；与4DVar对比发现，考虑集合预报误差IO成本情况下，H-4DEnVar以4DVar 26%计算成本表现出基本相当的预报能力。[结论]H-4DEnVar同化方案在规避切线性和伴随模式的同时表现出了良好的同化预报效果，为在不使用切线性和伴随模式情况下实现四维同化提供了参考。

• 青藏高原区域资料同化的变分质量控制研究：参数优化及其有效同化
• 杨嘉瑞,和杰,马旭林,郝冰洁,张彤彤

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  摘要

  2024-02-01

• 摘要：青藏高原(下称高原)区域天气系统变化对其周围及下游区域的数值天气预报质量具有重要影响。然而,高原区域质量偏低且稀少的观测资料严重制约了同化分析效果和预报质量。变分质量控制方案(VarQC)具有合理利用不同质量观测资料改善同化分析性能的良好能力。鉴于此,本文在高原区域观测误差非高斯分布特征分析的基础上,构建了适应高原区域观测误差特征的“高斯分布+均匀分布”的变分质量控制方案(Flat-VarQC),优化了其关键参数,使其能更准确地基于同化新息向量调整观测对同化分析的影响权重,从而提高高原区域稀少观测资料的有效同化率,改善高原区域的同化分析质量。试验结果结果表明：高原区域观测误差具有更明显的“厚尾分布”特征,同化过程中单纯的高斯分布假设将导致观测资料的有效同化率偏低,从而降低了高原区域有限观测资料对同化分析的贡献；适用于高原区域资料特点的变分质量控制关键参数优化是充分发挥高原区域Flat-VarQC方案改善同化分析质量的关键；Flat-VarQC方案能够明显提升高原区域常规资料的有效同化率,吸收更多有益资料信息,剔除有害资料信息,从而提高观测资料对同化分析的正贡献。这对于高原区域中小尺度天气系统的同化分析和强降水预报具有更显著的改善效果。

• 北太平洋海温对ENSO事件响应的持续性
• 渠畅,祁莉

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  摘要

  2024-01-31

• 摘要：北太平洋海温的异常变化对海洋生态系统以及全球天气和气候都有着重要影响。北太平洋海温主要受ENSO的影响，并可以从ENSO盛期冬季一直延续到ENSO衰减年春季，存在着明显的持续性。然而，2000年前ENSO的影响仅能维持至次年2月，2000年后却能持续至5月，其持续性呈现明显的年代际增强。基于再分析数据探讨了这一年代际变化的特征以及可能物理机制。结果表明，ENSO事件对冬春季北太平洋海温影响的持续性在2000年后的增强，主要受到北太平洋区域的经向平流反馈以及海表热通量反馈的控制。2000年前，由ENSO激发的遥相关波列在春季已经减弱，热通量反馈的作用使得海温转暖。而在2000年之后，冬季偏西的海温异常使赤道对流可以在次年春季长时间维持在日界线附近，持续激发大气遥相关波列导致北太平洋上空在春季仍然存在显著的气旋性环流异常，并通过经向平流反馈以及热通量反馈使局地海温维持偏冷状态，对ENSO产生持续性响应，增强ENSO事件对其影响的持续性。

• 华北平原及沿山和沿海五个城市夏季短历时降水过程的日变化分析
• 丁乙,窦晶晶

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  摘要

  2024-01-24

• 摘要：利用华北平原294个国家自动站1980—2022年夏季（6—8月）逐时降水资料，分析了华北平原夏季短历时降水过程的日变化时空分布特征，结合地面气温、地面风的日变化，综合分析了四个沿山城市北京、石家庄、济南、郑州和沿海城市天津，在城市发展前期（1980—1989年）和后期（2013—2022年）短历时降水过程日变化特征及差异。结果表明：华北平原短历时降水过程整体呈现傍晚单峰的日变化特征；平原站点的达峰时间自东南向西北滞后。五个主要城市在城市发展后期，短历时降水过程的日振幅都出现不同程度的减小；沿山城市短历时降水过程日峰值出现时间提前了1—2个小时，而沿海城市天津无明显峰值时间，且高值时段提前；沿山城市50 mm以上短历时降水过程概率均有所增加，其中北京和石家庄40 mm以上的降水过程概率分别增加了2倍和5倍，而沿海城市天津40 mm以上的降水过程概率减小了43%。华北平原短历时降水过程的日变化与局地地形的热动力作用和地面盛行风有关。城市局地增温效应导致沿山沿海城市与周围地形热力差异更加明显，增强了沿山城市的山风和沿海城市的海风；同时，城市增温导致的城市午后地面风辐合增强。地面风场的变化可能是沿山城市短历时降水过程日峰值提前、沿海城市短历时降水过程集中时段变为白天的重要原因。

• 一种基于FSS评分定义的降水预报跳跃指数及其应用
• 薛一迪,黄向宇,卢冰,陈敏,夏宇

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  摘要

  2024-01-23

• 摘要：基于CMA-BJ系统提供的2021年8月9日两套降水预报结果（业务数值预报模式结果和同化试验）和2022年6月4日、2023年9月17日的业务数值预报模式结果，结合主观分析，利用四种客观评价指数（不确定度、均方根误差、跳跃指数和基于FSS评分定义的预报跳跃指数）对该系统降水预报不一致性特征进行了定量评估。三次降水过程的分析结果显示：基于FSS评分定义的预报跳跃指数不仅可以识别出2021年8月9日和2022年6月4日业务结果中降水量预报明显减小的3个预报时次，而且对于降水过程预报相对稳定的个例（2021年8月9日同化试验和2023年9月17日业务结果），随着预报时次逐渐临近最新预报，该指数整体呈现波动上升或者数值较大、波动较小的特征，表明15个连续降水预报特征逐渐与最新预报趋于一致或者大体相似，与主观分析结果相对吻合。由于预报跳跃指数关注选定窗区内的降水概率，不受降水量值的影响，因此能够更加直观地反映连续预报时次降水落区预报的空间分布特征，对于分析降水过程整体演变规律具有独特优势。其他三种指数对于降水预报不一致性问题的表征存在不足，例如不确定度和均方根误差显著受到降水预报量值的影响，同时不确定度不能反映预报不一致的时间特征，跳跃指数随预报时次逐时滚动变化较大，根据其筛选标准，确定的跳跃时次较多，与主观分析结果存在明显偏差。

• 广西沿海一次弱热带低压破纪录暴雨过程的诊断分析
• 覃皓,农孟松,翟丽萍,李佳颖,张惠景,蓝盈,黄晴,邱滋,黄明华

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  摘要

  2024-01-19

• 摘要：[资料和方法]利用多源实况观测资料以及ERA5再分析资料，基于大气热、动力诊断方程，[目的]对2023年6月7－9日广西沿海破纪录热带低压暴雨过程的成因及低压维持的可能机制进行了分析，[结果与结论]结果表明：（1）在中高纬与低纬天气系统相互作用的背景下，热带低压在广西境内移动缓慢，盘旋少动，促成了此次强降水过程的发生。期间大气热力、水汽因子均伴有显著的异常性，整层水汽通量散度、大气可降水量以及K指数的标准化异常分别达到-5.5、3.2以及1.3。（2）降水最强时段集中于夜间至凌晨，准静止的中尺度对流云团以及对流系统“列车效应”使降水不断在局地累积，造成破纪录累积雨量。（3）7日（8日）夜间至8日（9日）凌晨，热带低压东南侧（东侧）暖式切变线（边界层急流）以及陆面摩擦为强降水的发生发展提供了动力条件。9日边界层急流辐合强于8日切变线辐合，锋生强迫更强。热带低压系统增强导致的气压梯度力增大以及位势高度经向平流对应的气压梯度力作功过程促进了局地动能增长，是边界层急流发展的原因。（4）热带低压环流不断将南海水汽卷入其内部，水汽辐合及垂直输送使得湿层不断增厚，有利于降水效率增大。持续的暖湿输送有利于不稳定层结维持，使大气低层对流不稳定结构贯穿整个降水过程。其中，垂直风切变和大气斜压性的有利配置使得9日层结不稳定特征较8日更强，与动力条件相结合促使9日出现更强降水。（5）热带低压系统的维持主要受水平风场的辐合效应支撑，地转风分量在整个过程中贡献相对较弱，非地转风分量的水平散度项则主导了局地涡度的变化，这与非地转风惯性旋转后向热带低压中心辐合有关。

• 基于ConvLSTM融合RMAPS-NOW数据的雷达回波外推研究
• 王善昊,胡志群

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  摘要

  2024-01-17

• 摘要：[目的和资料方法]雷达回波外推是临近预报、人工影响天气作业及效果评估的主要参考依据之一，快速准确的回波外推技术，一直是雷达气象领域的研究热点。近年来，基于深度学习的时空序列预测模型在雷达回波外推中得到了广泛的应用。然而，这些外推网络架构的输入大多用16级色标伪彩色雷达回波强度产品转化而来的灰度图，丢失许多回波细节，并且随着外推时间增加，误差不可避免增大。回波的生消移动演变与天气背景紧密相关，因此，本文将北京城市气象研究院研发的新一代快速更新多尺度资料分析和预报系统的临近数值预报子系统（RMAPS-NOW）初始零场的部分物理量产品融入华北雷达拼图原始数据，构建多个雷达单元（Radar cells），并将这些Radar cells作为输入，基于卷积长短期记忆网络（ConvLSTM），设计了一个多通道雷达回波外推网络架构（MR-ConvLSTM）。另外，考虑到卷积算法的平滑性，构建了自定义损失函数，增加回波强度的时空权重进行时空衰减订正。选取114?E—115.4?E，40.65?N—41.65?N范围内2018—2021年的6—9月共13000组华北雷达组合反射率因子拼图，及RMAPS-NOW初始零场数据，其中80%共10400组为训练集，20%共2600组为测试集。引入的物理量包括多个高度层的u，v风（1350m），相对湿度（150m），水平散度（1350m）等，基于ConvLSTM，以及MR-ConvLSTM加自定义损失函数，分别训练得到5个雷达回波外推模型。[结果与结论]采用临界成功指数（CSI）、命中率（POD）、虚警率（FAR）作为评价指标，利用测试集对所有模型进行评估。基于引入物理量的MR-ConvLSTM训练得到的模型在20、30、35dBz反射率阈值下，比未引入物理量的基于ConvLSTM的外推模型CSI值平均高出4.67%、13.8%、5.98%，POD值平均高出3.1%、7.68%、8.38%，FAR值平均低出6.37%、8.54%、10.17%，同时引入三种物理量（rh、uwind、vwind）的外推模型在不同阈值的各项指标中综合表现为最好，其CSI、POD值在三种不同阈值下比未引入物理量模型平均高出16.01%、13.38%，FAR值平均低出14.88%。从模型应用的个例可视化也可以看出，引入物理量后有效提升了雷达回波外推的准确性，证明了基于MR-ConvLSTM架构训练的雷达回波外推模型有较强的泛化能力。

• 星载降水测量雷达降水反演算法敏感性分析
• 吴琼,尹红刚,陈林,商建,谷松岩,卢乃锰

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  摘要

  2024-01-09

• 摘要：以GPM KuPR的实测资料作为代理数据，评估了FY-3G PMR原型算法的精度。在此基础上，对R-Dm初值、相态以及NUBF订正因子paramNUBF这三个参数进行了降水反演的敏感性分析。首先，对调了层云和对流的R-Dm初值，比较了初值调整前后滴谱廓线，雷达反射率因子廓线以及降水率廓线的变化；其次，设计敏感性试验，分析了相态的误判对降水反演精度的影响；最后，通过设置不同的paramNUBF，评估了paramNUBF对降水反演的敏感性。[结果和结论]结果表明，FY-3G PMR原型算法反演的降水结构及强弱分布和KuPR具有很好的一致性，反演的相对误差小于10%，相关系数优于0.95。敏感性分析的结果表明雷达反射率因子廓线以及降水率廓线的反演对R-D_m初值不敏感，但是滴谱廓线的反演对R-D_m初值却比较敏感。亮带层相态的误判尤其是混合相态和固态以及混合相态和液态之间的误判，会影响0℃层附近的空中降水，但对地面降水的影响不大。paramNUBF作为高敏感性因子，与真值的差异越大，降水率廓线反演的误差就越大。[目的]开展星载雷达降水反演算法的敏感性分析不仅可以加深对降水反演理论和算法的认识，提高降水反演的精度，还可以为FY-3G PMR即将开展的外场试验，提供设计思路。

• 登陆中国的热带气旋风雨影响变化的RegCM4集合预估
• 吴婕,石英

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  摘要

  2024-01-08

• 摘要：登陆热带气旋通过带来狂风、暴雨，给中国沿海地区的人民生活和经济财产造成巨大影响，合理预估全球变暖背景下登陆中国热带气旋的风雨影响，可为中国沿海地区的防灾减灾工作提供科学指导。文章基于5个CMIP5全球气候模式驱动的区域气候模式RegCM4对当代和两种情景下21世纪末期的动力降尺度模拟结果，评估了区域气候模式对当代登陆中国的热带气旋强度、路径、风雨影响的模拟能力，在此基础上，对这些TC特征的未来变化进行了预估。结果表明：区域气候模式可以合理再现观测中登陆中国的热带气旋主要特征，但也存在一定的偏差。未来在RCP4.5和RCP8.5情景下，登陆辽宁、山东、江苏、广东、广西、海南和整个中国的热带气旋数量都将增加，其中辽宁、山东和江苏的增幅较大。相比当代，登陆中国后的热带气旋强度和大风影响将增加。登陆热带气旋的路径频率有向北移动的倾向，热带气旋导致的平均降水强度在大部分地区将加强，在山东半岛及其附近海域将减少。总体上，在全球变暖背景下，本世纪末期将有更强、更多的热带气旋登陆中国，且其带来的风雨影响也将加强。

• 2000-2019年西北地区云水资源时空特征研究
• 余杰,蔡淼,周毓荃,赵俊杰,欧建军

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  摘要

  2024-01-08

• 摘要：为认识西北地区的云水资源特征以及科学规划人工增雨开发空中水资源作业布局，利用2000-2019年中国地区1°×1°云水资源数据集，采用线性拟合和经验正交分解等方法，统计分析了西北地区云水资源(Cloud Water Resource，简称CWR)的分布及演变气候特征。结果表明：(1)从全区整体看，云水资源的相关物理量(包括：状态量、平流量、总量和降水效率)主要表现为夏季最高，春、秋季次之，冬季最低的季节特征。其中，春季云水资源总量约为1736亿吨(折合柱水量约为51.2mm)，仅次于夏季；春季水凝物降水效率为48.7%，相较于秋季，春季的云水资源开发潜力更大。(2)从区域内1°×1°网格的计算结果得到空间分布，受地势与环流的影响，近20年云水资源年总量及水汽年总量、水凝物年总量的多年平均空间分布呈“两高一低”的特征，高值位于西风急流区与季风影响区，低值区主要位于高原气候区。(3)近20年，西北区域格点的云水资源年总量平均以23.6 mm/a速率增加，其中春季的增加趋势最显著，增速为8.5 mm/a。季节分布上，CWR夏季最多，春、秋季次之，冬季最少；水凝物降水效率夏季高，秋、春季较低，冬季最低。(4)CWR年总量的EOF分解第一模态(EOF1)贡献率为78.2%，分布特征为区域东部较高，在2008年出现年际转折，开始转变为CWR量东部多西部少的分布格局。(5)在西北地区典型区域中，天山区域格点平均的CWR年总量以及水凝物降水效率均高于祁连山区，祁连山区的CWR在增加，天山区在减少。

• 苏沪城市群区域“出梅后期”对流初生客观识别方法及其时空分布特征
• 曹林兮,吴梦雯,罗亚丽,陈锋

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  摘要

  2024-01-08

• 摘要：本研究研发了一套利用天气雷达观测资料的对流新生（CI）客观识别算法。该算法定义“对流块”为雷达反射率因子达到35dBZ的连续强回波区域，如果某一对流块的前30min、周边一定范围内没有任何对流块，且它维持约20min以上，则该对流块被识别为CI。将这套CI客观识别算法应用于苏沪城市群区域“出梅后期”（从梅雨季结束到8月底，且排除热带气旋影响）CI识别，构建了该地区2019—2022年出梅后期高时空分辨率（10分钟、1千米）CI数据库，通过个例和统计研究，分析了CI识别结果对于算法中两个参数的敏感性。当判断对流回波是否为首次出现的区域半径（R）设为10 km时，对流块最小面积设为4 km2或2 km2（Test1，Test2）对CI识别结果的影响不大，两个实验都能识别出CI连续发生和相邻发生的复杂情况，Test1能够识别出Test2的83% CI事件，二者识别出的CI日数、逐日CI数、CI高频区分布、CI频次日变化等统计特征基本一致；当R设为30 km、对流块最小面积为4 km2（Test3），仅能识别出Test1的36% CI事件，其识别的CI数目不足，导致CI发生频次的空间分布和日变化的分析结果明显不同于Test1和Test2。识别结果表明，分析区域内有CI发生频次较高的3个子区域：沿长江的“上海—苏锡常—南京”城市带、从南通北部到黄海近海、分析区域西南侧的天目山系部分区域，CI频次日变化呈现午间（1100?—1400 BT）主峰特征。

• 利用短序列高密度站资料推算暴雨重现期方法研究及应用
• 王颖,杨佳希,杨宝钢,翟盘茂,廖代强,朱浩楠,邹旭恺,肖风劲,陈鲜艳

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  摘要

  2023-12-25

• 摘要：[目的]暴雨重现期是城市排水防涝设计的重要基础，通常基于长年代观测数据进行推算。但在无降水观测或观测时间较短的情况下，如何进行重现期推算和暴雨强度评估，是目前亟需解决的科学问题。[资料和方法]本文基于重庆市近11年高密度降水观测资料，建立了逐年日降水极值抽样数据集，以“空间换时间”的思想，对日降水极值样本进行空间抽样，通过与国家站长序列观测数据（＞60年）进行交叉检验，构建试验区目标点最佳百分位合成序列样本集，该方法简称为空间抽样合成法（SBS）。[结果]通过重庆地区34个测站长年代观测资料，采用SBS与邻近点替换、Cressman空间插值、年多个样法等推算的重现期降水量同“真值”进行对比检验，就平均而言，SBS的相对误差最小，其中含目标点样本的SBS相对误差最小为7.2%，临近点替代法相对误差最大为13.2%，表明SBS可以较好地用于我国复杂地形的重庆地区，利用短序列高密度站资料构建无长序列观测资料目标点处的长序列极值降水样本，从而开展概率拟合优选及暴雨重现期推算。在上述方法验证基础上，实现重庆地区2062个高密度气象观测站多年（50 a）一遇重现期降水量推算，提高了日尺度极端降水的精细化水平，结果能更好反映山地地形对降水的影响。[结论]SBS可以充分利用短序列高密度雨量站观测资料，实现区域内任意目标点重现期降水量推算，应用前景广泛。

• 适用于非静力大气模式的近似黎曼求解器应用研究
• 魏杰姝,陈春刚,张寅钲,唐杰,沈学顺,肖锋,李兴良

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  摘要

  2023-12-08

• 摘要：基于多矩非静力大气模式，开展了三类垂向近似黎曼求解器应用研究。[目的]多矩非静力大气模式具有高精度与数值守恒特性，其垂向采用守恒的有限差分格式进行数值离散，而网格单元边界通量计算是通过求解黎曼问题来实现的，因此采用合适的近似黎曼求解器对准确模拟非静力大气垂直运动显得十分关键。[资料和方法]LLF（Local Lax-Friedrich）、LMARS（Low Mach Approximate Riemann Solver）和HLLC（Harten-Lax-van Leer Contact）为计算流体力学中常用的三种近似黎曼求解器，它们计算代价和复杂性逐渐增加。[结果]一维标准数值试验表明：LLF计算最为经济，但具有较强的耗散；LMARS具有适用于大气流动的假设，对于数值粘性的控制较好且计算量不大；HLLC建立的三波模型可以避免对中间特征场的过度数值耗散。[结论]基于LLF近似黎曼求解器计算经济的特点，通过优化LLF近似黎曼求解器各特征波动的粘性系数，能够实现与LMARS、HLLC近似黎曼求解器相同的性能，且计算代价最优。二维非静力数值试验表明，优化的LLF近似黎曼求解器能够规避常规LLF近似黎曼求解器的数值耗散过大问题，正确模拟小尺度非静力垂直运动，达到更复杂的LMARS、HLLC近似黎曼求解器模拟效果且并未增加计算量，这为非静力大气数值模式提供了良好参考价值。

• 青藏高原大气边界层湍流特征的地基雷达遥感研究
• 洪岚,王寅钧,阮征,鲍艳松

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  摘要

  2023-12-01

• 摘要：资料和方法：基于2014年7月和8月那曲测站C波段调频连续波雷达（FMCW）、L波段探空以及梯度塔数据，目的：讨论和分析了边界层内的湍流特征。来自FMCW雷达的边界层高度(Z-zi)和探空数据的边界层高度(sd-zi)分别由雷达反射率因子（Z）的垂直廓线和理查森数法获得。本研究中也使用了再分析数据集的边界层高度(ERA5-zi)。然后这三个边界层高度（zi）数据集相互比较。也分析了不同感热通量(H)和稳定度(z/L或zi/L)条件下近地层和混合层湍流统计特征以及湍流谱。主要结果与结论如下：Z-zi与sd-zi的相关性略高于与ERA5-zi的相关性，大部分样本的一致性较好，但个别点差异较大。那曲Z-zi的日变化较为明显，Z-zi中值的日较差约为0.7~0.8 km。在北京时(BT) 16:00左右Z-zi达到最大值，样本中值约为1.2 km。随着H的增加，近地层、和RWT都在逐渐增加，增加的速率基本为线性的，而和RWT的增加的速率在H超过一定阈值后逐渐减小。当-z/L < 0.3时，和RWT都随-z/L数值增大而迅速增大；当-z/L > 0.3时增速明显趋缓。总体上混合层的最大值出现在约0.25~0.3zi的高度上，平均值约1.2~1.3 m2/s2。强不稳定时混合层内略小于弱不稳定时的结果。在混合层内的平均值随H的增大而增大。/随z/zi增高先迅速增大后逐渐减小，/极大值出现在0.35zi附近。随着z/L的减小，近地层归一化垂直速度谱谱峰左移，峰值变大。强不稳定时湍涡尺度变大，湍涡能量增强。根据泰勒湍涡冻结假设，估算出垂直方向以及与温度有关的湍涡的空间尺度分别约20 m和75 m。混合层归一化后的湍流垂直速度谱在0.5zi处的湍涡尺度和强度达到最大，其最大的时间尺度和空间尺度分别约10~15分钟和2.5 km。

• 热带气旋背景下广东龙卷气候特征和环境条件
• 黄先香,白兰强,炎利军,张泽宇,蔡康龙,植江玲

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  摘要

  2023-11-29

• 摘要：为研究热带气旋背景下广东龙卷发生的特征,利用1961—2022年广东历史龙卷灾情数据和欧洲中期天气预报中心第五代大气再分析资料(ERA5),统计广东热带气旋龙卷的时空分布、天气形势和关键热动力环境条件,并对比分析了不同热带气旋在相似路径下有/无龙卷生成的关键物理量差异。结果表明:广东热带气旋龙卷主要发生在珠三角、雷州半岛和潮汕平原。热带气旋龙卷占广东总龙卷数量的约42%,龙卷个数与影响广东的热带气旋数量呈显著正相关；8月为热带气旋龙卷的最高发月份,14-18时和06-10时为日内高发时段。这些龙卷主要发生在热带气旋中心的东北象限(或其前进方向的右后侧或深层环境风切变上切变区域)；热带气旋登陆后的2-18小时是龙卷发生的高发时段,龙卷生成时对应的热带气旋强度主要为热带风暴和热带低压。热带气旋背景下广东龙卷发生天气形势可分为偏南急流型和偏北急流型,两类天气型龙卷的生成位置超级单体复合参数(SCP)大值区和强龙卷指数(STP)大值区呈现出较好的空间匹配关系。对比热带气旋背景下龙卷与非龙卷的环境条件,发现在热带气旋中心的东北象限广东龙卷环境具有明显更大的夹卷对流有效位能(E-CAPE)和0-1km 风暴相对螺旋度(SRH1)(其差异均达到了95%置信水平的Welch t检验),E-CAPE和SRH1的组合能较好地指示热带气旋引发的龙卷潜势。对比热带气旋背景下广东龙卷与冷涡背景辽宁龙卷、热带气旋背景江苏龙卷和美国龙卷,发现广东龙卷的对流有效位能与美国相当,只有辽宁龙卷和江苏龙卷的约1/2,但广东龙卷SRH1是辽宁龙卷的2倍,约为美国龙卷的1/2。

• CMA-MESO公里尺度变分同化系统中极小化控制变量的重构
• 王瑞春,龚建东,孙健

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  摘要

  2023-11-27

• 摘要：重构GRAPES（Global/Regional Assimilation and Prediction System）全球区域一体化变分同化系统中的极小化控制变量，提升中小尺度同化分析能力，为中国气象局业务区域数值预报系统CMA-MESO提供公里尺度适用的同化方案。新方案采用纬向风速u和经向风速v替代原有流函数和势函数作为新的风场控制变量，采用温度和地面气压（T，ps）替代原有非平衡无量纲气压作为新的质量场控制变量，同时不再考虑准地转平衡约束，而是采用连续方程弱约束保证分析平衡。背景误差参数统计和数值试验结果表明，采用重构后的极小化控制变量，观测信息的传播更加局地，分析结构更加合理，避免了原方案在中小尺度应用时存在的虚假相关问题。而连续方程弱约束的引入，限制了同化分析中辐合辐散的不合理增长，帮助新方案在分析更加局地的同时保证分析平衡。为期一个月的连续同化循环和预报试验结果表明，新方案可以减小风场和质量场的分析误差，进而明显提高了CMA-MESO系统地面降水和10m风场的预报评分。

• 基于Attention-Unet网络的FY4A卫星降水估计
• 关吉平,高延波,黄从雷,李济,张立凤

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  摘要

  2023-11-27

• 摘要：准确的卫星降水估计是开展天气、气候、水文、生态等研究的重要基础，并且可以降低由降水直接导致的洪水等自然灾害造成的损失。 目前业务运行的卫星降水产品主要使用物理反演方法，存在反演过程中降水特征信息较为片面等缺点。近年来随着深度学习不断发展，其挖掘隐藏特征信息的能力也逐渐被引入到各种非线性过程研究。以Attention Unet网络为核心搭建具备处理卫星多通道数据能力的卫星降水估计网络框架，利用风云四A 卫星多通道扫描辐射计9-14通道数据构建数据集进行降水估计模型训练。 为评估该模型的效果，将Attention-Unet模型的降水估计结果与业务运行的卫星降水产品以及其他成熟深度学习网络进行对比。试验结果表明，Attention-Unet模型的降水估计效果要优于使用传统物理反演方法的卫星降水产品FY4A-QPE以及CMORPH，也要优于作为对比的Unet模型和PERSIANN-CNN模型。其次在风云四A多通道数据基础上，在模型训练中加入对降水有较大相关性的地形数据。试验结果表明模型在保持降水区域识别能力的基础上，降水量估计误差更低。

• 东亚冬季风指数对我国冬季气候变化表征能力的对比分析
• 敖康顺,耿新,张文君,王林

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  摘要

  2023-11-24

• 摘要：[资料和方法]利用1951-2022年ERA5再分析大气环流资料和国家气候中心全国站点气温和降水资料，[目的]将33个常用的东亚冬季风（EAWM）指数划分为海陆差异类、高压特征类、大槽特征类、低层风场类、中高层风场类和综合类六类，按类别对比分析了它们的线性变化趋势和年际、年代际变化特征，并就各指数对我国冬季气温、降水时空变化的表征能力以及与厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）、北极涛动（AO）等气候系统主要内部变率的关系进行了评估分析。[结论]结果显示：1）在趋势变化方面，我国冬季气候暖湿化特征明显，但仅大槽特征类和综合类指数反映出季风的减弱趋势，其余类型指数则多呈现微弱的增强趋势，表明EAWM各子成员对当前全球变暖的响应存在差异；2）在年际、年代际变化方面，EAWM指数主要表现为准4a、准8a和准16a的周期振荡，基本都能刻画出1980年代中后期EAWM的年代际减弱，对于2000年代中期EAWM的年代际增强，考虑了南北气压差的海陆差异类指数以及高压特征类、大槽特征类和中高层风场类指数能较好表征；3）在反映我国冬季气温变率的能力方面，除低层风场类指数外，各类指数表现良好，尤其是高压特征类指数的表征能力最佳，而在降水变率方面，高压特征类指数的代表性较差，低层风场类指数的指示意义最好；4）在与气候系统主要内部变率的关系方面，大多数指数能较好反映ENSO与EAWM之间的关系，其中低层风场类指数的表征能力最好。而在反映AO与EAWM之间的关系上，则是高压特征类和大槽特征类指数的表现更佳。[结果]总体而言，除趋势变化存在较大差异外，各类EAWM指数能够一致性地反映我国冬季气候变化的主要特征，但不同类别指数所表征的侧重点有所差异。因此，在分析EAWM相关科学问题时中应根据研究目的选择合适的指数。

• 江苏寒潮天气过程风险预评估方法研究
• 顾荣直,田心如,禹梁玉,陈小宇,李泽宇

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  摘要

  2023-11-24

• 摘要：本文利用江苏省1961—2020年70个国家站及1300多个区域自动站同时段的日最低气温重构数据，选取最低气温48小时最大降温幅度、累计降温幅度、过程日极端最低气温和寒潮过程持续天数共4个要素作为寒潮灾害气象致灾因子，综合信息熵赋权法和专家打分法确定各致灾因子权重，构建寒潮过程致灾危险性评估模型，形成致灾危险性指数长时间序列，采用百分位法，确定危险性等级。基于智能网格气温预报数据，计算寒潮过程预估致灾危险性指数，在此基础上结合承灾体暴露度及脆弱性信息，构建寒潮过程风险预评估模型，对高分辨率人口、国内生产总值（Gross Domestic Product，以下简称GDP）和小麦等承灾体进行风险预估，同时考虑前期气温对小麦生长的影响，修正了小麦脆弱性指标。结果表明：（1）江苏省历年寒潮过程发生频次总体呈现上世纪多、本世纪少的态势，北部地区发生频次显著多于南部地区；寒潮过程的气象致灾因子强度大体上具有西部强于东部、北部强于南部的分布特征；（2）通过对2022年11月28日—12月3日江苏全省性寒潮天气过程的个例分析，可以得出与实际灾情基本相符的寒潮天气过程的致灾危险性预评估和风险预估结果。

• BCC-CSM模式耦合同化对北极海冰次季节预测的影响
• 邱孙俊杰,刘向文,姚隽琛

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  摘要

  2023-11-07

• 摘要：[目的] 近年来北极海冰的加速融化对北半球天气和气候的影响逐渐加剧，开展准确的海冰次季节预测已成为迫切需求。[资料和方法]基于北京气候中心气候系统模式（BCC-CSM），采用多种耦合同化方案（大气同化、海洋-大气同化、海洋-海冰-大气同化）产生模式初值，开展多组预测试验（FST-A、FST-AO、FST-AOI），进而探讨了多圈层耦合同化对北极海冰次季节预测的影响。[结果]结果表明，随着耦合同化分量的增加，模式对海冰密集度气候态和变率的预测技巧逐渐提高，其中FST-AOI在所有试验中表现最优。多分量耦合同化对预测的影响存在明显的季节性差异，其在大多数月份（尤其是少冰期9－10月）能够明显降低海冰密集度预测误差，但在快速融冰期6－7月，若干海冰边缘区（波弗特海、东西伯利亚海、拉普捷夫海、喀拉海附近）的密集度误差随预测时间延长而快速加剧。[结论]因此，多圈层耦合同化在总体上能够有效改善北极海冰次季节预测，但其在快速融冰阶段对预测的影响存在较大不确定性。进一步诊断表明，在快速融冰期，采用多分量耦合同化初值的试验在预报开始阶段低估了海冰边缘区的密集度。在海冰-反照率正反馈机制影响下，这可能会增加地表短波辐射吸收，引起海水升温和海冰融化加快，进而导致海冰误差快速增长。未来研究将致力于继续提升海洋-海冰-大气多分量耦合同化的协调性，以持续改进北极海冰次季节-季节预测能力。