摘要:

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摘要:〖HT5K〗本研究建立了川渝地区地基GPS(global positioning system,全球定位系统)遥感水汽的本地化计算模型,开发出GPS遥感水汽的计算软件包,开展了局域地基GPS观测网遥感大气水汽的试验及业务应用,反演出30 min间隔的高时间分辨率GPS可降水量序列。评估了反演精度,研究了GPS水汽产品在气象业务应用的可行性。研发了可搭建在MICAPS (meteorological information comprehensive analysis and process system)平台上的地基GPS水汽监测业务化应用系统,实现了局域地基GPS观测网数据的实时传输、数据解算、可降水量反演和GPS水汽产品的可视化,并在气象业务部门试运行,在强降水、暴雪等灾害性天气预报中发挥了独特作用。

摘要:利用2010年8月石家庄地基GPS反演的可降水量资料、地面加密自动站和常规天气资料，对一次由副热带高压进退引起的强降水天气过程中的GPS可降水量和假相当位温的演变趋势进行了分析。结果表明：1）降水通常出现在GPS可降水量高于基值时，尤其是在GPS可降水量达到极大值前后，极大值阶段对应强降水；GPS可降水量上升后期若有高空槽扰动，则出现对流性强降水；GPS可降水量下降初期仍将维持弱降水。2）非对流稳定性降水的GPS可降水量呈波状变化，变化幅度相对较小，呈多峰型，强降水与GPS可降水量的大值阶段对应；对流性降水过程中，GPS可降水量升降剧烈，GPS可降水量和降水强度的峰值刚好对应。3）降水多发生在GPS可降水量偏离系数为正时，强降水一般出现在偏离系数超过1时。当GPS可降水量剧烈增长，降水性质为对流性雷雨或阵雨时，对应的偏离系数可比稳定性降水的略小。4）前期高能量的积累是降水发生的必要条件，副高降水出现在假相当位温的快速下降阶段或谷值区。假相当位温峰值越高、升降幅度越大、高值持续时间越长，相应的降水就越强。

摘要:采用NCEP／NCAR再分析资料,利用质量流函数方案和EOF(empirical orthogonal function,经验正交函数)分解,研究了1979—2006年夏季105～125°E范围垂直经圈环流的变化特征及其与邻近海域海温变化的联系。结果表明:1)在105～125°E区域,夏季北半球Hadley环流明显偏强,和南半球Hadley环流对称出现,形成明显的“Hadley环流对”。2)小波分析显示,Hadley环流变化有准2～4 a和4～6 a周期。近28 a来,南半球Hadley环流有南退趋势,北半球Hadley环流逐渐增强,尤其是20世纪90年代中期之前,这种变化较显著。3)105～125°E区域夏季“Hadley环流对”的异常和邻近海域海表温度关系密切。无论是IOD(Indian Ocean Dipole)事件还是ENSO均对东亚经圈剖面内“Hadley环流对”产生影响,Hadley环流的主要模态EOF1与同期和滞后的SSTA的相关在太平洋上表现出El Nino发展期、盛期的海温分布形态。南半球Hadley环流偏北(南),北半球Hadley环流减弱(增强),则到来的冬季的El Nino(La Nina)发展,这对ENSO事件具有一定的预报意义。IOD事件对南半球Hadley环流的影响是显著的,当负IOD事件时,南半球Hadley环流减弱,但正IOD事件时并未显著相反。

摘要:利用NCEP／NCAR再分析资料,采用波包传播的诊断方法,对2005年3月24—25日发生在西藏中东部地区的强降雪过程中波包的传播和积累特征进行分析,发现500 hPa高度场波包分布特征与强降雪产生的区域有着较好的对应关系,在强降雪产生的时段内,高度场扰动能量有着明显的积累和增强。从波包的传播特征来看,受印度洋和孟加拉湾低值系统活跃的影响,来自孟加拉湾的暖湿气流不断向青藏高原输送,继而为西藏林芝地区强降雪过程提供了充足的水汽来源。高纬的冷空气南下与西南气流交汇促使了这次强降雪天气过程的产生。

摘要:通过两个强对流风暴个例,利用探空资料辅以卫星反演方法,揭示了强对流风暴中同质冻结增温这一事实。探空观测到在强风暴中同质冻结潜热释放造成该层内的空气增温达5 ℃以上,风暴中强上升气流使云滴没有足够的时间长大,云水向雨水转化和云的晶化会被推到更高的高度,在到达同质冻结高度之前,异质核化过程没有太多的时间消耗大量云水,多数云滴被带到同质冻结高度以上时迅速冻结,造成潜热的集中释放,使周围的空气增温。NOAA卫星观测到的云顶的大量由同质冻结形成的小冰粒子以及过顶现象,进一步证实了同质冻结潜热增温。当探空仪靠近风暴、对流层顶又距同质冻结高度层较近时,同质冻结增温作用有可能被探空仪观测到。

摘要:利用分别位于雷州半岛北部、中部和南部的湛江站59 a、雷州站46 a和徐闻站42 a的气象资料，分析了雷州半岛雾发生的规律及生消机理。结果表明：三站年雾日数变化趋势基本一致，呈“W”状，局部峰值明显升高。三站的年平均雾日数分别为247 d、304 d和210 d。雷州半岛雾日主要出现在每年的1—4月及12月，3月雾日数最多，7月雾日数最少。近10 a湛江站夜间雾发生频率为90%；短雾多，持续时间在4 h以内的占75%。雾形成的天气形势可分为高压入海型、低压前型、冷锋前型、静止锋前型、鞍形场或均压场型5类，主要是平流雾、锋面雾和辐射雾。3种雾消散的天气形势是新冷空气补充南下、雾滴出现碰并沉降形成小雨或日出后雾滴蒸发。统计雷州半岛三站2000—2009年雾次频数得出，成雾概率最大的气象条件是气温为15～25 ℃、〖WTB1X〗T〖WTB1〗-〖WTB1X〗T〖WTB1〗d≤10 ℃、〖WTBZ〗Δ〖WTB1X〗p〖WTB1〗3在-35～-2 hPa和15～25 hPa之间、风向为NNEESE及风速小于5 m/s。L波段雷达探空大雾个例分析表明：雾顶高度在15 km左右，雾中温度随高度增加而减小；雾中相对湿度大于92％，15 km之上急剧减小，3 km以上保持不变；〖WTB1X〗T〖WTB1〗-〖WTB1X〗T〖WTB1〗d为12～64 ℃；近地面风速为2～6 m/s，风向随高度顺时针旋转，雾中有暖平流。

摘要:由温度、气压和水汽压决定的大气折射率会影响天气雷达电磁波的传播路径和目标回波的相位。因此,通过测量目标回波相位的变化能够算出大气折射率的变化,进而得到水汽信息,为研究局地对流天气和水汽平流提供资料。本文阐述了多普勒天气雷达反演大气折射率的原理和方法,并利用江苏省气象台的S波段多普勒天气雷达反演了一次雷暴过程前后的大气折射率,表明了雷达探测大气折射率的可靠性。这项工作有望为研究水汽变化和天气过程提供高分辨率的遥感资料,也可以为数值模式提供水汽场辅助数据,有良好的应用前景。

摘要:为了考察具有多种特征尺度四阶递归滤波器在极端暴雨事件预报中的应用效果和能力,利用GRAPES三维变分同化系统,对2007年7月16—19日的川渝暴雨过程进行了模式分析。共开展了3组模拟试验:第一组试验在模式中使用单一特征尺度的一阶递归滤波;第二组试验在模式中使用由3种不同特征尺度的四阶滤波拟合而成的四阶递归滤波;第三组试验在模式中使用由3种不同特征尺度的一阶滤波拟合而成的一阶递归滤波。结果表明,具有多种特征尺度的递归滤波的预报效果要好于单一尺度的递归滤波。相比而言,由3种不同特征尺度的四阶递归滤波对预报的改进最大,不论是降水的落区还是降水的强度都有很大程度的改善,对水汽的调节更为理想。

摘要:利用1951年1月—2007年10月中国160站逐月降水资料计算了12个月时间尺度的标准化降水指数(ISP)。依据旱涝等级划分标准统计中国各年代干旱发生的频率,并用MannKendall法分析干旱的年代际变化趋势。结果表明,20世纪50年代中国干旱集中发生在新疆南部,60年代主要发生在新疆北端至黄河上游一带地区和以长江中下游为中心的东南部地区,70年代发生在黑龙江、吉林一带以及长江中游地区,80年代发生在西南、华北的两条纬向分布带上,90年代发生在长江、黄河中游地区,21世纪初干旱主要集中在华北北部和内蒙古东部地区。和此前10 a相比,趋向干旱的地区在20世纪50—60年代主要位于新疆北部、内蒙古东部以及长江下游至东南部地区,60—70年代主要位于东北地区,70—80年代主要位于山东、西南东部,80—90年代主要位于长江、黄河中游之间,90年代至今主要位于华北北部、内蒙古东部和黑龙江东部地区。80年代前后中国干旱高发区的地理分布发生了一次年代际跃变。50—70年代中国干旱主要发生在西北、东北、江淮流域以及长江中下游至华南地区,而80年代至今干旱高发区转移到以前的干旱低发区。50年代至今,吉林和黑龙江东部以及自河北至贵州的狭长干旱带的干旱化趋势增长迅速,而新疆、甘肃、青海一带的干旱化趋势显著下降。

摘要:利用新一代中尺度数值预报模式WRF22和1°×1°的NCEP气象再分析资料,对2009年9月17日发生在江苏南部地区覆盖沪宁高速公路的一次大暴雨天气过程进行了数值模拟。经AWMS(the automatic weather monitoring system)实测数据验证,此次天气过程的模拟效果较为理想。对模式输出的物理量进行诊断分析后发现:长江中下游地区的〖WTBZ〗β〖WTB1〗中尺度低涡的发展、移动对暴雨过程中降水的加强和维持起着重要的作用;水汽辐合带在500 hPa以下非常显著,在暴雨区形成了深厚的高湿环境,为暴雨的产生、加强和维系提供了重要的水汽条件;暴雨区内前期及降水过程中都存在较为强烈的垂直运动,且涡度场与散度场在垂直结构配置上一致,使得大气层结不稳定能量释放,形成了旺盛的对流天气;对流层中上层大气为中性层结,低层为位势不稳定,所以整层大气有对流发展,有利于暴雨的形成。

摘要:对1951—2008年中国160站年和四季的气温、降水序列是否服从正态分布进行显著性检验,以此为基础进一步对气温和降水序列中的年代际异常分量显著性作了严格的统计学分析,结果表明:1)大多数测站气温序列服从正态分布,大多数测站降水序列不服从正态分布;气温、降水序列是否服从正态分布与地域有一定联系。2)气温、降水序列中年代际变化分量的显著性存在明显差异,多数测站气温序列年代际分量显著,只有少数测站降水序列的年代际分量显著。3)因为1951—2008年中国160站年、季气温和降水序列不全服从正态分布,特别是降水序列的非正态性严重,建议对它们的统计显著性检验采用Monte Carlo方法。

摘要:利用NCEP／NCAR北半球1958—1997年40 a中平流层(10～70 hPa)逐日位势高度场再分析资料,计算出其余弦球函数〖WTB1X〗〖AKY～〗C02 的系数A02。根据A〖WTB1〗02 稳定由负转正的日期,确定了中平流层各层环流由气旋型转换为反气旋型的日期。结果表明:1)由冬入夏,20 hPa环流最先由气旋型转换为反气旋型,平均为4月24日;6月17日向下传播到70 hPa,历时54 d,此时整个中平流层进入盛夏。2)50、70 hPa环流转型日期具有明显的年代际变化特征。分析表明,50、70 hPa环流转型日期与低纬平流层纬向风准两年振荡存在显著正相关关系。

摘要:利用数值模式的高分辨率模拟结果研究了夏季东亚副热带西风急流短期强度变化过程中的非地转平衡特征。结果表明,急流区为非地转风的正值区,最大值区域位于急流中心北侧,主要的负值区位于急流入口区附近。急流核南侧非地转风呈反气旋式切变,入口区呈反气旋式切变,入口区北侧和出口区北侧有弱气旋式切变。非地转风对急流的强度变化及其程度均有一定的指示性,地转偏差与急流短期强度的变化有密切的联系。最大偏差风的变化超前于纬向风的变化约6 h。非地转风涡度的分布存在着中尺度的特征:极值区域大小只有中尺度的范围,且正负相间。中尺度涡度极值区主要集中于3个区域:太行山脉、长白山脉以及日本本州岛。这3个区域均对应于高度超过1 000 m的中尺度地形区域,高空急流的非地转涡度大值区与中尺度地形对应相关。中尺度降水区分别与非地转风涡度极值密集区相对应。

摘要:为了揭示污染大气（气溶胶浓度增加）对于冰冻灾害天气尤其冻雨的影响，利用可分辨云模式（WRF）对2008年1月18—21日中国南方地区一次冰冻灾害天气进行了研究。结果表明：污染气溶胶对此次冰冻天气的区域降水有一定的抑制作用，其中对冻雨的抑制作用更为明显，尤其表现在对较强冻雨过程的抑制作用。微物理过程分析表明，贵阳地区冻雨形成机制表现为过冷云机制（暖云机制），污染气溶胶使云内云水含量浓度增加，使得冰相粒子撞冻过冷水这一过程进行的更加充分，引起过冷却雨水含量减小，进而导致地面以固态降水为主，抑制了冻雨的产生。

摘要:作物花粉自动采集传感器通过ARM(advanced RISC machines)控制简易机械臂操作采样平台上的载玻片捕获空气中自由扩散的花粉粒子,并将载玻片置于生物显微镜下,通过CMOS(complementary metaloxidesemiconductor)视频传感器将生物显微镜生成的光学图像转换成数字图像,经嵌入式ARM单片机计算处理并存储。利用外场实测资料和标准医用血球计数板,对仪器进行几何尺度标定及载玻片拍摄抽样定标。仪器光学放大倍数F定为328,视场真实面积〖WTB1X〗S〖WTB1〗为1516 mm2,当拍摄抽样数N为50次时,花粉密度相关系数大于95％。当抽样精度一定,花粉浓度大时,可适当减少抽样数目。体积较小的水稻花粉需要拍摄抽样40次,而体积较大的玉米花粉则需要拍摄抽样80次。因系统几何失真引起的光学放大倍数F随显微视场半径变化,使得实测取样面积误差最大可达1375％。

摘要:利用2004—2006年ACE、WIND卫星观测的太阳风数据和相应时期反映磁暴大小的〖WTB1X〗D〖WTB1〗st指数,针对200个不同级别的磁暴事件,分析了磁层顶日下点距离〖WTB1X〗R0与磁暴D〖WTB1〗st指数的线性相关性。分析显示,在极端太阳风条件下,〖WTB1X〗D〖WTB1〗st指数时间序列比借助于Chao Model计算出的磁层顶日下点距离〖WTB1X〗R〖WTB1〗0的时间序列延迟了约3 h。经修正时间延迟后,对磁层顶日下点距离〖WTB1X〗R0与磁暴D〖WTB1〗st指数的线性相关性进行分析。结果表明:发生超级磁暴时,二者线性相关系数的均值为077;大磁暴时,线性相关系数的均值为074;中等磁暴时,线性相关系数的均值为047。此外,用最小二乘数据拟合得到了不同级别磁暴时的〖WTB1X〗R0D〖WTB1〗st关系图。

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