检索结果-内蒙古大学图书馆

气象学报 2025年第1期83卷 46-60页

作者：官晓军范能柱李婷婷庄瑶鲍瑞娟林晖福建省灾害天气重点实验室福州350007 中国气象局海峡灾害天气重点开放实验室福州350007 福建省气象台福州350007

基于1979—2020年孟加拉湾风暴(以下简称孟湾风暴)最佳路径资料、ERA5再分析资料和前汛期华南地区持续性极端降水过程(PEPE)个例,采用HYSPLIT模式和Fuzzy c-means聚类分析等方法,分析了影响PEPE的孟湾风暴活动特征及其水汽输送特征,研... 详细信息

基于1979—2020年孟加拉湾风暴(以下简称孟湾风暴)最佳路径资料、ERA5再分析资料和前汛期华南地区持续性极端降水过程(PEPE)个例,采用HYSPLIT模式和Fuzzy c-means聚类分析等方法,分析了影响PEPE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。结果表明:(1)与全年相比,前汛期孟湾风暴生命期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PEPE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PEPE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。未造成PEPE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高、中、低层天气系统的配合有利于发生PEPE,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中国南海水汽的作用,建立起南支水汽输送通道。以上研究结果加深了孟湾风暴对华南前汛期PEPE影响的认识,关注前汛期孟湾风暴的活动和关键环流因子的发展演变是PEPE监测、预测的新着眼点。

关键词：孟加拉湾风暴华南前汛期持续性极端降水过程水汽输送机制

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土壤冻融过程中的水热参数化方案研究进展

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高原气象 2025年第1期44卷 1-15页

作者：侯雅李伟平左金清中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 中国气象局地球系统数值预报中心北京100081 中国气象局气候预测研究重点开放实验室/国家气候中心北京100081

冻土是陆地冰冻圈的重要组成部分,其冻融循环变化能够影响土壤结构、土壤水热传输以及土壤生物化学等过程,并通过陆-气相互作用影响局地甚至全球天气气候。因此,研究土壤冻融过程对冻土区人类生产生活和了解区域外天气气候变化具有重要... 详细信息

冻土是陆地冰冻圈的重要组成部分,其冻融循环变化能够影响土壤结构、土壤水热传输以及土壤生物化学等过程,并通过陆-气相互作用影响局地甚至全球天气气候。因此,研究土壤冻融过程对冻土区人类生产生活和了解区域外天气气候变化具有重要的科学意义。本文回顾了土壤中的砾石、有机质对土壤冻融过程的影响及物理机制,总结了土壤冻融过程中水热参数化的相关研究成果,包括土壤导热率和水力学参数的计算、水热耦合方案以及冻融锋面计算方案等。相对于普通的矿物质土粒而言,砾石具有高导热率和低热容,有机质具有低导热率和高热容,他们对热量在土壤中的传输及土壤温度垂直分布有不同的影响。另外,砾石和有机质的存在改变了土壤孔隙度、土壤基质毛细作用与吸附作用,进而影响水分在土壤中的传输过程和垂直分布。已有研究表明:(1)当前大部分数值模式中土壤导热率采用Johansen方案及其派生方案进行计算,其中Balland-Arp方案考虑了砾石和有机质对土壤导热率的影响,该方案更好地刻画了土壤冻融过程中土壤导热率变化的连续性;综合考虑热-水-变形相互作用的导热率参数化方案可以较好地刻画土壤冻融过程中的水热耦合和土体冻胀的作用,对相变过程中土壤导热率变化特征的模拟更符合实际观测。(2)过冷水参数化方案刻画了土壤液态水在0℃以下存在的事实;相变温度方案描述了土壤相变温度低于0℃且不固定的事实;导水阻抗方案考虑了土壤冻结对土壤水分下渗的阻抗作用,改善了对冻土区水文过程的模拟效果。(3)土壤冻融过程伴随着水分的相变和能量的转化,水热耦合方案的发展能够较好地刻画土壤中热力-水文过程的协同变化特征,细化了对冻融过程中水分和能量相互作用的复杂物理机制的描述。(4)等温框架的数值模式通过模拟每层土壤中间深度的冻融过程代表该模式分层的整体特征,导致对冻融深度的严重高估或低估,尤其是对厚度较大的模式深层土壤,冻融锋面计算方案的提出和应用减小了这种模拟偏差。目前土壤冻融参数化方案的不足之处包括:绝大多数数值模式没有考虑土壤盐分导致土壤水的冰点降低这一事实;虽然大部分数值模式考虑了土壤有机质对土壤水、热传输的影响,但是模式中对土壤有机质含量及垂直分布的考虑与植被根系的生长状态脱节;模式模拟的土壤深度不足并且下边界通量为零的假定不符合实际情况。发展土壤溶质传输参数化方案以模拟盐分的分布、刻画植被根系生长过程和土壤有机质的分布特征、考虑深层土壤对浅层的热力学影响并完善数值模式中的下边界条件,这些是未来陆面模式改进土壤冻融过程模拟的可能方向。

关键词：土壤冻融过程参数化方案土壤导热率土壤水文参数冻融锋水热耦合

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不同极性下行地闪通道光学二维形态特征差异

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应用气象学报 2025年第1期36卷 90-98页

作者：梅吉吕伟涛齐奇许伟群武斌马颖刘恒毅陈绿文张阳中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室/中国气象局雷电重点开放实验室北京100081 中国气象局广州热带海洋气象研究所广州510080

基于2009年以来广州高建筑物雷电观测站50例下行地闪(正、负极性各25例)的数字图像,分析正、负地闪通道光学二维形态特征及两者间差异,结果表明:下行正、负地闪通道的分形维数差异显著,下行正地闪分形维数的平均值为1.11,而下行负地闪... 详细信息

基于2009年以来广州高建筑物雷电观测站50例下行地闪(正、负极性各25例)的数字图像,分析正、负地闪通道光学二维形态特征及两者间差异,结果表明:下行正、负地闪通道的分形维数差异显著,下行正地闪分形维数的平均值为1.11,而下行负地闪分形维数的平均值为1.21;为进一步对比它们的形态差异,分析分叉数量、回击通道转折次数和倾斜程度发现,下行负地闪通道分叉较多,平均值为35,而下行正地闪个例中有76%(19/25)仅观测到回击通道,无其他分叉;对于两者的回击通道,下行正、负地闪回击通道的倾斜程度及发展方向转折次数相差较为显著,正地闪回击通道倾斜程度的平均值接近于负地闪回击通道倾斜程度平均值的2倍,而负地闪回击通道的发展方向转折次数约为正地闪的4倍。

关键词：下行地闪不同极性闪电通道形态特征

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基于相控阵雷达的东北冷涡背景下γ中尺度涡旋对合并型弓状回波的影响研究

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气象 2025年第2期51卷 191-206页

作者：杨雪杨磊袁潮平凡曹世腾王改利中国气象局沈阳大气环境研究所沈阳110166 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 辽宁省气象灾害监测预警中心沈阳110166 中国气象局龙卷风重点开放实验室广东佛山528315 辽宁省盘锦市气象局盘锦124010

针对2023年7月6日辽宁雷暴大风过程,利用X波段相控阵雷达等资料,分析了东北冷涡背景下γ中尺度涡旋(MV)对合并型弓形回波形成雷暴大风的影响机制。结果表明:辽宁境内的雷暴大风区位于东北冷涡的东南象限,该区域受低空切变线和低空急流... 详细信息

针对2023年7月6日辽宁雷暴大风过程,利用X波段相控阵雷达等资料,分析了东北冷涡背景下γ中尺度涡旋(MV)对合并型弓形回波形成雷暴大风的影响机制。结果表明:辽宁境内的雷暴大风区位于东北冷涡的东南象限,该区域受低空切变线和低空急流的共同影响,具有极端的850 hPa与500 hPa温度差等有利于雷暴大风发生的环境条件;夜间近地面相对湿度接近70%,不利于形成强冷池,飑线没有弓状特征,造成的大风较为分散。随后飑线和孤立风暴合并,在合并高度处生成浅薄的MV,后侧入流急流(RIJ)的强度有所减弱;MV附近产生的微下击暴流导致了较强的冷池效应,在冷池边缘上升气流与风暴原始上升气流的共同拉伸作用下,MV的旋转加强且垂直向上伸展。MV上空形成Z_(DR)柱,表征此处存在强上升气流,尽管MV处风暴出现弓状特征,但是MV下方仍没有出现雷暴大风;随着MV旋转强度减弱后,风暴内的降水粒子在尺度和浓度上均出现快速减小的现象,降水蒸发作用导致地面出现更强的冷池,与此同时,MV下方的RIJ快速发展,导致MV下方强冷池和RIJ处集中出现雷暴大风。地面强风并非由MV发展增强造成的,而是RIJ向下发展与水凝物蒸发共同作用的结果。

关键词： γ中尺度涡旋(MV) 合并型弓状回波雷暴大风东北冷涡相控阵雷达

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长三角地区近地层臭氧高值特征及其成因分析

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环境化学 2025年第3期44卷 876-889页

作者：牟显金赞侯雪伟朱小东南京信息工程大学气象灾害预报预警与评估协同创新中心气象灾害教育部重点实验室气候与环境变化国际合作联合实验室中国气象局气溶胶与云降水重点开放实验室南京210044 中国气象局大气化学重点开放实验室北京100081

为研究长三角地区近地层臭氧污染现状及成因,对2018年3月1日至2021年2月28日三年间环境空气质量数据中的臭氧、二氧化氮和同期欧洲中期天气预报中心全球气候第五代大气再分析数据(ECMWF ERA5)进行了深入分析,结果表明,2018年至2020年间... 详细信息

为研究长三角地区近地层臭氧污染现状及成因,对2018年3月1日至2021年2月28日三年间环境空气质量数据中的臭氧、二氧化氮和同期欧洲中期天气预报中心全球气候第五代大气再分析数据(ECMWF ERA5)进行了深入分析,结果表明,2018年至2020年间,长三角地区臭氧浓度呈现夏季最高,春季次之,冬季最低的季节变化特征.空间分布上呈现明显的“北高南低”特征,春季和夏季的南北差异较明显,而秋、冬季的臭氧浓度在空间上分布较均匀.臭氧浓度日变化呈单峰型分布,06:00—08:00达到最低值,14:00—16:00达到最高值;臭氧污染事件主要发生在夏季的苏南和皖苏北地区;2018年月平均臭氧浓度呈单峰型分布,6月份达最高,2019年和2020年均呈双峰结构,受疫情影响,2020年的峰值浓度略有降低.2019年5月31日至6月19日期间,徐州地区臭氧污染持续20 d,南京地区持续18 d,为近三年长三角典型城市地区臭氧污染持续最长的时段.臭氧污染期间,两地的臭氧8 h滑动平均日最大浓度一直保持在高位.此外,温度达到峰值的时间较臭氧浓度峰值总是提前1 h左右,这可能与近地面大气光化学对气象条件响应速度的滞后性有关;徐州地区和南京地区发生臭氧污染事件的成因多与局地光化学反应有关,降雨量大幅下降也有一定贡献.除此外,徐州和南京两地在此期间存在两次明显的平流层向对流层传输过程(STT),是臭氧浓度升高的另一原因.此外,徐州和南京受南风和偏南风影响,缓慢的臭氧区域水平输送作用也可能会加剧本地臭氧污染.

关键词：长江三角洲臭氧污染时空特征平流层—对流层输送.

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基于再分析数据和集合预报产品的对流潜势评估

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应用气象学报 2025年第2期36卷 218-232页

作者：王婧卓陈静马若赟梁晨中国气象局地球系统数值预报中心北京100081 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 中国气象局地球系统数值预报重点开放实验室北京100081

该文对比2023年7月1日—9月30日欧洲中期天气预报中心第5代再分析数据(ECWMF reanalysis version5,ERA5)、中国气象局全球再分析数据(CMA global reanalysis,CRA)、中国气象局全球集合预报系统(CMA-Global Ensemble Prediction System,CMA-GEPS)控制预报产品与无线电探空仪观测数据计算的对流潜势指数,并利用国家雷电探测系统闪电定位数据识别雷暴潜势阈值。结果表明:ERA5数据的对流有效位能误差最小,与观测数据相关系数最高,CMA-GEPS控制预报产品次之,而CRA数据的对流有效位能存在正误差,且分布较为离散。复合参数表现与对流有效位能一致。ERA5数据、CRA数据、CMA-GEPS控制预报产品与观测数据的垂直风切变相关系数较高,但均存在较小的负平均误差。与0~6 km垂直风切变相比,ERA5数据、CRA数据、CMA-GEPS控制预报产品的0~1 km垂直风切变与观测数据的相关系数更低,平均误差更高,不宜用于开展对流潜势指数研究。对流有效位能和复合参数可在一定程度上区分雷暴事件和非雷暴事件,但潜势预报阈值会随着数据和区域的不同发生变化,是一种概率指标。

关键词：再分析数据模式预报产品对流潜势指数雷暴潜势阈值

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排放物气候效应指标GWP和GTP的研究进展

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气候变化研究进展 2025年第1期21卷 69-77页

作者：陈琪张华柳丽婷王秋艳周喜讯谢冰中国气象局地球系统数值预报中心北京100081 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 南京信息工程大学南京210044 近地面探测技术重点实验室无锡241035 中国气象局气候预测研究重点开放实验室国家气候中心北京100081

衡量排放物气候效应的指标有两种最为常见:全球增温潜能(GWP)和全球温变潜能(GTP)。这些指标是制定排放政策的基本科学依据,对制造业和相关经济部门的政策制定者有重要的参考价值,同时对理解排放和减排水平对过去和未来气候变化的定量... 详细信息

衡量排放物气候效应的指标有两种最为常见:全球增温潜能(GWP)和全球温变潜能(GTP)。这些指标是制定排放政策的基本科学依据,对制造业和相关经济部门的政策制定者有重要的参考价值,同时对理解排放和减排水平对过去和未来气候变化的定量影响有重要的科学意义。文中围绕IPCC第五和第六次评估报告针对GWP和GTP的讨论,对排放物气候效应指标的基本概念及其30余年的发展史进行了综述,详细介绍了常见排放物气候效应指标GWP和GTP的概念和算法,并系统分析了两者的区别和适用性。GTP与全球平均地表气温变化的关系更密切,因此在评估温室气体对地表气温的影响方面具有潜在优势。然而,GTP也存在一些不确定性,例如气候敏感性因素的影响、地球系统中的热交换以及目标时间点的选择。此外,还介绍了一些新的排放物气候效应指标,并探讨了排放物气候效应指标未来的发展方向。

关键词：排放物气候效应指标全球增温潜能(GWP) 全球温变潜能(GTP)

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2024年2月京津冀一次区域性对流暴雪诊断分析

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应用气象学报 2025年第2期36卷 190-201页

作者：索春男闫春旺陈军明花家嘉马凤莲纪策孙萌萌中国气象局雄安大气边界层重点开放实验室雄安新区071000 河北省沧州市气象局沧州061000 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 河北雄安新区气象局雄安新区071000

2024年2月20日06:00—21日08:00(北京时)京津冀地区发生一次伴随对流的暴雪天气,造成河北中南部极端暴雪,过程最大降水量为25.6 mm。利用京津冀176个国家气象观测站降水资料,雷达、卫星等多源观测资料,结合ERA5再分析资料对此次过程进... 详细信息

2024年2月20日06:00—21日08:00(北京时)京津冀地区发生一次伴随对流的暴雪天气,造成河北中南部极端暴雪,过程最大降水量为25.6 mm。利用京津冀176个国家气象观测站降水资料,雷达、卫星等多源观测资料,结合ERA5再分析资料对此次过程进行诊断分析。结果表明:此次过程是地面冷高压扩散南下携带冷空气经东北平原转向从渤海湾进入华北地区形成的回流暴雪过程。500~700 h Pa异常偏强的偏南风为京津冀地区暴雪提供充足水汽。极端暴雪发生在强切变、低对流有效位能环境,150 m~4 km高度的垂直风切变超过35 m·s^(-1),600~750 h Pa冷锋锋面存在条件对称不稳定层结,锋面次级环流在逆温层之上导致条件对称不稳定能量释放,形成高架对流,产生雷电、短时强降雪天气。

关键词：极端暴雪低层强切变条件对称不稳定高架对流

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融合时空重构单元和Transformer的雷达回波外推算法

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郑州大学学报(工学版) 2025年

作者：方巍王淏西南京信息工程大学计算机学院南京信息工程大学软件学院中国气象局流域强降水重点开放实验室/暴雨监测预警湖北省重点实验室中国气象局武汉暴雨研究所中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室

针对现有基于深度学习的雷达回波外推算法时空特征提取能力不足和建模能力有限的问题,提出了一种融合Transformer和时空重构单元(SRU)的雷达回波外推模型SRU-Former。首先,在模型的编码器和解码器中引入新设计的时空重构单元,通过分离... 详细信息

针对现有基于深度学习的雷达回波外推算法时空特征提取能力不足和建模能力有限的问题,提出了一种融合Transformer和时空重构单元(SRU)的雷达回波外推模型SRU-Former。首先,在模型的编码器和解码器中引入新设计的时空重构单元,通过分离、变换和重构的策略来提取雷达图像精细化时空特征;其次,在编码器和解码器之间引入Transformer的变体架构模型Poolformer,用全局平均池化操作代替自注意力机制,帮助模型对高度动态变化的雷达序列进行建模;最后,在江苏省气象雷达数据集和上海市气象雷达数据集上训练和测试,与目前主流的深度学习模型进行对比。在2 h外推任务中,CSI、FAR、MSE和SSIM 4个指标均取得最优值,在江苏数据集上CSI提升了0.020,上海数据集上CSI提升了0.048。实验结果表明:SRU-Former能够有效提升模型的预报准确率,外推后期对强回波区域的捕捉更加精确,细节纹理更加丰富清晰。

关键词：深度学习雷达回波外推 Transformer 时空重构单元全局平均池化

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CMA数值预报模式在线交互式试验管理系统

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应用气象学报 2025年第1期36卷 110-120页

作者：王彬胡江凯崔应杰周斌孙婧赵春燕娄盼星中国气象局地球系统数值预报中心北京100081 中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室北京100081 中国气象局地球系统数值预报重点开放实验室北京100081 国家气象信息中心北京100081 陕西省气象科学研究所西安710016

数值预报研发试验是改进数值预报模式性能的主要技术手段。模式试验管理系统是支持研发试验不可或缺的工具平台。面向数值预报统筹研发工作机制需要,并借鉴国内外相关研究工作,设计数值预报模式在线交互式试验管理系统。该系统采用浏览... 详细信息

数值预报研发试验是改进数值预报模式性能的主要技术手段。模式试验管理系统是支持研发试验不可或缺的工具平台。面向数值预报统筹研发工作机制需要,并借鉴国内外相关研究工作,设计数值预报模式在线交互式试验管理系统。该系统采用浏览器/服务器软件部署架构,提供模板编辑-流程编排-实例构建功能,支持灵活快捷设计模式试验,所有模块完全打通、一站式访问使用,通过个例数据治理、程序代码制品缓存等手段提升用户体验。系统实现对模式试验全过程的支持,包括模式试验的设计定义、试验实例的创建运行、作业监控管理、结果可视化与检验分析。系统已于2023年上线业务运行,多场景支持数值预报国省统筹研发。

关键词：数值预报模式模式试验试验管理系统在线交互式

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