LAPS同化MTSAT-2水汽资料在一次中尺度大暴雨模拟中的应用

中尺度分析系统LAPS(local analysis and prediction system)在国内已业务化多年,可以融合多种国内观测资料;但是针对卫星资料的融合应用研究还不够充分。为此,实现了LAPS融合MTSAT-2卫星资料的接口;并结合WRF模式,选取2014年7月24~25日发生在江苏及附近地区的一次强降水过程进行模拟。通过对比LAPS系统融合MTSAT-2卫星资料前后的物理量场的差异,以及经WRF模式预报的降水量差异,分析基于LAPS系统同化MTSAT-2资料对暴雨预报的作用。结果表明,LAPS融合MTSAT-2卫星资料后对地面相对湿度场和降水区域分布均有明显改善作用。利用多种评分方法对24 h累计降水进行检验,发现同化MTSAT-2资料对大雨及以上量级降水的预报改善作用明显,特别是对大暴雨级别的降水预报效果改善最为显著。     

数字化天气雷达组网拼图算法

数字化天气雷达组网拼图系统的建设是气象观测业务发展的趋势和重点。针对不同波长的常规数字化天气雷达和多普勒天气雷达拼图存在的问题，在系统介绍数字化天气雷达组网拼图的基本原理和具体算法的基础上，采取了dBZ转换和衰减订正等技术措施，较好地解决了多部天气雷达观测回波的可比性，代表性等问题，得到了较好的拼图结果。业务实验表明，通过采用给定的拼图算法，组建由多部不同波长天气雷达组成的天气雷达网是可行的。     

局地分析预报系统在龙卷强对流天气分析中的应用

融合多种探测资料的局地分析预报系统(LAPS)能够提供包含中尺度信息的高分辨率中尺度分析场,利用LAPS资料同化分析场分析2009年6月5日发生在江苏徐州的一次冰雹、龙卷强对流天气的中尺度特征.分析结果表明,(1)对流发生时,大气处于不稳定状态.(2)动力不稳定条件,为强对流天气提供了能量;而充足的水汽条件,有利于强对流的维持.(3)低层辐合、高层辐散的配置有利于对流运动的产生和发展.(4)强对流发生时会伴随强烈的上升气流.(5)从可降水量和水或物分布可以很好的识别出降水区和冰雹发生区.应用结果表明,LAPS输出的各种物理量场对强对流天气系统有较好的解释应用能力,能清楚地反映强对流系统的中尺度特征.     

3.5维雷达资料变分同化技术及改进方案在WRF中的应用

本文主要介绍3.5维雷达资料同化技术以及增加雷达垂直风场反演信息对该同化技术的影响,利用WRF模式建立了雷达变分同化系统,对同化效果进行检验。3.5维雷达资料同化技术是变分同化技术的扩展,使用多时次雷达观测资料,采用方程约束增加动力学、热力学信息,逐步反演得到风场、动力场和热力场。该技术使用3组连续多普勒雷达体扫资料,分三步获得分析增量以便在背景场基础上更新模式变量。首先利用连续两个时次的格点化三维径向风场来反演三维风场,然后利用连续两个时次的三维风场来依次反演出水平气压场与热力学变量。同时分析空间采用B-样条基底来降低空间的维数,并增加观测信息在空间上的扩散。但该技术也表现出垂直速度强度不够,浮力抬升作用不强的缺陷。针对本缺陷,本文讨论了通过物理初始化方法由雷达回波反演得到的垂直速度,并将该垂直速度作为观测信息同化进入3.5维变分同化中,考察原雷达资料同化方法以及改进方案对随后降水的改善。结果表明,对降水有明显的改善。     

多源探测资料在一次冰雹天气分析中的综合应用

利用风廓线雷达、地面加密自动站资料和多普勒雷达等非常规观测资料以及NCEP再分析资料,对2019年4月25日发生在莆田的一次冰雹过程进行分析,探讨多源探测资料在冰雹天气预报预警中的应用.结果表明,①500 hPa低槽、低层切变线和地面冷空气是冰雹发生的主要影响系统,不稳定层结、中低层切变线、高低空急流和地面辐合线提供了...     

基于数值模式订正背景场的多普勒雷达径向速度退模糊的改进

针对多普勒雷达径向风存在速度模糊的问题,提出一种基于数值模式背景场信息且对背景场信息再订正的雷达径向速度退模糊方法.利用中尺度数值模式模拟大气三维风场并将其作为背景场,基于背景参考和连续性原理对背景场进行多次风速偏差订正,使用订正后的背景场对雷达径向速度进行退模糊.针对两次台风个例进行多普勒天气雷达径向风的速度退模糊试验.结果表明,经过多次偏差订正的模式背景风场与观测的径向风偏差较小,能够较好地实现速度退模糊效果,避免径向速度大片区域无法退模糊或错误退模糊的问题,模糊区域径向速度廓线的不合理突变得到有效纠正,并能够在雷达各个仰角有效纠正一次模糊和二次模糊.     

三门峡市2012年7月4日短时暴雨过程诊断分析

基于常规观测资料、NCEP1°×1°再分析资料和三门峡多普勒天气雷达资料,对2012年7月4日三门峡暴雨的环境条件、散度涡度场和中小尺度特征等进行了分析.结果表明:大暴雨过程中低层辐合高层辐散,促进气旋式涡度增加,上升运动增强;反之亦然.中层波动使得中低层辐合和中高层辐散更加深厚,进一步增强上升运动.西南暖湿气流北上受弱冷空气阻挡在三门峡地区堆积,为暴雨提供水汽和能量.南下的弱冷空气与辐合线和低层切变线组成强有力的触发抬升机制.暴雨期间多普勒天气雷达反射率因子、径向速度和风廓线产品,跟踪暴雨前后垂直方向风的变化和辐合系统,在强降水的临近预报中有较高的参考价值.     

滇西北强对流灾害天气的多普勒雷达回波特征研究

 选取了2006年丽江多普勒天气雷达（CINRAD/CC）投入使用以来观测到的59次强对流灾害天气过程的雷达资料,重点分析了造成短时暴雨和冰雹的雷达各产品特征,初步得出：①触发丽江强对流天气的环境风场;②强回波在雷达速度场中切变类型、分布特征及其与强对流天气的相关关系;③丽江强对流天气初生阶段和旺盛阶段雷达反射率因子形状场、数值场、高度场、垂直累积液态水等指标的特征及其预警临界值;④灾害天气从初生阶段至旺盛阶段回波发展的时间间隔特征.通过分析丰富了丽江周边短时暴雨和冰雹的探测方法,得出部分多普勒雷达研究指标,对滇西北开展灾害性强对流天气的预警预报具有一定的指导作用.     

基于WRF风场再分析的银滩波浪场数值模拟

北海银滩海域实测波浪资料缺乏,为了获取银滩附近海域的波浪数据,以便对银滩水动力条件进行分析,利用WRF(全球气候模型)对NCEP(美国环境预测中心)的CFSR(气候预测系统再分析)资料进行再分析,得到北海区域高空间分辨率的10 m高度风场,并建立潮流模型以计算北海海域潮流场,进一步利用风场、潮流场成果建立MIKE 21 SW波浪模型对北海海域波浪场进行模拟计算及分析。结果表明:模型计算成果合理,可为银滩海域波浪分析提供有效的手段;北海银滩附近全年波浪以南向浪为主且趋于与银滩滩面垂直,全年浪高多为0.2~0.5 m,波浪周期一般为2~4 s。     

风廓线雷达资料在福建省气象局的业务应用现状与展望

简要总结了近年来风廓线雷达探测资料在福建省气象局的业务应用情况。风廓线雷达数据质量控制技术的研究提升了风场数据的可靠性和准确性,拓展了风场数据的应用范围,但仍有改进的空间。风廓线雷达为实时监测、分析天气系统尤其是中小尺度天气系统的发生、发展提供了可能,为提高日常的强对流和台风预报预警准确率提供了技术支撑,同时也对福建省新型风场资料在预报上的应用起引领和示范作用。在今后的研究中应结合其他观测资料进行综合分析,开展不同类型天气的关键机制应用。其资料直接或二次开发后应用到天气监测、个例分析中,有利于加强预报员对中小尺度天气系统物理机制的进一步认识和理解,提高短时临近预报水平。风廓线雷达组网资料用于数值模式资料同化中,亦能有效改进模式效果,目前在福建省已开始业务运行,将在今后的批量观测系统试验中不断完善。     

The onset and advance of the Asian summer monsoon

The transition from the winter monsoon to summer monsoon is characterized by the abrupt change of the atmospheric circulation. Although many studies on the intraseasonal variation of the Asian summer monsoon (ASM) have been made, there are controversial v…     

浙江沿海大风的天气气候特征

利用浙江嵊泗、嵊山、大陈、北麂、南麂站建站以来的风速资料以及NCEP再分析资料,对浙江省沿海发生的大风天气进行了分析.研究发现浙江省沿海的大风发生频率较高,全年有1/3为大风日;浙北沿海大风日数要略多于浙中南沿海;大风主要集中在秋冬季(每年11月至翌年3月),其次是夏季(每年的7-9月),冬半年大风多为冷空气大风,春季...     

The climate influence of anthropogenic land-use changes on near-surface wind energy potential in China

There is considerable interest in the potential impact of climate change on wind energy in China. The climate change of near-surface wind energy potential in China under the background of global warming and its association with anthropogenic land-use changes are investigated by calculating the difference in surface wind speeds between the NCEP/NCAR reanalysis data and the observations since the reanalysis dataset contains the influence of large-scale climate changes due to greenhouse gases, it is less sensitive to regional surface processes associated with land types. The surface wind data in this study consist of long-term observations from 604 Chinese Roution Meteorological Stations and the NCEP/NCAR reanalysis data from 1960-1999. The results suggest that the observed mean wind speeds significantly weakened and the near-surface wind power trended downward due to urbanization and other land-use changes in the last 40 years. The mean wind energy weakened by -3.84 W·m^-2 per decade due to the influence of anthropogenic land-use change, which is close to the observed climate change （-4.51 W·m^-2/10 a）.     

Study on wavy distribution of rainfall associated with typhoon Matsa （2005）

An analysis is made to investigate the structure features of the extensive heavy rainfall left by typhoon Matsa, after its landfall in mainland China in August 2005, based on a range of observational results, including surface intensive observation data, TBB data from China's FY-2 satellite, and NCEP 1°×1° reanalysis data. The study tries to explore the interaction between atmospheric waves, 3-D atmospheric structures, and typhoon rainbands. Observational facts, diagnostic analysis, and atmospheric wave theory are used to look into the formation mechanism of distant typhoon rainbands. Results show that (1) Matsa rainbands have the features of noticeable wave train distribution and long distance propaga-tion; (2) the typhoon rainbands extend as far as 2000 km northwardly from the typhoon center, with a wavelength of 500―1000 km and a wave period of 12―24 h; (3) the wave structure of Matsa rainbands is closely associated with the corresponding wave variation of the ambient 3-D atmospheric structures, including disturbance vorticity, divergence field, vertical motion field, water vapor flux divergence field, etc. (4) both observational facts and theoretical analysis show that the northward extending typhoon rainbands are associated with the mixed effects of atmospheric inertia wave and internal gravity wave; (5) only under proper atmospheric stratification and vertical wavenumber of gravity wave, can a ty-phoon stimulate such a wave being able to reach such a distance, and result in extending wavy rain-bands.     

西北太平洋2001-2014年热带气旋结构变化的环境垂直风切变和水汽场统计

利用Best Track资料、TRMM卫星资料和NCEP再分析资料中2001—2014年西北太平洋海域385个热带气旋(TC)的4967个观测记录, 将TC结构变化分成9类, 并分析 TC结构变化对垂直风切变和水汽场的响应。结果表明, 西北太平洋强度增大的TC主要伴随东风切变, 强度减小的TC主要伴随西风切变。在较强的垂直风切变(v > 5 m/s)作用下, TC的结构变化没有明显的水汽异常; 而在较弱的垂直风切变(v ≤ 5 m/s)作用下, “增强增大” (“缩小减弱”)的TC伴随着正(负)水汽异常。     

台风“美莎克”致洪暴雨精细化特征及成因分析

为分析2020年台风“美莎克”致洪暴雨成因，利用自动气象站观测、风廓线雷达、NCEP再分析等资料，对暴雨的精细化特征进行诊断分析，并与2012年台风“布拉万”进行简要对比。结果表明：台风“美莎克”带来的降水具有风雨影响范围大、降水持续时间长、降水呈非对称性等特点；“美莎克”在东北地区造成的强降水与它和西风带系统结合关系密切，北上台风进入我国东北地区后呈非对称性结构发展，台风西侧干冷空气的卷入和锋生区导致了其降水的持续和非对称性分布；“布拉万”与“美莎克”的大尺度环流均表现为“西低东高”的形势，但是“美莎克”环流的异常程度、系统随高度向西倾斜的程度及锋区强度均强于“布拉万”,因此降水也表现为持续时间更长、范围更大的特征。     

利用信号场作深圳宝安机场的雷暴分类研究

利用深圳宝安机场2001～2010年雷暴观测资料和NCEP/NCAR再分析资料,运用统计方法研究近10年来雷暴发生的气候特征。利用主成分分析方法提取宝安机场夏季雷暴日500hPa高度信号场共同特征,并根据主成分分析前3个模态归纳出3种易出现雷暴的天气类型:台风型,高空槽、切变线型和副热带高压型;其中近10年来副热带高压型在夏季出现的频次最高。从年际变化来看,高空槽、切变型和台风型都是呈减少趋势,而副热带高压型无明显变化趋势。     

豫北旱区一次转折性降雪天气过程分析

利用欧洲中心再分析资料、NCEP再分析资料、常规观测资料和加密观测资料,对2011年2月9—10日豫北初雪过程进行分析,结果显示:导致华北大部、黄淮等地降水偏少,发生气象干旱的主要原因是北方冷空气势力强而南方水汽输送条件差;该次降雪过程是受高空短波槽和地面倒槽共同影响所致.     

宁夏冬季气温变化与大气环流异常的关系

利用1961~2015年冬季(12月到次年2月)宁夏20个气象站月平均气温资料,NCEP/NCAR发布的500 h Pa位势高度场和海平面气压场,200 h Pa、850 h Pa风场月平均再分析资料,运用线性倾向估计、M-K法及合成分析等方法,在研究宁夏冬季平均气温的年际变化及年代际变化特征的基础上,分突变前后的冷、暖期时段进一步分析大气环流场不同影响因子与宁夏冬季气温异常的关系,揭示宁夏冬季气温异常的成因。结果表明:(1)宁夏冬季平均气温由冷变暖的趋势非常显著,在1985年之前为冷期,1985年以后为暖期;冬季平均气温年代际变化在20世纪增暖趋势显著,21世纪后上升趋势趋于平缓。(2)不仅500 h Pa位势高度场的乌拉尔山高压脊和西太平洋副高是影响宁夏冬季气温异常的主要系统,海平面气压场的西伯利亚高压也是影响宁夏冬季气温异常的关键系统;高低空的偏北气流和偏南暖湿气流异常流场也对宁夏冬季气温变化造成一定影响。