- 许健民;
介绍温带气旋和梅雨锋的卫星云图特征。温带性气旋是来自不同方向的三支气流(暖输送带、冷输送带、干带)的汇合过程,梅雨锋气旋是气旋簇中的一系列气旋波中所处纬度最低的。在西藏高原东侧的中国东部地区,由于与特定地形、地理条件相伴的动力、热力作用,对流层上部从高原东伸的脊与它北侧的副热带急流夹得很紧,两者之间有多方向的外流;而对流层下部有极其潮湿的东西向切变线。这样的大气三度空间结构,趋向于符合对称不稳定条件,这使得密实、连续的梅雨锋云带得以稳定、持续地维持。也正是由于雨带上空被潜热加热的气流向东南扩散下沉,十天甚至半个月以后,环流形势将发生调整:或出现副热带高压加强,雨带北抬;或形势转变为经向型。经向型云带里不同区段云的密实程度有差异,这与沿云带低层气流的汇合、涡度以及云带与西太平洋热带扰动之间的相互作用有关系。
2021年03期 v.11 14-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 6001K] [下载次数：414 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 李俊;张鹏;陈林;韩威;陆其峰;巩欣亚;王培;李正龙;
开发、维护和使用新的天基观测系统非常昂贵,并且从仪器发展和配置的完成到业务应用通常有明显的时间延迟(6～12个月)。因此需要事先对现有和未来观测系统的影响和应用技术进行定量评估,以优化包括仪器指标确定、轨道选取、星座布局和数值天气预报(Numerical Weather Prediction-NWP)等应用。观测系统模拟试验(Observing System Simulation Experiments,OSSEs)是一种敏感性试验,旨在回答新的观测系统或是对旧观测系统的重新部署带来的影响和价值的问题,通常指在数值天气预报和气候预测中的影响。OSSEs还为在数值天气预报中应用新的数据类型以及优化已有数据类型提供支撑。数值天气预报模式和卫星资料同化系统的快速发展(例如全天侯、全地表覆盖资料的同化等)以及未来大量的新型观测系统的部署(例如静止卫星上的红外高光谱及微波大气探测仪等)对OSSEs试验的同步发展带来挑战和机遇。未来的OSSE试验采用更高时空分辨率分析场、耦合系统分析场等来模拟更加逼近真实状态的自然场景(Nature Run,NR),并采用更先进的辐射传输模式和同化系统来进行观测系统的模拟和影响试验等。同时基于数值天气预报模式的OSSEs将拓展到短时临近OSSEs,气候OSSEs等多种形式的观测和模拟评估系统。
2021年03期 v.11 27-34页 [查看摘要][在线阅读][下载 2904K] [下载次数：324 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：0 ] - 邹晓蕾;
跨尺度大气预报模式(MPAS-A)的动力学框架是非结构化的球面质心Voronoi网格,它代表了过去几十年来数值天气预报最重要进展之一。MPAS-A具有开放性、计算机程序和文件规范性、科学性及先进性等特点,因此可选其作为未来全球四维变分资料同化系统模式,目前已经发展了MPAS-A的切线线性模式和伴随模式。选择MPAS-A为全球四维变分资料同化系统模式,不仅可以避免MPAS-A预报模式网格与资料同化网格之间的来回插值所产生的误差,减少每次极小化迭代时MPAS-A模式变量与资料同化分析变量之间的转换所需计算时间,同时也为非结构化球面质心网格的跨尺度全球资料同化研究提供新机遇。
2021年03期 v.11 35-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 4256K] [下载次数：269 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 胡皓;翁富忠;
简要回顾了星载微波探测仪对大气温湿廓线遥感应用技术进展,对统计回归反演方法、一维变分反演方法以及最新的场景自适应反演方法的发展进行了介绍。最后通过介绍新型微波探测仪搭载平台,对可能的新反演产品和技术进行展望。
2021年03期 v.11 40-47页 [查看摘要][在线阅读][下载 2209K] [下载次数：571 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：4 ] |[阅读次数：0 ] - 陈超辉;王勇;何宏让;陈祥国;庄潇然;姜勇强;
考虑模式不确定性的集合预报是集合预报理论研究与业务应用的重要方面。模式不确定性主要源于大气在时间与空间方面的数理简化与有限数值计算,以及物理过程本身的非完美构造。当前盛行方法包括多模式法、多物理过程法以及随机物理法。本文旨在梳理随机物理集合预报研究进展、应用效果、主要方法、存在问题等方面,归纳相关理论和技术试验结果及科学问题,并探讨未来值得探索与研究的方向,为随机物理集合预报深入应用,以及集合预报相关理论从业人员提供参考与借鉴。
2021年03期 v.11 48-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1934K] [下载次数：215 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ] - 李国平;
在主导中国青藏高原、西南地区的极端天气、气候事件,以及东移引发中国东部夏季降水的天气系统中,高原天气系统扮演着十分重要的角色,其中以高原低涡、高原切变线和西南低涡为代表的高原低值天气系统(简称低值系统)最为常见。重点回顾了近10年以来高原低值系统天气动力学研究领域的若干新进展,着力梳理了高原低涡动力学、高原切变线动力学、西南低涡的中尺度动力诊断研究、高原低涡与西南低涡耦合作用的动力分析、高原切变线与高原低涡关系的动力学解析、低频振荡对高原低涡的调制作用等高原天气动力学研究领域的前沿科学问题,并基于最新研究成果和相关理论方法、技术手段的发展趋势,展望并提出该领域有发展潜力的一些研究方向,希冀对目前处于弱势的高原天气动力学研究的促进以及新的学科生长点、新概念、新理论的形成能有参考价值和启发意义。
2021年03期 v.11 58-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1792K] [下载次数：429 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：2 ] - 姚秀萍;马嘉理;刘俏华;高媛;
青藏高原夏季降水是高原气象研究关注的重要领域。受高原夏季各个层次的天气系统的影响,在高原多尺度地形的强迫作用下,高原夏季降水表现出复杂多样的时空分布和演变特征。回顾了国内外学者在高原夏季降水特征和影响机理方面取得的主要研究成果,分为以下三个方面:高原夏季降水的时空分布和演变特征;影响高原夏季降水的高原天气系统,包括南亚高压、500 hPa高原高压、高原切变线、高原低涡和高原中尺度对流系统等;高原地形对高原的强迫机制,包括大尺度的动力和热力强迫,以及高原上中小尺度地形的强迫作用。最后对三方面的研究进行了总结,并对未来的研究进行了展望。
2021年03期 v.11 66-74页 [查看摘要][在线阅读][下载 1904K] [下载次数：817 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：29 ] |[阅读次数：0 ] - 黎慧琦;张大林;
随着高速、大容量、并行计算能力的迅速增长和中尺度数值模式的不断完善,近年来不断涌现使用1 km乃至次千米网格距开展中、小尺度对流系统的数值模拟研究。这些数值模拟工作展现出目前观测手段还无法得到的动力学一致的高分辨率气象信息,大大提高了对一些中、小尺度对流系统内部结构和演变的理解。但高分辨率数值模拟的未来发展也面临着不少问题和挑战。首先回顾提高模式分辨率至1 km乃至次千米模拟中、小尺度对流系统的进展,并综述目前在高分辨率数值模拟中的资料同化和物理过程处理方法,同时指出中尺度模式中处理积云对流、大气边界层和辐射过程时值得注意的分辨率"灰色区",然后介绍使用1 km和次千米分辨率模拟中、小尺度对流系统的几篇有代表性的工作。最后讨论高分辨率数值模拟的未来发展和挑战。
2021年03期 v.11 75-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 3510K] [下载次数：490 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：15 ] |[阅读次数：0 ] - 虞越越;严睿恺;蔡鸣;
次季节预测是无缝隙天气预报气候预测业务的重要环节和难点所在,丰富次季节尺度预报因子、提高次季节尺度预测水平对防灾减灾工作的决策部署具有重要意义和显著价值。本文着重介绍了北半球冬季大陆尺度寒潮低温事件的次季节尺度预测新因子——平流层大气质量环流脉冲事件。平流层大气质量环流脉冲指数具有一定的次季节尺度可预测性,与逐个大范围极端温度事件存在物理联系,实时计算可行,可搭建以平流层大气质量环流变率为基础、以北半球中纬度地区冬季低温灾害次季节尺度预测为目标的动力-统计预测模型。
2021年03期 v.11 92-102页 [查看摘要][在线阅读][下载 4035K] [下载次数：352 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：5 ] |[阅读次数：0 ] - 李扬;刘玉宝;许小峰;
随着高分辨率数值天气模式以及新一代地球观测系统的发展,气象领域的数据量在迅速增加,为天气和气候的理论研究和业务应用提供了丰富的信息,同时也对传统的数据处理方法及天气分析和预报技术带来了新的挑战。深度学习具有从大量的高维时空分布气象数据中提取复杂时空特征的能力,且具备计算效率高、可迁移性强、协同性和灵活性优的特点。目前深度学习已经在对流短时临近预报、极端事件检测和改进数值天气模式及其预报误差订正等方面得到了较为广泛的研究。首先概述目前气象领域所应用的深度学习方法和模型,然后聚焦介绍和讨论数据驱动的深度学习在理论驱动的数值天气预报模式方面的应用。深度学习在数值天气预报模式的资料同化、次网格物理过程参数化、数值天气模式后处理等方面展现出很好的应用前景,但仍需要进一步改善深度学习模型的可解释性和不确定性量化问题。构建数据驱动的深度学习和理论驱动的数值天气模式混合模型,发挥深度学习和数值天气模式的协同作用,将是进一步改善数值天气预报能力的新途径。
2021年03期 v.11 103-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1738K] [下载次数：1292 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：30 ] |[阅读次数：1 ] - 王倩;翟盘茂;
政府间气候变化委员会(IPCC)历次评估报告的进展表明:1)人类对于气候系统变化的科学认知在不断加深,全球变暖是毋庸置疑的;工业化时代以来,人类活动可能已经引起了1 ℃的增暖。2)气候系统观测不断完善,观测资料和再分析资料的空间覆盖范围以及时间尺度均明显提高;气候系统模式分辨率不断提高,以及更为复杂的生物地球化学过程的加入,使得模式发展经历了从气候系统模式到地球系统模式的进步。3)与以往的评估报告相比,在第六次评估报告(AR6)的规划中,以解决问题为导向,加强了对于水循环变化、区域气候变化信息以及极端天气气候事件检测归因的评估内容。
2021年03期 v.11 113-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 1803K] [下载次数：659 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：10 ] |[阅读次数：0 ] - 吕晓敏;周广胜;
目前中国生态与农业气象研究主要关注气候变化的影响,而脆弱性与风险预估研究仍存在很大不确定性,甚至无法进行预估研究。以生态/农业气象的脆弱性和风险为切入点,从生态/农业的地理/种植分布、物候/生育期和生产力/产量等方面,综述了中国生态/农业气象的研究进展,指出现有研究成果难以满足高质量生态保护与粮食安全的需求,为此提出了未来拟重点开展的研究任务,即生态/农业气象承载力及其优化布局、生态/农业气象的灾变过程与调控机制、生态/农业变化的气象条件贡献率评估及其适应技术、高质量生态保护与粮食提质增效的气候资源高效利用和定向调控研究,以推进中国生态与农业气象脆弱性与风险研究,为中国生态/农业气象科学应对气候变化提供依据。
2021年03期 v.11 119-125页 [查看摘要][在线阅读][下载 1721K] [下载次数：361 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：7 ] |[阅读次数：0 ] - 张琴;张利平;邓瑶;王书霞;肖宜;
近几十年来国内外研究者针对全球气候变化与水文模拟相关的科学问题进行了大量的研究,因此有必要对其进行系统的回顾。首先以降水和气温为例,回顾了历史时期观测到的气候变化;然后结合最新的CMIP6计划,简要叙述了气候模式研究与水文模拟研究的关键技术方法,包含气候模式的研究进展、气候变化情景的构建技术、气候模式的评估与未来的预估、水文模型的选择和气候模式-水文模型的连接技术;同时拓展到气候变化影响评估的不确定性来源及量化方法;最后讨论了气候变化与水文模拟研究中存在的问题,并结合国家和行业发展需求提出了研究展望。
2021年03期 v.11 126-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 2091K] [下载次数：1436 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：34 ] |[阅读次数：0 ] - 胡启元;戚友存;王楠;朱自伟;
为解决多普勒天气雷达电磁波因人造建筑物、森林等非地形因素造成的降水观测空间不连续问题,基于精细的地形数据信息,提出一种雷达电磁波非常规遮挡回波补偿技术。首先利用SRTM地形数据信息和雷达体扫信息,计算雷达扫描最低有效混合仰角信息;其次通过长时间雷达定量降水估计(QPE)累积,识别非地形遮挡导致的降水空间不连续区域,采用交叉方位角插值、更高一层仰角数据填补和线性加权滑动平均等方法,形成最优无缝非常规电磁波遮挡回波补偿技术。选取2017—2019年陕西汛期降水过程,采用最优无缝非常规电磁波遮挡回波补偿技术,计算雷达无缝混合仰角反射率,再通过固定的Z-R关系计算雷达QPE。最后通过定性评估分析发现,经过雷达电磁波非常规遮挡回波补偿技术订正后的雷达QPE能够更好地描述地面降水空间分布,并且通过与地面雨量计定量比较分析,结果表明均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)都明显减小,相关系数(CC)得到了明显提高。该雷达电磁波非常规遮挡回波补偿技术能够有效填补由雷达电磁波遮挡导致的降水空间不连续,并较为准确地还原真实降水空间分布。
2021年03期 v.11 135-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 3136K] [下载次数：170 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：3 ] |[阅读次数：0 ] - 杨波;蔡雪薇;刘鑫华;周康辉;张小玲;林隐静;毛旭;万子为;
航空气象预报技术是天气预报技术中涵盖范围最广、技术难点最多、要求最高的集成技术之一。国家气象中心基于气象大数据云平台与智能网格技术,面向抢险救灾、国防安全、民用航空、通用航空等需求初步建立了航空气象预报服务咨询技术体系。重点介绍了机场精细化天气预报、机场进近区危险天气预报和航路危险天气预报技术。阐述了中国气象局大数据云平台、智能网格技术、全球/区域高分辨率数值模式、深度学习、多源资料融合以及机场情报信息等在上述航空气象预报技术建设的重要作用。介绍了基于智能网格的能见度、降水、风等要素的机场精细化预报技术;采用传统外推及深度学习等方法,开展多源数据融合的强对流短时临近预报集成技术;基于高分辨数值模式的机场进近区低空风切变的潜势预报技术;以及基于我国全球/区域数值模式研发的颠簸、积冰、对流等航路危险天气预报技术等。分析了我国智能网格技术体系对航空气象专业服务的能力与不足,并对未来航空气象专业服务技术发展做出展望。
2021年03期 v.11 145-154页 [查看摘要][在线阅读][下载 2994K] [下载次数：771 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：13 ] |[阅读次数：0 ] - 陈昊明;李普曦;赵妍;
数值模式检验评估是理解模式偏差、完善数值模式和提升预报服务产品质量的有效方法,是现代数值模式发展的基础环节之一。传统的降水业务检验主要基于累积降水量的评估,较少考虑降水的发展演变过程。随着模式分辨率和降水精细化预报需求的提升,仅基于降水量的检验评估已不能满足定时、定点、定量的降水预报服务需求。在回顾已有降水检验评估方法的基础上,重点介绍基于降水频次、强度等小时尺度特征量及其日变化峰值时间的新评估方法,并示例给出此类评估结果对于深入认识日内降水预报偏差的应用价值。初步结果表明,相关方法和结论为丰富和深化数值模式评估,改进客观预报方法具有有益的启发作用。随着千米尺度模式在降水精细化预报业务中的广泛应用,未来仍需进一步发展和完善针对不同区域降水过程分类、分型的细致评估方法,并进一步研发面向快速更新循环系统和对流可分辨集合预报模式应用的检验评估指标,为千米尺度数值模式的改进和模式产品的合理应用提供科技支撑。
2021年03期 v.11 155-164页 [查看摘要][在线阅读][下载 4735K] [下载次数：388 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：31 ] |[阅读次数：0 ] - 蔡银寅;
大气环境资源是表征污染物排放强度与大气污染程度正向关系的核心变量,可以作为一种资源进行时空优化配置,其配置公平包括生态公平和经济公平两层含义。大气污染防治的根本任务是寻求经济增长与污染损失的动态平衡,即用最小的成本获取最大的经济效益。而大气环境资源的时空优化配置,是促进这种动态平衡的关键。
2021年03期 v.11 165-172页 [查看摘要][在线阅读][下载 1717K] [下载次数：196 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：1 ] |[阅读次数：0 ] - 申乐琳;何金海;杨雪;
本文通过总结2000—2018年中国知网核心数据库的232篇关于冬季风的古气候文献,结合计量学分析,得到冬季风的历史演变及其中存在的问题:大部分的研究认为,亚洲冬季风形成时间基本在8.2～7.4 MaBP,青藏高原的隆升以及我国北方大面积出现的代表冬季风的风尘堆积可能是冬季风形成的重要标志。自冬季风形成至130 kaBP时期冬季风以加强为主,73 kaBP以后得到的冬季风强度演变结论差距较大,甚至相反。总结冬季风的驱动机制研究来看,新生代至第四纪的冬季风以青藏高原的隆升作用影响为主;第四纪至全新世(甚至早至上新世晚期以来)东亚冬季风主要受到冰盖、全球冰量、太阳辐射量等的影响;而全新世以来不同时间尺度影响东亚冬季风的机制不一样,在百年尺度上可能太阳活动的作用越来越重要。
2021年03期 v.11 173-178页 [查看摘要][在线阅读][下载 1718K] [下载次数：191 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：1 ]