北京地区雷电灾害天气系统的动力-微物理-电过程观测研究     

郄秀书  袁善锋  陈志雄  王东方  刘冬霞  孙萌宇  孙竹玲  Abhay SRIVASTAVA  张鸿波  卢晶雨  肖辉  毕永恒  冯亮  田野  徐燕  蒋如斌  刘明远  肖现  段树  苏德斌  孙成云  徐文静  张义军  陆高鹏  Da-Lin ZHANG  银燕  余晔 《中国科学:地球科学》2021,(1)

在国家"973"项目"雷电重大灾害天气系统的动力-微物理-电过程和成灾机理"(简称:雷暴973)资助下,2014~2018年连续五年在北京组织开展了雷电(也称闪电)灾害天气系统的暖季综合协同观测实验,旨在获得对北京及周边城市群区域的雷电天气系统特征和规律的实际认识,探索雷电资料在数值预报模式中的同化方法,以期改进雷电重大灾害天气系统的预报效果.主要观测设备包括:由16个子站构成的雷电(全闪)三维定位系统、2台X波段双线偏振多普勒雷达和4台激光雨滴谱仪等,协同观测还充分利用了中国气象局在京津冀地区的中尺度气象观测网.观测结果表明,受地形和环境条件影响,飑线和多单体雷暴是影响北京地区的两类主要的雷电灾害天气系统,它们除产生频繁的雷电活动外,还常伴随突发性局地短时强降水和冰雹,造成城区突发洪涝灾害.雷电密度的高值区位于北京昌平区东部、顺义区的中部和东部以及中心城区.超强雷暴(占总雷暴数的5%)、强雷暴(占比35%)和弱雷暴(占比60%)对总雷电分布的贡献分别为37%、56%和7%.北京城区的热岛效应对过境雷暴增强产生了重要作用,超强雷暴在中心城区的雷电频数可以高达每分钟数百次.雷电活动与雷暴云的热动力、微物理特征之间存在紧密联系,因此雷电频数可以作为冰雹、短时强降水等灾害性天气的指示因子.在对流可分辨数值预报模式中,建立并引入雷电资料同化方案,通过调整或修正模式的热动力和微物理参量,可明显提高模式对强对流和降水的预报效果.  相似文献   

基于通用计算的涪江中段径流模拟研究     

郭海燕  陈军  徐金霞  徐沅鑫  马振峰 《冰川冻土》2019,41(1):158-164

为了提高传统径流汇流模拟的时效性,提出了一种基于通用计算的径流汇流模型。模型采用纳维-斯托克斯作为基础方程。首先,文章探讨了利用通用计算进行径流汇流模拟的实现方法并设计了模拟计算流程。然后,以涪江流域中段为研究区域,将流域内25个常规站和区域站的实况降水数据为数据源,分别利用本文径流汇流模型和FloodArea模型对流域进行径流模拟,并将两种模型模拟结果与水文站实测数据进行对比分析。结果发现,基于通用计算的径流汇流模型不仅在模拟效率上相对于FloodArea模型有很大程度的提高,而且模拟结果具有更小的水位变化误差,与水文站实测水文数据具有更好拟合效果。模拟时效性和结果准确性的同时提升表明本文的径流汇流模型对暴雨洪涝预警预报具有重要的意义。  相似文献   

基于集合卡尔曼变换的区域集合预报初步研究   总被引：7，自引：0，他引：7  

龙柯吉  陈静  马旭林  纪永明 《成都信息工程学院学报》2011,26(1):37-46

为了深入研究集合卡尔曼变换(Ensemble Transform Kalman Filter,ETKF)初值扰动方法,提高集合预报质量,从全球大集合预报资料中提取初始扰动场,建立区域模式的ETKF初值扰动方案,对2008年7月22日发生在中国东部的一次暴雨过程进行集合预报试验,并分析ETKF方案构造的扰动场特征和集合预报效果。结果表明,由ETKF初始扰动方案产生的扰动场大小与分布合理,能够反映观测站点的空间分布,能够保持所有正交、不相关方向的误差方差。集合预报降水落区相对控制预报有所改善,集合平均小雨和中雨TS评分和BS评分总体优于控制预报。24h集合预报的Talagrand分布优于36h预报。试验结果揭示了ETKF初值扰动方案的基本性质及利用ETKF方法进行区域集合预报的可行性。  相似文献   

基于MODIS的长江口表层水体盐度时空分异     

牛莹  赵欣怡  周云轩  田波  王利花 《吉林大学学报(地球科学版)》2019,49(5):1486-1495

长江河口地处海陆交汇地区,其海表盐度受到长江流域、东海和三角洲社会经济活动的复合影响。水体盐度直观反映了河口区域冲淡水分布,对于研究淡水羽状锋、长江物质输送与河口环境变化等具有重要意义。本文分别对枯季和洪季的长江口盐度实测数据,以及中分辨率成像光谱仪（moderate-resolution imaging spectroradiometer,MODIS）遥感反射率与反射率的比值进行拟合回归分析,建立长江口表层盐度反演经验模型,得到枯季的相关系数和均方根误差（root-mean-square error,RMSE）分别为-0.930 3、0.45‰,洪季的相关系数和RMSE分别为-0.818 5、0.88‰;并分析模型在时间尺度上的适用性。利用该盐度反演模型对长江口2007-2016年的表层盐度进行反演,结合大通站记录的长江径流量观测资料,分析长江口表层水体盐度的时空变化规律。结果表明：长江口表层盐度受径流量影响较大,空间上呈自西向东递增趋势,具有季节性分异;枯季近岸盐度较高,高盐度海水可以到达长江口南北支分叉122.5°E附近;洪季冲淡水影响范围广,高盐度海水聚集在123°E以东、31°N以南,长江口北部出现低盐区域;2007-2016年间枯季大通站流量呈上升趋势,平均盐度为29.27‰,总体呈降低趋势,洪季大通站流量呈降低趋势,平均盐度为27.10‰,呈上升趋势,盐度和径流量在年际变化中存在良好的负相关关系。  相似文献   

基于卫星遥感的临沂市冬小麦种植时空变化特征分析     

李莉  刘志红  韩晨琛  申高航 《海洋气象学报》2020,40(3)

以临沂地区为研究区,基于Terra/MOD13Q1遥感植被数据产品,通过分析冬小麦的遥感光谱特征、物候历特征及其生物学特性,提取2009—2019年临沂地区冬小麦种植信息,利用GIS空间分析方法和统计分析方法分析了临沂冬小麦种植的时空分布变化规律。结果显示:1)空间上,近10年来临沂地区冬小麦种植面积在2 800～3 000 km~2之间浮动,占整个地区土地面积的17%左右,总体变化较小,种植区域呈南多北少的分布格局,主要集中在兰陵、临沭和郯城; 2)从冬小麦种植稳定度上看,连续种植冬小麦10 a及以上的区域,主要集中在兰陵和郯城,面积为1 638 km~2,稳定度高,连续种植小于4 a的区域有1 914 km~2,主要分布在莒南和费县,种植不稳定; 3)时间上,冬小麦面积由2009年的2 838 km~2增加到2019年的2 985 km~2,变化幅度和年均变化率分别为5.5%和0.5%,呈缓慢增加趋势。本研究为临沂地区冬小麦种植的深入了解以及农业结构调整提供了较为准确、科学的参考依据。  相似文献   

地面稠密观测资料在强对流天气监测预警中的研究进展     

李佩芝  周长春  华维 《云南地理环境研究》2020,(1):53-58

综述国内外数篇论文,从强对流天气监测、预报预警、模式同化3个方面总结分析了近年来地面稠密观测资料的应用与优劣之处。综述表明:地面加密自动站、风廓线雷达、地基GPS、雨滴谱仪等多种观测仪器组成的地面稠密观测网具有时间尺度密集、覆盖面积广泛、能捕捉较多细微变化的优势,通过该观测网所得数据总结出的一系列指示性指标在强对流监测预警中具有重要的指示意义。但因中国地形天气情况复杂多变、数据缺失、仪器造价昂贵等问题,导致该观测网所得指示性指标不能适用于中国全境,应根据该观测网数据分析总结适应本地的预报指标。  相似文献   

青藏高原瓦里关站黑碳气溶胶长期演变特征及来源分析     

刘晨曦  蒋梦姣  吴昊  杨寅山 《气象学报》2023,(3):469-477

为了解青藏高原黑碳气溶胶的长期演变特征及来源,使用1994年7月至2017年7月共24 a的中国瓦里关全球大气本底站等效黑碳浓度地面观测数据,1994年8月至2004年6月的风向、风速地面观测数据,美国国家环境预测中心/国家大气研究中心全球再分析气象数据,分析了青藏高原中国瓦里关全球大气本底站测量的等效黑碳浓度的长期演变特征及输送特征。在此基础上利用拉格朗日混合单粒子轨道模型、浓度权重轨迹分析方法分析了黑碳污染气团的区域输送路径及潜在来源。结果表明,瓦里关站的等效黑碳浓度在24 a间先升后降,在2012年达到浓度高值,随后降低。24 a月平均浓度最高值出现在4月,最低值出现在11月。等效黑碳浓度的日变化特征在不同季节表现不同,春、夏、秋季均为双峰特征,峰值出现在凌晨和午后,冬季日变化较为平缓。等效黑碳浓度与风向密切相关,年均浓度最高值出现在东东北风向,次高值出现在东风向。通过浓度权重轨迹方法对黑碳污染气团的潜在来源分析可以看出,污染物主要来自瓦里关站的西南和东南方向。  相似文献   

冬半年青藏高原绕流与中国降水和气温的关系     

张永莉  左洪超  高晓清  吕世华  陈伯龙  董龙翔  李立程 《高原气象》2023,(3):529-542

冬半年中纬度西风带在青藏高原地区产生南北两支绕流,即动力性的南支槽和北支脊,这样的绕流对其周边及下游天气气候有重要影响。本文先分别用600 hPa动力性的南支槽和北支脊各自所在的关键区域的平均涡度与多年平均涡度的差异,表示南支槽和北支脊的强度,然后直观地将南支槽和北支脊强度之差定义为高原绕流强度指数,利用相关分析和合成分析等方法,讨论高原绕流在冬半年平均（10月至次年4月）、秋季、冬季和春季的演变与中国降水和气温的关系。结果表明：高原绕流在冬半年10月至次年4月期间定常的存在,年际变化明显,冬季最强。全球变暖背景下,各时间段绕流强度的变化与中国西北、西南和华南部分地区的降水和气温的关系明显,特别是在冬季。降水关联性最好的是中国西南地区和华南地区,与西北、西南和东北地区的气温变化关系明显。探讨各时间段各层的大尺度大气环流和水汽通量散度、垂直速度等物理量的异常场,亚洲大部分地区自下而上的正压性特征显著,可以很好地解释各时间段高原绕流的异常与中国降水和气温关系。绕流的异常也可能是引发中国冬半年期间高影响天气的原因之一。  相似文献   

黄河源区玛曲土壤冻融过程中地表水热交换特征分析     

张戈  赖欣  刘康 《高原气象》2023,(3):575-589

土壤冻融过程显著影响地表含水量和能量收支变化。利用玛曲2017年8月至2018年7月的土壤温度/湿度、涡动观测资料以及公用陆面模式(Community Land Model,CLM)最新版本CLM5.0的模拟资料,其中冻结过程阶段的辐射和能量通量使用模式模拟的数据,通过分析土壤冻融过程中土壤温湿度、地表能量平衡各分量的时间演变特征,探讨冻融过程中地表水热交换的特征。数据分析表明：(1)土壤冻融过程包括冻结过程、完全冻结、消融过程及完全消融四个阶段,各阶段中的土壤温度/湿度、辐射和能量通量存在明显的日变化,在冻结过程和消融过程阶段,土壤湿度随土壤温度变化显示出明显的日冻融循环。(2)冻融过程通过影响表层土壤水分影响地表辐射收支和能量分配。冻融过程中土壤中的水相变为冰,改变下垫面性质影响地表辐射收支。土壤中的液态水通过相变影响地表潜热通量,完全消融(冻结)阶段,地气之间能量交换以潜热(感热)通量为主。相比于以潜热通量为主的冻结过程阶段,消融过程阶段净辐射通量逐渐增大,地气之间能量交换主要受感热通量影响。土壤中水分的昼融夜冻导致频繁的潜热通量释放影响地表热通量。土壤热通量在冻结过程(G  相似文献   

一次高原涡东移引发江淮强降水的动热力机制分析     

燕若彤  许东蓓  孙继松  麦哲宁  常秉松  丁艺涵 《高原气象》2023,(3):701-710

利用ERA5(0.25°×0.25°)逐小时再分析资料,TRMM卫星降水资料和FY-2E卫星黑体亮温（TBB）资料等,探讨了2017年7月7-9日的一次移出高原涡形成发展的环流背景和移动特征,以及引发江淮流域强降水的动热力机制,并应用HYSPLIT4模式追踪江淮流域强降水的水汽源地。结果表明：此次高原涡生成于高原中部,先向东南方移动,到达四川中部后转为东北向移动,生命史为39 h。200 hPa南亚高压和高空急流强度较强,低涡位于高空急流入口区右侧的辐散区,促使低涡形成和发展。500 hPa低涡前部的负变高中心以及西太平洋副热带高压边缘的西南气流引导低涡的东移和转向。低涡移出高原后处于高空槽前正涡度平流造成的减压区,加之大地形背风坡有利于气旋性涡度增强,低涡得以发展。低涡下高原后沿江淮切变线移动,槽后的冷空气与携带孟加拉湾和南海水汽的偏南气流汇合,在锋生作用下低涡发展为江淮气旋,降雨量迅速增强达到大暴雨标准。高低空急流的耦合和低层对流不稳定的发展加强了动力抬升作用,有利于江淮强降水的形成。强降水的水汽源地主要为南海和孟加拉湾,降水最强时段对应辐合上升运动最强,对流云发展旺盛使降水得以维...  相似文献