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基于多源资料的路面温度实况模型构建
1
作者 冯蕾 袁晓玉 +3 位作者 赵瑞 苗蕾 林明宇 王然 《气象》 北大核心 2025年第1期97-109,共13页
选取北方三个试验区域(北京和天津、陕西和甘肃、青海),使用交通气象站观测资料、中国气象局陆面数据同化系统(CLDAS V2.0)地表温度产品、中国逐小时降水实时融合实况分析产品(CMPAS)和FY-4A反演地表辐射产品,研究路面温度的变化特征及... 选取北方三个试验区域(北京和天津、陕西和甘肃、青海),使用交通气象站观测资料、中国气象局陆面数据同化系统(CLDAS V2.0)地表温度产品、中国逐小时降水实时融合实况分析产品(CMPAS)和FY-4A反演地表辐射产品,研究路面温度的变化特征及其与环境气象因子之间的关系。基于线性回归、随机森林、深度神经网络方法,分季节、分时段构建路面温度实况模型,开展模型效果检验,探讨不同方法、不同数据组合的效果以及模型的空间泛化能力。结果表明:路面温度与道路环境气象因子显著相关,但表现出明显的区域、季节和时段差异;基于不同方法构建的路面温度实况模型结果差异不大,均能较好地再现夏季路面高温和冬季路面低温的逐日变化,冬季平均误差明显低于夏季。应用卫星产品可显著提升夏季路面高温实况模型效果;模型具有较好的空间适应性,与本站模型相比,路面温度误差均表现出不同程度的增加,其中北京和天津地区误差增加幅度最小。 展开更多
关键词 交通气象站 多源资料 卫星反演地表辐射 路面温度
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基于自持电中性闪电放电参数化模型研究云闪通道中沉积电荷的变化特征
2
作者 唐渤 谭涌波 +1 位作者 郑天雪 张袁瞰 《气象学报》 北大核心 2025年第1期129-141,共13页
闪电通道的电荷特征是雷电物理研究的重点,而现有的观测手段难以直接获取通道中电荷的详细演变特征,为了深入研究闪电通道电荷的变化特征并与观测形成互补,开展模拟工作必不可少。利用自持电中性闪电放电参数化模型,在三极电荷背景下模... 闪电通道的电荷特征是雷电物理研究的重点,而现有的观测手段难以直接获取通道中电荷的详细演变特征,为了深入研究闪电通道电荷的变化特征并与观测形成互补,开展模拟工作必不可少。利用自持电中性闪电放电参数化模型,在三极电荷背景下模拟多次云闪并从中选取一次典型个例,分析该云闪通道内电荷的变化特征及其影响因素,结果如下:正、负先导通道形成时,通道内会沉积一定量的初始电荷;后继分支延伸时,之前的通道会沉积来自后继分支的异极性电荷,通道内初始电荷会不断被中和,部分通道的电荷极性会发生变化;通道熄灭或后继分支停止延伸时,通道内电荷不再变化;再击穿过程发生时,截止通道内的异极性电荷会显著减少,再次激活的通道内的异极性电荷会显著增多。研究表明:先导通道内的电荷变化与通道自身的状态以及后继分支的延伸状况有关;通道电荷变化幅度与通道初始电荷量以及后继分支的活跃程度呈正相关,而通道的初始电荷量与通道首次击穿电场呈正相关。此外,在正、负先导极性不对称的影响下,云闪起始点倾向于沉积更多正电荷。 展开更多
关键词 雷电物理学 闪电参数化 通道电荷 云闪起始点 再击穿过程
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一次雹暴过程中对流系统演变特征的模拟分析 被引量：12
3
作者 吴海英 曾明剑 +2 位作者 蒋义芳 梅海霞 张冰 《高原气象》 CSCD 北大核心 2021年第3期569-579,共11页
利用区域高分辨率数值模式WRF对2015年4月28日冷涡背景下发生在苏皖地区的冰雹过程进行模拟,并结合地面加密自动站、多普勒天气雷达等观测资料讨论了此次过程中对流系统结构演变特征及影响其组织发展的可能机制。结果表明:导致冰雹的对... 利用区域高分辨率数值模式WRF对2015年4月28日冷涡背景下发生在苏皖地区的冰雹过程进行模拟,并结合地面加密自动站、多普勒天气雷达等观测资料讨论了此次过程中对流系统结构演变特征及影响其组织发展的可能机制。结果表明:导致冰雹的对流系统在发展、传播及组织过程中与中尺度重力波相联系,重力波源于地面中尺度低压附近的初始对流的强烈发展,在条件性不稳定和较强的垂直风切变环境中传播,激发并组织形成一列波状结构的对流风暴,这列风暴动力结构高度组织化,上升-下沉气流相间排列,每个风暴内伴有强盛的上升气流,位于风暴后侧的下沉气流至地面后在风暴低层前后两侧各形成一支次级环流,将这列风暴单体有序地组织成波状对流带,对流风暴与重力波通过wave-CISK机制相互促进与发展,导致苏皖北部出现冰雹带。随着大气层结不稳定进一步发展,重力波的传播环境不再适宜,对流风暴列发展不平衡,波列前端的风暴单体加强,后部的风暴减弱,波列状结构特征逐渐改变。 展开更多
关键词 冰雹 对流风暴 风暴结构 模拟 中尺度重力波
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基于中尺度数值模式的分类强对流天气预报方法研究 被引量：53
4
作者 曾明剑 王桂臣 +2 位作者 吴海英 谌芸 李昕 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2015年第5期868-882,共15页
针对雷暴大风、短时强降水、冰雹和龙卷等强对流天气短期预报,采用0.25°×0.2°每天4次日本气象厅(JMA)东亚地区再分析资料计算的百余类对流参数(物理量)及其15 d滑动平均值,根据"邻(临)近"原则对江苏2001—2009... 针对雷暴大风、短时强降水、冰雹和龙卷等强对流天气短期预报,采用0.25°×0.2°每天4次日本气象厅(JMA)东亚地区再分析资料计算的百余类对流参数(物理量)及其15 d滑动平均值,根据"邻(临)近"原则对江苏2001—2009年2—9月各类强对流天气进行时间和站点的匹配后,应用相对偏差模糊矩阵评价技术,对上述对流参数进行权重分配和逐次筛选,获得了既体现强对流与气候平均态间明显差异,又体现自身相对稳定的特征对流参数序列。同时,根据历史分类强对流个例中各特征对流参数的频谱分布获得各对流参数的频率分布分段函数,然后基于中尺度数值模式预报的对流参数,综合历史频率分布和权重分配,构建了分类强对流天气预报概率,并以优势概率作为分类判据,做出强对流分类预报。最后建立了业务化系统,以全自动方式提供分类强对流客观预报产品,投入到日常业务和南京青年奥林匹克运动会气象保障服务工作。 展开更多
关键词 强对流天气 对流参数 中尺度数值模式 分类预报方法
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结合中尺度模式物理约束的雷达回波临近外推预报方法研究 被引量：2
5
作者 孙泓川 吴海英 +1 位作者 曾明剑 程丛兰 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期257-268,共12页
研究设计了一种结合中尺度模式物理约束的雷达回波临近智能外推预报方法,该方法在外推预报时效(0—2 h)内即利用中尺度高分辨率模式信息对外推进行约束。首先将模式风场和雷达回波轨迹风场融合成融合风场,然后利用融合风场光流外推形成... 研究设计了一种结合中尺度模式物理约束的雷达回波临近智能外推预报方法,该方法在外推预报时效(0—2 h)内即利用中尺度高分辨率模式信息对外推进行约束。首先将模式风场和雷达回波轨迹风场融合成融合风场,然后利用融合风场光流外推形成动力约束外推;并在此基础上利用模式诊断产品和雷达历史资料通过投票回归器集成多种深度学习算法构建回波强度频率分布的预测模型,最终基于预测模型结果利用降水频率匹配订正技术对外推预测的原始回波强度进行订正形成物理约束外推方法。通过2个典型个例,以及2年主汛期的长期检验对原始光流法、动力约束外推方法和物理约束外推方法进行综合评估,结果表明:动力约束外推通过改善光流法回波在边缘的堆积扭曲从而改进了预报性能,物理约束外推通过基于模式信息预测的回波频率分布调整回波强度实现回波的增强和减弱来改善预报性能,随着时效延长改善越来越明显,整体而言物理约束外推是其中最优的方案。 展开更多
关键词 光流法 中尺度模式 深度学习 短时预报
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江苏台风龙卷环境条件与雷达关键特征分析 被引量：11
6
作者 慕瑞琪 徐芬 +2 位作者 孙康远 李峰 王易 《气象》 CSCD 北大核心 2022年第2期190-202,共13页
利用常规观测、自动站、多普勒天气雷达以及美国环境预报中心的全球再分析资料,分析江苏2007—2018年间的台风龙卷活动时空分布特征、龙卷产生的环境条件及多普勒雷达关键特征,并与广东台风龙卷相应特征进行对比。结果表明:江苏台风龙... 利用常规观测、自动站、多普勒天气雷达以及美国环境预报中心的全球再分析资料,分析江苏2007—2018年间的台风龙卷活动时空分布特征、龙卷产生的环境条件及多普勒雷达关键特征,并与广东台风龙卷相应特征进行对比。结果表明:江苏台风龙卷与过去相比发生频次有所增加,主要集中在7—8月,且主要发生于午后的16—20时;比起广东台风龙卷多发生于台风登陆后的24 h以内,江苏台风龙卷多发生于登陆24 h之后,位于台风中心的东北象限,多集中于江淮中部以及西北部地区;低空急流输送充足的水汽和不稳定能量,为龙卷的发生提供了有利的环境条件,地面辐合线是龙卷发生发展的重要系统;江苏和广东龙卷均发生在对流不稳定能量不大、抬升凝结高度较低、深层(0~6 km)和低层(0~1 km)垂直风切变较大以及风暴相对螺旋度较大的环境下,但从均值来看,广东龙卷的对流有效位能和对流抑制能更小,抬升凝结高度更低,具有更大的深层(0~6 km)和低层(0~1 km)垂直风切变,且风暴相对螺旋度较小;江苏台风龙卷单体约有2/3伴随龙卷涡旋特征(TVS),产生强龙卷的雷暴单体生命期同时伴随有中气旋和TVS特征。当TVS的最低仰角速度差超过23 m·s^(-1)时,更易产生强龙卷。与广东台风龙卷TVS关键特征量对比显示,江苏地区产生龙卷的TVS最低仰角速度差和最大切变值均偏小(最大切变值为广东的1/3)。 展开更多
关键词 台风龙卷 环境条件 雷达特征
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河南省分类强对流环境物理条件特征分析 被引量：25
7
作者 王迪 牛淑贞 +1 位作者 曾明剑 张一平 《气象》 CSCD 北大核心 2020年第5期618-628,共11页
以冰雹、雷暴大风、短时强降水三类划分河南省2006-2015年暖季国家自动气象站的强对流个例,考虑到月际变化和气候背景差异对强对流发生环境的影响,采用ECMWF再分析资料计算表征大气动力、热力及水汽条件等特性的物理参数及其15 d滑动平... 以冰雹、雷暴大风、短时强降水三类划分河南省2006-2015年暖季国家自动气象站的强对流个例,考虑到月际变化和气候背景差异对强对流发生环境的影响,采用ECMWF再分析资料计算表征大气动力、热力及水汽条件等特性的物理参数及其15 d滑动平均值,对比分析各月三类天气环境物理条件特征,并提炼分类强对流的关键物理参数。结果表明:河南省暖季短时强降水发生频率最高,冰雹最少,各类均主要出现在14-20时。三类强对流发生临近时刻大多数物理参数的月际差异非常明显,应用时有必要分月讨论。参数偏离滑动气候态的异常特征对于分类强对流同样有价值,且不同物理条件偏差特征差异明显。平均来说,短时强降水与冰雹的环境条件各月差异显著,主要体现在:整层可降水量、地面露点温度和K指数较大,0℃和-20℃层高度较高,低层垂直风切变较大,低层辐合和正涡旋特征较强,而850与500 hPa温差和对流有效位能较小。冰雹与雷暴大风的物理参数特征大多非常相似,不过冰雹的整层可降水量和地面露点温度更小、0℃和-20℃层高度更低、高层辐合和正涡旋特征更强,尤其在7月和8月。 展开更多
关键词 分类强对流 环境参数 潜势预报 ECMWF再分析资料
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2020年7月22日苏北地区EF2~EF3级龙卷天气分析 被引量：4
8
作者 慕瑞琪 吴海英 +3 位作者 李杨 王啸华 吕润清 孙康远 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2021年第5期759-769,共11页
利用常规观测、地面自动站及江苏宿迁、淮安、盐城多部多普勒天气雷达对2020年7月22日发生在江苏北部EF2~EF3级龙卷天气过程进行了详细分析。(1)此次龙卷过程有利的环境场包括低层0~1km强垂直风切变,中低层充足的水汽、较低的抬升凝结... 利用常规观测、地面自动站及江苏宿迁、淮安、盐城多部多普勒天气雷达对2020年7月22日发生在江苏北部EF2~EF3级龙卷天气过程进行了详细分析。(1)此次龙卷过程有利的环境场包括低层0~1km强垂直风切变,中低层充足的水汽、较低的抬升凝结高度以及较强的辐合上升运动。前期持续性降水、中层冷空气入侵,层结不稳定度加强,为龙卷的发生提供了潮湿不稳定环境。(2)龙卷对流风暴在地面辐合线附近形成并发展增强,在龙卷发生地附近有局地小尺度涡旋形成,伴随有地面辐合中心沿着地面辐合线向偏东方向移动。龙卷发生前后,地面自动站出现风速突增,风向突变、气压下降并伴有短时强降水。(3)导致此次龙卷的超级单体生命史长达3小时,在其东移过程中伴有深厚的中气旋和TVS特征,首次识别出中气旋是位于风暴中层,约2.6km高度,之后逐渐在垂直方向上拉伸发展;而TVS底高维持在1km左右,强度维持在60×10^(-3)s^(-1)左右。当中气旋底高较低且切变值持续较强时,结合地面中尺度系统演变为龙卷有效临近预警提供了可能。 展开更多
关键词 苏北地区 龙卷 超级单体 中气旋
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