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中国气象科学研究院雷达气象研究50年 被引量:28
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作者 刘黎平 葛润生 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2006年第6期682-689,共8页
该文回顾了自20世纪50年代以来,中国气象科学研究院在模拟信号的天气雷达、数字化天气雷达、多普勒雷达和雷达新技术如双线偏振雷达、双基地多普勒雷达等雷达技术研究及其在冰雹、暴雨、台风等中尺度天气过程的监测和临近预报等方面的... 该文回顾了自20世纪50年代以来,中国气象科学研究院在模拟信号的天气雷达、数字化天气雷达、多普勒雷达和雷达新技术如双线偏振雷达、双基地多普勒雷达等雷达技术研究及其在冰雹、暴雨、台风等中尺度天气过程的监测和临近预报等方面的应用工作,特别介绍了近年来开展的针对暴雨、台风的中尺度外场试验、双多普勒雷达和双多基地多普勒雷达技术在风场中尺度结构中的应用、双线偏振雷达在云和降水微物理结构探测中的应用、新一代天气雷达三维数字组网及临近预报方法研究等工作;对中国气象科学研究院灾害天气国家重点实验室在雷达气象领域研究的未来进行了分析和展望。 展开更多
关键词 雷达气象 灾害天气监测和预警 多普勒雷达网
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气候统计诊断与预测方法研究进展——纪念中国气象科学研究院成立50周年 被引量:41
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作者 魏凤英 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2006年第6期736-742,共7页
概述了近50年来中国气象科学研究院在气候统计诊断与预测方法方面的研究进展。20世纪60年代,我国气候学者引入统计学方法,结合我国的气候特点,开展了气候统计分析与预测的研究;70年代至80年代期间,中国气象科学研究院首先将模糊集理论... 概述了近50年来中国气象科学研究院在气候统计诊断与预测方法方面的研究进展。20世纪60年代,我国气候学者引入统计学方法,结合我国的气候特点,开展了气候统计分析与预测的研究;70年代至80年代期间,中国气象科学研究院首先将模糊集理论和灰色系统推向大气科学的各个领域,并在应用推广工作中做出了积极的努力;进入20世纪90年代,利用气候统计诊断与预测新方法对气候系统进行更深入地研究,得到许多新的观测事实,不仅涉及气候趋势与突变诊断、年代际振荡,多尺度变率相互作用,还涉及气候异常成因的研究。同时,提出和发展了一系列统计预测的新方法,并已在气候业务预测和气象决策服务中发挥了作用。 展开更多
关键词 气候统计诊断 气候预测 气候异常
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中国农业洪涝灾害研究进展 被引量:66
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作者 霍治国 范雨娴 +1 位作者 杨建莹 尚莹 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2017年第6期641-653,共13页
农业洪涝灾害是国内外灾害研究的重要分支领域。该文采用分类归纳总结已有研究成果并与观测事实相佐证的方法,从农业洪涝相关概念出发,系统阐述了中国农业洪涝灾害的研究进展,评述了气候变暖对中国农业洪涝灾害的影响。基于影响作物及... 农业洪涝灾害是国内外灾害研究的重要分支领域。该文采用分类归纳总结已有研究成果并与观测事实相佐证的方法,从农业洪涝相关概念出发,系统阐述了中国农业洪涝灾害的研究进展,评述了气候变暖对中国农业洪涝灾害的影响。基于影响作物及发生时段,中国农业洪涝灾害可分为影响越冬作物的春涝、影响夏播夏收和夏季作物生长的夏涝及影响秋播秋收作物的秋涝。农业洪涝灾害的形成及强度,是天气气候、作物抗涝性、地形地貌、土壤结构及人类活动等多种因素综合作用的结果;气候变暖背景下,中国农业洪涝成灾率呈南方增强北部减缓的趋势,总体呈上升趋势;一方面与极端降水事件的变化有直接关系,另一方面受作物气候适宜性变化等的间接影响。农业洪涝灾害的致灾机理包括物理性破坏、生理性损伤及生态性危害。其影响包括对农业生产环境、作物生态生理和生长发育的影响及诱发病虫害等。气候变化背景下的农业洪涝综合性指标、基于灾变过程的综合风险评估及气候变暖对不同作物洪涝灾害的影响事实将是未来重点研究方向。 展开更多
关键词 农业洪涝灾害 作物 气候变化
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2001—2020年中国月尺度热带气旋灾害时空变化特征研究 被引量:5
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作者 赵珊珊 李莹 +2 位作者 赵大军 周星妍 艾婉秀 《气候变化研究进展》 CSCD 北大核心 2023年第5期592-604,共13页
在全球变暖背景下,西北太平洋和南海热带气旋(TC)移动路径发生了明显变化。中国社会经济迅速发展导致承灾体暴露度增加,中国TC灾害的时空分布呈现新的特征。利用2001—2020年中国省级TC灾害损失资料,对比分析了前后10年中国月尺度TC灾... 在全球变暖背景下,西北太平洋和南海热带气旋(TC)移动路径发生了明显变化。中国社会经济迅速发展导致承灾体暴露度增加,中国TC灾害的时空分布呈现新的特征。利用2001—2020年中国省级TC灾害损失资料,对比分析了前后10年中国月尺度TC灾害的时空分布特征。结果表明:中国7—9月的TC灾害损失占全年总损失的84%以上,大部分省(区、市)TC灾害损失峰值出现在8月,但广西峰值出现在7月,海南、内蒙古和黑龙江出现在9月;中国致灾TC(DTC)中有15%未登陆中国,未登陆DTC在海南发生频次最高,在黑龙江造成的损失最重;与2001—2010年相比,2011—2020年中国DTC年频数增加,其中未登陆DTC年频数增加,登陆DTC年频数减少,但8月登陆和未登陆DTC频数均增加;受西北太平洋和南海TC活动路径变化的影响,2011—2020年中国8月DTC灾害损失更突出,未登陆DTC影响增大,DTC影响范围向北扩展,给中国TC灾害预报预警和防台减灾工作带来更严峻的挑战。 展开更多
关键词 热带气旋(TC) 灾害损失 热带气旋路径 月尺度 致灾热带气旋(DTC)
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中国暴雨的科学与预报:改革开放40年研究成果 被引量:85
5
作者 罗亚丽 孙继松 +16 位作者 李英 夏茹娣 杜宇 杨帅 张元春 陈静 代刊 沈学顺 陈昊明 周菲凡 刘屹岷 傅慎明 吴梦雯 肖天贵 陈杨瑞雪 黎慧琦 李明鑫 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2020年第3期419-450,共32页
总结了改革开放以来中国学者在暴雨科学与预报领域取得的重要研究进展和主要成果。其中,暴雨机理研究成果从重要天气系统、中国主要区域的暴雨、台风暴雨等3个方面分别进行综述,而暴雨预报技术研发与应用则从中国数值天气预报发展和暴... 总结了改革开放以来中国学者在暴雨科学与预报领域取得的重要研究进展和主要成果。其中,暴雨机理研究成果从重要天气系统、中国主要区域的暴雨、台风暴雨等3个方面分别进行综述,而暴雨预报技术研发与应用则从中国数值天气预报发展和暴雨预报客观方法两方面进行归纳。 展开更多
关键词 暴雨研究进展 改革开放 物理机制 预报技术
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农业气象灾害监测预测技术研究进展 被引量:83
6
作者 郭建平 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2016年第5期620-630,共11页
农业气象灾害的监测预测是灾害评估和防控的基础和前提,因此,农业气象灾害的监测预测研究长期以来一直是农业气象研究工作的重点领域。该文系统回顾了我国农业气象灾害的指标、监测技术和预测预警技术等方面的相关进展和成果,提出当前... 农业气象灾害的监测预测是灾害评估和防控的基础和前提,因此,农业气象灾害的监测预测研究长期以来一直是农业气象研究工作的重点领域。该文系统回顾了我国农业气象灾害的指标、监测技术和预测预警技术等方面的相关进展和成果,提出当前存在的主要问题:农业气象灾害的基础性研究仍然十分薄弱,农业气象灾害指标对致灾因子的概括性尚不足,农业气象灾害监测的精细化程度有待进一步提高,临近预警技术缺乏,气候变化背景下农业气象灾害的新规律揭示不够。该文同时指出未来应加强农业气象灾害综合指标的研究,强化农业气象灾害的预测预报研究,构建农业气象灾害实时预警技术体系,构建农业气象灾害立体、动态监测体系,关注气候变化背景下农业气象灾害风险变化评估研究,加强气象或气候预测信息在农业气象灾害预测中的应用技术研究。 展开更多
关键词 农业气象灾害 监测预测 研究进展
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国家自然科学基金大气科学学科二级申请代码下设研究方向与关键词解读:D0511大气数值模式发展 被引量:2
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作者 李建 包庆 +1 位作者 雷荔傈 张祎 《大气科学》 CSCD 北大核心 2023年第1期194-202,共9页
为响应国家自然科学基金委员会“优化学科布局”改革,大气科学学科于2020年完成了申请代码调整,明确了“分支学科”“支撑技术”“发展领域”三大板块的新布局。调整后大气数值模式发展被设置为“支撑技术”板块中的独立代码(D0511)。... 为响应国家自然科学基金委员会“优化学科布局”改革,大气科学学科于2020年完成了申请代码调整,明确了“分支学科”“支撑技术”“发展领域”三大板块的新布局。调整后大气数值模式发展被设置为“支撑技术”板块中的独立代码(D0511)。大气数值模式本质是基于物理或化学过程,应用数值算法求解偏微分方程组的数值解。大气数值模式发展应以攻克关键核心技术为导向,提升我国在该领域综合国际竞争力。为了服务大气数值模式发展领域的基金项目申请和评审,推动学科进一步发展,本文对国家自然科学基金大气科学学科二级申请代码D0511大气数值模式发展下设的研究方向和关键词进行了解读。系统介绍了D0511的设置背景、下设研究方向及关键词的总体框架。在对关键词进行解读的同时,基于文献计量方法和Web of Science数据库对该代码下不同方向的词频和研究热点进行了分析和讨论。结合近两年申请情况分析了关键词的使用情况,并就关键词的选择和优化提出了建议。后续还将在关键词设置基本指导思想不变的前提下,根据实际需求不断完善其具体内容。本文有助于申请人更好地理解及选择D0511下设的研究方向与关键词,亦可作为D0511研究方向和关键词设置后续更新的参考。 展开更多
关键词 国家自然科学基金 大气数值模式发展 申请代码 关键词
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台风“暹芭”残余环流引发中国东部暴雨的影响原因及数值模拟研究 被引量:1
8
作者 马怡轩 于翡 徐国强 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期834-844,共11页
台风“暹芭”不仅是2022年首个登陆中国的台风,也是自2015年台风“彩虹”以来登陆粤西的最强台风,其登陆后减弱的残余环流不断北移,深入内陆与中纬度西风槽相结合,给我国东部地区带来了影响范围广且持续性强的暴雨过程,为了研究引起这... 台风“暹芭”不仅是2022年首个登陆中国的台风,也是自2015年台风“彩虹”以来登陆粤西的最强台风,其登陆后减弱的残余环流不断北移,深入内陆与中纬度西风槽相结合,给我国东部地区带来了影响范围广且持续性强的暴雨过程,为了研究引起这种罕见天气过程的影响因子,基于区域中尺度预报系统CMA-MESO(China Meteorological Administration Mesoscale Model)5.1版本对台风“暹芭”残余环流北上过程共设计6组试验进行数值模拟和诊断分析。结果表明:台风“暹芭”东西两侧的南亚高压和副热带高压两个反气旋有利于低压环流北上,在我国东部广阔平原和丘陵的地形条件下,槽前西南气流不断引导其快速向东北方向移动;台风“暹芭”进入渤海后,受槽后干冷空气影响,冷空气入侵环流底部,斜压性增强,暖湿气流显著抬升,对流不稳定结构进一步增强;同时有来自南海的深厚西南暖湿气流和台风“艾利”外围源源不断的水汽输送,在地形、动热力和水汽条件的共同作用下,台风“暹芭”残余环流在我国东部引发大暴雨过程。 展开更多
关键词 台风“暹芭” 地形 西风槽 水汽 暴雨
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土壤冻融过程中的水热参数化方案研究进展 被引量:1
9
作者 侯雅 李伟平 左金清 《高原气象》 北大核心 2025年第1期1-15,共15页
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... 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。 展开更多
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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基于云顶高度产品的FY-4A云导风高度再指定方法研究
10
作者 马博良 陆其峰 +2 位作者 王富 华维 张晓虎 《气象》 北大核心 2025年第4期484-495,共12页
高度指定误差是卫星导风产品最主要的误差来源。FY-4A云顶高度产品采用红外窗区通道和二氧化碳切片通道算法,精度较高。将FY-4A云顶高度与云导风产品进行时空匹配,在云导风目标追踪框中搜索代表性像元,用其平均云顶高度替换原有云导风... 高度指定误差是卫星导风产品最主要的误差来源。FY-4A云顶高度产品采用红外窗区通道和二氧化碳切片通道算法,精度较高。将FY-4A云顶高度与云导风产品进行时空匹配,在云导风目标追踪框中搜索代表性像元,用其平均云顶高度替换原有云导风的云高,实现其高度再指定。基于ERA5再分析资料的检验结果表明:高度再指定后,高、中、低三层的FY-4A云导风均方根误差均有明显降低,分别从4.06 m·s^(-1)降至3.25 m·s^(-1),4.25 m·s^(-1)降至3.71 m·s^(-1),2.42 m·s^(-1)降至2.13 m·s^(-1)。高度再指定缓解了云导风定高偏高的问题,降低了云导风偏差,特别是慢速偏差改善明显。东北冷涡和台风暹芭等个例表明该方法能够提高云导风与背景场的一致性,在数值预报同化和天气过程分析中具有较好的应用前景。 展开更多
关键词 云导风 云顶高度 高度再指定 代表运动像元 FY-4A
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中国近海热带气旋快速增强的两种判别指标对比
11
作者 彭思越 姚秀萍 赵大军 《热带气象学报》 北大核心 2025年第2期288-296,共9页
近海快速增强的热带气旋(TC)具有猝不及防的破坏性,其研究和业务预报一直备受关注。判别TC快速增强(RI)的主流指标有两类,即TC中心最低气压变化值和最大风速变化值。利用中国气象局整编的热带气旋最佳路径数据集资料,分别以12 h中心最... 近海快速增强的热带气旋(TC)具有猝不及防的破坏性,其研究和业务预报一直备受关注。判别TC快速增强(RI)的主流指标有两类,即TC中心最低气压变化值和最大风速变化值。利用中国气象局整编的热带气旋最佳路径数据集资料,分别以12 h中心最低气压变化值和最大风速变化值作为判别指标,对1980—2019年中国近海快速增强的热带气旋(RITC)进行判别,并对得到的结果进行对比分析。(1)两种判别指标得到的RITC的数量差异较小,但RITC个例的重合率并不高,其中,RITC个例的重合率在本世纪00年代差异最大,10年代差异最小。(2)12 h最大风速判别指标对统计资料时间跨度的变化表现出更高的敏感度,所对应的RI阈值的波动更大。(3)两种判别指标得到的RI样本的最大差异值在年际上出现在20世纪80年代,月际上出现在9月,日变化上出现在06时(Universal Time Coordinated,UTC)。(4)在区域分布上,以12 h最大风速变化为判别指标在中国台湾北部、东海南部以及广西西部近海区域具有较高的敏感度,而以12 h最低气压变化为判别指标则在广西东部近海区域的敏感度更高。研究结论对遴选(判别)我国近海RITC样本(个例)具有一定的参考意义。 展开更多
关键词 热带气旋 快速增强 近海 统计
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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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作者 陈琪 张华 +3 位作者 柳丽婷 王秋艳 周喜讯 谢冰 《气候变化研究进展》 北大核心 2025年第1期69-77,共9页
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... 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。 展开更多
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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河北省2023年7月持续性高温过程成因和预报研究
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作者 向亮 孙婉怡 +4 位作者 杜浩昱 车少静 韩世茹 李晓帆 张婧 《气候与环境研究》 北大核心 2025年第1期39-50,共12页
持续性高温热浪严重影响经济社会活动,对高温天气过程的成因和预报研究具有重要的科学意义。基于河北省142个观测站1961~2023年历年7月的逐日最高气温观测资料以及NCEP/NCAR全球逐日/月再分析资料等,本文分析了河北省2023年7月高温过程... 持续性高温热浪严重影响经济社会活动,对高温天气过程的成因和预报研究具有重要的科学意义。基于河北省142个观测站1961~2023年历年7月的逐日最高气温观测资料以及NCEP/NCAR全球逐日/月再分析资料等,本文分析了河北省2023年7月高温过程成因,并采用深度学习算法(LSTM)提出了高温热浪预报模型。结果表明:2023年7月河北省平均高温日数较常年偏多7.8 d,共出现3次持续性高温过程,最强时段为5~11日。副热带高压偏西、偏北、面积异常偏大,南亚高压的持续偏东和偏北是此次高温持续性发展的环流背景,强烈的下沉运动伴随的非绝热增温是导致干热型高温热浪的直接成因。采用LSTM对河北省中南部4站进行了预测,预测结果均通过了显著性检验。预测评估结果显示:ROC曲线的下面积AUC值在0.55~0.65,其中预报效果最好的是保定,表明该模型对逐日最高气温有一定的预报能力。进一步分析表明,LSTM能够很好地预测出各站的高温过程,但在高温起止时段和最高气温值上存在较大差异。 展开更多
关键词 河北省 高温 可预报性 长短期记忆网络
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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
14
作者 杨雪 杨磊 +3 位作者 袁潮 平凡 曹世腾 王改利 《气象》 北大核心 2025年第2期191-206,共16页
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... 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。 展开更多
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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基于机器学习的大气边界层高度预测方法研究
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作者 白嘉怡 魏伟 +1 位作者 张宏昇 车慧正 《大气科学学报》 北大核心 2025年第3期404-416,共13页
大气边界层高度受多种气象因素影响,正确掌握大气边界层高度连续变化和演变规律具有重要意义。为解决传统技术手段获取大气边界层高度存在的时空分辨率低、误差偏大等问题,本研究基于机器学习方法--XGBoost,利用2016年1月—2019年5月北... 大气边界层高度受多种气象因素影响,正确掌握大气边界层高度连续变化和演变规律具有重要意义。为解决传统技术手段获取大气边界层高度存在的时空分辨率低、误差偏大等问题,本研究基于机器学习方法--XGBoost,利用2016年1月—2019年5月北京地区长期的地面气象观测、风廓线测风雷达和探空观测数据进行训练,确定算法模型估算大气边界层高度,预测了2019年6月—2020年5月北京地区大气边界层高度。结果表明:在晴朗的白天,模型预测效果最好,与真实观测存在较高的一致性,相关系数达到0.86;夜间预测效果较差。地表温度、相对湿度、风速是对模型预测结果影响最显著的特征。预测的边界层高度呈现显著日变化,日出之后迅速发展,午后逐渐下降,夜间逐渐达到平稳;春夏季北京地区边界层高度日变化较为显著,可达1 km;秋冬季日变化幅度较小,约为700 m。总体上,XGBoost算法预测边界层高度的能力优于多元线性回归算法和支持向量回归算法。基于机器学习的边界层高度估计和预测方法避免了传统手段设置阈值带来的误差,为边界层高度连续观测和预测提供了新思路。 展开更多
关键词 XGBoost方法 机器学习 大气边界层高度 日变化
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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
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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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环渤海地区一次特强浓雾的观测分析与数值模拟研究
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作者 田梦 刘姝 +3 位作者 孟丽红 靳振华 郭阳 孙雪倩 《海洋预报》 北大核心 2025年第4期60-73,共14页
利用大雾多源融合产品数据、欧洲中期天气预报中心ERA5再分析数据集、地面气象观测数据、探空等数据以及天气研究与预报模式(WRF)的数值和试验结果,对2024年1月11—14日发生在环渤海的特强浓雾事件的时空分布、演变特征、环流背景和大... 利用大雾多源融合产品数据、欧洲中期天气预报中心ERA5再分析数据集、地面气象观测数据、探空等数据以及天气研究与预报模式(WRF)的数值和试验结果,对2024年1月11—14日发生在环渤海的特强浓雾事件的时空分布、演变特征、环流背景和大气边界层结构进行分析,揭示此次辐射-平流雾的形成机制,突出了渤海的水汽供应和海温下垫面在雾生消过程中的重要作用。结果表明:大雾产生于较稳定的大气环流背景下,低层弱辐合和夜间辐射降温是促进大雾形成的动力学和热力学条件。来自渤海的偏东风低空急流提供了团雾形成和带状雾持续的水汽条件,强逆温层和“上干下湿”的大气边界层结构是海雾持续时间较长的主因。海温敏感性试验进一步表明,较高的海温可能会降低海雾的浓度和持续时间,反之,低海温有助于海雾维持。此外,海温变化亦会通过改变海面蒸发和水汽平流过程间接影响沿岸陆地雾的生消演变。 展开更多
关键词 环渤海地区 大雾 天气形势 大气边界层结构 海表面温度
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能量收支框架下从辐射强迫-气候反馈到气候敏感度的研究进展
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作者 于晓超 张华 +7 位作者 王秋艳 赵树云 王菲 柳丽婷 刘梦婷 马馨宇 杨冬冬 李帅 《气候变化研究进展》 北大核心 2025年第2期169-185,共17页
从能量框架出发,对地球能量收支、有效辐射强迫、气候反馈和气候敏感度的相关研究做出系统的梳理。自20世纪80年代以来,地球能量收支增加0.28~0.52 W/m^(2),主要来源于大气顶反射太阳辐射持续减少,这是该时期全球升温的重要决定性因素... 从能量框架出发,对地球能量收支、有效辐射强迫、气候反馈和气候敏感度的相关研究做出系统的梳理。自20世纪80年代以来,地球能量收支增加0.28~0.52 W/m^(2),主要来源于大气顶反射太阳辐射持续减少,这是该时期全球升温的重要决定性因素。这些能量收支的改变与人为强迫及其气候影响密切相关。政府间气候变化专门委员会(IPCC)第六次评估报告(AR6)指出,1750—2019年,总的人为有效辐射强迫的最佳估计为(2.72±0.76)W/m^(2),引起的全球地表温度变化预计可达1.29(1.00~1.65)℃。气候反馈总体上能够抵消辐射强迫对地球系统的整体扰动,使气候状态趋于稳定。IPCC AR6给出的净反馈最佳估计结果为-1.16(-1.81~-0.51)W/(m^(2)∙℃)。为了预估未来气候变化,IPCC AR6给出了平衡态气候敏感度和瞬态气候响应的最佳估计值,分别为3.0(2.0~5.0)℃和1.8(1.2~2.4)℃。依据能量收支平衡下强迫-反馈理论框架,科学界通过量化地球能量收支及其长期变化、区分辐射强迫与气候反馈,厘清了人为和自然等外部强迫对气候变化的影响;依据气候反馈参数和气候敏感度的估算结果,可量化气候对强迫的响应幅度,实现对未来气候的合理预估。 展开更多
关键词 地球能量收支 有效辐射强迫 气候反馈 气候敏感度
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中国大陆降水日变化研究进展 被引量:164
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作者 宇如聪 李建 +1 位作者 陈昊明 原韦华 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2014年第5期948-968,共21页
文章概述了中国大陆降水日变化的最新研究成果,给出了中国大陆降水日变化的整体图像,指出目前数值模式模拟降水日变化的局限性,为及时了解和掌握降水日变化研究进展、开展相关科学研究和进行降水预报服务提供了有价值的科学依据和参考... 文章概述了中国大陆降水日变化的最新研究成果,给出了中国大陆降水日变化的整体图像,指出目前数值模式模拟降水日变化的局限性,为及时了解和掌握降水日变化研究进展、开展相关科学研究和进行降水预报服务提供了有价值的科学依据和参考。现有研究表明:(1)中国大陆夏季降水日变化的区域特征明显。在夏季,东南和东北地区的降水日峰值主要集中在下午;西南地区多在午夜达到降水峰值;长江中上游地区的降水多出现在清晨;中东部地区清晨、午后双峰并存;青藏高原大部分地区是下午和午夜峰值并存。(2)降水日变化存在季节差异和季节内演变。冷季降水日峰值时刻的区域差异较暖季明显减小,在冷季南方大部分地区都表现为清晨峰值;中东部地区暖季降水日变化随季风雨带的南北进退表现出清晰的季节内演变,季风活跃(间断)期的日降水峰值多发生在清晨(下午)。(3)持续性降水和局地短时降水的云结构特性以及降水日峰值出现时间存在显著差异。持续性降水以层状云特性为主,地表降水和降水廓线的峰值大多位于午夜后至清晨;短时降水以对流降水为主,峰值时间则多出现在下午至午夜前。(4)降水日变化涉及不同尺度的山-谷风、海-陆风和大气环流的综合影响,涉及复杂的云雨形成和演变过程,对流层低层环流日变化对降水日变化的区域差异亦有重要影响。(5)目前数值模式对中国降水日变化的模拟能力有限,且模拟结果具有很强的模式依赖性,仅仅提高模式水平分辨率并不能总是达到改善模拟结果的目的,关键是要减少存在于降水相关的物理过程参数化方案中的不确定性问题。 展开更多
关键词 降水日变化 区域差异 降水持续性 数值模拟
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NCEP/NCAR再分析风速、表面气温距平在中国区域气候变化研究中的可信度分析 被引量:90
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作者 施晓晖 徐祥德 谢立安 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2006年第6期709-722,共14页
采用计算标准化均方根误差、相关分析和EOF分解等多种客观分析统计方法,对NCEP/NCAR再分析风速、表面气温距平在中国区域的可信度进行了研究,结果表明中国东部不同要素距平的标准化均方根误差均比西部地区的小,说明NCEP/NCAR再分析资料... 采用计算标准化均方根误差、相关分析和EOF分解等多种客观分析统计方法,对NCEP/NCAR再分析风速、表面气温距平在中国区域的可信度进行了研究,结果表明中国东部不同要素距平的标准化均方根误差均比西部地区的小,说明NCEP/NCAR再分析资料的可信度东部比西部要高,可能是受到模式地形和中国地面气象站点“东密西疏”分布格局的较大影响。随着高度升高,NCEP再分析风速距平的误差减小,进一步表明地形对NCEP再分析资料的可信度具有较大影响。另外,冬季再分析风速误差较大的特点在850,500和200 hPa等压面上均存在,表明冬季再分析风速距平的可信度受到再分析模式系统误差的较大影响。相关分析结果和标准化均方根误差计算结果之间具有很好的反向对应关系,即均方根误差大,NCEP再分析资料与实测资料的相关性就差,均方根误差小,则对应两者之间的相关性就较好。标准化均方根误差较小的要素,其NCEP再分析和站点实测资料距平EOF分解得到的特征向量空间分布较为相似,各特征向量对应时间系数的相关性也比较好;反之,标准化均方根误差大的要素,其NCEP再分析和站点实测资料距平EOF分解得到的特征向量空间分布则相差较大,对应时间系数的相关性也比较差,因此采用EOF分解方法,分析对应特征向量空间分布相似性及其时间系数变化的一致性,可以对NCEP再分析资料的可信度有一个更加客观的认识。综合上述各季节、各要素多种方法的分析结果,可以发现NCEP再分析风速距平在春、夏、秋季具有一定的可信度,但冬季的可信度较差;表面气温距平则是冬季的可信度最好,夏季的可信度较差。 展开更多
关键词 再分析资料 标准化均方根误差 相关分析 EOF分解 可信度
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