青藏高原近60年来气候变化及其环境影响研究进展 被引量：89

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作者 杨耀先 胡泽勇 +6 位作者 路富全 蔡英 于海鹏 郭瑞霞 付春伟 樊威伟 吴笛 《高原气象》 CSCD 北大核心 2022年第1期1-10,共10页

作为全球能量水分循环的关键区域,青藏高原(下称高原)气候变化对高原及周边地区气候与环境变化具有重要影响。本文从高原表面增暖、辐射变化、降水的多尺度变率、表面风速及环境变化方面回顾了高原近60年来气候变化及其环境效应与物理... 作为全球能量水分循环的关键区域,青藏高原(下称高原)气候变化对高原及周边地区气候与环境变化具有重要影响。本文从高原表面增暖、辐射变化、降水的多尺度变率、表面风速及环境变化方面回顾了高原近60年来气候变化及其环境效应与物理机制的研究进展,并基于再分析和台站观测资料讨论了近10余年来高原表面温度和风速变化的特征及原因。最后,就高原气候变化研究亟待解决的科学问题进行了梳理与展望。研究表明:(1)相较于北半球增暖,高原增暖发生时间早,增温速率大。海拔依赖型增暖和年代际大气增湿导致晴空向下长波辐射的增强是高原表面增暖的主要原因。近10余年来,高原东部地区表面温度主要以年际变化为主。(2)受持续增暖和年际、年代际尺度的海温与大气环流异常影响,高原不同季节和区域的降水呈现出多尺度变化特征。(3)在高原与中高纬度地区增暖的经向差异及大尺度环流异常的影响下,高原表面风速在年代际尺度上变化显著。(4)高原环境变化主要表现为湖泊扩张、多年冻土退化、植被返青期总体提前;受高原降水的年代际变化影响,自20世纪90年代以来,高原西部冰川趋于稳定甚至部分恢复,而东南部地区冰川持续退缩;夏季风系统的季节和季节内变化对高原植被生长和返青期的时空变化有较好的指示意义。(5)不同季节和区域表面温度和风速变化的机理研究和数值模拟需进一步深化;提高气候模式对高原温度和降水的模拟性能仍是重要研究内容;高原高分辨率的区域气候模拟与资料同化的研究亟待加强。 展开更多

关键词 青藏高原 气候变化 环境影响

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青藏铁路沿线气候特征精细化模拟研究

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作者 路富全 杨耀先 胡泽勇 《高原气象》 CSCD 北大核心 2024年第4期868-882,共15页

青藏铁路格拉段(以下简称青藏铁路),特别是从西大滩至安多穿越550 km多年冻土区的路段,沿线有着复杂的地形地貌和冻土环境。近年来随着气候变暖和多年冻土退化,对于建造在多年冻土之上的青藏铁路的维护需求剧增,为了能充分捕捉青藏铁路... 青藏铁路格拉段(以下简称青藏铁路),特别是从西大滩至安多穿越550 km多年冻土区的路段,沿线有着复杂的地形地貌和冻土环境。近年来随着气候变暖和多年冻土退化,对于建造在多年冻土之上的青藏铁路的维护需求剧增,为了能充分捕捉青藏铁路沿线地区复杂的地形地貌对局地气候变化的影响,以期对青藏铁路的运行维护提供理论支持。本文利用铁路沿线站点观测数据,并以ERA5数据驱动WRF模式进行网格距离为10 km×10 km的动力降尺度模拟。结果显示,青藏铁路沿线的六个站点自1998-2020年普遍呈现增温趋势,增温率最低的站点为0.27℃·(10a)^(-1),最高为0.56℃·(10a)^(-1);WRF模式对表面气温的模拟在年平均气温结果与观测数据略有差异,在夏季和秋季的模拟结果较好,夏季相关系数达到0.95以上,秋季在0.80以上,春季和冬季较差;WRF降水模拟的结果显示,Nudging方法有效改进了青藏高原夏季降水的湿偏差,青藏铁路北段至铁路南段降水逐渐增加,且在铁路中部降水出现极大值。WRF模式在青藏高原的温度和降水模拟上仍存在着一定的冷偏差和湿偏差,寻找新的方法或利用高质量驱动数据来驱动模式将可能对青藏高原地区的降尺度模拟结果有更进一步的改善。 展开更多

关键词 青藏铁路 WRF模式 动力降尺度 精细化模拟 气温和降水

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青藏高原热源对我国旱区气候异常影响研究进展 被引量：12

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作者 罗红羽 于海鹏 +7 位作者 胡泽勇 杨耀先 蔡英 谷良雷 樊威伟 付春伟 吴笛 王冠添 《高原气象》 CSCD 北大核心 2023年第2期257-271,共15页

青藏高原热源作用加强了我国旱区气候背景的形成和维持,同时也对我国旱区的气候异常产生重要影响。深入认识高原热源变化与我国旱区气候异常之间的联系,对于维系旱区生态安全、防范重大气象灾害、促进区域可持续发展具有重要意义。本文... 青藏高原热源作用加强了我国旱区气候背景的形成和维持,同时也对我国旱区的气候异常产生重要影响。深入认识高原热源变化与我国旱区气候异常之间的联系,对于维系旱区生态安全、防范重大气象灾害、促进区域可持续发展具有重要意义。本文回顾和梳理了当前关于高原热源对我国旱区气候异常影响的相关研究,包括高原热源的气候特征、高原热源对我国旱区气候异常的影响以及高原热源前期信号对我国旱区气候的预测作用。已有研究表明,高原热源的时空分布特征具有显著的季节性、区域性以及时间阶段性差异,通过调控高原北侧经圈环流、南亚高压、西风急流、纬向行星波等环流系统可对我国旱区气候异常产生影响;同时,高原积雪、冻土等通过陆面过程改变地表能量平衡和土壤水热传输影响高原热源,可作为前期信号运用于旱区夏季降水预测。最后,在总结已有研究进展和成果的基础上,对今后高原热源对我国旱区气候异常影响的研究方向做了展望,即在全球变暖背景下高原热源的时空变化规律仍存在很大不确定性,高原热源影响我国旱区气候异常的途径目前尚不全面,二者之间的内在影响机制仍有待进一步研究。 展开更多

关键词 青藏高原 热源 干旱区 半干旱区 气候异常

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基于CLM4.5的高寒草地辐射收支和水热交换的数值模拟研究 被引量：4

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作者 吴笛 胡泽勇 +2 位作者 付春伟 王树金 樊威伟 《高原气象》 CSCD 北大核心 2022年第1期107-121,共15页

利用那曲高寒气候环境观测研究站本部BJ观测点2014年6-8月的近地层观测资料,结合CLM4.5陆面模型,探究空气动力学粗糙长度、叶面积指数、植被覆盖度和热力学粗糙长度参数化方案的改变对陆面能水平衡的模拟结果产生的影响,并且探讨了粗糙... 利用那曲高寒气候环境观测研究站本部BJ观测点2014年6-8月的近地层观测资料,结合CLM4.5陆面模型,探究空气动力学粗糙长度、叶面积指数、植被覆盖度和热力学粗糙长度参数化方案的改变对陆面能水平衡的模拟结果产生的影响,并且探讨了粗糙度及植被状态指数影响陆面能水平衡模拟性能的机制。结果表明:(1)CLM4.5默认的热力学粗糙长度方案Z98高估了感热通量,并且低估了地表温度,Z12方案和B82方案能够很大程度上减小感热模拟的正偏差与地表温度模拟的负偏差。(2)基于不同类型数据计算了两组空气动力学粗糙长度的月均值,在替换模式中原有值后,明显减小了地表通量的模拟偏差。(3)叶面积指数的增加(减少),使感热减小(增大),潜热增大(减小),反射辐射和地面长波辐射通量降低(增加),并且土壤温湿度也有所下降(上升)。(4)随着植被覆盖度的增加(减少),潜热通量降低(升高),感热、反射短波辐射以及地面长波辐射增强(减弱),地面土壤温、湿度有所增加(降低)。本研究为选择最优参数及参数化方案,进而更合理地模拟出整个高原地区的地表能水平衡提供了参考依据。 展开更多

关键词 陆面模式 辐射收支 水热交换 粗糙度 植被参数

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青藏高原东部拉萨河下游地区大气湍流交换特征研究 被引量：7

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作者 杨斌 袁祺 +3 位作者 谭昌海 张功 郑宁 谷良雷 《高原气象》 CSCD 北大核心 2022年第1期204-215,共12页

地气之间物质和能量随湍流运动进行输送,涡度相关技术是研究地气交换过程和评估大气资源的重要手段,它对湍流特征和精确的通量观测研究具有重要的作用。本研究利用拉萨蔡公堂通量站的闭路涡度相关系统,观测了2020年8-11月青藏高原东部... 地气之间物质和能量随湍流运动进行输送,涡度相关技术是研究地气交换过程和评估大气资源的重要手段,它对湍流特征和精确的通量观测研究具有重要的作用。本研究利用拉萨蔡公堂通量站的闭路涡度相关系统,观测了2020年8-11月青藏高原东部拉萨河下游地区典型高寒草甸下垫面的通量特征,并分析了该区域生长季和非生长季不同大气稳定条件下湍流谱特征和相似性规律。结果表明:(1)生长季时期(8-9月),净生态系统CO_(2)交换(NEE)日均值为-2.3 gC·m^(-2)·d^(-1),蒸散(ET)日均值为1.8 mm·d^(-1),非生长季时期(10-11月),NEE日均值为1.1 gC·m^(-2)·d^(-1),ET日均值为0.3 mm·d^(-1);(2)三维(u,v和w)方向的湍流风速和温度的归一化谱具有明显的惯性副区,谱密度曲线斜率符合-2/3规律,垂直方向(w)湍流风速分别和温度、CO_(2)和H_(2)O等气体浓度的归一化协谱曲线斜率较高于-4/3;(3)生长季和非生长季时期大气稳定度的日变化相似,主要随动量通量的增加而降低,但各方向风速的归一化标准差(σ/u_(*))拟合结果不同,生长季时期,σ_(u)/u_(*)、σ_(v)/u_(*)和σ_(w)/u_(*)分别为2.84、2.73和1.07,非生长季时期三者增加,分别为3.23、3.19和1.22,其非生长季时期水平方向风速归一化标准差增加较明显。利用闭路涡度相关系统可以较好地观测本研究区通量特征,并且分别考虑生长季和非生长季时期湍流风速的相似性规律参数化方案有助于更精确地观测大气资源。 展开更多

关键词 青藏高原 碳水通量 湍流谱 归一化标准差相似性规律 大气稳定度

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夏季南亚高压位置与青藏高原降水年际变化的关系研究 被引量：4

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作者 朱羿洁 张飞民 +1 位作者 杨耀先 王澄海 《高原气象》 CSCD 北大核心 2023年第1期60-67,共8页

通过合成分析、动力诊断和数值模拟,研究了夏季南亚高压位置与青藏高原降水年际变化的关系,并分析了水汽输送和高原非绝热加热的特征及作用。结果表明:南亚高压位置偏东南(西北)时,对应着高原东部水汽辐合(散)显著、水汽输送显著偏强(... 通过合成分析、动力诊断和数值模拟,研究了夏季南亚高压位置与青藏高原降水年际变化的关系,并分析了水汽输送和高原非绝热加热的特征及作用。结果表明:南亚高压位置偏东南(西北)时,对应着高原东部水汽辐合(散)显著、水汽输送显著偏强(弱),而高原西南部水汽辐散(合)显著,是造成高原东部降水显著偏多(少)、高原西南部降水显著偏少(多)的重要原因。高原东部大气凝结潜热加热异常有助于南亚高压位置与高原降水关系的维持。南亚高压位置偏东南(西北)时,高原西北部降水显著偏多(少),与该地区地表潜热偏强(弱)、大气低层位势高度偏低(高)有关,但并不显著。 展开更多

关键词 青藏高原 夏季降水 南亚高压 年际变化

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近60年青藏高原季风期降水的南北变化特征及机理研究 被引量：12

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作者 王灏 胡泽勇 +2 位作者 杨耀先 樊威伟 路富全 《高原气象》 CSCD 北大核心 2023年第4期848-857,共10页

青藏高原(以下简称高原)对全球气候的影响一直是被研究的重点,国外的学者更多地关注的是青藏高原对全球气候系统的影响,但是其本身的气候变化也是全球气候系统变化中的重要分量。随着南亚夏季风的建立和副热带急流的北抬,高原降水呈现... 青藏高原(以下简称高原)对全球气候的影响一直是被研究的重点,国外的学者更多地关注的是青藏高原对全球气候系统的影响,但是其本身的气候变化也是全球气候系统变化中的重要分量。随着南亚夏季风的建立和副热带急流的北抬,高原降水呈现出多尺度变化和多因子影响的特征。本文基于1961-2020年的GPCC逐月降水资料和ERA5逐月再分析数据的环流场数据,分析了全球变暖背景下,青藏高原5-9月季风期降水的时空分布特征及其演变规律,分析了夏季风期高原降水时空演变特征的机制。结果表明:气候平均态下,高原降水自5月开始增强并向北推进,并于7月延伸至高原中部;9月份后高原降水开始南撤;季风期降水的经验正交函数分解(EOF)第二模态显示,以唐古拉山为界,高原南北部季风期降水异常呈南北反向的偶极性分布。在年代季尺度上,高原南部降水1961-1980年偏少,1981-2002年较多,2002-2019年又偏少的年代际变化特征。总体来看,1961-2020年的60年间,季风期高原南部降水呈略微减少的线性趋势,这可能和南亚夏季风的衰退有关。高原北部降水基本和南部呈相反变化,1961-2020年间,季风期高原北部降水则存在着28 mm·(10a)^(-1)增加的趋势,高原南部降水呈-3 mm·(10a)^(-1)略微减少趋势。对应高原南部和北部降水的大气环流结果表明,高原南部降水主要受南亚夏季风影响,南亚夏季风的推进及撤退直接影响着高原南部的降水的增加和减少,而高原北部降水则与中纬度西风急流中的Rossby波传播有关。 展开更多

关键词 青藏高原 降水 环流 南亚季风 西风急流

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基于CLM4.5模式的季节冻土区土壤参数化方案的模拟研究 被引量：7

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作者 付春伟 胡泽勇 +2 位作者 卢珊 吴笛 樊威伟 《高原气象》 CSCD 北大核心 2022年第1期93-106,共14页

利用位于季节冻土区的中国科学院那曲高寒气候环境观测研究站那曲/BJ观测点的野外观测数据,通过CLM4.5的单点模拟实验,分析评估了Luo土壤热导率参数化方案、Johansen土壤热导率参数化方案、Coté土壤热导率参数化方案和虚温参数化... 利用位于季节冻土区的中国科学院那曲高寒气候环境观测研究站那曲/BJ观测点的野外观测数据,通过CLM4.5的单点模拟实验,分析评估了Luo土壤热导率参数化方案、Johansen土壤热导率参数化方案、Coté土壤热导率参数化方案和虚温参数化方案对土壤温、湿度的模拟能力,为将来选取最优的参数及参数化方案来更合理的模拟青藏高原土壤冻融过程为目的的工作提供依据。结果表明:(1)三种土壤热导率参数化方案模拟结果的土壤热传导率有明显差异,其中Coté方案的土壤热传导率最高,Luo方案的土壤热传导率最低。(2)三种热传导率方案均能合理地模拟出土壤温湿度的日变化趋势,Johansen方案对土壤温度年变化趋势模拟的更好,Coté方案对土壤温度模拟的数值较观测值偏离的更小,Luo方案对土壤湿度的模拟更好。(3)加入虚拟温度方程,并引入相变效率参数后,减少了模式对土壤湿度模拟的负偏差,Y-L方案在保持土壤温度较好模拟能力的基础上,能够进一步的提升土壤湿度的模拟能力。 展开更多

关键词 季节冻土区 CLM4.5模式 土壤温湿度 参数化方案

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闪电资料同化对河南郑州“7.20”特大暴雨预报的影响

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作者 庞盈 胡俊俊 +4 位作者 陈生 陆高鹏 吴翀 韦春霞 黄朝盈 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期136-145,共10页

研究了闪电资料同化对2021年7月20日河南郑州特大暴雨短临预报的影响。利用天气研究与预报(WRF)模式的三维变分(3DVAR)数据同化系统(WRFDA),开展了两组循环同化试验:(1)同化地面和探空常规观测资料(包括风速、风向、温度和气压)的试验(C... 研究了闪电资料同化对2021年7月20日河南郑州特大暴雨短临预报的影响。利用天气研究与预报(WRF)模式的三维变分(3DVAR)数据同化系统(WRFDA),开展了两组循环同化试验:(1)同化地面和探空常规观测资料(包括风速、风向、温度和气压)的试验(CONV);(2)同化常规观测资料和由闪电资料反演的伪相对湿度的试验(LGDA),并与无资料同化的试验(NoDA)进行对比。结果表明,CONV的分析场和NoDA都未能模拟出强对流系统的回波结构,但由于LGDA增加了对整层大气的湿度场的调整,其分析场在闪电发生位置处的水凝物增量较大,相对湿度和反射率的分布情况与中国全球大气再分析资料(CRA)及雷达反射率观测值最接近。降水预报方面,LGDA显著提高了大暴雨雨带(6 h累积降水量≥50 mm)和强降水中心(6 h累积降水量≥200 mm)位置和强度的预报效果,对本次强降水过程的预报起到了积极作用,尤其是对前3 h的降水预报。 展开更多

关键词 闪电资料同化 河南特大暴雨 三维变分同化

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北大西洋-东亚和北亚型遥相关的机制及其对新疆夏季旱涝的影响 被引量：4

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作者 樊威伟 马伟强 +3 位作者 胡泽勇 马耀明 杨耀先 韩翔 《大气科学学报》 CSCD 北大核心 2023年第1期30-41,共12页

北大西洋-东亚和北亚(简称NAENA)型遥相关是夏季欧亚大陆对流层上层经向风异常的第二主导模态,对欧亚大陆多尺度气候变率有显著影响。本文在分析NAENA型维持的动力学机制的基础上,研究了该遥相关型对新疆夏季旱涝异常的影响及其可能机... 北大西洋-东亚和北亚(简称NAENA)型遥相关是夏季欧亚大陆对流层上层经向风异常的第二主导模态,对欧亚大陆多尺度气候变率有显著影响。本文在分析NAENA型维持的动力学机制的基础上,研究了该遥相关型对新疆夏季旱涝异常的影响及其可能机制。大气波列的涡度收支分析表明,气候态的旋转纬向风引起的扰动涡度平流可以被扰动旋转经向风引起的平均涡度平流所补偿。能量转换过程分析表明,该大气波列有效地从平均流中提取有效位能,通过斜压能量转换过程得以维持。大西洋海温异常三极子模态则是NAENA型维持的重要外强迫因子。回归分析表明NAENA型遥相关能通过促进南疆夏季降水,显著影响新疆的旱涝异常。NAENA型位于中亚的气旋性低压一方面增强了南疆地区的垂直上升运动,同时气旋性环流将更多的水汽输送到该地区,有利于水汽在对流层中低层的异常辐合,进而对南疆的降水有促进作用。 展开更多

关键词 遥相关型 新疆降水 维持机制 年际变化

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黄土高原夏季极端降水及其成因分析 被引量：26

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作者 卢珊 胡泽勇 +2 位作者 付春伟 樊威伟 吴笛 《高原气象》 CSCD 北大核心 2022年第1期241-254,共14页

利用1961-2016年夏季黄土高原地区64个气象监测站的逐日降水资料及同期NCEP/NCAR再分析数据,分析了近56年黄土高原夏季极端降水的时空变化特征,并对比了极端降水强弱年以及不同年代黄土高原地区夏季大气环流形势的异同。结果表明,黄土... 利用1961-2016年夏季黄土高原地区64个气象监测站的逐日降水资料及同期NCEP/NCAR再分析数据,分析了近56年黄土高原夏季极端降水的时空变化特征,并对比了极端降水强弱年以及不同年代黄土高原地区夏季大气环流形势的异同。结果表明,黄土高原夏季极端降水占夏季总降水量的54%左右,总体上呈现出东多西少的空间分布特征。在近年来黄土高原夏季降水整体下降的背景下,极端降水占比在将近70%的站点表现出增长趋势。对比极端降水强弱年环流形势发现,当贝加尔湖低压增强,西北太平洋副热带高压偏强偏北时,有利于西北太平洋及南海暖湿气流向北输送,与北方干冷空气在黄土高原上空交绥,从而导致更多的极端降水。在强极端降水年的夏季,存在着异常强的水汽净收入。6月,北边界和南边界的水汽输入加强。北边界在7月和8月转为水汽输出边界,同时西边界和南边界的输入加强,且8月的增加更为明显。在强极端降水年,夏季黄土高原上还可以观察到更加明显的冷暖空气交绥,这有利于研究区域不稳定能量的释放和极端降水的增加。此外,研究发现黄土高原夏季极端降水在1980年代经历了从偏多到偏少的转变,近些年来又逐渐增加。对比不同年代夏季大气环流可见,当水汽净收入为正,同时冷暖空气交汇明显时,对应年代的黄土高原夏季极端降水偏多,反之则降水偏少。 展开更多

关键词 黄土高原 极端降水 大气环流

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不同控制变量方案对广州暴雨过程雷达资料同化和预报的影响

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作者 庞盈 陈生 +2 位作者 胡俊俊 陈海琴 黄朝盈 《中山大学学报（自然科学版）（中英文）》 CAS CSCD 北大核心 2023年第3期35-46,共12页

为了探讨WRFDA同化系统中不同控制变量方案(CV5,CV6和CV7)所构建的背景误差协方差对雷达资料同化的影响,本文以2017年5月7日发生在广州的一次暖区暴雨为研究个例,开展了不同控制变量方案的单点观测同化试验和雷达同化试验(Exp-CV5,Exp-... 为了探讨WRFDA同化系统中不同控制变量方案(CV5,CV6和CV7)所构建的背景误差协方差对雷达资料同化的影响,本文以2017年5月7日发生在广州的一次暖区暴雨为研究个例,开展了不同控制变量方案的单点观测同化试验和雷达同化试验(Exp-CV5,Exp-CV6和Exp-CV7),并对同化试验结果进行诊断分析。单点试验和单次雷达资料同化试验的分析结果表明,Exp-CV6对湿度场的影响最大且在大气中层的比湿均方根误差最小,而Exp-CV7分析增量的影响更集中且梯度更大,更有利于保留中小尺度信息,对风场的模拟效果最好。经过3 h雷达资料循环同化后,Exp-CV7可以更准确地模拟出对流系统的结构,并对本次暖区暴雨雨带与强降水中心位置的预报效果最佳,其次是Exp-CV6。这主要是因为CV7方案对动力场的调整更有利于局地对流的发展,而CV6方案对湿度场的调整较CV5方案更有优势。 展开更多

关键词 控制变量 背景误差协方差 雷达资料同化

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