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战场环境灾害天气信息保障技术及其发展趋势
1
作者 张红萍 邵振峰 +2 位作者 胡滨 黄俊 姜明波 《火力与指挥控制》 CSCD 北大核心 2024年第1期16-24,共9页
战场遭遇灾害天气,会增加战术进攻或防守的难度。掌握战场环境灾害天气的时空特征,能够助力空天地海作战单元增强应对灾害天气的韧性能力。综述了战场环境大风、暴雨、冰雪等典型灾害天气监测预警研究现状,分析了不同基于作战空间影响... 战场遭遇灾害天气,会增加战术进攻或防守的难度。掌握战场环境灾害天气的时空特征,能够助力空天地海作战单元增强应对灾害天气的韧性能力。综述了战场环境大风、暴雨、冰雪等典型灾害天气监测预警研究现状,分析了不同基于作战空间影响的灾害天气特征,探讨了一种多尺度战场环境灾害天气信息智能保障模式;并面向未来智能化作战场景,分析了灾害天气战场环境信息保障研究面临的问题和挑战,提出需要进一步研究战场环境气象信息精细化保障以及灾害性天气智能监测技术,进而为保障作战部队安全和提升作战平台武器装备战斗力提供技术支撑。 展开更多
关键词 灾害天气 战场环境 信息化战争 智能战争
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基于天气分型的四川盆地西侧极端强降水事件环流异常配置与演变特征
2
作者 陈龙光 陈斌 +1 位作者 赵瑞瑜 徐祥德 《大气科学》 北大核心 2025年第2期491-506,共16页
四川盆地西侧是中国区域极端强降水事件发生频率最高的区域之一,然而,由于区域地形和天气系统复杂性,对强降水事件理解尚不充分。本文以发生在盆地西侧的100个极端强降水事件为研究对象,基于2001~2020年中国地面气象观测站网观测的降水... 四川盆地西侧是中国区域极端强降水事件发生频率最高的区域之一,然而,由于区域地形和天气系统复杂性,对强降水事件理解尚不充分。本文以发生在盆地西侧的100个极端强降水事件为研究对象,基于2001~2020年中国地面气象观测站网观测的降水数据、GPM-IMERG降水数据以及ERA5大气再分析资料,采用基于K-means聚类分析的天气分型方法,并结合大气动力—热力诊断方法,分析了不同类型降水事件环流异常配置与演变特征。研究结果表明,三种类型强降水发生期间,位势高度均表现为高层正异常(200 hPa)和低层负异常(850 hPa),大气垂直速度明显增大,温度异常呈现“上冷下暖”结构,并伴随着来自低纬海洋地区的水汽输送增强。但三种类型降水对应的南亚高原(SAH)、西太平洋副热带高压(WPSH)以及西风急流等大尺度环流因子在位置和强度上存在差异:发生频次最多的1型降水的水汽主要来自低纬孟加拉湾和中国南海;2型降水发生期间WPSH发展最强,其水汽主要来自东亚季风控制下的中国南海,而孟加拉湾水汽输送受到限制;而发生在SAH强度偏弱期间的3型降水发生频次最少,其主要受青藏高原东北侧的反气旋异常和东亚季风控制下的水汽输送影响。三种类型降水环流演变特征分析显示,强降水发生前,罗斯贝波作用量呈增强趋势、大气垂直速度增加以及温度异常更为显著,这些异常特征使得局地对流活动和高空辐散低层辐合过程增强,有利于极端降水事件形成。进一步分析表明,与SAH比较而言,WPSH位置和强度的变化对强降水形成预测具有更好的指示意义。 展开更多
关键词 四川盆地 大尺度环流异常 极端强降水
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雷达遥感新技术及其在灾害性天气探测中的应用 被引量：24
3
作者 刘黎平 曹俊武 +2 位作者 莫月琴 庄薇 王建林 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2006年第1期1-9,共9页
为了推进我国雷达新技术的发展及其在灾害性天气监测和预测中的应用,分析了国内外雷达遥感新技术的发展现状,总结了我国特别是中国气象科学研究院在双多普勒雷达、双基地多普勒雷达、双线偏振雷达、相控阵雷达、激光雷达在灾害性天气的... 为了推进我国雷达新技术的发展及其在灾害性天气监测和预测中的应用,分析了国内外雷达遥感新技术的发展现状,总结了我国特别是中国气象科学研究院在双多普勒雷达、双基地多普勒雷达、双线偏振雷达、相控阵雷达、激光雷达在灾害性天气的热力、动力和微物理中尺度结构探测中的应用研究所做的部分工作及其在外场试验中的应用情况。这些技术大部分是在新一代天气雷达技术上发展起来的。 展开更多
关键词 雷达新技术 灾害性天气的探测 双线偏振雷达 双基地多普勒雷达
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新一代天气雷达在临近预报和灾害性天气警报中的应用 被引量：61
4
作者 张沛源 杨洪平 胡绍萍 《气象》 CSCD 北大核心 2008年第1期3-11,共9页
利用新一代天气雷达制作临近天气预报和灾害性天气警报,必须从天气雷达观测入手。需根据临近预报和灾害性天气警报需求制定观测方法。不同预报对象,要采取不同的雷达资料的数据处理方法,以便突出预报对象的回波特征。制作临近预报和灾... 利用新一代天气雷达制作临近天气预报和灾害性天气警报,必须从天气雷达观测入手。需根据临近预报和灾害性天气警报需求制定观测方法。不同预报对象,要采取不同的雷达资料的数据处理方法,以便突出预报对象的回波特征。制作临近预报和灾害性天气警报的主要依据是雷达回波分析,掌握回波演变的全过程是雷达回波分析的基础,根据回波特征判断识别影响本地区的天气系统,通过回波分析判断回波的未来发展趋势。为了从回波上识别灾害性天气,需要建立各种灾害性天气的识别判据和方法。预报的主要方法是外推法,但预报结果还需要预报员根据预报经验最后作出预报结论。为了做好临近预报和灾害性天气警报,建立预报流程是非常重要的。 展开更多
关键词 临近预报 多普勒天气雷达 雷达回波
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湖北冷季高架雷暴天气分类及环境参数特征分析 被引量：2
5
作者 苟阿宁 姚雯 +3 位作者 雷彦森 明绍慧 鲁易 魏凡 《热带气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期23-32,共10页
利用常规观测资料、加密地面自动站、闪电定位仪和ERA5再分析资料,将2011—2020年湖北冷季91次高架雷暴事件,按照形成机制分为雷雨型、强对流型和雷打雪型3类,并细致归纳了3类事件的时空分布特征、大气环流背景及关键环境参数等特征。(1... 利用常规观测资料、加密地面自动站、闪电定位仪和ERA5再分析资料,将2011—2020年湖北冷季91次高架雷暴事件,按照形成机制分为雷雨型、强对流型和雷打雪型3类,并细致归纳了3类事件的时空分布特征、大气环流背景及关键环境参数等特征。(1)湖北冷季高架雷暴雷雨型最多,强对流型次之,雷打雪型最少。3类型存在明显的时空分布差异,雷雨型主要发生在秋末冬初(11月)和冬末初春(1—2月),强对流型及雷打雪型常出现在早春2月,3月基本以强对流型为主。(2)低槽冷锋、850 hPa切变线及低空西南急流是冷季高架雷暴发生的有利环流背景,近地面为稳定的冷气团控制,逆温明显,西南低空急流沿着锋面逆温层以上的850 hPa附近触发抬升,水汽、上升运动及不稳定层结均出现在850 hPa以上。雷雨型和雷打雪型距离冷锋超过100 km以上,强对流型不足100 km。(3)850 hPa是风场转换的重要层次。强对流型850 hPa露点温度(T_(d850))、K指数、850 hPa与500 hPa温差(ΔT_(85))、850 hPa假相当位温(θ_(se850))、西南急流厚度和强度(I700)、切变线强度(S_(850))最大,中低层(850~700 hPa)垂直风切变(SL78)最小;雷打雪型对水汽和不稳定能量的要求最低,SL78最大。 展开更多
关键词 冷季 高架雷暴 环境参数 箱线图
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“23·7”华北极端暴雨精细特征和天气学成因分析 被引量：6
6
作者 陈涛 谌芸 +9 位作者 方翀 董林 符娇兰 李晓兰 陈双 石岩 沈艳 许先煌 孔铃涵 权婉晴 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期600-614,共15页
2023年7月29日至8月1日,华北京津冀地区遭受极端特大暴雨袭击,导致区域性洪涝灾害,造成重大经济损失和人员伤亡。为探明此次“23·7”华北极端降水过程的基本特征和形成原因,基于地面自动气象站分钟级降水资料、风廓线雷达和雨滴谱... 2023年7月29日至8月1日,华北京津冀地区遭受极端特大暴雨袭击,导致区域性洪涝灾害,造成重大经济损失和人员伤亡。为探明此次“23·7”华北极端降水过程的基本特征和形成原因,基于地面自动气象站分钟级降水资料、风廓线雷达和雨滴谱仪观测资料及ERA5再分析数据,揭示了“23·7”华北极端暴雨的精细特征和天气学成因。结果表明:(1)此次降水过程持续时间长、累计雨量极大,特大暴雨落区、突破降水量历史极值的国家级观测站站点密集分布在京津冀太行山近山地区,降水呈现显著极端性、区域性差异和阶段性变化。河北和北京太行山东侧迎风坡地区出现持续性、强度相对稳定的强降水过程,雨滴谱分布偏向于高雨滴数密度、小雨滴直径的海洋型对流降水;京津冀平原地区过程雨量明显小于山区,但中尺度对流雨带活跃,降水阵性、对流性特征明显。(2)在“杜苏芮”台风残涡、西太平洋副热带高压、大陆高压等天气系统协同作用下,中层位势高度场出现罕见的“北高南低”+“西低东高”的稳定天气形势。北上台风“杜苏芮”残涡在高压坝以及太行山、燕山地形影响下移动缓慢,残涡中心北侧的地形障碍流与低空东南风之间形成稳定倒槽,京津冀地区出现持续性低层辐合,同时配合来自南海季风和东部洋面台风“卡努”的双路水汽输送,导致京津冀地区出现长历时、区域性极端暴雨过程。(3)在阶段性降水发展过程中,与台风残涡相关的倒槽、暖切变线、低空急流等精细结构调控了中尺度对流系统的组织和发展特征,7月31日早晨至上午京津冀地区出现超过22 m/s的超低空东南风急流,配合对流和地形抬升等因素影响,降水强度明显增强,北京西部山前出现超100 mm/h的极端雨强。此次极端降水事件中的地形影响、中小尺度特征以及极端暴雨可预报性等问题尚待更深入研究。 展开更多
关键词 极端暴雨 华北 地形 低空急流 台风 西太平洋副热带高压
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西藏墨脱复杂地形X波段相控阵偏振天气雷达降水观测和反演方法研究 被引量：3
7
作者 陈浩然 耿飞 +1 位作者 刘黎平 杨华 《高原气象》 CSCD 北大核心 2024年第1期99-113,共15页
墨脱的降水变化与印度洋、孟加拉湾的水汽向内陆的输送、夏季风及我国东部雨带的推进过程联系紧密。它的独特地形与西南气流的相互作用在当地形成了年均降水超过2000 mm的降水带。但墨脱的复杂地形与有限的电力交通条件造成了降水观测... 墨脱的降水变化与印度洋、孟加拉湾的水汽向内陆的输送、夏季风及我国东部雨带的推进过程联系紧密。它的独特地形与西南气流的相互作用在当地形成了年均降水超过2000 mm的降水带。但墨脱的复杂地形与有限的电力交通条件造成了降水观测的困难。2019年,第二次青藏高原综合科学考察研究任务专题项目在墨脱设置了一部X波段双偏振相控阵雷达,实现了对墨脱云降水的连续观测,对当地生态环境和云水资源研究以及高原东南水汽通道特征研究等具有重要的意义。文中使用墨脱X波段双偏振相控阵雷达2020年6-8月的观测数据,使用统计手段筛选降水回波片段,整合后构造得到符合墨脱复杂地形的混合仰角;利用2019年墨脱雨滴谱数据计算雷达参量、拟合得到适合墨脱地区降水特点的X波段天气雷达定量降水估测(QPE)公式。在此基础上选取2020年7-8月三次累积降水量、平均雨强、持续时间各不相同的降水过程,使用线性规划方案计算ΦDP(差分传播相移)、最小二乘拟合计算KDP(差分传播相移率)、“ZPHI”降水廓线算法订正ZH(反射率因子);以ZH和KDP为阈值,使用R(ZH)与R(KDP)分段估测降水,与单独使用R(ZH)和R(KDP)的估测结果进行对比;并基于降水估测结果和雷达参量的水平分布探讨降水分布与地形的关系。本文经过质量控制的ZH、 KDP数据质量有明显改善;使用统计方法构造的混合仰角有效回波面积大于使用SRTM1 v3.0地形数据构造的混合仰角,三次降水的典型时刻参量与过程累积降水量和平均ZH、 ZDR能初步反映降水变化与地形的关系;本文的降水估测公式和分段估测降水方法整体结果表现良好,各评估参数均具有较好的表现;结果表明:(1)墨脱雷达周边地形变化剧烈,根据现有地形数据构造的混合仰角在降水估测中表现不如本文统计筛选雷达观测数据得到的混合仰角数据;(2)本文采用的数据质控方法、定量降水估测公式与分段估测方法(PEM)在降水反演中表现良好,与单一的R(ZH)、 R(KDP)方法相比,得到的结果在CC和RMSE无明显变化的情况下,估测误差明显减小;(3)墨脱降水的发生发展或与西南气流被河谷偏北方山坡抬升有关,较大雨强、较小粒子直径的云位于地势平缓的谷底。 展开更多
关键词 X波段相控阵偏振雷达 线性规划 雷达混合仰角 定量降水估测
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基于R2CNN的天气雷达边界层辐合线识别算法 被引量：1
8
作者 郑玉 徐芬 王亚强 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第6期654-666,共13页
边界层辐合线是触发对流的中尺度天气系统之一,边界层辐合线的精细化识别对于揭示其形成、演变及与其他系统相互作用机制至关重要。目前自动识别技术在适应边界层辐合线多样性(如尺度、强度和形状)方面存在局限。旋转区域卷积神经网络(R... 边界层辐合线是触发对流的中尺度天气系统之一,边界层辐合线的精细化识别对于揭示其形成、演变及与其他系统相互作用机制至关重要。目前自动识别技术在适应边界层辐合线多样性(如尺度、强度和形状)方面存在局限。旋转区域卷积神经网络(R2CNN)可提高识别准确性、鲁棒性和泛化能力。综合考虑天气雷达型号和分辨率的多样性,针对性构建识别数据集用于模型训练,调整相应参数得到识别模型,并利用交并比和置信度评估检验识别效果。结果表明:基于R2CNN的边界层辐合线识别算法在使用较低交并比阈值时命中率更高且空报率更低,当置信度为0.7时,TS(threat score)评分最高。与现有的阵风锋识别算法(Machine Intelligence Gust Front Algorithm,MIGFA)效果相比,R2CNN在减少误报、提升命中率及平衡识别频率等关键性能方面优势显著,适用于业务应用与推广。 展开更多
关键词 边界层辐合线 低空飞行安全 阵风锋 R2CNN 旋转框目标检测
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黄淮海冬小麦春季低温灾害等级指标构建 被引量：4
9
作者 李美萱 霍治国 +2 位作者 孔瑞 江梦圆 米前川 《应用气象学报》 CSCD 北大核心 2024年第1期45-56,共12页
为了明确黄淮海冬小麦春季低温胁迫与产量及其构成因素的定量关系,基于减产率构建小时尺度低温灾害等级指标。通过检索及筛选的34篇试验文献中的1924组试验组数据和对照组数据,采用Meta分析方法分析黄淮海地区返青期、拔节期、孕穗期和... 为了明确黄淮海冬小麦春季低温胁迫与产量及其构成因素的定量关系,基于减产率构建小时尺度低温灾害等级指标。通过检索及筛选的34篇试验文献中的1924组试验组数据和对照组数据,采用Meta分析方法分析黄淮海地区返青期、拔节期、孕穗期和抽穗-开花期低温胁迫对小麦产量及其构成因素的影响,以过程最低温度、积冷量为判识因子,根据约登指数确定减产率为0、10%和30%的临界阈值,构建并验证低温灾害等级指标。结果表明:冬小麦产量及其构成因素受低温胁迫过程低温强度和持续时间共同影响,因所处发育阶段不同存在差异。按照减产率(0,10%]、(10%,30%]和(30%,100%]为分级标准,分别以过程最低温度和过程积冷量为判识因子构建并验证低温灾害等级指标,过程积冷量指标在不同发育期的判识准确率均高于过程最低温度指标。因此,基于过程低温强度和持续时间的综合影响构建的判识因子能更好地表征冬小麦遭受低温灾害的严重程度。 展开更多
关键词 冬小麦 低温灾害 产量 META分析
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地物对新一代天气雷达双偏振量的影响研究
10
作者 罗雨彤 吴翀 +4 位作者 刘黎平 吴蕾 李瑞义 郑佳锋 袁亮 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2024年第6期827-839,共13页
双偏振量的数量级远小于回波强度(ZH),观测资料的准确是双偏振雷达资料应用的基础,地物引起的双偏振量异常此前大多被忽视。使用中国93部双偏振升级后的新一代天气雷达观测资料,通过长时间数据累积后的异常区确定地物影响的特征和范围,... 双偏振量的数量级远小于回波强度(ZH),观测资料的准确是双偏振雷达资料应用的基础,地物引起的双偏振量异常此前大多被忽视。使用中国93部双偏振升级后的新一代天气雷达观测资料,通过长时间数据累积后的异常区确定地物影响的特征和范围,进而统计分析该影响在中国业务雷达中的整体比例、影响的主要来源、影响与雷达型号和观测模式的关系、影响随时间的变化情况、影响的性质及双偏振量的分布特征等,得到的结论如下:(1)地物使得双偏振量的累积值严重偏离降水区间,差分反射率因子(ZDR)累积值偏低1 dB以上,相关系数(ρH_V)降至0.92以下,差分传播相移(ΦDP)的标准差大于10°,该特征成为识别地物影响的主要依据。(2)地物影响不限于低层,仰角抬升后副瓣接收的地物信号也能产生类似的效果,大部分雷达近地面区域的影响占比在14%—32%、高仰角为4%—7%,远比地物对波束的遮挡影响严重。(3)地物影响主要由具备强散射能力的山脉和建筑物引起,当站点低于地形时,周围山脉是主要贡献者;当站点与地形高度接近时,周围建筑物是主要贡献者。(4)地物影响可用随机误差与系统误差的叠加来定量描述,使影响区内的双偏振量在单一时次的观测不确定度增大,且主瓣区域的影响比副瓣区域更严重。 展开更多
关键词 新一代天气雷达 双偏振升级 地物影响 主瓣和副瓣 质量控制 统计研究
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基于罗氏线圈和CEEMDAN的雷电流波形测量方法
11
作者 徐伟 李想 +1 位作者 王学孟 刘岩 《电子测量与仪器学报》 北大核心 2025年第2期102-112,共11页
浪涌保护器中嵌入雷电流波形测量模块为其老化分析提供了数据支撑。针对目前浪涌保护器中雷电流测量存在不能记录完整电流波形、噪声较大的问题,通过分析雷电流波形的时频特性,设计由罗氏线圈传感器、低噪声宽带放大、单端转差分、高速... 浪涌保护器中嵌入雷电流波形测量模块为其老化分析提供了数据支撑。针对目前浪涌保护器中雷电流测量存在不能记录完整电流波形、噪声较大的问题,通过分析雷电流波形的时频特性,设计由罗氏线圈传感器、低噪声宽带放大、单端转差分、高速模数转换器和现场可编程门阵列(FPGA)等组成的雷电流波形测量系统。FPGA完成采集信号的处理、数据的缓存发送以及雷击计数等功能。通过差分电路和自适应噪声完备集合经验模态分解相结合的方法减小噪声对雷电流波形的影响,采用阈值与斜率联合触发方式,提高雷电流冲击次数计数的准确度。利用雷电防护实验室的雷电流组合波发生器对系统和去噪方法进行了实验测试,结果表明,系统能完整精确地记录雷电流波形,峰值1~10 kA范围内雷电流采集无漏触发现象,峰值的最大测量误差为1.27%,半峰值到达时间的测量误差≤0.2μs,前峰平均坡度测量误差≤2.04%。系统将推动浪涌保护器的智能化发展,并为雷电研究提供数据支撑。 展开更多
关键词 浪涌保护器 雷电流 罗氏线圈 FPGA CEEMDAN
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融合时空重构单元和Transformer的雷达回波外推算法
12
作者 方巍 王淏西 《郑州大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第5期137-144,共8页
针对现有基于深度学习的雷达回波外推算法时空特征提取能力不足和建模能力有限的问题,提出了一种融合时空重构单元(SRU)和Transformer的雷达回波外推模型SRU-Former。首先,在模型的编码器和解码器中引入新设计的时空重构单元,通过分离... 针对现有基于深度学习的雷达回波外推算法时空特征提取能力不足和建模能力有限的问题,提出了一种融合时空重构单元(SRU)和Transformer的雷达回波外推模型SRU-Former。首先,在模型的编码器和解码器中引入新设计的时空重构单元,通过分离、变换和重构的策略来提取雷达图像精细化时空特征;其次,在编码器和解码器之间引入Transformer的变体架构模型Poolformer,用全局平均池化操作代替自注意力机制,帮助模型对高度动态变化的雷达序列进行建模;最后,在江苏省气象雷达数据集和上海市气象雷达数据集上训练和测试,与目前主流的深度学习模型进行对比。实验结果表明:在2 h外推任务中,CSI、FAR、MSE和SSIM 4个指标均取得最优值,在江苏省数据集上CSI提升了0.020,上海市中数据集上CSI提升了0.048;SRU-Former能够有效提升模型的预报准确率,外推后期对强回波区域的捕捉更加精确,细节纹理更加丰富清晰。 展开更多
关键词 深度学习 雷达回波外推 TRANSFORMER 时空重构单元 全局平均池化
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CMA数值预报模式在线交互式试验管理系统 被引量：2
13
作者 王彬 胡江凯 +4 位作者 崔应杰 周斌 孙婧 赵春燕 娄盼星 《应用气象学报》 北大核心 2025年第1期110-120,共11页
数值预报研发试验是改进数值预报模式性能的主要技术手段。模式试验管理系统是支持研发试验不可或缺的工具平台。面向数值预报统筹研发工作机制需要,并借鉴国内外相关研究工作,设计数值预报模式在线交互式试验管理系统。该系统采用浏览... 数值预报研发试验是改进数值预报模式性能的主要技术手段。模式试验管理系统是支持研发试验不可或缺的工具平台。面向数值预报统筹研发工作机制需要,并借鉴国内外相关研究工作,设计数值预报模式在线交互式试验管理系统。该系统采用浏览器/服务器软件部署架构,提供模板编辑-流程编排-实例构建功能,支持灵活快捷设计模式试验,所有模块完全打通、一站式访问使用,通过个例数据治理、程序代码制品缓存等手段提升用户体验。系统实现对模式试验全过程的支持,包括模式试验的设计定义、试验实例的创建运行、作业监控管理、结果可视化与检验分析。系统已于2023年上线业务运行,多场景支持数值预报国省统筹研发。 展开更多
关键词 数值预报模式 模式试验 试验管理系统 在线 交互式
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2021年10月2-6日山西持续性极端降水过程低空急流及水汽输送特征分析 被引量：2
14
作者 孙颖姝 周玉淑 +2 位作者 邓国 苗青 邱贵强 《高原气象》 北大核心 2025年第2期407-420,共14页
2021年10月2-6日,山西发生有气象记录以来秋季最强的持续性降水。本文利用自动气象站降水观测资料、ERA5再分析资料、NCEP GDAS再分析资料对此次极端降水过程的环流形势、低空急流及水汽输送特征、水汽源地等进行了分析,结果表明此次极... 2021年10月2-6日,山西发生有气象记录以来秋季最强的持续性降水。本文利用自动气象站降水观测资料、ERA5再分析资料、NCEP GDAS再分析资料对此次极端降水过程的环流形势、低空急流及水汽输送特征、水汽源地等进行了分析,结果表明此次极端降水过程有明显的阶段性特点。第一阶段(2-3日)为锋前暖区降水,集中发生在山西南部,雨强大且波动性强,对流性降水特征显著;第二阶段(4-6日)为锋后稳定性降水,雨强小但持续时间长,导致山西中南部出现持续性暴雨。环流分析显示,异常偏北、偏强的西太平洋副热带高压和异常偏南、偏强的西西伯利亚切断低涡共同构建有利的环流背景。整个降水期间,异常偏北、偏强的700 hPa低空急流稳定维持,对低层辐合场的加强、垂直上升运动的强烈发展及水汽持续供应有重要作用,是导致降水极端性形成的关键。850 hPa低空急流存在时间短,但在第一阶段对晋东南暖湿空气输送和不稳定层结构建至关重要。强降水区水汽输入的主要层次在降水期间逐渐升高,第一阶段集中在850 hPa附近,第二阶段集中在700 hPa附近,对应天气形势演变。此次极端降水过程的水汽源地主要为南海、东海和黄海,输送路径为东南路径,明显区别于其他暴雨过程,其他暴雨的水汽源地多为孟加拉湾、阿拉伯海和南海,以西南路径输送为主。 展开更多
关键词 极端降水 低空急流 水汽输送 HYSPLIT后向追踪
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不同分辨率和云微物理方案对四川盆地一次暴雨过程模拟的影响分析 被引量：1
15
作者 马怡轩 徐国强 《大气科学》 北大核心 2025年第1期185-196,共12页
本文以美国国家环境预报中心(NCEP,National Centers for Environmental Prediction)的GFS(Global Forecast System)全球数值天气预报产品作为模式预报初始场,利用区域中尺度预报系统CMA-MESO(China Meteorological Administration Meso... 本文以美国国家环境预报中心(NCEP,National Centers for Environmental Prediction)的GFS(Global Forecast System)全球数值天气预报产品作为模式预报初始场,利用区域中尺度预报系统CMA-MESO(China Meteorological Administration Mesoscale Model)(原GRAPES_MESO)5.1版本对2021年9月3~5日发生在四川盆地的一次暴雨过程,采用3种不同分辨率(1 km、3 km、10 km)和2种云微物理参数化方案(WSM6、Thompson)设计5组试验进行数值模拟研究,结果表明:(1)试验模拟雨带与实况基本一致,但强降水时间、降水落区和降水强度与实况存在差异。随着降水阈值的提高,TS评分下降同时Bias变幅增大,空报率和漏报率也随之增加。(2)同分辨率是否采用积云参数化方案与同分辨率采用不同微物理方案对水汽通量模拟结果差异不大;5组试验在各自模拟的暴雨区均对应强烈的上升气流,且模拟强度均随分辨率提高而增大。(3)1 km分辨率下采用不同云微物理方案模拟液态粒子结果差异不大,但固态粒子明显不同。(4)3 km分辨率下加入积云参数化方案后,对于强降水中心的模拟结果存在较大偏差。整体而言,针对此次降水过程的各个试验模拟结果表明,在高分辨率条件下,Thompson方案饱和调整方案效果略好于WSM6方案,1 km_thompson方案对雨带刻画更精准,降水模拟最优。 展开更多
关键词 CMA-MESO(China Meteorological Administration Mesoscale Model) 云微物理 分辨率 暴雨
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LandEM模式的改进及在青藏高原地区初步应用 被引量：1
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作者 刘勇洪 翁富忠 +6 位作者 何文英 唐飞 李锐 徐永明 韩阳 杨俊 王艺丹 《气象学报》 北大核心 2025年第1期61-79,共19页
基于物理模型的微波发射率(MLSE)模拟一直面临着很大挑战,目前还缺乏利用物理模式模拟较高分辨率的全球或区域尺度MLSE的应用案例。针对先进辐射传输模拟系统(ARMS)中的陆面微波发射率(LandEM)模式,对土壤介电常数和粗糙地表反射率模型... 基于物理模型的微波发射率(MLSE)模拟一直面临着很大挑战,目前还缺乏利用物理模式模拟较高分辨率的全球或区域尺度MLSE的应用案例。针对先进辐射传输模拟系统(ARMS)中的陆面微波发射率(LandEM)模式,对土壤介电常数和粗糙地表反射率模型进行了改进及相应MLSE模拟研究,并结合地面观测MLSE资料进行了模拟评估,同时开展了LandEM模式主要输入参数优化研究;在此基础上,以青藏高原地区为例,选择3种粗糙地表反射率半经验模型和1种发射率经验模型组合成9种MLSE模拟方案,利用3套卫星观测资料反演的MLSE产品,对9种不同模拟方案进行了评估,并选择出最优模拟方案对青藏高原地区MLSE进行了模拟分析。研究结果显示:LandEM模式中引入Mironov常温土壤介电常数模型后模拟的MLSE得到改善,引入Zhang冻土介电常数模型可弥补原有冻土介电常数估算的缺陷,引入Chen-Weng粗糙地表反射率模型后模拟的MLSE也得到有效改善;针对青藏高原地区MLSE模拟,Qp粗糙地表反射率模型更适合裸土粗糙地表,Chen-Weng模型更适合植被粗糙地表;改进后的LandEM模式及优化模拟方案能较好地模拟0.10°×0.10°空间分辨率青藏高原地区水平极化MLSE值及空间分布,也能较好地模拟垂直极化MLSE值,但还不能对垂直极化MLSE空间差异进行有效模拟。 展开更多
关键词 微波地表发射率 LandEM模式 土壤介电常数 粗糙地表反射率 青藏高原
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2008年1月中国南方低温雨雪冰冻天气特征及其天气动力学成因的初步分析 被引量：245
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作者 王东海 柳崇健 +8 位作者 刘英 魏凤英 赵南 姜智娜 李英 陈菊英 王亚非 施晓晖 徐祥德 《气象学报》 CAS CSCD 北大核心 2008年第3期405-422,共18页
在欧亚大陆中高纬度长期维持阻塞形势的背景下,2008年1月11日至2月2日中国南方连续经历了4次低温雨雪冰冻天气过程(简称"0801南方雪灾")。这次强天气事件过程范围广、强度大、持续时间长且灾害极为严重。其天气学特征表现为... 在欧亚大陆中高纬度长期维持阻塞形势的背景下,2008年1月11日至2月2日中国南方连续经历了4次低温雨雪冰冻天气过程(简称"0801南方雪灾")。这次强天气事件过程范围广、强度大、持续时间长且灾害极为严重。其天气学特征表现为中高纬阻塞形势稳定少变,低纬系统活跃确保水汽输送,以及南方部分地区满足冰雪风暴形成的有利天气条件等。研究表明,导致大气环流异常从而促使这次低温雨雪冰冻强天气事件出现的主要因素包括:(1)北极涛动(AO)的异常活跃,有利于行星尺度波动的稳定维持;(2)阻塞上游50°N区域有极强的负涡度平流持续输送到阻塞区,使濒临崩溃的阻塞形势得以重新加强,从而使阻塞形势长时间稳定维持;(3)青藏高原以南低纬地区南支气流活跃,确保中国南方充沛的水汽来源;以及(4)长期存在有利于冰雪风暴生成发展的天气-动力-物理学条件等。"0801南方雪灾"事件一个突出的特征就是冰冻现象极为严重。文中借助新型卫星CloudSat的星载云廓线雷达(CPR)资料对这次事件中典型云系进行天气-动力-物理学分析,揭示出西南暖湿气流沿锋面爬升,形成界限分明上下交替的两个冷暖气团,冷气团较浅薄;在2—4km高度存在一个融化层,冰水不仅存在融化层之上,在近地面层亦含有丰富的冰粒子。结合常规观测资料分析发现,在此期间中国南方大部地区中层(大约在850—700hPa)存在温度大约在0—4℃的逆温层,地面气温大致维持在-4—0℃且相对湿度在90%以上,分析表明,此次大范围冰冻灾害天气是由于冻结、凝华和冰雾粒子的附着增长等物理过程共同作用的结果。"0801南方雪灾"事件持续时间较长,事件本身作为一个整体其成因可追溯到行星尺度系统。研究极涡异常及其随时间变化的结果表明,平流层极涡变化比对流层的超前,尤其是该事件前期平流层极涡进入12月后就趋于加强,而对流层的极涡加强则明显滞后,并且直到1月中至2月初才快速加强;这意味着平流层蕴含着对流层极涡变化及伴随的强天气事件的先期信号,这可能是中长期预报的一个值得深入研究的方向。 展开更多
关键词 灾害性天气 低温雨雪冰冻 特征 成因
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极端天气气候事件监测与预测研究进展及其应用综述 被引量：77
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作者 任福民 高辉 +10 位作者 刘绿柳 宋艳玲 高荣 王遵娅 龚志强 王永光 陈丽娟 李清泉 柯宗建 孙丞虎 贾小龙 《气象》 CSCD 北大核心 2014年第7期860-874,共15页
极端天气气候事件(简称"极端事件")分为单站极端事件和区域性极端事件。本文回顾了极端事件的研究进展,首先回顾了单站极端温度、极端降水和干旱事件的观测研究及相关指数,进而对近年来不断增多的区域性极端事件研究做了简要... 极端天气气候事件(简称"极端事件")分为单站极端事件和区域性极端事件。本文回顾了极端事件的研究进展,首先回顾了单站极端温度、极端降水和干旱事件的观测研究及相关指数,进而对近年来不断增多的区域性极端事件研究做了简要回顾,最后还回顾了极端事件气候预测研究进展。同时,对国内外在极端事件气候监测和预测业务现状进行了初步总结,并指出:在极端事件气候监测方面中国的业务产品较丰富,并率先开展了针对区域性极端事件的监测业务,但在产品表现形式上缺乏统一组织,特别是英文产品表现力严重不足;在极端事件气候预测方面,国家气候中心发展了两种方法:一个是基于物理统计的BP-CCA和OSR的干旱预测方法,另一个基于国家气候中心月动力延伸预报模式(DERF)的高温预测方法。最后,对极端事件监测和预测业务发展及相关科学问题给出展望,指出应根据极端事件的业务需求继续加强相关研究和业务能力建设。 展开更多
关键词 极端天气气候事件 区域性极端事件 研究进展 气候监测 气候预测 业务应用
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基于再分析数据和集合预报产品的对流潜势评估 被引量：1
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作者 王婧卓 陈静 +1 位作者 马若赟 梁晨 《应用气象学报》 北大核心 2025年第2期218-232,共15页
该文对比2023年7月1日—9月30日欧洲中期天气预报中心第5代再分析数据(ECWMF reanalysis version5,ERA5)、中国气象局全球再分析数据(CMA global reanalysis,CRA)、中国气象局全球集合预报系统(CMA-Global Ensemble Prediction System,C... 该文对比2023年7月1日—9月30日欧洲中期天气预报中心第5代再分析数据(ECWMF reanalysis version5,ERA5)、中国气象局全球再分析数据(CMA global reanalysis,CRA)、中国气象局全球集合预报系统(CMA-Global Ensemble Prediction System,CMA-GEPS)控制预报产品与无线电探空仪观测数据计算的对流潜势指数,并利用国家雷电探测系统闪电定位数据识别雷暴潜势阈值。结果表明:ERA5数据的对流有效位能误差最小,与观测数据相关系数最高,CMA-GEPS控制预报产品次之,而CRA数据的对流有效位能存在正误差,且分布较为离散。复合参数表现与对流有效位能一致。ERA5数据、CRA数据、CMA-GEPS控制预报产品与观测数据的垂直风切变相关系数较高,但均存在较小的负平均误差。与0~6 km垂直风切变相比,ERA5数据、CRA数据、CMA-GEPS控制预报产品的0~1 km垂直风切变与观测数据的相关系数更低,平均误差更高,不宜用于开展对流潜势指数研究。对流有效位能和复合参数可在一定程度上区分雷暴事件和非雷暴事件,但潜势预报阈值会随着数据和区域的不同发生变化,是一种概率指标。 展开更多
关键词 再分析数据 模式预报产品 对流潜势指数 雷暴潜势阈值
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基于地基微波辐射计资料对咸宁两次冰雹天气的观测分析 被引量：43
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作者 黄治勇 徐桂荣 +1 位作者 王晓芳 唐永兰 《气象》 CSCD 北大核心 2014年第2期216-222,共7页
利用地基微波辐射计观测资料，对两次冰雹过程进行观测分析。结果表明：中低层暖湿气流输送、中层干冷空气侵入，在0～10km形成“上干、下湿”2层垂直分布结构。低层的感热和潜热随上升气流向上输送，2～3km层明显增温，0、5和-20℃层... 利用地基微波辐射计观测资料，对两次冰雹过程进行观测分析。结果表明：中低层暖湿气流输送、中层干冷空气侵入，在0～10km形成“上干、下湿”2层垂直分布结构。低层的感热和潜热随上升气流向上输送，2～3km层明显增温，0、5和-20℃层略微上升。同时，低层水汽也随上升气流向上输送，降雹前大气液态水总含量（II．W，下同）和大气水汽总含量（1wV，下同）及过冷水含量快速增长。水汽经过冷层后，冰晶增多增大。当冰晶增大落人OC以上区融化层时，冰晶融化导致液态水增加，一部分形成冰雹或地面降水，导致降雹之后ILw、1wV及OC以下液态水含量减小。上述结论对冰雹的预警有一定指示意义。 展开更多
关键词 微波辐射计 冰雹 潜势 监测 温度 湿度
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