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doi: 10.11676/qxxb2023.20220200
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雨滴谱特征分析是研究降水微物理特征的重要方法，使用2011—2012年夏季（6—8月）安徽4个站的雨滴谱资料，根据雨强及其随时间的变化将降水划分为对流降水和层云降水，对比分析山区和非山区对流降水和层云降水的雨滴谱特征。主要结论是：山区地形对对流降水的雨滴谱影响较大，对层云降水的雨滴谱影响较小。当雨强相同时，山区对流降水的雨滴数浓度比非山区高，雨滴尺寸比非山区小。随着雨强增大，山区和非山区对流降水的雨滴数浓度和雨滴尺寸均在增大。比较了标准化参数（Nw）与雨滴数浓度的关系，发现Nw与雨滴数浓度有关，但不能完全反映雨滴数浓度的变化，并且对雨强的变化不敏感。当雨强相同时，山区与非山区对流降水的雨滴数浓度差别较小，Nw则差别明显，说明Nw更能体现山区和非山区降水机制的差异。对于雨强小于30 mm/h的弱对流降水，山区与非山区小雨滴数浓度比较接近，大雨滴数浓度明显低于非山区，对应山区雨滴谱谱宽更窄，此时地形对雨滴谱的影响较为明显。对于雨强超过30 mm/h的强对流降水，山区和非山区雨滴谱比较接近，此时地形对雨滴谱的影响显著减弱。山区降水类型对Z（雷达反射率）-R（雨强）关系的影响较小。
雨滴谱特征分析是研究降水微物理特征的重要方法，使用2011—2012年夏季（6—8月）安徽4个站的雨滴谱资料，根据雨强及其随时间的变化将降水划分为对流降水和层云降水，对比分析山区和非山区对流降水和层云降水的雨滴谱特征。主要结论是：山区地形对对流降水的雨滴谱影响较大，对层云降水的雨滴谱影响较小。当雨强相同时，山区对流降水的雨滴数浓度比非山区高，雨滴尺寸比非山区小。随着雨强增大，山区和非山区对流降水的雨滴数浓度和雨滴尺寸均在增大。比较了标准化参数（Nw）与雨滴数浓度的关系，发现Nw与雨滴数浓度有关，但不能完全反映雨滴数浓度的变化，并且对雨强的变化不敏感。当雨强相同时，山区与非山区对流降水的雨滴数浓度差别较小，Nw则差别明显，说明Nw更能体现山区和非山区降水机制的差异。对于雨强小于30 mm/h的弱对流降水，山区与非山区小雨滴数浓度比较接近，大雨滴数浓度明显低于非山区，对应山区雨滴谱谱宽更窄，此时地形对雨滴谱的影响较为明显。对于雨强超过30 mm/h的强对流降水，山区和非山区雨滴谱比较接近，此时地形对雨滴谱的影响显著减弱。山区降水类型对Z（雷达反射率）-R（雨强）关系的影响较小。
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doi: 10.11676/qxxb2023.20220186
摘要:
基于中国国家气象信息中心提供的中国第一代全球大气和陆面再分析产品（CRA）的逐日气温资料、美国国家海洋和大气管理局（NOAA）重建的逐月海表温度资料以及美国国家环境预报中心/国家大气研究中心（NCEP/NCAR）提供的大气环流再分析资料，研究了厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）对中国东部前、后冬天气尺度气温变率的影响及其物理机制。结果表明，ENSO对中国东部天气尺度气温变率的影响在前、后冬存在显著差异。ENSO对前冬中国东部天气尺度气温变率影响较弱，后冬则显著增强。后冬时期，ENSO与长江中下游地区天气尺度气温变率呈现显著正相关，即厄尔尼诺年后冬天气尺度气温变率增强，气温波动幅度增大；拉尼娜年后冬天气尺度气温变率减弱，气温变化较为平缓。ENSO在后冬可通过影响与欧亚大陆上空南北温度梯度相关的大气斜压性调节下游东亚地区大气环流的天气尺度变率，进而影响天气尺度气温变率。厄尔尼诺年后冬，南北温度梯度大，大气斜压性较强，经向风活跃，冷空气活动较为频繁，天气尺度气温变率增大；拉尼娜年后冬，异常情况与之大致相反。在前冬ENSO对欧亚大陆上空南北梯度即大气斜压性影响较小，因而对中国东部天气尺度气温变率的影响也较弱。本研究的成果丰富了对ENSO影响中国气温变率的理解，有利于中国冬季气温季节预测水平的提升。
基于中国国家气象信息中心提供的中国第一代全球大气和陆面再分析产品（CRA）的逐日气温资料、美国国家海洋和大气管理局（NOAA）重建的逐月海表温度资料以及美国国家环境预报中心/国家大气研究中心（NCEP/NCAR）提供的大气环流再分析资料，研究了厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）对中国东部前、后冬天气尺度气温变率的影响及其物理机制。结果表明，ENSO对中国东部天气尺度气温变率的影响在前、后冬存在显著差异。ENSO对前冬中国东部天气尺度气温变率影响较弱，后冬则显著增强。后冬时期，ENSO与长江中下游地区天气尺度气温变率呈现显著正相关，即厄尔尼诺年后冬天气尺度气温变率增强，气温波动幅度增大；拉尼娜年后冬天气尺度气温变率减弱，气温变化较为平缓。ENSO在后冬可通过影响与欧亚大陆上空南北温度梯度相关的大气斜压性调节下游东亚地区大气环流的天气尺度变率，进而影响天气尺度气温变率。厄尔尼诺年后冬，南北温度梯度大，大气斜压性较强，经向风活跃，冷空气活动较为频繁，天气尺度气温变率增大；拉尼娜年后冬，异常情况与之大致相反。在前冬ENSO对欧亚大陆上空南北梯度即大气斜压性影响较小，因而对中国东部天气尺度气温变率的影响也较弱。本研究的成果丰富了对ENSO影响中国气温变率的理解，有利于中国冬季气温季节预测水平的提升。
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doi: 10.11676/qxxb2023.20220175
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使用1949—2020年中国气象局上海台风研究所热带气旋最佳路径资料和1991—2020年欧洲中期天气预报中心ERA-Interim再分析资料，利用200和850 hPa风场分量（u、v）联合经验正交函数（EOF）分解，归纳了台风快速增强（简称RI）爆发前后的环流特征以及环境动力和热力条件的演变。结果表明，台风快速增强爆发时的EOF分解主分量低层为季风汇合型，有利于台风低层水汽输送，高层环流有明显的出流通道，可作为台风快速增强预报的典型环流形势；海表温度、水汽和对流不稳定等热力条件，以及环境风垂直切变和表征台风高层出流的高空辐散等动力条件一般能达到台风增强所需要素的适值范围。台风从一般增强到快速增强转变过程中，有利于台风增强的各环境因子并没有显著变化或突变，且有极端个例的环境因子向不利于台风增强趋势变化。该研究为今后台风快速增强预报和进一步研究提供了参考。
使用1949—2020年中国气象局上海台风研究所热带气旋最佳路径资料和1991—2020年欧洲中期天气预报中心ERA-Interim再分析资料，利用200和850 hPa风场分量（u、v）联合经验正交函数（EOF）分解，归纳了台风快速增强（简称RI）爆发前后的环流特征以及环境动力和热力条件的演变。结果表明，台风快速增强爆发时的EOF分解主分量低层为季风汇合型，有利于台风低层水汽输送，高层环流有明显的出流通道，可作为台风快速增强预报的典型环流形势；海表温度、水汽和对流不稳定等热力条件，以及环境风垂直切变和表征台风高层出流的高空辐散等动力条件一般能达到台风增强所需要素的适值范围。台风从一般增强到快速增强转变过程中，有利于台风增强的各环境因子并没有显著变化或突变，且有极端个例的环境因子向不利于台风增强趋势变化。该研究为今后台风快速增强预报和进一步研究提供了参考。
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doi: 10.11676/qxxb2023.20220198
摘要:
华北是中国人口聚集区及主要的农业和工业区，旱涝灾害会造成严重的经济损失和环境影响。基于近61年（1961—2021年）逐月降水量观测数据研究发现，华北地区夏季降水在21世纪第2个10年初发生了明显的年代际变化——在2011/2012年前后经历了从干到湿的变化。选择1999—2011年作为干旱期，2012—2021年作为湿润期，进一步对比分析了华北地区在干旱期和湿润期相关大气环流系统的差异。结果表明，华北地区此次从干到湿的年代际变化与东亚夏季风的变化关系不大，这与20世纪70年代末和90年代末发生的年代际变化有所不同。在2011—2021年湿润期，对流层中低层环流场上在蒙古高原—中国东北地区上空为气旋式环流异常，气旋西侧的偏北风将高纬度的冷空气输送到华北，有利于冷、暖空气在华北地区的交汇；对流层高层则在蒙古高原—贝加尔湖地区上空为气旋式环流异常，有利于东亚西风急流的东伸北抬，由涡度方程诊断可知相对涡度的水平平流项对急流位置偏北东伸有重要贡献；上述环流形势有利于华北地区上升运动的增强。与此同时，湿润期华北地区上空假相当位温升高，且假相当位温垂直变化增强，说明华北上空大气更加暖湿，且大气层结更不稳定，也有利于垂直运动的发展。动力和热力条件异常变化共同导致华北地区在2012—2021年降水较前期降水明显增多。
华北是中国人口聚集区及主要的农业和工业区，旱涝灾害会造成严重的经济损失和环境影响。基于近61年（1961—2021年）逐月降水量观测数据研究发现，华北地区夏季降水在21世纪第2个10年初发生了明显的年代际变化——在2011/2012年前后经历了从干到湿的变化。选择1999—2011年作为干旱期，2012—2021年作为湿润期，进一步对比分析了华北地区在干旱期和湿润期相关大气环流系统的差异。结果表明，华北地区此次从干到湿的年代际变化与东亚夏季风的变化关系不大，这与20世纪70年代末和90年代末发生的年代际变化有所不同。在2011—2021年湿润期，对流层中低层环流场上在蒙古高原—中国东北地区上空为气旋式环流异常，气旋西侧的偏北风将高纬度的冷空气输送到华北，有利于冷、暖空气在华北地区的交汇；对流层高层则在蒙古高原—贝加尔湖地区上空为气旋式环流异常，有利于东亚西风急流的东伸北抬，由涡度方程诊断可知相对涡度的水平平流项对急流位置偏北东伸有重要贡献；上述环流形势有利于华北地区上升运动的增强。与此同时，湿润期华北地区上空假相当位温升高，且假相当位温垂直变化增强，说明华北上空大气更加暖湿，且大气层结更不稳定，也有利于垂直运动的发展。动力和热力条件异常变化共同导致华北地区在2012—2021年降水较前期降水明显增多。
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doi: 10.11676/qxxb2023.20220207
摘要:
在大气质量南北涛动季节变化过程中，水汽质量变化与干大气质量南北涛动时间序列存在明显的反位相变化关系。使用2015年1月—2100年12月的CMIP6资料分析4个温室气体排放情景下水汽质量季节循环特征，并与1958—2015年历史模拟试验对比，得到：半球水汽质量存在明显的季节循环特征，北半球水汽质量月平均值在冬季（DJF）达到最小，夏季（JJA）达到最大；南半球情况与之相反。无论是南半球或是北半球，与其他排放情景相比，SSP1-2.6 （Shared Socioeconomic Pathway）情景下南、北半球水汽质量年变程最小。4个情景下冬、夏季水汽质量变化都比春、秋季剧烈。随着CO2浓度的上升，SSP3-7.0情景下北半球水汽质量年变程最大，相比于历史模拟试验增加了26.49%，南半球则不同于北半球，SSP1-2.6情景后随着CO2浓度的上升，水汽质量年变程也随之增大，在SSP5-8.5情景下达到最大。南、北半球水汽质量涛动的年变程随着CO2浓度的上升而增大，在SSP5-8.5情景下达到最大，但增大的幅度减小。CO2浓度变化对赤道附近水汽质量变化影响最为明显，且越靠近南极，水汽质量变化越小，但越靠近北极，夏季水汽质量变化比冬季越大。此外，CO2浓度的上升会导致夏季水汽逐渐向北半球中纬度堆积。这些结论有利于更好地认识区域间水汽质量变化对CO2浓度上升的响应，为未来有关降水的气候政策制订提供依据。
在大气质量南北涛动季节变化过程中，水汽质量变化与干大气质量南北涛动时间序列存在明显的反位相变化关系。使用2015年1月—2100年12月的CMIP6资料分析4个温室气体排放情景下水汽质量季节循环特征，并与1958—2015年历史模拟试验对比，得到：半球水汽质量存在明显的季节循环特征，北半球水汽质量月平均值在冬季（DJF）达到最小，夏季（JJA）达到最大；南半球情况与之相反。无论是南半球或是北半球，与其他排放情景相比，SSP1-2.6 （Shared Socioeconomic Pathway）情景下南、北半球水汽质量年变程最小。4个情景下冬、夏季水汽质量变化都比春、秋季剧烈。随着CO2浓度的上升，SSP3-7.0情景下北半球水汽质量年变程最大，相比于历史模拟试验增加了26.49%，南半球则不同于北半球，SSP1-2.6情景后随着CO2浓度的上升，水汽质量年变程也随之增大，在SSP5-8.5情景下达到最大。南、北半球水汽质量涛动的年变程随着CO2浓度的上升而增大，在SSP5-8.5情景下达到最大，但增大的幅度减小。CO2浓度变化对赤道附近水汽质量变化影响最为明显，且越靠近南极，水汽质量变化越小，但越靠近北极，夏季水汽质量变化比冬季越大。此外，CO2浓度的上升会导致夏季水汽逐渐向北半球中纬度堆积。这些结论有利于更好地认识区域间水汽质量变化对CO2浓度上升的响应，为未来有关降水的气候政策制订提供依据。
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doi: 10.11676/qxxb2023.20220171
摘要:
利用ERA-Interim再分析数据，主观识别了2009—2018年4—9月东北冷涡，并根据冷涡所在位置将其客观聚类为5类，其中3类大陆型冷涡主要影响中国东北地区，称为西北类、东北类和东南类冷涡。东北冷涡的消亡方式主要有2种，一是系统高层受非绝热加热侵蚀，二是被平流层高位涡源再吸收。对比分析非绝热消亡和再吸收消亡方式3类大陆型冷涡统计特征的差异及原因。结果表明：（1）西北类和东南类冷涡以非绝热消亡为主而东北类冷涡以再吸收消亡为主；（2）再吸收消亡冷涡强度一般强于非绝热消亡冷涡，这主要是由于前者的北侧平流层高位涡源持续向冷涡系统补充高值位涡，而后者强度不断被降水潜热释放削弱；（3）非绝热消亡冷涡持续时间比再吸收消亡冷涡长，且前者消亡阶段时间占生命期的比例更大；（4）降水和高空槽与冷涡的位置关系是影响冷涡消亡的主要因素。在冷涡气旋环流内部接近冷涡中心的较强降水能直接侵蚀高层冷涡内核区，导致其非绝热消亡；冷涡位于高空槽前或槽底有利于冷涡向北平流以被高位涡源再吸收而消亡。
利用ERA-Interim再分析数据，主观识别了2009—2018年4—9月东北冷涡，并根据冷涡所在位置将其客观聚类为5类，其中3类大陆型冷涡主要影响中国东北地区，称为西北类、东北类和东南类冷涡。东北冷涡的消亡方式主要有2种，一是系统高层受非绝热加热侵蚀，二是被平流层高位涡源再吸收。对比分析非绝热消亡和再吸收消亡方式3类大陆型冷涡统计特征的差异及原因。结果表明：（1）西北类和东南类冷涡以非绝热消亡为主而东北类冷涡以再吸收消亡为主；（2）再吸收消亡冷涡强度一般强于非绝热消亡冷涡，这主要是由于前者的北侧平流层高位涡源持续向冷涡系统补充高值位涡，而后者强度不断被降水潜热释放削弱；（3）非绝热消亡冷涡持续时间比再吸收消亡冷涡长，且前者消亡阶段时间占生命期的比例更大；（4）降水和高空槽与冷涡的位置关系是影响冷涡消亡的主要因素。在冷涡气旋环流内部接近冷涡中心的较强降水能直接侵蚀高层冷涡内核区，导致其非绝热消亡；冷涡位于高空槽前或槽底有利于冷涡向北平流以被高位涡源再吸收而消亡。
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doi: 10.11676/qxxb2023.20220211
摘要:
在远洋航船上开展大气成分观测易受到来自航船燃油发动机排放污染。文中基于2020年1—4月“北京”号考察船南极考察航线微量（CO2）和痕量（CO、 O3、CH4和N2O）气体浓度（体积混合比）观测分钟级数据，提出根据CO、CO2测量值开展数据质量评估与控制（QA/QC），并给出了南极考察航线上大气微、痕量气体分布特征。结果表明，以CO或CO2单独示踪均能标识出数据的部分局地污染时段，但CO/CO2比值对确定高污染时段的 CO或CO2本底浓度更有效，CO和CO2同步示踪（即CO+CO2）是标识局地污染时段的最优方法，可使南大洋和南极地区的CO、CO2浓度测量值分别降低（5—11）×10−9（10%—18%）和（3—7）×10−6（1%—2%），O3上升（3—5）×10−9（20%—25%），测量值更具有全球本底特征的代表性。航船测量数据与同纬度陆地站点观测值接近，南大洋和南极地区CO、CO2、CH4和N2O浓度差分别在2×10−9、0.7×10−6、1.4×10−9和 0.5×10−9以内。航线的微、痕量气体测量值均呈北（南）半球高（低）、南大洋以南及南极地区浓度稳定的基本特征；O3在不同纬度分布特点清晰，热带辐合带（ITCZ）的极低浓度（＜5×10−6）和春季中国东海地区出现的中尺度污染现象均很明显。
在远洋航船上开展大气成分观测易受到来自航船燃油发动机排放污染。文中基于2020年1—4月“北京”号考察船南极考察航线微量（CO2）和痕量（CO、 O3、CH4和N2O）气体浓度（体积混合比）观测分钟级数据，提出根据CO、CO2测量值开展数据质量评估与控制（QA/QC），并给出了南极考察航线上大气微、痕量气体分布特征。结果表明，以CO或CO2单独示踪均能标识出数据的部分局地污染时段，但CO/CO2比值对确定高污染时段的 CO或CO2本底浓度更有效，CO和CO2同步示踪（即CO+CO2）是标识局地污染时段的最优方法，可使南大洋和南极地区的CO、CO2浓度测量值分别降低（5—11）×10−9（10%—18%）和（3—7）×10−6（1%—2%），O3上升（3—5）×10−9（20%—25%），测量值更具有全球本底特征的代表性。航船测量数据与同纬度陆地站点观测值接近，南大洋和南极地区CO、CO2、CH4和N2O浓度差分别在2×10−9、0.7×10−6、1.4×10−9和 0.5×10−9以内。航线的微、痕量气体测量值均呈北（南）半球高（低）、南大洋以南及南极地区浓度稳定的基本特征；O3在不同纬度分布特点清晰，热带辐合带（ITCZ）的极低浓度（＜5×10−6）和春季中国东海地区出现的中尺度污染现象均很明显。
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doi: 10.11676/qxxb2023.20220178
摘要:
华北—东北地区南部夏季受东亚夏季风的影响，频繁发生干旱和洪涝等灾害，但华北—东北地区南部汛期降水成因复杂，其季节预测因子的选择和预报模型还需进一步研究。由经验正交函数分解（EOF）得到1981—2020年华北—东北地区南部汛期（7—8月）降水前两个模态（分别为整体一致型、南北相反型的空间结构），基于信息流特有的因果关系挑选前两个模态的预报因子，并通过多元逐步回归进一步筛选预报因子、建立季节统计预报模型。第一模态降水对应的主成分时间序列（PC1）的预报因子经过筛选有3个，分别为超前5个月的热带西印度洋海表温度（SST）、超前6个月的西西伯利亚平原850 hPa经向风以及超前2个月的热带中太平洋850 hPa经向风。第二模态降水对应的主成分时间序列（PC2）的预报因子经筛选有4个，分别为超前2个月的南印度洋中部SST、超前3个月的鄂霍次克海地区向外长波辐射（OLR）、超前2个月的热带西太平洋850 hPa经向风以及超前9个月的北大西洋涛动指数（NAO）。基于前两模态的回报/预报时间序列的重构场与观测场的时间相关系数（TCC）全场平均达到0.46，实际两个模态的时间序列重构场与观测场空间相关系数（PCC）的年际变化较大，而回报/预报时间序列重构场和观测场年际变化与其类似，其40 a平均PCC为0.35，说明前两个模态重构拟合较好的年份预报技巧也较高。
华北—东北地区南部夏季受东亚夏季风的影响，频繁发生干旱和洪涝等灾害，但华北—东北地区南部汛期降水成因复杂，其季节预测因子的选择和预报模型还需进一步研究。由经验正交函数分解（EOF）得到1981—2020年华北—东北地区南部汛期（7—8月）降水前两个模态（分别为整体一致型、南北相反型的空间结构），基于信息流特有的因果关系挑选前两个模态的预报因子，并通过多元逐步回归进一步筛选预报因子、建立季节统计预报模型。第一模态降水对应的主成分时间序列（PC1）的预报因子经过筛选有3个，分别为超前5个月的热带西印度洋海表温度（SST）、超前6个月的西西伯利亚平原850 hPa经向风以及超前2个月的热带中太平洋850 hPa经向风。第二模态降水对应的主成分时间序列（PC2）的预报因子经筛选有4个，分别为超前2个月的南印度洋中部SST、超前3个月的鄂霍次克海地区向外长波辐射（OLR）、超前2个月的热带西太平洋850 hPa经向风以及超前9个月的北大西洋涛动指数（NAO）。基于前两模态的回报/预报时间序列的重构场与观测场的时间相关系数（TCC）全场平均达到0.46，实际两个模态的时间序列重构场与观测场空间相关系数（PCC）的年际变化较大，而回报/预报时间序列重构场和观测场年际变化与其类似，其40 a平均PCC为0.35，说明前两个模态重构拟合较好的年份预报技巧也较高。
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doi: 10.11676/qxxb2023.20220180
摘要:
冰雪晶是云中水成物的重要组成部分，鉴于不同形状的冰雪晶形成及增长的物理条件、过程经历不同，为此准确判断观测冰雪晶粒子的形状是揭示云微物理结构和降水机制的重要依据。文中概述了近半个多世纪以来中外观测冰雪晶粒子的方式和手段。梳理了对冰雪晶粒子的测量和形状分类技术的发展历程。分析总结了冰雪晶观测及其形状分类识别技术的新进展，并对未来发展进行了展望。旨在促进和推动以冰雪晶形状为基础的中国云微物理结构与降水机制的深入研究。
冰雪晶是云中水成物的重要组成部分，鉴于不同形状的冰雪晶形成及增长的物理条件、过程经历不同，为此准确判断观测冰雪晶粒子的形状是揭示云微物理结构和降水机制的重要依据。文中概述了近半个多世纪以来中外观测冰雪晶粒子的方式和手段。梳理了对冰雪晶粒子的测量和形状分类技术的发展历程。分析总结了冰雪晶观测及其形状分类识别技术的新进展，并对未来发展进行了展望。旨在促进和推动以冰雪晶形状为基础的中国云微物理结构与降水机制的深入研究。
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doi: 10.11676/qxxb2023.20220209
摘要:
液态水含量（Liquid Water Content，LWC）是重要的云参数，对了解云微物理过程以及在人工影响天气效果检验等方面有重要的指导意义。针对已有研究的反射率因子（Z）与LWC经验公式适用范围有限的问题，利用2018—2020年飞机观测资料，在验证中国首部机载云雷达（Ka-band Precipitation Radar，KPR）探测能力和数据可靠性的基础上，采用分档平均方案，建立了适用于降水性积层混合云的Z-LWC经验公式（$ Z=2454.71\times {\mathrm{L}\mathrm{W}\mathrm{C}}^{1.614} $ ），决定系数达0.995，均方根误差（RMSE）为0.2 g/m3。验证表明，该经验公式反演的液态水含量与飞机实测的 LWC吻合较好，且在大多数情况下都优于已有经验公式反演的结果。
液态水含量（Liquid Water Content，LWC）是重要的云参数，对了解云微物理过程以及在人工影响天气效果检验等方面有重要的指导意义。针对已有研究的反射率因子（Z）与LWC经验公式适用范围有限的问题，利用2018—2020年飞机观测资料，在验证中国首部机载云雷达（Ka-band Precipitation Radar，KPR）探测能力和数据可靠性的基础上，采用分档平均方案，建立了适用于降水性积层混合云的Z-LWC经验公式（
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doi: 10.11676/qxxb2023.20220208
摘要:
为提高气温智能网格预报的空间精细特征和准确率，设计了考虑高程的动态垂直变率降尺度方法（DRD），利用模式地面气温预报随高程的变化关系实时统计地面气温的垂直变率（VCE），应用于目标网格和站点的降尺度预报，生成更加精细和准确的初始背景预报场。基于ECMWF模式预报、5 km精细高程信息、中国10154个站观测资料及其地理信息数据，开展春、夏、秋、冬季预报试验，分析了VCE的时空分布特征、DRD气温预报的准确率及空间精细特征刻画能力。结果表明，受地表长波辐射的日、季节变化以及地面热力属性和地形动力作用等影响，中国区域地面气温的VCE存在明显的日、季节和空间变化。VCE通常在早晨最大、傍晚最小，即早晨地面气温随着高度上升表现为一天中递减最慢或递增最快，而至傍晚则变为递减最快或者递增最慢；VCE空间变幅冬季最大、夏季最小；VCE与地形、海陆和内陆湖水体分布密切相关，大地形边缘、白天的海陆边界、春季白天和夏季全天的内陆湖边缘通常为VCE大值区，且复杂地形区VCE变幅更大。DRD预报性能整体明显优于双线性插值气温预报（DMO），复杂地形区提升效果更显著，如青藏高原南部春季DRD预报的平均绝对误差比DMO减小约14.3%—52.3%；同时，DRD方法显著提高了对气温预报空间精细特征的刻画能力。可见DRD方法可以有效提升气温智能网格预报性能。
为提高气温智能网格预报的空间精细特征和准确率，设计了考虑高程的动态垂直变率降尺度方法（DRD），利用模式地面气温预报随高程的变化关系实时统计地面气温的垂直变率（VCE），应用于目标网格和站点的降尺度预报，生成更加精细和准确的初始背景预报场。基于ECMWF模式预报、5 km精细高程信息、中国10154个站观测资料及其地理信息数据，开展春、夏、秋、冬季预报试验，分析了VCE的时空分布特征、DRD气温预报的准确率及空间精细特征刻画能力。结果表明，受地表长波辐射的日、季节变化以及地面热力属性和地形动力作用等影响，中国区域地面气温的VCE存在明显的日、季节和空间变化。VCE通常在早晨最大、傍晚最小，即早晨地面气温随着高度上升表现为一天中递减最慢或递增最快，而至傍晚则变为递减最快或者递增最慢；VCE空间变幅冬季最大、夏季最小；VCE与地形、海陆和内陆湖水体分布密切相关，大地形边缘、白天的海陆边界、春季白天和夏季全天的内陆湖边缘通常为VCE大值区，且复杂地形区VCE变幅更大。DRD预报性能整体明显优于双线性插值气温预报（DMO），复杂地形区提升效果更显著，如青藏高原南部春季DRD预报的平均绝对误差比DMO减小约14.3%—52.3%；同时，DRD方法显著提高了对气温预报空间精细特征的刻画能力。可见DRD方法可以有效提升气温智能网格预报性能。
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doi: 10.11676/qxxb2023.20230020
摘要:
冰雹大小直接影响到产生灾害的程度，针对冰雹大小识别的需求，基于济南和青岛两部S波段双偏振雷达探测的冰雹统计信息建立数据集，获取小冰雹、大冰雹、特大冰雹的雷达水平反射率因子（ZH）、差分反射率（ZDR）和相关系数（CC）的概率分布，构建基于贝叶斯方法的冰雹大小识别模型（Hail size discrimination model，HSDM），然后应用两个超级单体雹暴过程进行验证。研究表明：（1）模型识别结果与实况吻合，识别的冰雹大小也符合不同尺寸冰雹散射特性、偏振参量特征及超级单体雹暴动力与微物理特性的分析。（2）冰雹大小的水平分布特征与垂直分布特征符合超级单体雹暴降水粒子筛选机制及冰雹生长机制。大冰雹、特大冰雹主要分布在靠近前侧V型槽口的强回波区；超级单体悬挂回波下侧生成小冰雹，弱回波区上面高梯度的强反射率区主要生成大冰雹、特大冰雹并沿强回波墙落地，小冰雹在远离上升气流一侧降落。（3）靠近上升气流的小冰雹主要分布在ZDR柱、KDP柱及之间区域，大冰雹及特大冰雹主要位于远离ZDR柱的KDP柱另一侧。可结合低于2 km高度的识别结果综合判断强冰雹落地浓度。
冰雹大小直接影响到产生灾害的程度，针对冰雹大小识别的需求，基于济南和青岛两部S波段双偏振雷达探测的冰雹统计信息建立数据集，获取小冰雹、大冰雹、特大冰雹的雷达水平反射率因子（ZH）、差分反射率（ZDR）和相关系数（CC）的概率分布，构建基于贝叶斯方法的冰雹大小识别模型（Hail size discrimination model，HSDM），然后应用两个超级单体雹暴过程进行验证。研究表明：（1）模型识别结果与实况吻合，识别的冰雹大小也符合不同尺寸冰雹散射特性、偏振参量特征及超级单体雹暴动力与微物理特性的分析。（2）冰雹大小的水平分布特征与垂直分布特征符合超级单体雹暴降水粒子筛选机制及冰雹生长机制。大冰雹、特大冰雹主要分布在靠近前侧V型槽口的强回波区；超级单体悬挂回波下侧生成小冰雹，弱回波区上面高梯度的强反射率区主要生成大冰雹、特大冰雹并沿强回波墙落地，小冰雹在远离上升气流一侧降落。（3）靠近上升气流的小冰雹主要分布在ZDR柱、KDP柱及之间区域，大冰雹及特大冰雹主要位于远离ZDR柱的KDP柱另一侧。可结合低于2 km高度的识别结果综合判断强冰雹落地浓度。
摘要:
2023, 81(4): 531-546.
doi: 10.11676/qxxb2023.20220157
摘要:
2018年4月21日华北南部发生了一次主观预报量级偏小的大范围春季暴雨，利用多种高时空分辨率观测资料、欧洲中期天气预报中心第5代大气再分析数据以及高分辨率数值模拟，对引发暴雨的大尺度和中尺度天气过程以及造成暴雨的中尺度对流系统的演变过程进行研究。发现后门冷锋是造成该次暴雨的大尺度天气系统。受太行山脉影响，锋面由西段南北方向和东段东西方向的两段组成，冷空气集中于1.5 km以下，伴随锋面后部东北风的增强，锋面南移、太行山东侧冷空气堆增高、强度增大；暴雨由与锋面有关的中尺度对流系统造成，中尺度对流系统形成和维持发生于后门冷锋附近且伴随锋生过程，位于沿后门冷锋爬升的暖空气前部水平风速辐合中心，其快速发展和对流中心的南移伴随锋面后部东北风增强所带来的锋面南移、冷空气堆增高；基于高分辨率数值模拟的动量收支计算表明，有利于中尺度对流系统中对流中心产生的上升运动主要由垂直气压梯度力和浮力项的合力项贡献，该合力项的大值区分布于沿锋面爬升的暖湿气流前沿具有较大的水平相当位温梯度区附近，这解释了伴随锋面增强南移的中尺度对流系统发展、对流中心南移这一现象。以上结果揭示了导致华北春季暴雨的这次后门冷锋和中尺度对流系统的关键动力过程，为将来相关数值模式物理过程的改进和预报技术的提高提供参考。
2018年4月21日华北南部发生了一次主观预报量级偏小的大范围春季暴雨，利用多种高时空分辨率观测资料、欧洲中期天气预报中心第5代大气再分析数据以及高分辨率数值模拟，对引发暴雨的大尺度和中尺度天气过程以及造成暴雨的中尺度对流系统的演变过程进行研究。发现后门冷锋是造成该次暴雨的大尺度天气系统。受太行山脉影响，锋面由西段南北方向和东段东西方向的两段组成，冷空气集中于1.5 km以下，伴随锋面后部东北风的增强，锋面南移、太行山东侧冷空气堆增高、强度增大；暴雨由与锋面有关的中尺度对流系统造成，中尺度对流系统形成和维持发生于后门冷锋附近且伴随锋生过程，位于沿后门冷锋爬升的暖空气前部水平风速辐合中心，其快速发展和对流中心的南移伴随锋面后部东北风增强所带来的锋面南移、冷空气堆增高；基于高分辨率数值模拟的动量收支计算表明，有利于中尺度对流系统中对流中心产生的上升运动主要由垂直气压梯度力和浮力项的合力项贡献，该合力项的大值区分布于沿锋面爬升的暖湿气流前沿具有较大的水平相当位温梯度区附近，这解释了伴随锋面增强南移的中尺度对流系统发展、对流中心南移这一现象。以上结果揭示了导致华北春季暴雨的这次后门冷锋和中尺度对流系统的关键动力过程，为将来相关数值模式物理过程的改进和预报技术的提高提供参考。
2023, 81(4): 547-558.
doi: 10.11676/qxxb2023.20220216
摘要:
为探讨2021年秋季黄河中下游极端降水的气候背景，基于中国160站降水资料、NCEP/NCAR大气环流和NOAA海表温度（SST）再分析资料，分析了黄河中下游秋季降水主模态的时空特征及2021年极端降水的可能成因。经验正交函数分解表明，秋季黄河中下游降水主模态在空间分布上西至甘肃省东南部，东至山东省西部，主体位于黄河中下游地区，2021年是黄河中下游降水主模态的典型表现。采用黄河中下游秋季降水指数（ARYR）表征主模态时间变化，其年际、年代际变化分别与厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）和太平洋年代际振荡（PDO）存在相关，拉尼娜年和PDO负位相时降水偏多。秋季黄河中下游降水偏多主模态与北太平洋SST异常偏高的区域和强度相关密切，选取关键区定义中纬度北太平洋SST（MNPSST）指数，当MNPSST偏高时，海洋性大陆（MC）区域存在强的上升运动，黄河中下游地区出现显著的低（高）空辐合（散），指数偏低则降水偏少。其中2021年MNPSST指数为1951年以来最高，2021年MC对流区北侧的中国南海北部有较强上升运动，中纬度北太平洋偏东气流异常偏强，水汽通量异常分为偏南和偏东两支到达黄河流域中游和下游。中纬度北太平洋SST正异常是2021年秋季黄河中下游极端降水的重要影响因子之一。
为探讨2021年秋季黄河中下游极端降水的气候背景，基于中国160站降水资料、NCEP/NCAR大气环流和NOAA海表温度（SST）再分析资料，分析了黄河中下游秋季降水主模态的时空特征及2021年极端降水的可能成因。经验正交函数分解表明，秋季黄河中下游降水主模态在空间分布上西至甘肃省东南部，东至山东省西部，主体位于黄河中下游地区，2021年是黄河中下游降水主模态的典型表现。采用黄河中下游秋季降水指数（ARYR）表征主模态时间变化，其年际、年代际变化分别与厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）和太平洋年代际振荡（PDO）存在相关，拉尼娜年和PDO负位相时降水偏多。秋季黄河中下游降水偏多主模态与北太平洋SST异常偏高的区域和强度相关密切，选取关键区定义中纬度北太平洋SST（MNPSST）指数，当MNPSST偏高时，海洋性大陆（MC）区域存在强的上升运动，黄河中下游地区出现显著的低（高）空辐合（散），指数偏低则降水偏少。其中2021年MNPSST指数为1951年以来最高，2021年MC对流区北侧的中国南海北部有较强上升运动，中纬度北太平洋偏东气流异常偏强，水汽通量异常分为偏南和偏东两支到达黄河流域中游和下游。中纬度北太平洋SST正异常是2021年秋季黄河中下游极端降水的重要影响因子之一。
2023, 81(4): 559-568.
doi: 10.11676/qxxb2023.20220196
摘要:
东北冷涡是对流层发生在东北亚区域深厚的冷性低压系统，它的活动异常往往会给夏季降水预测带来很大的不确定性。为改进降水预测技术，使用1961—2021年中国2400多站降水数据和NCEP/NCAR再分析环流数据等资料，采用机器自动识别、相关分析和回归重构等方法，分析了东北冷涡气候特征及其对海河流域夏季降水的影响。主要结果如下：（1）东北冷涡发生时间和地理位置具有明显的气候特征。东北冷涡一年四季均可出现，夏季冷涡天数最多。月份上，5—9月冷涡过程明显偏多，其中6月过程和天数最多。夏季，冷涡中心位置在6月最偏南，7月最偏西，8月最偏东北。（2）海河流域夏季降水与全年或夏季的东北冷涡天数整体上不存在明显相关，但与夏季西涡（＜120°E）天数存在显著的正相关，与夏季东涡（≥120°E）天数存在显著的负相关。夏季西涡活动多，有利于海河流域夏季降水偏多；夏季东涡活动多，可能会造成海河流域夏季降水偏少。（3）东北冷涡可通过动力环流异常和水汽输送异常影响海河流域夏季降水。西涡出现时，会造成200 hPa层西风急流在海河流域上空显著增强，500 hPa层海河流域处于“东高西低”环流型槽前的上升区，850 hPa层东亚地区出现偏南风异常，增强了向海河流域的水汽输送。东涡出现时，200 hPa层西风急流在海河流域上空无明显异常，500 hPa层海河流域处于 “东低西高”环流型高压脊前的辐散区，850 hPa东亚地区无明显水汽输送异常。
东北冷涡是对流层发生在东北亚区域深厚的冷性低压系统，它的活动异常往往会给夏季降水预测带来很大的不确定性。为改进降水预测技术，使用1961—2021年中国2400多站降水数据和NCEP/NCAR再分析环流数据等资料，采用机器自动识别、相关分析和回归重构等方法，分析了东北冷涡气候特征及其对海河流域夏季降水的影响。主要结果如下：（1）东北冷涡发生时间和地理位置具有明显的气候特征。东北冷涡一年四季均可出现，夏季冷涡天数最多。月份上，5—9月冷涡过程明显偏多，其中6月过程和天数最多。夏季，冷涡中心位置在6月最偏南，7月最偏西，8月最偏东北。（2）海河流域夏季降水与全年或夏季的东北冷涡天数整体上不存在明显相关，但与夏季西涡（＜120°E）天数存在显著的正相关，与夏季东涡（≥120°E）天数存在显著的负相关。夏季西涡活动多，有利于海河流域夏季降水偏多；夏季东涡活动多，可能会造成海河流域夏季降水偏少。（3）东北冷涡可通过动力环流异常和水汽输送异常影响海河流域夏季降水。西涡出现时，会造成200 hPa层西风急流在海河流域上空显著增强，500 hPa层海河流域处于“东高西低”环流型槽前的上升区，850 hPa层东亚地区出现偏南风异常，增强了向海河流域的水汽输送。东涡出现时，200 hPa层西风急流在海河流域上空无明显异常，500 hPa层海河流域处于 “东低西高”环流型高压脊前的辐散区，850 hPa东亚地区无明显水汽输送异常。
2023, 81(4): 569-579.
doi: 10.11676/qxxb2023.20220202
摘要:
基于2013—2015年6—8月“第三次青藏高原大气科学试验（TIPEX-Ⅲ）”和常规气象业务探空观测资料、欧洲中期天气预报中心（ECMWF）第5代再分析（ERA-5）数据以及“国际卫星云气候计划（ISCCP）”云量资料，采用统计分析和物理量诊断分析方法，研究了夏季青藏高原（简称高原）大气对流边界层高度东西差异对高原地区天气尺度环流的影响。结果表明：高原对流边界层高度东西差异表现出明显的日变化，且这种差异呈现西高东低的分布特征，主要由西部对流边界层高度明显增大所致。当中午对流边界层高度东西向差异增大时，午后地面虚位温6 h变差呈西部高、东部低的特征，且西部变化更明显，高原西部对流边界层内温度升高，东部略降低，并伴随着高原西部对流边界层内气压降低、高层升高且低压系统较浅薄，而东部低层气压升高；高原低层东高西低的气压场特征产生了异常东西向气压梯度，引起高原中部低层出现偏南风异常，伴随着西部的低层异常辐合和高层异常辐散；同时，浅薄的低压有助于当地低云发展。
基于2013—2015年6—8月“第三次青藏高原大气科学试验（TIPEX-Ⅲ）”和常规气象业务探空观测资料、欧洲中期天气预报中心（ECMWF）第5代再分析（ERA-5）数据以及“国际卫星云气候计划（ISCCP）”云量资料，采用统计分析和物理量诊断分析方法，研究了夏季青藏高原（简称高原）大气对流边界层高度东西差异对高原地区天气尺度环流的影响。结果表明：高原对流边界层高度东西差异表现出明显的日变化，且这种差异呈现西高东低的分布特征，主要由西部对流边界层高度明显增大所致。当中午对流边界层高度东西向差异增大时，午后地面虚位温6 h变差呈西部高、东部低的特征，且西部变化更明显，高原西部对流边界层内温度升高，东部略降低，并伴随着高原西部对流边界层内气压降低、高层升高且低压系统较浅薄，而东部低层气压升高；高原低层东高西低的气压场特征产生了异常东西向气压梯度，引起高原中部低层出现偏南风异常，伴随着西部的低层异常辐合和高层异常辐散；同时，浅薄的低压有助于当地低云发展。
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doi: 10.11676/qxxb0.20230120
摘要:
层状云中冰粒子、融化层及以下粒子微物理特性演变规律的科学认识对于我国云降水参数化、降水预报及人工影响天气研究具有重要意义。本文通过2019年8月24日河北省一次层状云飞机观测资料,分析云中负温层、融化层及以下粒子群微物理特性的演变。研究表明,云中负温层冰相粒子以聚合体为主,部分区域存在霰粒子。云中冰相粒子通过凇附、碰连和贝吉龙过程增长。相对来说,上升气流较强及相对湿度较高云区的冰相粒子数浓度较高、粒子谱较宽。融化层中,中等大小粒子数浓度存在增加趋势,说明融化层中不同粒径冰相粒子的融化速率存在差异。研究发现高相对湿度区()粒子融化速率较低相对湿度区()快,低相对湿度区中表面融化的粒子蒸发吸收潜热,使环境温度降低,减缓粒子融化速率。融化层高相对湿度区降水粒子谱分布的截距大于低相对湿度区,斜率与低相对湿度区相近。研究发现,融化层降水粒子负指数谱分布的截距与斜率均大于负温层,0℃层高度以下HVPS探测到的粒子谱分布参数与呈正相关关系,线性函数能较好地拟合二者之间的关系。对于大于1000 ??m的降水粒子,谱参数与呈负相关,幂函数能较好地拟合二者之间的关系。数值研究发现,零度层之下云内存在混合相态粒子,观测和模拟结果均发现零度层之下中等大小的粒子数浓度更高。分档方案数值模拟得到的降水粒子平均谱的截距与观测资料一致,但斜率大于观测结果。
层状云中冰粒子、融化层及以下粒子微物理特性演变规律的科学认识对于我国云降水参数化、降水预报及人工影响天气研究具有重要意义。本文通过2019年8月24日河北省一次层状云飞机观测资料,分析云中负温层、融化层及以下粒子群微物理特性的演变。研究表明,云中负温层冰相粒子以聚合体为主,部分区域存在霰粒子。云中冰相粒子通过凇附、碰连和贝吉龙过程增长。相对来说,上升气流较强及相对湿度较高云区的冰相粒子数浓度较高、粒子谱较宽。融化层中,中等大小粒子数浓度存在增加趋势,说明融化层中不同粒径冰相粒子的融化速率存在差异。研究发现高相对湿度区()粒子融化速率较低相对湿度区()快,低相对湿度区中表面融化的粒子蒸发吸收潜热,使环境温度降低,减缓粒子融化速率。融化层高相对湿度区降水粒子谱分布的截距大于低相对湿度区,斜率与低相对湿度区相近。研究发现,融化层降水粒子负指数谱分布的截距与斜率均大于负温层,0℃层高度以下HVPS探测到的粒子谱分布参数与呈正相关关系,线性函数能较好地拟合二者之间的关系。对于大于1000 ??m的降水粒子,谱参数与呈负相关,幂函数能较好地拟合二者之间的关系。数值研究发现,零度层之下云内存在混合相态粒子,观测和模拟结果均发现零度层之下中等大小的粒子数浓度更高。分档方案数值模拟得到的降水粒子平均谱的截距与观测资料一致,但斜率大于观测结果。
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doi: 10.11676/qxxb2024.20230096
摘要:
为了揭示高温暖水在南海夏季风爆发中所起的作用，依据欧洲中心发布的第五代全球大气海洋再分析资料，发现了气候平均意义下印度洋-太平洋暖池中30 oC以上高温暖水会在5月出现移位：5月上旬高温暖水出现在孟加拉湾中部，而到5月下旬消退并移位到南海南部。通过分析局地天气尺度的海洋-大气相互作用过程，揭示了上述高温暖水月内移位的物理机制：在孟加拉湾夏季风爆发后，逐渐增强的潜热释放和减少的短波辐射会导致孟加拉湾高温暖水的面积逐渐缩小；与此同时，在副热带高压影响下，南海菲律宾岛西南高温暖水出现，并因其面积逐渐增加，并与泰国湾的高温暖水共同构成了南海南部的高温暖水。研究发现南海季风爆发几乎都出现在上述高温暖水移位之后，因此孟加拉湾中部和南海南部海表温度的差由正转负可以作为南海季风爆发的先兆。
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doi: 10.11676/qxxb2024.20230095
摘要:
在气候变暖背景下,干旱事件发生的频率和强度在不断增加、影响在不断加重,干旱发生规律的异常性和机制的复杂性也更为突出,对干旱形成机制、预测理论方法及灾害风险变化规律等方面都提出了新的挑战,也制约了当前干旱预测预警及其灾害防控能力的提高。近年来,在国家重点基础研究发展计划(973计划)课题等多个国家级项目支持下,已在干旱灾害形成机制与预测理论方法及其风险特征方面取得了一系列新成果。通过动力诊断、数值模拟和田间试验等方法,开展了干旱形成的多因子协同作用和多尺度叠加机制、干旱致灾过程的逐阶递进特征,以及干旱灾害风险分布演化的主控因素等的研究。本文对如下几个方面的新进展进行了系统总结归纳:(1)厘清了气候变暖背景下高原热力、海温、夏季风、遥相关等多因子对干旱形成的作用机制；(2)发现了降水亏缺时间尺度和农作物不同生长阶段的干旱敏感性规律；(3)揭示了变暖背景下典型区域干旱灾害风险分布及其变异的新特征；构建了干旱灾害风险新概念模型；(4)研发了东亚季风区的季节和次季节干旱集成预测系统。在总结归纳已取得研究成果的基础上,对未来干旱形成机制及其灾害风险科学研究进行了展望,提出了五个重点研究方向:(1)多因子联动及其多尺度叠加效应对干旱形成的影响；(2)系统整合人类活动和决策以及相关反馈的气候模式研究；(3)揭示陆-气耦合和大气环流协同作用对干旱的影响；(4)认识干旱灾害对粮食安全和生态安全影响的关键过程；(5)提高未来不同气候情景下干旱预估的准确性。该研究对系统了解中国干旱研究中新的科学认识及对未来准确把握研究重点具有重要科学参考意义。
在气候变暖背景下,干旱事件发生的频率和强度在不断增加、影响在不断加重,干旱发生规律的异常性和机制的复杂性也更为突出,对干旱形成机制、预测理论方法及灾害风险变化规律等方面都提出了新的挑战,也制约了当前干旱预测预警及其灾害防控能力的提高。近年来,在国家重点基础研究发展计划(973计划)课题等多个国家级项目支持下,已在干旱灾害形成机制与预测理论方法及其风险特征方面取得了一系列新成果。通过动力诊断、数值模拟和田间试验等方法,开展了干旱形成的多因子协同作用和多尺度叠加机制、干旱致灾过程的逐阶递进特征,以及干旱灾害风险分布演化的主控因素等的研究。本文对如下几个方面的新进展进行了系统总结归纳:(1)厘清了气候变暖背景下高原热力、海温、夏季风、遥相关等多因子对干旱形成的作用机制；(2)发现了降水亏缺时间尺度和农作物不同生长阶段的干旱敏感性规律；(3)揭示了变暖背景下典型区域干旱灾害风险分布及其变异的新特征；构建了干旱灾害风险新概念模型；(4)研发了东亚季风区的季节和次季节干旱集成预测系统。在总结归纳已取得研究成果的基础上,对未来干旱形成机制及其灾害风险科学研究进行了展望,提出了五个重点研究方向:(1)多因子联动及其多尺度叠加效应对干旱形成的影响；(2)系统整合人类活动和决策以及相关反馈的气候模式研究；(3)揭示陆-气耦合和大气环流协同作用对干旱的影响；(4)认识干旱灾害对粮食安全和生态安全影响的关键过程；(5)提高未来不同气候情景下干旱预估的准确性。该研究对系统了解中国干旱研究中新的科学认识及对未来准确把握研究重点具有重要科学参考意义。
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doi: 10.11676/qxxb2024.20230083
摘要:
本文应用地面观测站、ERA5再分析资料和高分辨率的WRF模式分析了一次美国Boulder 的强下坡风事件,认为此次强下坡风暴爆发的机制,是高空急流带断裂导致动量下传到背风坡山脚处。而进一步分析表明,强下坡风的爆发跟天气尺度系统高压脊过境及局地的背风坡重力波有关。在焚风的作用下,背风坡持续增暖导致重力波加强并且转竖,侵蚀对流层顶的急流带,最终导致急流带断裂,高空动量下传至地面,强下坡风暴在背风坡爆发。
本文应用地面观测站、ERA5再分析资料和高分辨率的WRF模式分析了一次美国Boulder 的强下坡风事件,认为此次强下坡风暴爆发的机制,是高空急流带断裂导致动量下传到背风坡山脚处。而进一步分析表明,强下坡风的爆发跟天气尺度系统高压脊过境及局地的背风坡重力波有关。在焚风的作用下,背风坡持续增暖导致重力波加强并且转竖,侵蚀对流层顶的急流带,最终导致急流带断裂,高空动量下传至地面,强下坡风暴在背风坡爆发。
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doi: 10.11676/qxxb0.20230006
摘要:
2022年2月中旬，北大西洋冬季风暴“尤尼斯”(Eunice)给欧洲中西部带来严重自然灾害。[资料]以卫星观测数据为主，对 “尤尼斯”发生的环境场、卫星水汽图像干侵入特征、对流层中高层位涡强迫对爆发性发展的影响等开展研究。结果表明：“尤尼斯”活动期间,北半球高纬度西半球偏冷东半球偏暖，极涡偏向北美大陆，北美极区附近平均温度偏低。“尤尼斯”的生成和极涡分裂南下的冷空气沿着西风带东传有关。爆发性发展期间，海平面气压下降约40 hPa/24h, 远超爆发性发展指标(40 hPa/24h)，且出现在海温正距平区。格陵兰岛南部气旋提供的极区冷空气对爆发性发展尤为重要，该冷空气在北大西洋洋面形成强西北风转偏西风，表现为排列整齐的大范围细胞状积云一直延伸至风暴中心附近，卫星水汽图像上表现为快速增强的干侵入特征，并伴有高位涡异常。发展至最强阶段时，高位涡向下伸展，400 hPa最强高位涡区位于风暴中心的正上方，500 hPa以下高位涡向东南方向倾斜,并伴随着对流层中下层强下沉运动，下沉运动为低空风速增强提供一定的高空能量来源，高位涡侵入的下方也有利于低层气旋式环流发展。
2022年2月中旬，北大西洋冬季风暴“尤尼斯”(Eunice)给欧洲中西部带来严重自然灾害。[资料]以卫星观测数据为主，对 “尤尼斯”发生的环境场、卫星水汽图像干侵入特征、对流层中高层位涡强迫对爆发性发展的影响等开展研究。结果表明：“尤尼斯”活动期间,北半球高纬度西半球偏冷东半球偏暖，极涡偏向北美大陆，北美极区附近平均温度偏低。“尤尼斯”的生成和极涡分裂南下的冷空气沿着西风带东传有关。爆发性发展期间，海平面气压下降约40 hPa/24h, 远超爆发性发展指标(40 hPa/24h)，且出现在海温正距平区。格陵兰岛南部气旋提供的极区冷空气对爆发性发展尤为重要，该冷空气在北大西洋洋面形成强西北风转偏西风，表现为排列整齐的大范围细胞状积云一直延伸至风暴中心附近，卫星水汽图像上表现为快速增强的干侵入特征，并伴有高位涡异常。发展至最强阶段时，高位涡向下伸展，400 hPa最强高位涡区位于风暴中心的正上方，500 hPa以下高位涡向东南方向倾斜,并伴随着对流层中下层强下沉运动，下沉运动为低空风速增强提供一定的高空能量来源，高位涡侵入的下方也有利于低层气旋式环流发展。
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doi: 10.11676/qxxb0.20230030
摘要:
数值天气预报模式的湿物理参数化方案对降水预报有很大影响。常规湿物理参数化方案计算复杂，计算量大，且存在较大不确定性。本文采用四种机器学习算法即基于决策树的梯度提升算法（LightGBM）、全连接神经网络（FC）、卷积神经网络（CNN）和卷积块注意力模块（CBAM）提取数值预报模式变量网格点周围的局部信息建模。针对一次南海台风过程，开展湿物理参数化方案模拟试验。试验表明，四种机器学习模型均能较好地模拟湿物理参数化方案的温湿效应，能够刻画台风对流活动产生的热源和水汽汇的螺旋结构。位温倾向在对流层中层误差较大，比湿倾向在对流层低层误差较大，随着预报时效延长模型的模拟能力有所退化。本文为开发基于机器学习的模式物理参数化方案提供参考依据。
数值天气预报模式的湿物理参数化方案对降水预报有很大影响。常规湿物理参数化方案计算复杂，计算量大，且存在较大不确定性。本文采用四种机器学习算法即基于决策树的梯度提升算法（LightGBM）、全连接神经网络（FC）、卷积神经网络（CNN）和卷积块注意力模块（CBAM）提取数值预报模式变量网格点周围的局部信息建模。针对一次南海台风过程，开展湿物理参数化方案模拟试验。试验表明，四种机器学习模型均能较好地模拟湿物理参数化方案的温湿效应，能够刻画台风对流活动产生的热源和水汽汇的螺旋结构。位温倾向在对流层中层误差较大，比湿倾向在对流层低层误差较大，随着预报时效延长模型的模拟能力有所退化。本文为开发基于机器学习的模式物理参数化方案提供参考依据。
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doi: 10.11676/qxxb0.20230094
摘要:
本文利用区域加密自动气象站、雷达、风廓线及卫星等观测资料,分析了2022年秋季山东一次极端大暴雨事件中泰山山脉周围的降水分布及其产生这种分布的可能原因。结果表明:⑴这次山东大暴雨事件发生在副热带高压边缘,强降水时段集中在2022年10月1日夜间23时至次日2时,在对流层中低层盛行强盛偏南气流的背景下,100 mm的雨量线呈“反弓形”横亘在泰山北侧与西侧,并各自伴有超170 mm的降水中心,而泰山南侧降水反而明显偏弱。⑵ 大暴雨分布带与地面上的中尺度涡旋-辐合线对应,其中,泰山西侧的中尺度涡旋的形成与两支不同性质气流的汇合过程有关:泰山近地面层的北侧至西侧,存在一支冷性的逆时针方向的绕山气流,而泰山南侧为暖性的东南气流,两支气流在靠近山脉西侧形成的中尺度涡旋造成持续2小时的强降水,降水峰值呈单峰型；山脉北侧的辐合线长时间的维持与重建过程,造成泰山北侧降水时间更长,累积降水量更大,小时降水峰值呈双峰型。⑶泰山北侧观测站的两个降水峰值,与雷达反射率因子的两条平行回波带对应:位于泰山北坡处于长时间准静止状态的第一条回波带,与泰山北侧水平涡度环流的上升支气流对应,其形成机制是夜间具有强垂直切变特征的越山西南低空急流和近地面层受到山脉阻滞的东北气流构成的水平涡度强烈发展和维持的结果；第二条降水回波带与冷锋云系对应,当其靠近泰山北侧时受到越山西南低空气流背风坡上升支的影响,出现雷达反射率因子增强现象,与之对应的地面风场特征表征为辐合线的重建过程。⑷在泰山西侧,地面辐合线在低空冷空气的驱动下向东南方向移动,致使回波带逐渐演变成“反弓形”,造成强雨带也呈“反弓形”分布；而泰山南侧位于具有强烈垂直切变低空急流形成的水平涡度的下沉支,因而降水量相较于山北侧和西侧明显偏小。
本文利用区域加密自动气象站、雷达、风廓线及卫星等观测资料,分析了2022年秋季山东一次极端大暴雨事件中泰山山脉周围的降水分布及其产生这种分布的可能原因。结果表明:⑴这次山东大暴雨事件发生在副热带高压边缘,强降水时段集中在2022年10月1日夜间23时至次日2时,在对流层中低层盛行强盛偏南气流的背景下,100 mm的雨量线呈“反弓形”横亘在泰山北侧与西侧,并各自伴有超170 mm的降水中心,而泰山南侧降水反而明显偏弱。⑵ 大暴雨分布带与地面上的中尺度涡旋-辐合线对应,其中,泰山西侧的中尺度涡旋的形成与两支不同性质气流的汇合过程有关:泰山近地面层的北侧至西侧,存在一支冷性的逆时针方向的绕山气流,而泰山南侧为暖性的东南气流,两支气流在靠近山脉西侧形成的中尺度涡旋造成持续2小时的强降水,降水峰值呈单峰型；山脉北侧的辐合线长时间的维持与重建过程,造成泰山北侧降水时间更长,累积降水量更大,小时降水峰值呈双峰型。⑶泰山北侧观测站的两个降水峰值,与雷达反射率因子的两条平行回波带对应:位于泰山北坡处于长时间准静止状态的第一条回波带,与泰山北侧水平涡度环流的上升支气流对应,其形成机制是夜间具有强垂直切变特征的越山西南低空急流和近地面层受到山脉阻滞的东北气流构成的水平涡度强烈发展和维持的结果；第二条降水回波带与冷锋云系对应,当其靠近泰山北侧时受到越山西南低空气流背风坡上升支的影响,出现雷达反射率因子增强现象,与之对应的地面风场特征表征为辐合线的重建过程。⑷在泰山西侧,地面辐合线在低空冷空气的驱动下向东南方向移动,致使回波带逐渐演变成“反弓形”,造成强雨带也呈“反弓形”分布；而泰山南侧位于具有强烈垂直切变低空急流形成的水平涡度的下沉支,因而降水量相较于山北侧和西侧明显偏小。
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doi: 10.11676/qxxb0.20230053
摘要:
传统利用门控循环神经网络进行雷达回波外推中，临近时刻的数据是相互依赖的，随着预测时间步的推进，导致误差累积，误导模型对未来时刻的预测，削弱了模型的长期预测能力，同时现有的时空序列预测模型对强回波区域的捕捉能力不足，对强回波区域走势预测不准确。针对基于门控循环神经网络搭建的雷达回波预测模型存在的问题，在数据处理层面，通过改进对雷达回波图像序列归一化的方式，提升了近几年内常用的三种时空序列预测模型对强回波的预测水平；在模型算法层面，将两个联立的自注意力结构引入ST-LSTM结构，组成新的循环门控单元，并将这些循环门控单元进行堆叠，建立ST-SARNN模型。选用CSI和POD作为精度评价指标，进行模型对比分析，并选用一个典型案例进行可视化展示，经过对比发现，本文构建的雷达回波时空预测模型对雷达回波的预测性能显著优于ConvLSTM、PredRNN和MIM等模型。
传统利用门控循环神经网络进行雷达回波外推中，临近时刻的数据是相互依赖的，随着预测时间步的推进，导致误差累积，误导模型对未来时刻的预测，削弱了模型的长期预测能力，同时现有的时空序列预测模型对强回波区域的捕捉能力不足，对强回波区域走势预测不准确。针对基于门控循环神经网络搭建的雷达回波预测模型存在的问题，在数据处理层面，通过改进对雷达回波图像序列归一化的方式，提升了近几年内常用的三种时空序列预测模型对强回波的预测水平；在模型算法层面，将两个联立的自注意力结构引入ST-LSTM结构，组成新的循环门控单元，并将这些循环门控单元进行堆叠，建立ST-SARNN模型。选用CSI和POD作为精度评价指标，进行模型对比分析，并选用一个典型案例进行可视化展示，经过对比发现，本文构建的雷达回波时空预测模型对雷达回波的预测性能显著优于ConvLSTM、PredRNN和MIM等模型。
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doi: 10.11676/qxxb0.20230033
摘要:
[资料和方法]利用中国气象局发布的《区域性重要过程检测和评价业务规定》中对省级区域性暴雨过程的统计数据、NOAA Climate Prediction Center降水资料、向外长波辐射（OLR）资料以及 ERA-Interim再分析资料，[目的]本文探讨了10–20天和30–60天两类低频振荡对华南前汛期持续性暴雨的相对重要性，并基于尺度分离的水汽方程和垂直速度方程诊断了相关物理机制。[结果]结果表明， 10–20天准双周振荡对暴雨强度的影响较为显著，而30–60天季节内振荡与暴雨持续时间相关性较高，这表明持续性暴雨事件与低频降水的发生和演变关系密切。通过对低频降水的热力和动力过程诊断，发现10–20天低频降水的水汽来源主要为水汽平流过程，而导致水汽平流正距平的主要原因是10–20天风场和背景水汽场的相互作用；而对于30–60天低频降水而言，水汽平流和水汽辐合均为扰动水汽的累积提供了正贡献，但其中水汽平流更为重要，其主要来源于平均风场和30–60天水汽场的相互作用。有利于两类低频降水发生的动力条件，即垂直上升运动，其主要源于平均风场和扰动涡度场相互作用所引发的垂直涡度平流梯度。[结论]以上结果显示，提高模式中低频振荡与季节平均状态尺度相互作用的刻画能力，是改进预报持续性暴雨的关键基础。
[资料和方法]利用中国气象局发布的《区域性重要过程检测和评价业务规定》中对省级区域性暴雨过程的统计数据、NOAA Climate Prediction Center降水资料、向外长波辐射（OLR）资料以及 ERA-Interim再分析资料，[目的]本文探讨了10–20天和30–60天两类低频振荡对华南前汛期持续性暴雨的相对重要性，并基于尺度分离的水汽方程和垂直速度方程诊断了相关物理机制。[结果]结果表明， 10–20天准双周振荡对暴雨强度的影响较为显著，而30–60天季节内振荡与暴雨持续时间相关性较高，这表明持续性暴雨事件与低频降水的发生和演变关系密切。通过对低频降水的热力和动力过程诊断，发现10–20天低频降水的水汽来源主要为水汽平流过程，而导致水汽平流正距平的主要原因是10–20天风场和背景水汽场的相互作用；而对于30–60天低频降水而言，水汽平流和水汽辐合均为扰动水汽的累积提供了正贡献，但其中水汽平流更为重要，其主要来源于平均风场和30–60天水汽场的相互作用。有利于两类低频降水发生的动力条件，即垂直上升运动，其主要源于平均风场和扰动涡度场相互作用所引发的垂直涡度平流梯度。[结论]以上结果显示，提高模式中低频振荡与季节平均状态尺度相互作用的刻画能力，是改进预报持续性暴雨的关键基础。
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doi: 10.11676/qxxb0.20230079
摘要:
[目的]为了提高数值模式对闪电精细化放电过程的仿真能力，与不断提高的闪电探测技术形成互补，探讨再击穿过程与雷暴电参数之间的关系，本工作建立了一个能够再现先导截断以及再击穿过程的自持电中性完整闪电参数化方案。[资料和方法]考虑到了正负先导的极性不对称问题，分别为其设置了不同的传播速度以及起始和传播阈值。方案新增了通道电导率、平均电流、电荷等非线性电参数，并以这些参数的实时更新驱动闪电通道发展，设置了不同的通道状态变化阈值，实现了先导通道衰退、截断以及重新激活的实时状态变化。基于通道平均电流、纵向电场以及电导率的实时变化，方案将电荷在空间中重新分配，保证了通道的自持电中性，这也是再现再击穿过程的重要基础。[结果]本工作将新方案植入经典雷暴云三极电荷模型中，模拟得到的云闪在通道结构、先导截断及再次激活、正负先导的极性不对称等方面与现有观测事实存在较好的一致性。[结论]通过与观测事实以及一些概念模型进行验证，新方案在保证自持电中性的前提下，在模拟包含截断和再击穿过程的完整闪电放电过程方面具有一定合理性和先进性。
[目的]为了提高数值模式对闪电精细化放电过程的仿真能力，与不断提高的闪电探测技术形成互补，探讨再击穿过程与雷暴电参数之间的关系，本工作建立了一个能够再现先导截断以及再击穿过程的自持电中性完整闪电参数化方案。[资料和方法]考虑到了正负先导的极性不对称问题，分别为其设置了不同的传播速度以及起始和传播阈值。方案新增了通道电导率、平均电流、电荷等非线性电参数，并以这些参数的实时更新驱动闪电通道发展，设置了不同的通道状态变化阈值，实现了先导通道衰退、截断以及重新激活的实时状态变化。基于通道平均电流、纵向电场以及电导率的实时变化，方案将电荷在空间中重新分配，保证了通道的自持电中性，这也是再现再击穿过程的重要基础。[结果]本工作将新方案植入经典雷暴云三极电荷模型中，模拟得到的云闪在通道结构、先导截断及再次激活、正负先导的极性不对称等方面与现有观测事实存在较好的一致性。[结论]通过与观测事实以及一些概念模型进行验证，新方案在保证自持电中性的前提下，在模拟包含截断和再击穿过程的完整闪电放电过程方面具有一定合理性和先进性。
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doi: 10.11676/qxxb2023.20220187
摘要:
C矢量（C）是Q矢量（Q）在三维空间中的延伸，表征了三维非地转运动。然而，C是基于地转风近似和绝热条件得到的，没有包含大气运动的非绝热加热信息。大气中的降水及其影响天气系统往往与大气凝结潜热释放所产生的非绝热效应有关。本文从β平面下的p坐标系大气原始方程组出发，考虑大气非绝热效应，推导湿C矢量（C*），揭示C*物理意义。利用ERA5再分析资料和高原低涡数据集，通过C*诊断青藏高原低涡（简称“高原涡”）个例形成、发展和移动过程，并与C的诊断结果进行对比以证实C*的应用价值。结果表明，相较于Q和C，C*包含更全面的非地转运动信息，在诊断中具有优势。C*的水平分量（CH*）表征了热成风非平衡和非绝热加热作用产生的次级环流，能更好地解释高原涡移动方向改变的原因；C*的垂直分量（Cp*）恢复了被Q丢失的非地转运动信息，描述了地转非平衡产生的水平非地转运动，其负值中心表征高原涡中心的位置，且对高原涡发展具有一定的预示作用。此外，CH*和Cp*的相对大小还表明高原涡存在显著的斜压性。
C矢量（C）是Q矢量（Q）在三维空间中的延伸，表征了三维非地转运动。然而，C是基于地转风近似和绝热条件得到的，没有包含大气运动的非绝热加热信息。大气中的降水及其影响天气系统往往与大气凝结潜热释放所产生的非绝热效应有关。本文从β平面下的p坐标系大气原始方程组出发，考虑大气非绝热效应，推导湿C矢量（C*），揭示C*物理意义。利用ERA5再分析资料和高原低涡数据集，通过C*诊断青藏高原低涡（简称“高原涡”）个例形成、发展和移动过程，并与C的诊断结果进行对比以证实C*的应用价值。结果表明，相较于Q和C，C*包含更全面的非地转运动信息，在诊断中具有优势。C*的水平分量（CH*）表征了热成风非平衡和非绝热加热作用产生的次级环流，能更好地解释高原涡移动方向改变的原因；C*的垂直分量（Cp*）恢复了被Q丢失的非地转运动信息，描述了地转非平衡产生的水平非地转运动，其负值中心表征高原涡中心的位置，且对高原涡发展具有一定的预示作用。此外，CH*和Cp*的相对大小还表明高原涡存在显著的斜压性。
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doi: 10.11676/qxxb2023.20230050
摘要:
双偏振雷达观测到的垂直伸展至环境零度层之上的柱状差分反射率因子增强区(即Zdr≥1dB),被称为Zdr柱。Zdr柱可以提供对流风暴的上升气流位置和强度信息,是分析对流风暴演变的有力工具。[目的]为了实现对Zdr柱的自动识别并提供用于对流风暴预警的诊断信息。[资料和方法]基于对流风暴的三维形态特征,使用厦门双偏振雷达观测数据设计了Zdr柱识别算法,并提取了Zdr柱形态参数。结合地面观测资料,探索了Zdr柱形态参数在对流风暴定量化分析领域的应用。[结果与结论]研究表明：(1)强风暴和非强风暴在Zdr柱形态参数上存在统计学上的明显差异,这就为预报员据此判别两类对流风暴提供了参考依据。当Zdr柱深度达到1500m后,至少有60%的雷达体扫与强风暴相关。Zdr柱体积、质心高度和最大Zdr值的阈值达到20m3、500m和3dB时,这一比例分别达到70%,70%和50%。(2) Zdr柱的演变可较好地指示对流风暴的发展过程,其形态参数的极值早于强对流天气现象出现。在连续性强对流天气过程中,Zdr柱的再度发展预示着对流风暴的再次增强。(3) Zdr柱对于风暴的合并与分裂过程具有预示性。在风暴合并(分裂)过程中伴有Zdr柱合并(分裂)的现象,其中有57%(69%)的过程Zdr柱提前于对流风暴发生合并(分裂)。(4) Zdr柱的位置与对流风暴的后续传播方向存在相关性,可为改善对流风暴移动路径的预测提供参考依据。
双偏振雷达观测到的垂直伸展至环境零度层之上的柱状差分反射率因子增强区(即Zdr≥1dB),被称为Zdr柱。Zdr柱可以提供对流风暴的上升气流位置和强度信息,是分析对流风暴演变的有力工具。[目的]为了实现对Zdr柱的自动识别并提供用于对流风暴预警的诊断信息。[资料和方法]基于对流风暴的三维形态特征,使用厦门双偏振雷达观测数据设计了Zdr柱识别算法,并提取了Zdr柱形态参数。结合地面观测资料,探索了Zdr柱形态参数在对流风暴定量化分析领域的应用。[结果与结论]研究表明：(1)强风暴和非强风暴在Zdr柱形态参数上存在统计学上的明显差异,这就为预报员据此判别两类对流风暴提供了参考依据。当Zdr柱深度达到1500m后,至少有60%的雷达体扫与强风暴相关。Zdr柱体积、质心高度和最大Zdr值的阈值达到20m3、500m和3dB时,这一比例分别达到70%,70%和50%。(2) Zdr柱的演变可较好地指示对流风暴的发展过程,其形态参数的极值早于强对流天气现象出现。在连续性强对流天气过程中,Zdr柱的再度发展预示着对流风暴的再次增强。(3) Zdr柱对于风暴的合并与分裂过程具有预示性。在风暴合并(分裂)过程中伴有Zdr柱合并(分裂)的现象,其中有57%(69%)的过程Zdr柱提前于对流风暴发生合并(分裂)。(4) Zdr柱的位置与对流风暴的后续传播方向存在相关性,可为改善对流风暴移动路径的预测提供参考依据。
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doi: 10.11676/qxxb2023.20220217
摘要:
利用欧洲中期天气预报中心ECMWF-interim再分析资料、中国气象局台风最佳路径资料、NOAA逐日最优海表温度（OISST）、Himawari-8卫星资料以及中国地面自动站观测资料等，分析了台风“米克拉”近海强度预报难点，并研究了“米克拉”在台湾海峡南部快速增强的环境因子，探讨了“米克拉”在较强环境风垂直切变下快速增强过程中对流非对称性分布特征。结果表明：（1）台风“米克拉”在较强200-850hPa环境风垂直切变下在台湾海峡南部海域发生了快速增强，并以峰值强度在福建登陆，非常少见，造成预警时间短，强度预报难度大；（2）有利的海洋热状况和大气环流环境条件，如南海北部海温异常偏暖，南亚高压南侧东风急流与“米克拉”相互作用引起的强烈高层出流，以及强劲稳定西南季风气流带来的充沛水汽输送，均对台风“米克拉”在台湾海峡南部海域快速增强有着重要作用；（3）台风“米克拉”快速增强过程中，传统业务主要关注的200和850hPa之间的环境风垂直切变较强，但从环境风的垂直结构分析发现切变主要集中在对流层中高层，而中低层切变较小，且中高层环境风垂直切变对台风增强的抑制作用相对中低层切变不明显；（4）深对流在台风“米克拉”快速增强过程中呈现了明显的非对称分布特征，主要集中在环境风垂直切变的顺切变一侧以及切变的左侧，并且伴随了深对流由顺切变一侧向逆切变一侧气旋式爆发传播特征，期间台风“米克拉”高低层涡旋中心的垂直倾斜度明显降低，有利于“米克拉”快速增强。关于不同层次环境风垂直切变对台风强度变化的影响机制以及较强环境风垂直切变下台风增强过程中对流非对称的爆发特征，今后将结合更多个例进行深入研究。
利用欧洲中期天气预报中心ECMWF-interim再分析资料、中国气象局台风最佳路径资料、NOAA逐日最优海表温度（OISST）、Himawari-8卫星资料以及中国地面自动站观测资料等，分析了台风“米克拉”近海强度预报难点，并研究了“米克拉”在台湾海峡南部快速增强的环境因子，探讨了“米克拉”在较强环境风垂直切变下快速增强过程中对流非对称性分布特征。结果表明：（1）台风“米克拉”在较强200-850hPa环境风垂直切变下在台湾海峡南部海域发生了快速增强，并以峰值强度在福建登陆，非常少见，造成预警时间短，强度预报难度大；（2）有利的海洋热状况和大气环流环境条件，如南海北部海温异常偏暖，南亚高压南侧东风急流与“米克拉”相互作用引起的强烈高层出流，以及强劲稳定西南季风气流带来的充沛水汽输送，均对台风“米克拉”在台湾海峡南部海域快速增强有着重要作用；（3）台风“米克拉”快速增强过程中，传统业务主要关注的200和850hPa之间的环境风垂直切变较强，但从环境风的垂直结构分析发现切变主要集中在对流层中高层，而中低层切变较小，且中高层环境风垂直切变对台风增强的抑制作用相对中低层切变不明显；（4）深对流在台风“米克拉”快速增强过程中呈现了明显的非对称分布特征，主要集中在环境风垂直切变的顺切变一侧以及切变的左侧，并且伴随了深对流由顺切变一侧向逆切变一侧气旋式爆发传播特征，期间台风“米克拉”高低层涡旋中心的垂直倾斜度明显降低，有利于“米克拉”快速增强。关于不同层次环境风垂直切变对台风强度变化的影响机制以及较强环境风垂直切变下台风增强过程中对流非对称的爆发特征，今后将结合更多个例进行深入研究。
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doi: 10.11676/qxxb2023.20230031
摘要:
本文利用2007-2021年上海莘庄太阳能辐射仪(型号：EKO-MS602)接收到的逐月最大太阳辐射(MSR)资料，将水平0?角辐射仪观测值为参考，分析了0?-25°不同仰角观测的MSR之间的差异，评估了台站观测、欧洲中期预报中心(ECMWF)大气再分析(ERA5)与太阳能辐射仪观测辐射之间的误差。在此基础上，讨论了MSR与天气要素之间关系，发生的环流背景和天气尺度演变特征。我们发现，上海莘庄的MSR季节波动范围介于800-1300W/m2之间，峰值和谷值分别出现在5月和12月。观测的最大MSR值接近太阳常数，年际变化幅度接近200W/m2。相对于0?角观测，当太阳能板倾角位于5?-20?之间时，平均每个月可多获50-250W/m2的辐射，最佳倾角为20?。ERA5大气再分析相对于观测MSR存在显著的低估，年平均低估近200W/m2。虽然两者之间的季节变化相关系数高达0.88，但是在空间和时间上存在显著的差异，年际变化关系并不显著。针对与MSR时间误差小于3天的大气环流背景合成，我们发现，虽然春、夏、秋、冬4个季节的环流结构存在差异，但总体来看，偏北风加强、云量偏少、温度偏高的天气过程有利于MSR的发生。
本文利用2007-2021年上海莘庄太阳能辐射仪(型号：EKO-MS602)接收到的逐月最大太阳辐射(MSR)资料，将水平0?角辐射仪观测值为参考，分析了0?-25°不同仰角观测的MSR之间的差异，评估了台站观测、欧洲中期预报中心(ECMWF)大气再分析(ERA5)与太阳能辐射仪观测辐射之间的误差。在此基础上，讨论了MSR与天气要素之间关系，发生的环流背景和天气尺度演变特征。我们发现，上海莘庄的MSR季节波动范围介于800-1300W/m2之间，峰值和谷值分别出现在5月和12月。观测的最大MSR值接近太阳常数，年际变化幅度接近200W/m2。相对于0?角观测，当太阳能板倾角位于5?-20?之间时，平均每个月可多获50-250W/m2的辐射，最佳倾角为20?。ERA5大气再分析相对于观测MSR存在显著的低估，年平均低估近200W/m2。虽然两者之间的季节变化相关系数高达0.88，但是在空间和时间上存在显著的差异，年际变化关系并不显著。针对与MSR时间误差小于3天的大气环流背景合成，我们发现，虽然春、夏、秋、冬4个季节的环流结构存在差异，但总体来看，偏北风加强、云量偏少、温度偏高的天气过程有利于MSR的发生。
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doi: 10.11676/qxxb2023.20230067
摘要:
[资料和方法]本研究利用气象卫星风云四号A星和葵花8号观测资料，根据川渝地区独特的地形地势将其分为东部低海拔地区和西部高海拔地区，建立高分辨率的网格化无云背景场，作为无云与有云辐射差异对比，使用阈值法进行晴空、水云、冰云、低层云雾、霾和积雪的检测，[目的]进而提高云识别信度，统计分析2016－2021年川渝地区云覆盖时空分布特征。[结论]研究表明：川渝地区云的区域分布特征显著，东西部具有明显差异，总体呈东多西少，云覆盖频率常年存在高值中心，云覆盖面积有明显月变化特征。[结果]东部低海拔地区云覆盖频率常年在70%－80%，而西部高海拔地区云覆盖频率在50%－65%。云覆盖频率的高、低值过渡区对应青藏高原与四川盆地之间的陡峭地形区，这与地形地势、水汽条件和大气环流特征相关。各月的云覆盖面积在东部低海拔地区相对稳定（占比在60%－80%），而西部高海拔地区差异较大。其中东部的冰云和西部的总云面积具有显著月变化（单峰）特征，峰值出现在7月份，分别为37%和76%。六年中各类型面积占比年际波动较小，东部的云覆盖面积占比常年超过70%，其中水云占比最大（35%－40%），冰云次之（20%左右），低层云雾最小（约13%）；西部的云覆盖面积占比常年约60%（水云24%－26%，冰云22%－25%，低层云雾约10%）。
[资料和方法]本研究利用气象卫星风云四号A星和葵花8号观测资料，根据川渝地区独特的地形地势将其分为东部低海拔地区和西部高海拔地区，建立高分辨率的网格化无云背景场，作为无云与有云辐射差异对比，使用阈值法进行晴空、水云、冰云、低层云雾、霾和积雪的检测，[目的]进而提高云识别信度，统计分析2016－2021年川渝地区云覆盖时空分布特征。[结论]研究表明：川渝地区云的区域分布特征显著，东西部具有明显差异，总体呈东多西少，云覆盖频率常年存在高值中心，云覆盖面积有明显月变化特征。[结果]东部低海拔地区云覆盖频率常年在70%－80%，而西部高海拔地区云覆盖频率在50%－65%。云覆盖频率的高、低值过渡区对应青藏高原与四川盆地之间的陡峭地形区，这与地形地势、水汽条件和大气环流特征相关。各月的云覆盖面积在东部低海拔地区相对稳定（占比在60%－80%），而西部高海拔地区差异较大。其中东部的冰云和西部的总云面积具有显著月变化（单峰）特征，峰值出现在7月份，分别为37%和76%。六年中各类型面积占比年际波动较小，东部的云覆盖面积占比常年超过70%，其中水云占比最大（35%－40%），冰云次之（20%左右），低层云雾最小（约13%）；西部的云覆盖面积占比常年约60%（水云24%－26%，冰云22%－25%，低层云雾约10%）。
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doi: 10.11676/qxxb2023.20230038
摘要:
2021年7月17日?22日，河南省发生了一次造成严重人员伤亡和财产损失的极端暴雨事件，被称为“21·7”极端暴雨。在“21·7”极端暴雨发生不到2年的时间里，“21·7”极端暴雨相关的研究取得了诸多成果，所发表的论文达百篇。文中主要从降水的特征、影响天气系统、发生发展机制、下垫面效应、气候变暖增幅效应和数值模式预报等方面对 “21·7”极端暴雨的研究进展进行了梳理和总结，并与“75·8”特大暴雨的研究成果进行对比。结果表明，由于观测技术的发展和研究方法的改进，“21·7”极端暴雨的研究结果呈现了比“75·8”特大暴雨研究更精细的降水和中小尺度系统的特征尤其是微物理过程，其中中尺度对流系统与中尺度对流涡旋耦合增强的动力学过程和霰粒子的融化促进各种尺度粒子的同步增长的微物理过程是“21·7”极端暴雨过程的重要发现；“21·7”极端暴雨体现了更明显的热带和海洋的影响，可能导致“21·7”极端暴雨过程出现更极端的小时雨量；然而，城市化对极端暴雨的影响较为复杂，它和气候变暖信号难以区分，增大了“21·7”极端暴雨机理研究的不确定性。最后，对未来研究方向进行一定的展望。
2021年7月17日?22日，河南省发生了一次造成严重人员伤亡和财产损失的极端暴雨事件，被称为“21·7”极端暴雨。在“21·7”极端暴雨发生不到2年的时间里，“21·7”极端暴雨相关的研究取得了诸多成果，所发表的论文达百篇。文中主要从降水的特征、影响天气系统、发生发展机制、下垫面效应、气候变暖增幅效应和数值模式预报等方面对 “21·7”极端暴雨的研究进展进行了梳理和总结，并与“75·8”特大暴雨的研究成果进行对比。结果表明，由于观测技术的发展和研究方法的改进，“21·7”极端暴雨的研究结果呈现了比“75·8”特大暴雨研究更精细的降水和中小尺度系统的特征尤其是微物理过程，其中中尺度对流系统与中尺度对流涡旋耦合增强的动力学过程和霰粒子的融化促进各种尺度粒子的同步增长的微物理过程是“21·7”极端暴雨过程的重要发现；“21·7”极端暴雨体现了更明显的热带和海洋的影响，可能导致“21·7”极端暴雨过程出现更极端的小时雨量；然而，城市化对极端暴雨的影响较为复杂，它和气候变暖信号难以区分，增大了“21·7”极端暴雨机理研究的不确定性。最后，对未来研究方向进行一定的展望。
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doi: 10.11676/qxxb2023.20230010
摘要:
真实地形包含各自不同尺度的地形特征，对各种时空大气运动有深刻影响。不同尺度的地形效应很难在数值模式的离散格点中准确刻画，是发展数值模式的难点问题之一。随着模式向亚公里级高分辨率发展，模式对地形细节刻画准确性的要求越来越高。本研究在CMA-MESO中引入ASTER-1s高精度地形数据和改进地形滤波函数，在滤去波长接近模式网格的小尺度地形的同时保留更多地形细节，以提高模式对地形的刻画准确性。通过冬、夏各一个月批量模拟试验结果与2万多个地面观测站点数据对比，发现单独采用ASTER-1s地形而不改变CMA-MESO的地形滤波函数，模式对2 m温度和10 m风速的整体预报准确性提升较小，采用ASTER-1s地形并改进地形滤波函数，明显提高了模式对2 m温度和10 m风速的预报准确性，对温度和风速的月平均均方根误差提升分别为6.4%和4.9%。此外，改进的新地形方案对降水预报提升较弱，未引起非真实的细碎降水分布或异常值。动能谱分析新引入的地形和滤波函数未造成高频能量积累，表明新地形方案的可靠性。
真实地形包含各自不同尺度的地形特征，对各种时空大气运动有深刻影响。不同尺度的地形效应很难在数值模式的离散格点中准确刻画，是发展数值模式的难点问题之一。随着模式向亚公里级高分辨率发展，模式对地形细节刻画准确性的要求越来越高。本研究在CMA-MESO中引入ASTER-1s高精度地形数据和改进地形滤波函数，在滤去波长接近模式网格的小尺度地形的同时保留更多地形细节，以提高模式对地形的刻画准确性。通过冬、夏各一个月批量模拟试验结果与2万多个地面观测站点数据对比，发现单独采用ASTER-1s地形而不改变CMA-MESO的地形滤波函数，模式对2 m温度和10 m风速的整体预报准确性提升较小，采用ASTER-1s地形并改进地形滤波函数，明显提高了模式对2 m温度和10 m风速的预报准确性，对温度和风速的月平均均方根误差提升分别为6.4%和4.9%。此外，改进的新地形方案对降水预报提升较弱，未引起非真实的细碎降水分布或异常值。动能谱分析新引入的地形和滤波函数未造成高频能量积累，表明新地形方案的可靠性。
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doi: 10.11676/qxxb2023.20220188
摘要:
利用FY-4A卫星等资料分析了2019-2021年的19次庐山白天云海过程（12个传统云海和7个瀑布云过程），研究了庐山云海特征及其形成机制，评估了卫星资料在云海识别中的应用。研究表明：FY-4A可见光云图可基本辨识庐山云海范围及宏观演变特征，但较难刻画出小尺度瀑布云的精细结构；FY-4A的云顶高度L2产品可用于庐山传统云海的识别，但较难识别瀑布云过程。非洋面海岛的庐山也存在云系尾流现象且频率较高（共3次过程），由绕流作用形成的尾流云系呈逗号状分布，做规律性摆动但无连续涡旋；该尾流型云海形成的主要因素为庐山相对周边孤立的椭圆形山体、冷高压底部的强北风低空急流、山腰逆温层。庐山云海发生时大多受地面高压控制且位于850hPa的高湿区或边缘区域，该区域的弱下沉运动形成的逆温层和低空充沛的水汽利于庐山云海形成及维持。
利用FY-4A卫星等资料分析了2019-2021年的19次庐山白天云海过程（12个传统云海和7个瀑布云过程），研究了庐山云海特征及其形成机制，评估了卫星资料在云海识别中的应用。研究表明：FY-4A可见光云图可基本辨识庐山云海范围及宏观演变特征，但较难刻画出小尺度瀑布云的精细结构；FY-4A的云顶高度L2产品可用于庐山传统云海的识别，但较难识别瀑布云过程。非洋面海岛的庐山也存在云系尾流现象且频率较高（共3次过程），由绕流作用形成的尾流云系呈逗号状分布，做规律性摆动但无连续涡旋；该尾流型云海形成的主要因素为庐山相对周边孤立的椭圆形山体、冷高压底部的强北风低空急流、山腰逆温层。庐山云海发生时大多受地面高压控制且位于850hPa的高湿区或边缘区域，该区域的弱下沉运动形成的逆温层和低空充沛的水汽利于庐山云海形成及维持。
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doi: 10.11676/qxxb2023.20220199
摘要:
北京冬奥服务对站点要素预报提出了明确需求，2 m温度预报偏差在±2℃以内，10 m风速预报平均偏差小于观测30%，本文提出一种基于相似集合嵌套一元线性回归的预报方法——嵌套相似集合（AnEn-Ne），该方法基于相似集合思路，在满足一定条件时，启动其嵌套一元线性回归提供订正预报。冬奥赛期（2021年11月1日-2022年3月15日）实时业务预报表明，嵌套相似集合具有较好的预报效果，相对业务数值模式（CMA-BJ）预报，预报精度显著提高，相对相似集合预报和一元线性回归，预报精度明显提高，其预报结果满足冬奥服务需求。复杂地形下的要素预报检验表明，CMA-BJ模式预报2 m温度虽然存在较明显的系统性偏差，但与观测相关性强，对观测的表征意义明显，订正后能有效消除复杂地形影响，10 m风速模式预报偏差震荡明显，模式预报与观测相关性较弱，表征意义差，订正后站间差异明显；改进CMA-BJ模式复杂地形区近地面风速预报对观测的表征意义，可进一步提高本文方法对10 m风速订正预报的精度。
北京冬奥服务对站点要素预报提出了明确需求，2 m温度预报偏差在±2℃以内，10 m风速预报平均偏差小于观测30%，本文提出一种基于相似集合嵌套一元线性回归的预报方法——嵌套相似集合（AnEn-Ne），该方法基于相似集合思路，在满足一定条件时，启动其嵌套一元线性回归提供订正预报。冬奥赛期（2021年11月1日-2022年3月15日）实时业务预报表明，嵌套相似集合具有较好的预报效果，相对业务数值模式（CMA-BJ）预报，预报精度显著提高，相对相似集合预报和一元线性回归，预报精度明显提高，其预报结果满足冬奥服务需求。复杂地形下的要素预报检验表明，CMA-BJ模式预报2 m温度虽然存在较明显的系统性偏差，但与观测相关性强，对观测的表征意义明显，订正后能有效消除复杂地形影响，10 m风速模式预报偏差震荡明显，模式预报与观测相关性较弱，表征意义差，订正后站间差异明显；改进CMA-BJ模式复杂地形区近地面风速预报对观测的表征意义，可进一步提高本文方法对10 m风速订正预报的精度。
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doi: 10.11676/qxxb2023.20220172
摘要:
本文详细介绍了CMA-BJv2.0区域逐小时快速更新循环同化分析及短时预报业务系统在逐小时更新循环和资料同化方面的关键技术特点。该系统采用分析增量更新作为初始化方案,有效抑制了初始噪声累积问题；通过充分考虑各类观测资料实际到报截断时长的差异,发展了包括循环分析和更新预报两个部分耦合的逐小时追赶循环运行框架,实现了对各类观测资料充分高效的利用,也较好地兼顾了短临预报服务对逐小时更新循环预报产品的时效性要求；通过在分析循环的同化背景场部分应用动态混合方案,实现了全球模式大尺度场对区域模式中小尺度热动力场发展的动态约束,有效抑制了快速更新循环预报误差累积导致的大尺度预报场变形的问题；在资料同化方面,实现了全国雷达反射率因子拼图资料的同化应用,并通过仅在更新预报部分开展雷达反射率资料同化以规避连续循环同化造成的水汽正向过量累积、调整雷达同化时的背景场误差的方差和长度尺度两方面的策略优化有效提升了雷达同化的应用效果；此外,在CMA-BJv2.0系统中实现了全国风廓线雷达观测资料的实时同化应用。
本文详细介绍了CMA-BJv2.0区域逐小时快速更新循环同化分析及短时预报业务系统在逐小时更新循环和资料同化方面的关键技术特点。该系统采用分析增量更新作为初始化方案,有效抑制了初始噪声累积问题；通过充分考虑各类观测资料实际到报截断时长的差异,发展了包括循环分析和更新预报两个部分耦合的逐小时追赶循环运行框架,实现了对各类观测资料充分高效的利用,也较好地兼顾了短临预报服务对逐小时更新循环预报产品的时效性要求；通过在分析循环的同化背景场部分应用动态混合方案,实现了全球模式大尺度场对区域模式中小尺度热动力场发展的动态约束,有效抑制了快速更新循环预报误差累积导致的大尺度预报场变形的问题；在资料同化方面,实现了全国雷达反射率因子拼图资料的同化应用,并通过仅在更新预报部分开展雷达反射率资料同化以规避连续循环同化造成的水汽正向过量累积、调整雷达同化时的背景场误差的方差和长度尺度两方面的策略优化有效提升了雷达同化的应用效果；此外,在CMA-BJv2.0系统中实现了全国风廓线雷达观测资料的实时同化应用。
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doi: 10.11676/qxxb2023.20220163
摘要:
基于2020年4号台风“黑格比”发展增强过程的集合模拟试验，探讨了初期涡旋和大尺度环境背景对台风最大强度的影响。研究结果表明台风初期涡旋的最大轴对称切向风比最大全风速能够更早且更准确地指示台风最大强度，最大轴对称切向风与最大强度间的相关性明显好于最大风速与最大强度间的相关性。这主要是由于在环境场的影响下，台风初期涡旋通常具有明显的非对称性特征，最大风速往往出现在局地强对流附近，不能代表涡旋整体的风速，而轴对称切向风较好地反映了初期涡旋的整体风速，因而对最大强度有很好的指示作用。除了最大轴对称切向风，初期涡旋的最大风速半径附近及其外侧低层的轴对称切向风和入流越强，其伴随的向台风内核区输入的角动量越大，台风的最大强度也越大。台风涡旋水平尺度与最大强度的关系研究表明，“黑格比”外围风圈尺度与最大强度有较好的相关性，最大风速半径与最大强度的相关性较弱。相较于外围风圈尺度和最大风速半径，台风涡旋的丰满度与最大强度有最强且显著的相关性，这意味着对于小台风“黑格比”而言，只要初期涡旋丰满度大，其最大强度也会很强。“黑格比”台风的最大强度还受到环境场的显著影响。当“黑格比”西侧的森拉克台风和东侧的副热带高压模拟偏强时，不仅使得“黑格比”引导气流的向北分量偏强，导致“黑格比”北移速度偏快，更早受到北方干空气的侵入，而且同时还会使得“黑格比”的环境风垂直切变增大，这些都不利于台风达到更强的最大强度。上述结果表明，对于“黑格比”这一类台风而言，初始涡旋结构和邻近台风及副热带高压的准确描述是提高台风最大强度预报能力的重要前提。
基于2020年4号台风“黑格比”发展增强过程的集合模拟试验，探讨了初期涡旋和大尺度环境背景对台风最大强度的影响。研究结果表明台风初期涡旋的最大轴对称切向风比最大全风速能够更早且更准确地指示台风最大强度，最大轴对称切向风与最大强度间的相关性明显好于最大风速与最大强度间的相关性。这主要是由于在环境场的影响下，台风初期涡旋通常具有明显的非对称性特征，最大风速往往出现在局地强对流附近，不能代表涡旋整体的风速，而轴对称切向风较好地反映了初期涡旋的整体风速，因而对最大强度有很好的指示作用。除了最大轴对称切向风，初期涡旋的最大风速半径附近及其外侧低层的轴对称切向风和入流越强，其伴随的向台风内核区输入的角动量越大，台风的最大强度也越大。台风涡旋水平尺度与最大强度的关系研究表明，“黑格比”外围风圈尺度与最大强度有较好的相关性，最大风速半径与最大强度的相关性较弱。相较于外围风圈尺度和最大风速半径，台风涡旋的丰满度与最大强度有最强且显著的相关性，这意味着对于小台风“黑格比”而言，只要初期涡旋丰满度大，其最大强度也会很强。“黑格比”台风的最大强度还受到环境场的显著影响。当“黑格比”西侧的森拉克台风和东侧的副热带高压模拟偏强时，不仅使得“黑格比”引导气流的向北分量偏强，导致“黑格比”北移速度偏快，更早受到北方干空气的侵入，而且同时还会使得“黑格比”的环境风垂直切变增大，这些都不利于台风达到更强的最大强度。上述结果表明，对于“黑格比”这一类台风而言，初始涡旋结构和邻近台风及副热带高压的准确描述是提高台风最大强度预报能力的重要前提。
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doi: 10.11676/qxxb2023.20230041
摘要:
全球微波陆表发射率（MLSE）地图集是目前卫星资料同化观测算子中的重要初猜值或模拟值，但由于缺乏“真实”的观测MLSE，已有的基于多种微波传感器生产的全球MLSE产品质量可靠性并不知晓，而且还缺乏1套质量较好频率覆盖范围较宽的全球MLSE数据集。本研究选择了大气快速辐射传输模型（RTTOV）中所使用的3套MLSE地图集（SSMI/S、AMSU-A/B、ATMS）、TELSEM2工具背景数据集、2套AMSR-E数据集（AMSR-E1和AMSR-E2）和1套FY3D 数据集，基于统计分析技术开展了7套MLSE产品的全球时空一致性评估，并选择了6种典型土地覆盖类型开展了各产品MLSE随土地覆盖类型和频率变化一致性评估，并在MLSE产品优选的基础上对TELSEM2发射率产品进行了优化，新建了1套频率为6.9-150.0GHz的全球MLSE数据集（CoTELSEM2）。研究结果显示：AMSR-E2几乎不可用，AMSR-E1、TELSEM2、SSMI/S、AMSU-A/B、ATMS、FY3D月MLSE之间具有较好时空一致性，平均空间相关系数为0.887-0.928，其中TELSEM2最高（0.928），FY-3D略低（0.914）；平均绝对偏差为0.031-0.041，其中TELSEM2最低（0.031），FY-3D最高（0.041）；传感器相同扫描方式较不同扫描方式的空间一致性更好，圆锥和跨轨扫描方式分别以TELSEM2和AMSU-A表现更优；ATMS 51.7GHz MLSE存在系统性高估，AMSR-E1和FY-3D 23.8GHz、89.0GHz MLSE在高植被覆盖地区也存在系统性高估，而FY3D MLSE则存在一些明显偏高或偏低问题。总体上TELSEM2和AMSU-A/B的质量可靠性较高，FY3D质量可靠性偏差。新的CoTELSEM2发射率产品具有较好的时空一致性和频率依赖一致性，且全球MLSE的季节变化不确定性存在明显的土地覆盖类型依赖特征。
全球微波陆表发射率（MLSE）地图集是目前卫星资料同化观测算子中的重要初猜值或模拟值，但由于缺乏“真实”的观测MLSE，已有的基于多种微波传感器生产的全球MLSE产品质量可靠性并不知晓，而且还缺乏1套质量较好频率覆盖范围较宽的全球MLSE数据集。本研究选择了大气快速辐射传输模型（RTTOV）中所使用的3套MLSE地图集（SSMI/S、AMSU-A/B、ATMS）、TELSEM2工具背景数据集、2套AMSR-E数据集（AMSR-E1和AMSR-E2）和1套FY3D 数据集，基于统计分析技术开展了7套MLSE产品的全球时空一致性评估，并选择了6种典型土地覆盖类型开展了各产品MLSE随土地覆盖类型和频率变化一致性评估，并在MLSE产品优选的基础上对TELSEM2发射率产品进行了优化，新建了1套频率为6.9-150.0GHz的全球MLSE数据集（CoTELSEM2）。研究结果显示：AMSR-E2几乎不可用，AMSR-E1、TELSEM2、SSMI/S、AMSU-A/B、ATMS、FY3D月MLSE之间具有较好时空一致性，平均空间相关系数为0.887-0.928，其中TELSEM2最高（0.928），FY-3D略低（0.914）；平均绝对偏差为0.031-0.041，其中TELSEM2最低（0.031），FY-3D最高（0.041）；传感器相同扫描方式较不同扫描方式的空间一致性更好，圆锥和跨轨扫描方式分别以TELSEM2和AMSU-A表现更优；ATMS 51.7GHz MLSE存在系统性高估，AMSR-E1和FY-3D 23.8GHz、89.0GHz MLSE在高植被覆盖地区也存在系统性高估，而FY3D MLSE则存在一些明显偏高或偏低问题。总体上TELSEM2和AMSU-A/B的质量可靠性较高，FY3D质量可靠性偏差。新的CoTELSEM2发射率产品具有较好的时空一致性和频率依赖一致性，且全球MLSE的季节变化不确定性存在明显的土地覆盖类型依赖特征。
