优先发表栏目展示本刊经同行评议确定正式录用的文章，这些文章目前处在编校过程，尚未确定卷期及页码，但可以根据DOI进行引用。
显示方式:
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2023.20220163
摘要:
为进一步认识影响台风强度预报的因素，提升对台风最大强度预报的能力，利用高精度集合模拟试验对2020年第4号台风“黑格比”的发展增强过程进行了分析，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。结果表明：描述初期台风涡旋特征的10 m最大轴对称切向风、最大风速半径附近及其外侧低层的轴对称切向风和入流以及涡旋的丰满度均与台风最大强度有较好的相关：最大轴对称切向风能够更早且更准确地指示台风最大强度；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强；初期台风涡旋的丰满度与最大强度的相关远高于外围风圈和最大风速半径与最大强度的相关，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”的最大强度与其西侧“森拉克”台风和东侧副热带高压也密切相关，若这两者都偏强，不仅使得“黑格比”引导气流的向北分量偏强，导致台风快速北移受到干空气影响，还会使得“黑格比”的环境风垂直切变增大，不利于台风达到更强的最大强度。对于这类台风而言，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。
为进一步认识影响台风强度预报的因素，提升对台风最大强度预报的能力，利用高精度集合模拟试验对2020年第4号台风“黑格比”的发展增强过程进行了分析，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。结果表明：描述初期台风涡旋特征的10 m最大轴对称切向风、最大风速半径附近及其外侧低层的轴对称切向风和入流以及涡旋的丰满度均与台风最大强度有较好的相关：最大轴对称切向风能够更早且更准确地指示台风最大强度；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强；初期台风涡旋的丰满度与最大强度的相关远高于外围风圈和最大风速半径与最大强度的相关，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”的最大强度与其西侧“森拉克”台风和东侧副热带高压也密切相关，若这两者都偏强，不仅使得“黑格比”引导气流的向北分量偏强，导致台风快速北移受到干空气影响，还会使得“黑格比”的环境风垂直切变增大，不利于台风达到更强的最大强度。对于这类台风而言，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。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
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。随着模式向亚千米级高分辨率发展，高分辨模式要求刻画出更高准确度的地形数据。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度。通过冬、夏各1个月批量模拟试验结果与2万多个地面观测站点观测数据的对比，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气温和10 m风速的整体预报准确度提升较小，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气温和10 m风速的预报准确度，对气温和风速的月平均均方根误差分别减少了6.4%和4.9%。夏季1个月批量试验显示，改进的新地形方案对降水预报提升较弱，未造成非真实的细碎降水分布或异常值。此外，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。研究结果表明新地形方案能够明显改进低层气温和风速的预报准确度，并且在数值上稳定可靠。
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。随着模式向亚千米级高分辨率发展，高分辨模式要求刻画出更高准确度的地形数据。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度。通过冬、夏各1个月批量模拟试验结果与2万多个地面观测站点观测数据的对比，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气温和10 m风速的整体预报准确度提升较小，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气温和10 m风速的预报准确度，对气温和风速的月平均均方根误差分别减少了6.4%和4.9%。夏季1个月批量试验显示，改进的新地形方案对降水预报提升较弱，未造成非真实的细碎降水分布或异常值。此外，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。研究结果表明新地形方案能够明显改进低层气温和风速的预报准确度，并且在数值上稳定可靠。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
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制作的全球MLSE产品质量可靠性未知，而且还缺少1套质量较好频率覆盖范围较宽的全球MLSE数据集。选择大气快速辐射传输模型（RTTOV）中使用的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FY-3D 数据集，基于统计分析技术开展7套MLSE产品的全球时、空一致性评估，并选择6种典型土地覆盖类型开展各产品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发射率产品进行优化，新建1套频率为6.925—150.0 GHz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、FY-3D月MLSE之间具有较好的时、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表现更好；ATMS的51.7 GHz MLSE存在系统性高估，AMSR-E1和FY-3D的23.8、89.0 GHz MLSE在高植被覆盖地区也存在系统性高估，而FY-3D 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，FY-3D质量可靠性较差。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制作的全球MLSE产品质量可靠性未知，而且还缺少1套质量较好频率覆盖范围较宽的全球MLSE数据集。选择大气快速辐射传输模型（RTTOV）中使用的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FY-3D 数据集，基于统计分析技术开展7套MLSE产品的全球时、空一致性评估，并选择6种典型土地覆盖类型开展各产品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发射率产品进行优化，新建1套频率为6.925—150.0 GHz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、FY-3D月MLSE之间具有较好的时、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表现更好；ATMS的51.7 GHz MLSE存在系统性高估，AMSR-E1和FY-3D的23.8、89.0 GHz MLSE在高植被覆盖地区也存在系统性高估，而FY-3D 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，FY-3D质量可靠性较差。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。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2023.20220199
摘要:
北京冬奥服务对站点气象要素预报提出了明确需求，2 m气温预报偏差在±2℃以内，10 m风速预报平均偏差小于观测的30%，文中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气温虽然存在较明显的系统偏差，但与观测相关较强，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风速模式预报偏差振荡明显，模式预报与观测相关较弱，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，可进一步提高该预报方法对10 m风速订正预报的精度。
北京冬奥服务对站点气象要素预报提出了明确需求，2 m气温预报偏差在±2℃以内，10 m风速预报平均偏差小于观测的30%，文中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气温虽然存在较明显的系统偏差，但与观测相关较强，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风速模式预报偏差振荡明显，模式预报与观测相关较弱，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，可进一步提高该预报方法对10 m风速订正预报的精度。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2023.20230031
摘要:
利用2007—2021年上海莘庄太阳能辐射仪（型号：EKO-MS6020）接收到的逐月最大太阳辐射（MSR）资料，以水平0°角辐射仪观测值为参考，分析了0°—25°不同仰角观测的MSR差异，评估了台站观测、欧洲中期天气预报中心（ECMWF）大气再分析（ERA5）资料与太阳能辐射仪观测辐射的差别。在此基础上，讨论了MSR与天气要素的关系及发生的环流背景和天气尺度演变特征。结果显示，上海莘庄的MSR季节波动范围为800—1300 W/m2，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，年际变化幅度约200 W/m2。相对于0°角观测，当太阳能板倾角为5°—20°时，平均每个月MSR可多获得50—250 W/m2辐射，最佳倾角为20°。ERA5相对于观测MSR存在明显低估，年平均低估约200 W/m2。虽然两者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差异，年际变化相关并不显著。针对与MSR时间相差小于3 d的大气环流背景合成，春、夏、秋、冬四季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出现。
利用2007—2021年上海莘庄太阳能辐射仪（型号：EKO-MS6020）接收到的逐月最大太阳辐射（MSR）资料，以水平0°角辐射仪观测值为参考，分析了0°—25°不同仰角观测的MSR差异，评估了台站观测、欧洲中期天气预报中心（ECMWF）大气再分析（ERA5）资料与太阳能辐射仪观测辐射的差别。在此基础上，讨论了MSR与天气要素的关系及发生的环流背景和天气尺度演变特征。结果显示，上海莘庄的MSR季节波动范围为800—1300 W/m2，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，年际变化幅度约200 W/m2。相对于0°角观测，当太阳能板倾角为5°—20°时，平均每个月MSR可多获得50—250 W/m2辐射，最佳倾角为20°。ERA5相对于观测MSR存在明显低估，年平均低估约200 W/m2。虽然两者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差异，年际变化相关并不显著。针对与MSR时间相差小于3 d的大气环流背景合成，春、夏、秋、冬四季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出现。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
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是庐山为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850 hPa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有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是庐山为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850 hPa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有利于庐山云海形成及维持。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2023.20230067
摘要:
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，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。研究表明：川渝地区云的区域分布特征明显，东、西部存在明显差异，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。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有关。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，分别为37%和76%。6 a中各类型云覆盖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%）。
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，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。研究表明：川渝地区云的区域分布特征明显，东、西部存在明显差异，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。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有关。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，分别为37%和76%。6 a中各类型云覆盖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%）。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2023.20220217
摘要:
利用欧洲中期天气预报中心ERA-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卫星观测资料以及中国地面自动气象站观测资料等，分析了台风“米克拉”近海强度预报的难点，并研究了导致“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分布特征。结果表明：（1）台风“米克拉”在较强200—850 hPa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，如中国南海北部海温异常偏高，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起重要作用；（3）台风“米克拉”快速增强过程中，传统业务主要关注的200和850 hPa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、低层切变要弱；（4）深对流在台风“米克拉”快速增强过程中表现出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，并且伴随深对流由顺切变一侧向逆切变一侧气旋式爆发传播，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ERA-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卫星观测资料以及中国地面自动气象站观测资料等，分析了台风“米克拉”近海强度预报的难点，并研究了导致“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分布特征。结果表明：（1）台风“米克拉”在较强200—850 hPa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，如中国南海北部海温异常偏高，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起重要作用；（3）台风“米克拉”快速增强过程中，传统业务主要关注的200和850 hPa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、低层切变要弱；（4）深对流在台风“米克拉”快速增强过程中表现出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，并且伴随深对流由顺切变一侧向逆切变一侧气旋式爆发传播，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。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
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，不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。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 *的物理意义。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（$ {\boldsymbol{C}}_{{\text{hor}}}^* $ ）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（$C_p^*$ ）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，$ {\boldsymbol{C}}_{{\text{hor}}}^* $ 和$C_p^*$ 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，不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。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 *的物理意义。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（
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2023.20220172
摘要:
介绍了CMA-BJ 2.0版区域逐时快速更新循环同化分析及短时预报业务系统在逐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，实现了中国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-BJ 2.0版系统中实现了中国全国风廓线雷达观测资料的实时同化应用。
介绍了CMA-BJ 2.0版区域逐时快速更新循环同化分析及短时预报业务系统在逐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，实现了中国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-BJ 2.0版系统中实现了中国全国风廓线雷达观测资料的实时同化应用。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2023.20230038
摘要:
2021年7月17—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 a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、发生和发展机制、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，以及霰粒子的融化促进各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，其与气候变暖的信号难以区分，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了展望。
2021年7月17—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 a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、发生和发展机制、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，以及霰粒子的融化促进各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，其与气候变暖的信号难以区分，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了展望。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2023.20230050
摘要:
双偏振雷达观测到的垂直伸展至环境0℃层之上的柱状差分反射率因子增强区（即ZDR≥1 dB），被称为ZDR柱。ZDR柱可以提供对流风暴上升气流的位置和强度信息，是分析对流风暴演变的有力工具。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，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ZDR柱形态参数。结合地面观测资料，探索ZDR柱形态参数在对流风暴定量化分析领域的应用。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1500 m后，至少有60%的雷达体扫个数与强风暴相关。ZDR柱体积、质心高度和最大ZDR值的阈值达到20 m3、500 m和3 dB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，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0℃层之上的柱状差分反射率因子增强区（即ZDR≥1 dB），被称为ZDR柱。ZDR柱可以提供对流风暴上升气流的位置和强度信息，是分析对流风暴演变的有力工具。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，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ZDR柱形态参数。结合地面观测资料，探索ZDR柱形态参数在对流风暴定量化分析领域的应用。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1500 m后，至少有60%的雷达体扫个数与强风暴相关。ZDR柱体积、质心高度和最大ZDR值的阈值达到20 m3、500 m和3 dB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，可为改善对流风暴移动路径的预测提供参考依据。
摘要:
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。
2023, 81(5): 702-716.
doi: 10.11676/qxxb2023.20220175
摘要:
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。
2023, 81(5): 717-726.
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。
2023, 81(5): 727-740.
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。
显示方式:
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2024.20230130
摘要:
基于多矩非静力大气模式，开展了三类垂向近似黎曼求解器应用研究。[目的]多矩非静力大气模式具有高精度与数值守恒特性，其垂向采用守恒的有限差分格式进行数值离散，而网格单元边界通量计算是通过求解黎曼问题来实现的，因此采用合适的近似黎曼求解器对准确模拟非静力大气垂直运动显得十分关键。[资料和方法]LLF（Local Lax-Friedrich）、LMARS（Low Mach Approximate Riemann Solver）和HLLC（Harten-Lax-van Leer Contact）为计算流体力学中常用的三种近似黎曼求解器，它们计算代价和复杂性逐渐增加。[结果]一维标准数值试验表明：LLF计算最为经济，但具有较强的耗散；LMARS具有适用于大气流动的假设，对于数值粘性的控制较好且计算量不大；HLLC建立的三波模型可以避免对中间特征场的过度数值耗散。[结论]基于LLF近似黎曼求解器计算经济的特点，通过优化LLF近似黎曼求解器各特征波动的粘性系数，能够实现与LMARS、HLLC近似黎曼求解器相同的性能，且计算代价最优。二维非静力数值试验表明，优化的LLF近似黎曼求解器能够规避常规LLF近似黎曼求解器的数值耗散过大问题，正确模拟小尺度非静力垂直运动，达到更复杂的LMARS、HLLC近似黎曼求解器模拟效果且并未增加计算量，这为非静力大气数值模式提供了良好参考价值。
基于多矩非静力大气模式，开展了三类垂向近似黎曼求解器应用研究。[目的]多矩非静力大气模式具有高精度与数值守恒特性，其垂向采用守恒的有限差分格式进行数值离散，而网格单元边界通量计算是通过求解黎曼问题来实现的，因此采用合适的近似黎曼求解器对准确模拟非静力大气垂直运动显得十分关键。[资料和方法]LLF（Local Lax-Friedrich）、LMARS（Low Mach Approximate Riemann Solver）和HLLC（Harten-Lax-van Leer Contact）为计算流体力学中常用的三种近似黎曼求解器，它们计算代价和复杂性逐渐增加。[结果]一维标准数值试验表明：LLF计算最为经济，但具有较强的耗散；LMARS具有适用于大气流动的假设，对于数值粘性的控制较好且计算量不大；HLLC建立的三波模型可以避免对中间特征场的过度数值耗散。[结论]基于LLF近似黎曼求解器计算经济的特点，通过优化LLF近似黎曼求解器各特征波动的粘性系数，能够实现与LMARS、HLLC近似黎曼求解器相同的性能，且计算代价最优。二维非静力数值试验表明，优化的LLF近似黎曼求解器能够规避常规LLF近似黎曼求解器的数值耗散过大问题，正确模拟小尺度非静力垂直运动，达到更复杂的LMARS、HLLC近似黎曼求解器模拟效果且并未增加计算量，这为非静力大气数值模式提供了良好参考价值。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2024.20230141
摘要:
资料和方法：基于2014年7月和8月那曲测站C波段调频连续波雷达（FMCW）、L波段探空以及梯度塔数据，目的：讨论和分析了边界层内的湍流特征。来自FMCW雷达的边界层高度(Z-zi)和探空数据的边界层高度(sd-zi)分别由雷达反射率因子（Z）的垂直廓线和理查森数法获得。本研究中也使用了再分析数据集的边界层高度(ERA5-zi)。然后这三个边界层高度（zi）数据集相互比较。也分析了不同感热通量(H)和稳定度(z/L或zi/L)条件下近地层和混合层湍流统计特征以及湍流谱。主要结果与结论如下：Z-zi与sd-zi的相关性略高于与ERA5-zi的相关性，大部分样本的一致性较好，但个别点差异较大。那曲Z-zi的日变化较为明显，Z-zi中值的日较差约为0.7~0.8 km。在北京时(BT) 16:00左右Z-zi达到最大值，样本中值约为1.2 km。随着H的增加，近地层、和RWT都在逐渐增加，增加的速率基本为线性的，而和RWT的增加的速率在H超过一定阈值后逐渐减小。当-z/L < 0.3时，和RWT都随-z/L数值增大而迅速增大；当-z/L > 0.3时增速明显趋缓。总体上混合层的最大值出现在约0.25~0.3zi的高度上，平均值约1.2~1.3 m2/s2。强不稳定时混合层内略小于弱不稳定时的结果。在混合层内的平均值随H的增大而增大。/随z/zi增高先迅速增大后逐渐减小，/极大值出现在0.35zi附近。随着z/L的减小，近地层归一化垂直速度谱谱峰左移，峰值变大。强不稳定时湍涡尺度变大，湍涡能量增强。根据泰勒湍涡冻结假设，估算出垂直方向以及与温度有关的湍涡的空间尺度分别约20 m和75 m。混合层归一化后的湍流垂直速度谱在0.5zi处的湍涡尺度和强度达到最大，其最大的时间尺度和空间尺度分别约10~15分钟和2.5 km。
资料和方法：基于2014年7月和8月那曲测站C波段调频连续波雷达（FMCW）、L波段探空以及梯度塔数据，目的：讨论和分析了边界层内的湍流特征。来自FMCW雷达的边界层高度(Z-zi)和探空数据的边界层高度(sd-zi)分别由雷达反射率因子（Z）的垂直廓线和理查森数法获得。本研究中也使用了再分析数据集的边界层高度(ERA5-zi)。然后这三个边界层高度（zi）数据集相互比较。也分析了不同感热通量(H)和稳定度(z/L或zi/L)条件下近地层和混合层湍流统计特征以及湍流谱。主要结果与结论如下：Z-zi与sd-zi的相关性略高于与ERA5-zi的相关性，大部分样本的一致性较好，但个别点差异较大。那曲Z-zi的日变化较为明显，Z-zi中值的日较差约为0.7~0.8 km。在北京时(BT) 16:00左右Z-zi达到最大值，样本中值约为1.2 km。随着H的增加，近地层、和RWT都在逐渐增加，增加的速率基本为线性的，而和RWT的增加的速率在H超过一定阈值后逐渐减小。当-z/L < 0.3时，和RWT都随-z/L数值增大而迅速增大；当-z/L > 0.3时增速明显趋缓。总体上混合层的最大值出现在约0.25~0.3zi的高度上，平均值约1.2~1.3 m2/s2。强不稳定时混合层内略小于弱不稳定时的结果。在混合层内的平均值随H的增大而增大。/随z/zi增高先迅速增大后逐渐减小，/极大值出现在0.35zi附近。随着z/L的减小，近地层归一化垂直速度谱谱峰左移，峰值变大。强不稳定时湍涡尺度变大，湍涡能量增强。根据泰勒湍涡冻结假设，估算出垂直方向以及与温度有关的湍涡的空间尺度分别约20 m和75 m。混合层归一化后的湍流垂直速度谱在0.5zi处的湍涡尺度和强度达到最大，其最大的时间尺度和空间尺度分别约10~15分钟和2.5 km。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2024.20230125
摘要:
为研究热带气旋背景下广东龙卷发生的特征,利用1961—2022年广东历史龙卷灾情数据和欧洲中期天气预报中心第五代大气再分析资料(ERA5),统计广东热带气旋龙卷的时空分布、天气形势和关键热动力环境条件,并对比分析了不同热带气旋在相似路径下有/无龙卷生成的关键物理量差异。结果表明:广东热带气旋龙卷主要发生在珠三角、雷州半岛和潮汕平原。热带气旋龙卷占广东总龙卷数量的约42%,龙卷个数与影响广东的热带气旋数量呈显著正相关；8月为热带气旋龙卷的最高发月份,14-18时和06-10时为日内高发时段。这些龙卷主要发生在热带气旋中心的东北象限(或其前进方向的右后侧或深层环境风切变上切变区域)；热带气旋登陆后的2-18小时是龙卷发生的高发时段,龙卷生成时对应的热带气旋强度主要为热带风暴和热带低压。热带气旋背景下广东龙卷发生天气形势可分为偏南急流型和偏北急流型,两类天气型龙卷的生成位置超级单体复合参数(SCP)大值区和强龙卷指数(STP)大值区呈现出较好的空间匹配关系。对比热带气旋背景下龙卷与非龙卷的环境条件,发现在热带气旋中心的东北象限广东龙卷环境具有明显更大的夹卷对流有效位能(E-CAPE)和0-1km 风暴相对螺旋度(SRH1)(其差异均达到了95%置信水平的Welch t检验),E-CAPE和SRH1的组合能较好地指示热带气旋引发的龙卷潜势。对比热带气旋背景下广东龙卷与冷涡背景辽宁龙卷、热带气旋背景江苏龙卷和美国龙卷,发现广东龙卷的对流有效位能与美国相当,只有辽宁龙卷和江苏龙卷的约1/2,但广东龙卷SRH1是辽宁龙卷的2倍,约为美国龙卷的1/2。
为研究热带气旋背景下广东龙卷发生的特征,利用1961—2022年广东历史龙卷灾情数据和欧洲中期天气预报中心第五代大气再分析资料(ERA5),统计广东热带气旋龙卷的时空分布、天气形势和关键热动力环境条件,并对比分析了不同热带气旋在相似路径下有/无龙卷生成的关键物理量差异。结果表明:广东热带气旋龙卷主要发生在珠三角、雷州半岛和潮汕平原。热带气旋龙卷占广东总龙卷数量的约42%,龙卷个数与影响广东的热带气旋数量呈显著正相关；8月为热带气旋龙卷的最高发月份,14-18时和06-10时为日内高发时段。这些龙卷主要发生在热带气旋中心的东北象限(或其前进方向的右后侧或深层环境风切变上切变区域)；热带气旋登陆后的2-18小时是龙卷发生的高发时段,龙卷生成时对应的热带气旋强度主要为热带风暴和热带低压。热带气旋背景下广东龙卷发生天气形势可分为偏南急流型和偏北急流型,两类天气型龙卷的生成位置超级单体复合参数(SCP)大值区和强龙卷指数(STP)大值区呈现出较好的空间匹配关系。对比热带气旋背景下龙卷与非龙卷的环境条件,发现在热带气旋中心的东北象限广东龙卷环境具有明显更大的夹卷对流有效位能(E-CAPE)和0-1km 风暴相对螺旋度(SRH1)(其差异均达到了95%置信水平的Welch t检验),E-CAPE和SRH1的组合能较好地指示热带气旋引发的龙卷潜势。对比热带气旋背景下广东龙卷与冷涡背景辽宁龙卷、热带气旋背景江苏龙卷和美国龙卷,发现广东龙卷的对流有效位能与美国相当,只有辽宁龙卷和江苏龙卷的约1/2,但广东龙卷SRH1是辽宁龙卷的2倍,约为美国龙卷的1/2。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2024.20230037
摘要:
准确的卫星降水估计是开展天气、气候、水文、生态等研究的重要基础，并且可以降低由降水直接导致的洪水等自然灾害造成的损失。 目前业务运行的卫星降水产品主要使用物理反演方法，存在反演过程中降水特征信息较为片面等缺点。近年来随着深度学习不断发展，其挖掘隐藏特征信息的能力也逐渐被引入到各种非线性过程研究。以Attention Unet网络为核心搭建具备处理卫星多通道数据能力的卫星降水估计网络框架，利用风云四A 卫星多通道扫描辐射计9-14通道数据构建数据集进行降水估计模型训练。 为评估该模型的效果，将Attention-Unet模型的降水估计结果与业务运行的卫星降水产品以及其他成熟深度学习网络进行对比。试验结果表明，Attention-Unet模型的降水估计效果要优于使用传统物理反演方法的卫星降水产品FY4A-QPE以及CMORPH，也要优于作为对比的Unet模型和PERSIANN-CNN模型。其次在风云四A多通道数据基础上，在模型训练中加入对降水有较大相关性的地形数据。试验结果表明模型在保持降水区域识别能力的基础上，降水量估计误差更低。
准确的卫星降水估计是开展天气、气候、水文、生态等研究的重要基础，并且可以降低由降水直接导致的洪水等自然灾害造成的损失。 目前业务运行的卫星降水产品主要使用物理反演方法，存在反演过程中降水特征信息较为片面等缺点。近年来随着深度学习不断发展，其挖掘隐藏特征信息的能力也逐渐被引入到各种非线性过程研究。以Attention Unet网络为核心搭建具备处理卫星多通道数据能力的卫星降水估计网络框架，利用风云四A 卫星多通道扫描辐射计9-14通道数据构建数据集进行降水估计模型训练。 为评估该模型的效果，将Attention-Unet模型的降水估计结果与业务运行的卫星降水产品以及其他成熟深度学习网络进行对比。试验结果表明，Attention-Unet模型的降水估计效果要优于使用传统物理反演方法的卫星降水产品FY4A-QPE以及CMORPH，也要优于作为对比的Unet模型和PERSIANN-CNN模型。其次在风云四A多通道数据基础上，在模型训练中加入对降水有较大相关性的地形数据。试验结果表明模型在保持降水区域识别能力的基础上，降水量估计误差更低。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2024.20230076
摘要:
重构GRAPES（Global/Regional Assimilation and Prediction System）全球区域一体化变分同化系统中的极小化控制变量，提升中小尺度同化分析能力，为中国气象局业务区域数值预报系统CMA-MESO提供公里尺度适用的同化方案。新方案采用纬向风速u和经向风速v替代原有流函数和势函数作为新的风场控制变量，采用温度和地面气压（T，ps）替代原有非平衡无量纲气压作为新的质量场控制变量，同时不再考虑准地转平衡约束，而是采用连续方程弱约束保证分析平衡。背景误差参数统计和数值试验结果表明，采用重构后的极小化控制变量，观测信息的传播更加局地，分析结构更加合理，避免了原方案在中小尺度应用时存在的虚假相关问题。而连续方程弱约束的引入，限制了同化分析中辐合辐散的不合理增长，帮助新方案在分析更加局地的同时保证分析平衡。为期一个月的连续同化循环和预报试验结果表明，新方案可以减小风场和质量场的分析误差，进而明显提高了CMA-MESO系统地面降水和10m风场的预报评分。
重构GRAPES（Global/Regional Assimilation and Prediction System）全球区域一体化变分同化系统中的极小化控制变量，提升中小尺度同化分析能力，为中国气象局业务区域数值预报系统CMA-MESO提供公里尺度适用的同化方案。新方案采用纬向风速u和经向风速v替代原有流函数和势函数作为新的风场控制变量，采用温度和地面气压（T，ps）替代原有非平衡无量纲气压作为新的质量场控制变量，同时不再考虑准地转平衡约束，而是采用连续方程弱约束保证分析平衡。背景误差参数统计和数值试验结果表明，采用重构后的极小化控制变量，观测信息的传播更加局地，分析结构更加合理，避免了原方案在中小尺度应用时存在的虚假相关问题。而连续方程弱约束的引入，限制了同化分析中辐合辐散的不合理增长，帮助新方案在分析更加局地的同时保证分析平衡。为期一个月的连续同化循环和预报试验结果表明，新方案可以减小风场和质量场的分析误差，进而明显提高了CMA-MESO系统地面降水和10m风场的预报评分。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2024.20230085
摘要:
本文利用江苏省1961—2020年70个国家站及1300多个区域自动站同时段的日最低气温重构数据，选取最低气温48小时最大降温幅度、累计降温幅度、过程日极端最低气温和寒潮过程持续天数共4个要素作为寒潮灾害气象致灾因子，综合信息熵赋权法和专家打分法确定各致灾因子权重，构建寒潮过程致灾危险性评估模型，形成致灾危险性指数长时间序列，采用百分位法，确定危险性等级。基于智能网格气温预报数据，计算寒潮过程预估致灾危险性指数，在此基础上结合承灾体暴露度及脆弱性信息，构建寒潮过程风险预评估模型，对高分辨率人口、国内生产总值（Gross Domestic Product，以下简称GDP）和小麦等承灾体进行风险预估，同时考虑前期气温对小麦生长的影响，修正了小麦脆弱性指标。结果表明：（1）江苏省历年寒潮过程发生频次总体呈现上世纪多、本世纪少的态势，北部地区发生频次显著多于南部地区；寒潮过程的气象致灾因子强度大体上具有西部强于东部、北部强于南部的分布特征；（2）通过对2022年11月28日—12月3日江苏全省性寒潮天气过程的个例分析，可以得出与实际灾情基本相符的寒潮天气过程的致灾危险性预评估和风险预估结果。
本文利用江苏省1961—2020年70个国家站及1300多个区域自动站同时段的日最低气温重构数据，选取最低气温48小时最大降温幅度、累计降温幅度、过程日极端最低气温和寒潮过程持续天数共4个要素作为寒潮灾害气象致灾因子，综合信息熵赋权法和专家打分法确定各致灾因子权重，构建寒潮过程致灾危险性评估模型，形成致灾危险性指数长时间序列，采用百分位法，确定危险性等级。基于智能网格气温预报数据，计算寒潮过程预估致灾危险性指数，在此基础上结合承灾体暴露度及脆弱性信息，构建寒潮过程风险预评估模型，对高分辨率人口、国内生产总值（Gross Domestic Product，以下简称GDP）和小麦等承灾体进行风险预估，同时考虑前期气温对小麦生长的影响，修正了小麦脆弱性指标。结果表明：（1）江苏省历年寒潮过程发生频次总体呈现上世纪多、本世纪少的态势，北部地区发生频次显著多于南部地区；寒潮过程的气象致灾因子强度大体上具有西部强于东部、北部强于南部的分布特征；（2）通过对2022年11月28日—12月3日江苏全省性寒潮天气过程的个例分析，可以得出与实际灾情基本相符的寒潮天气过程的致灾危险性预评估和风险预估结果。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2024.20230111
摘要:
[资料和方法]利用1951-2022年ERA5再分析大气环流资料和国家气候中心全国站点气温和降水资料，[目的]将33个常用的东亚冬季风（EAWM）指数划分为海陆差异类、高压特征类、大槽特征类、低层风场类、中高层风场类和综合类六类，按类别对比分析了它们的线性变化趋势和年际、年代际变化特征，并就各指数对我国冬季气温、降水时空变化的表征能力以及与厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）、北极涛动（AO）等气候系统主要内部变率的关系进行了评估分析。[结论]结果显示：1）在趋势变化方面，我国冬季气候暖湿化特征明显，但仅大槽特征类和综合类指数反映出季风的减弱趋势，其余类型指数则多呈现微弱的增强趋势，表明EAWM各子成员对当前全球变暖的响应存在差异；2）在年际、年代际变化方面，EAWM指数主要表现为准4a、准8a和准16a的周期振荡，基本都能刻画出1980年代中后期EAWM的年代际减弱，对于2000年代中期EAWM的年代际增强，考虑了南北气压差的海陆差异类指数以及高压特征类、大槽特征类和中高层风场类指数能较好表征；3）在反映我国冬季气温变率的能力方面，除低层风场类指数外，各类指数表现良好，尤其是高压特征类指数的表征能力最佳，而在降水变率方面，高压特征类指数的代表性较差，低层风场类指数的指示意义最好；4）在与气候系统主要内部变率的关系方面，大多数指数能较好反映ENSO与EAWM之间的关系，其中低层风场类指数的表征能力最好。而在反映AO与EAWM之间的关系上，则是高压特征类和大槽特征类指数的表现更佳。[结果]总体而言，除趋势变化存在较大差异外，各类EAWM指数能够一致性地反映我国冬季气候变化的主要特征，但不同类别指数所表征的侧重点有所差异。因此，在分析EAWM相关科学问题时中应根据研究目的选择合适的指数。
[资料和方法]利用1951-2022年ERA5再分析大气环流资料和国家气候中心全国站点气温和降水资料，[目的]将33个常用的东亚冬季风（EAWM）指数划分为海陆差异类、高压特征类、大槽特征类、低层风场类、中高层风场类和综合类六类，按类别对比分析了它们的线性变化趋势和年际、年代际变化特征，并就各指数对我国冬季气温、降水时空变化的表征能力以及与厄尔尼诺-南方涛动（ENSO）、北极涛动（AO）等气候系统主要内部变率的关系进行了评估分析。[结论]结果显示：1）在趋势变化方面，我国冬季气候暖湿化特征明显，但仅大槽特征类和综合类指数反映出季风的减弱趋势，其余类型指数则多呈现微弱的增强趋势，表明EAWM各子成员对当前全球变暖的响应存在差异；2）在年际、年代际变化方面，EAWM指数主要表现为准4a、准8a和准16a的周期振荡，基本都能刻画出1980年代中后期EAWM的年代际减弱，对于2000年代中期EAWM的年代际增强，考虑了南北气压差的海陆差异类指数以及高压特征类、大槽特征类和中高层风场类指数能较好表征；3）在反映我国冬季气温变率的能力方面，除低层风场类指数外，各类指数表现良好，尤其是高压特征类指数的表征能力最佳，而在降水变率方面，高压特征类指数的代表性较差，低层风场类指数的指示意义最好；4）在与气候系统主要内部变率的关系方面，大多数指数能较好反映ENSO与EAWM之间的关系，其中低层风场类指数的表征能力最好。而在反映AO与EAWM之间的关系上，则是高压特征类和大槽特征类指数的表现更佳。[结果]总体而言，除趋势变化存在较大差异外，各类EAWM指数能够一致性地反映我国冬季气候变化的主要特征，但不同类别指数所表征的侧重点有所差异。因此，在分析EAWM相关科学问题时中应根据研究目的选择合适的指数。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2024.20230017
摘要:
极端预报指数（EFI）是利用集合预报获取极端天气信息的有效工具之一。为提升CMA全球集合预报系统（CMA-GEPS）对极端天气的预报能力，针对CMA-GEPS历史预报数据少且再预报数据缺乏、难以合理统计模式气候分布的难题，研究利用小样本确定性预报数据形成EFI所需模式气候分布的方法。采用2020年6月15日-2022年7月22日CMA全球高分辨率（0.25度）确定性业务预报数据，通过一种时间、空间样本扩展方法建立了与较低分辨率（0.5度）的CMA-GEPS预报模式版本匹配的各预报时效（1-10-d）逐月模式气候分布。使用CMA-GEPS业务预报和ERA5再分析数据评估了CMA-GEPS 2 m温度EFI对2022年夏季6-8月国内外四个代表性区域极端高温的预报能力。基于相对作用特征曲线的检验结果表明，CMA-GEPS EFI在1-10 d的短、中期预报时效上均具备区分极端高温的能力。以最大TS评分为准则，确定了用于发布极端高温预警信号的EFI临界阈值。EFI的预报能力随预报时效增加呈下降趋势，且在不同区域的表现有所差异：对中国长江中下游地区极端高温的预报能力在各时效上均优于华北地区；欧洲西部地区1-7-d时效上的EFI预报能力高于欧洲中部地区，而欧洲中部地区8-10-d时效上的EFI预报能力更好。上述结果与2 m温度的集合预报质量随预报时效与空间位置而变化有关。经济价值模型的评估结果表明，基于EFI预报信息的风险决策存在一定的经济价值和参考价值。个例分析结果进一步展现了CMA-GEPS EFI能够在中期预报时效上发出极端高温早期预警的能力。
极端预报指数（EFI）是利用集合预报获取极端天气信息的有效工具之一。为提升CMA全球集合预报系统（CMA-GEPS）对极端天气的预报能力，针对CMA-GEPS历史预报数据少且再预报数据缺乏、难以合理统计模式气候分布的难题，研究利用小样本确定性预报数据形成EFI所需模式气候分布的方法。采用2020年6月15日-2022年7月22日CMA全球高分辨率（0.25度）确定性业务预报数据，通过一种时间、空间样本扩展方法建立了与较低分辨率（0.5度）的CMA-GEPS预报模式版本匹配的各预报时效（1-10-d）逐月模式气候分布。使用CMA-GEPS业务预报和ERA5再分析数据评估了CMA-GEPS 2 m温度EFI对2022年夏季6-8月国内外四个代表性区域极端高温的预报能力。基于相对作用特征曲线的检验结果表明，CMA-GEPS EFI在1-10 d的短、中期预报时效上均具备区分极端高温的能力。以最大TS评分为准则，确定了用于发布极端高温预警信号的EFI临界阈值。EFI的预报能力随预报时效增加呈下降趋势，且在不同区域的表现有所差异：对中国长江中下游地区极端高温的预报能力在各时效上均优于华北地区；欧洲西部地区1-7-d时效上的EFI预报能力高于欧洲中部地区，而欧洲中部地区8-10-d时效上的EFI预报能力更好。上述结果与2 m温度的集合预报质量随预报时效与空间位置而变化有关。经济价值模型的评估结果表明，基于EFI预报信息的风险决策存在一定的经济价值和参考价值。个例分析结果进一步展现了CMA-GEPS EFI能够在中期预报时效上发出极端高温早期预警的能力。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2024.20230117
摘要:
[目的] 近年来北极海冰的加速融化对北半球天气和气候的影响逐渐加剧，开展准确的海冰次季节预测已成为迫切需求。[资料和方法]基于北京气候中心气候系统模式（BCC-CSM），采用多种耦合同化方案（大气同化、海洋-大气同化、海洋-海冰-大气同化）产生模式初值，开展多组预测试验（FST-A、FST-AO、FST-AOI），进而探讨了多圈层耦合同化对北极海冰次季节预测的影响。[结果]结果表明，随着耦合同化分量的增加，模式对海冰密集度气候态和变率的预测技巧逐渐提高，其中FST-AOI在所有试验中表现最优。多分量耦合同化对预测的影响存在明显的季节性差异，其在大多数月份（尤其是少冰期9－10月）能够明显降低海冰密集度预测误差，但在快速融冰期6－7月，若干海冰边缘区（波弗特海、东西伯利亚海、拉普捷夫海、喀拉海附近）的密集度误差随预测时间延长而快速加剧。[结论]因此，多圈层耦合同化在总体上能够有效改善北极海冰次季节预测，但其在快速融冰阶段对预测的影响存在较大不确定性。进一步诊断表明，在快速融冰期，采用多分量耦合同化初值的试验在预报开始阶段低估了海冰边缘区的密集度。在海冰-反照率正反馈机制影响下，这可能会增加地表短波辐射吸收，引起海水升温和海冰融化加快，进而导致海冰误差快速增长。未来研究将致力于继续提升海洋-海冰-大气多分量耦合同化的协调性，以持续改进北极海冰次季节-季节预测能力。
[目的] 近年来北极海冰的加速融化对北半球天气和气候的影响逐渐加剧，开展准确的海冰次季节预测已成为迫切需求。[资料和方法]基于北京气候中心气候系统模式（BCC-CSM），采用多种耦合同化方案（大气同化、海洋-大气同化、海洋-海冰-大气同化）产生模式初值，开展多组预测试验（FST-A、FST-AO、FST-AOI），进而探讨了多圈层耦合同化对北极海冰次季节预测的影响。[结果]结果表明，随着耦合同化分量的增加，模式对海冰密集度气候态和变率的预测技巧逐渐提高，其中FST-AOI在所有试验中表现最优。多分量耦合同化对预测的影响存在明显的季节性差异，其在大多数月份（尤其是少冰期9－10月）能够明显降低海冰密集度预测误差，但在快速融冰期6－7月，若干海冰边缘区（波弗特海、东西伯利亚海、拉普捷夫海、喀拉海附近）的密集度误差随预测时间延长而快速加剧。[结论]因此，多圈层耦合同化在总体上能够有效改善北极海冰次季节预测，但其在快速融冰阶段对预测的影响存在较大不确定性。进一步诊断表明，在快速融冰期，采用多分量耦合同化初值的试验在预报开始阶段低估了海冰边缘区的密集度。在海冰-反照率正反馈机制影响下，这可能会增加地表短波辐射吸收，引起海水升温和海冰融化加快，进而导致海冰误差快速增长。未来研究将致力于继续提升海洋-海冰-大气多分量耦合同化的协调性，以持续改进北极海冰次季节-季节预测能力。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2024.20230075
摘要:
针对山洪灾害防治研究工作中只关注暴雨-洪水的作用，忽视泥沙淤积导致的洪水-泥沙耦合致灾的问题，重建考虑松散固体物源储量空间异质性的影响因子体系，面向山区小流域复杂下垫面环境进行敏感性分析，利用地理信息空间分析、多重共线性检验计算影响因子贡献度指标，通过不同类型的贡献度-集成学习耦合算法对阿坝州5250条小流域山洪水沙灾害易发度进行识别，构建基于数据驱动的山区暴雨山洪水沙灾害早期识别方法，结果表明：山洪水沙灾害在空间上表现出一定聚集性，影响因子特定区间对于灾害发生具有更高敏感性，部分影响因子对于灾害发生的敏感性规律具有相似性。阿坝州东部、中南部部分地区以及西北部少部分地区为高易发区，与固体物源累计高频区较为接近，洪水-泥沙耦合致灾概率相对较大，较低和低易发区主要分布在阿坝州西部和西南部地区，与固体物源累计高频区重叠度较小，洪水在致灾过程中占主导作用可能性相对较大。相对于山洪风险调查评估研究结果，基于数据驱动的山洪水沙灾害易发性早期识别结果的高易发区灾害密度更大，高风险覆盖度提高23.2%-45.4%。
针对山洪灾害防治研究工作中只关注暴雨-洪水的作用，忽视泥沙淤积导致的洪水-泥沙耦合致灾的问题，重建考虑松散固体物源储量空间异质性的影响因子体系，面向山区小流域复杂下垫面环境进行敏感性分析，利用地理信息空间分析、多重共线性检验计算影响因子贡献度指标，通过不同类型的贡献度-集成学习耦合算法对阿坝州5250条小流域山洪水沙灾害易发度进行识别，构建基于数据驱动的山区暴雨山洪水沙灾害早期识别方法，结果表明：山洪水沙灾害在空间上表现出一定聚集性，影响因子特定区间对于灾害发生具有更高敏感性，部分影响因子对于灾害发生的敏感性规律具有相似性。阿坝州东部、中南部部分地区以及西北部少部分地区为高易发区，与固体物源累计高频区较为接近，洪水-泥沙耦合致灾概率相对较大，较低和低易发区主要分布在阿坝州西部和西南部地区，与固体物源累计高频区重叠度较小，洪水在致灾过程中占主导作用可能性相对较大。相对于山洪风险调查评估研究结果，基于数据驱动的山洪水沙灾害易发性早期识别结果的高易发区灾害密度更大，高风险覆盖度提高23.2%-45.4%。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2024.20230008
摘要:
[资料和方法]利用1961~2010年中国2400多站的降水和云量数据集，根据降水聚类分析结果和中国地理气候特征把中国大陆地区分为9个区域，采用集合经验模态分解法（EEMD）和小波分析提取各个区域夏季日间平均云量变化序列的不同周期信号，[目的]探讨云量变化的周期特征和长期趋势。[结论1]EEMD和小波分析的综合结果表明：中国地区夏季总云量和低云量的气候变化中，主要存在2~4a、5~7a、8~12a和25~32a等周期分量。中国大部分地区云量的2~4a周期是全时域显著性周期，5~7a周期是局部时域显著性周期。这表明云量变化序列中2~4a和5~7a的周期振荡是真实存在的。其中，准3a周期普遍存在且具有较高的显著性和较强的稳定性，是云量序列的主导型周期。2~4a和5~7a两个年际周期信号所占方差贡献比例基本在70%以上。总云量和低云量序列的多周期信号及其分布形势具有很好的相似变化，但在周期长度、方差贡献率和趋势变化上还存在一定的差异，其中，趋势变化的差异尤其显著。 [结论2]从总云量和低云量趋势项可以发现有一半的趋势项结果与线性趋势有明显差异，这反映了趋势变化和成因的复杂性。东北地区夏季总云量50年间总体呈减少趋势，但2000年以后转为增加趋势。低云量在1980年以前处在稳定偏少的状态，之后出现增加趋势，总体呈增加趋势。东部干旱区低云量由偏多状态一直减少，存在显著的减少趋势。西部干旱区夏季总云量从偏少状态呈不断增加趋势。低云量的趋势项也是由偏少不断增加，其贡献率高达61.2%。华北地区夏季总云量1980年以前基本没有变化、1980年以后转为明显的增加趋势。低云量由偏多状态一直减少。华中南部地区夏季低云量是从偏少随时间呈增加趋势，于1995年前后转为偏多，21世纪之后低云量变化不大。华南地区夏季总云量1980年以前无明显变化、1980年之后呈减少趋势。低云量是从偏少随时间呈一直增加趋势。西南地区夏季低云量的趋势项呈先减少后增加走势，以1980年为转折点。青藏高原夏季总云量呈由偏多状态先减少后增加的趋势，以1995年为转折点。低云量的趋势项也呈先减少后增加走势，以1980年为转折点。
[资料和方法]利用1961~2010年中国2400多站的降水和云量数据集，根据降水聚类分析结果和中国地理气候特征把中国大陆地区分为9个区域，采用集合经验模态分解法（EEMD）和小波分析提取各个区域夏季日间平均云量变化序列的不同周期信号，[目的]探讨云量变化的周期特征和长期趋势。[结论1]EEMD和小波分析的综合结果表明：中国地区夏季总云量和低云量的气候变化中，主要存在2~4a、5~7a、8~12a和25~32a等周期分量。中国大部分地区云量的2~4a周期是全时域显著性周期，5~7a周期是局部时域显著性周期。这表明云量变化序列中2~4a和5~7a的周期振荡是真实存在的。其中，准3a周期普遍存在且具有较高的显著性和较强的稳定性，是云量序列的主导型周期。2~4a和5~7a两个年际周期信号所占方差贡献比例基本在70%以上。总云量和低云量序列的多周期信号及其分布形势具有很好的相似变化，但在周期长度、方差贡献率和趋势变化上还存在一定的差异，其中，趋势变化的差异尤其显著。 [结论2]从总云量和低云量趋势项可以发现有一半的趋势项结果与线性趋势有明显差异，这反映了趋势变化和成因的复杂性。东北地区夏季总云量50年间总体呈减少趋势，但2000年以后转为增加趋势。低云量在1980年以前处在稳定偏少的状态，之后出现增加趋势，总体呈增加趋势。东部干旱区低云量由偏多状态一直减少，存在显著的减少趋势。西部干旱区夏季总云量从偏少状态呈不断增加趋势。低云量的趋势项也是由偏少不断增加，其贡献率高达61.2%。华北地区夏季总云量1980年以前基本没有变化、1980年以后转为明显的增加趋势。低云量由偏多状态一直减少。华中南部地区夏季低云量是从偏少随时间呈增加趋势，于1995年前后转为偏多，21世纪之后低云量变化不大。华南地区夏季总云量1980年以前无明显变化、1980年之后呈减少趋势。低云量是从偏少随时间呈一直增加趋势。西南地区夏季低云量的趋势项呈先减少后增加走势，以1980年为转折点。青藏高原夏季总云量呈由偏多状态先减少后增加的趋势，以1995年为转折点。低云量的趋势项也呈先减少后增加走势，以1980年为转折点。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2024.20230029
摘要:
东北冷涡是造成我国暖季强对流的重要天气尺度系统之一。为对比东北冷涡与不同类型强对流过程的时空关系及其环境特征差异，基于欧洲中期天气预报中心第5代大气再分析数据和国家气象信息中心提供的逐小时大风、降水观测资料，筛选了2017-2021年4-9月东北冷涡背景下9例雷暴大风型、9例强降水型以及8例混合型强对流天气过程，通过动态合成开展了分析研究。结果表明，（1）三类强天气过程相对于冷涡的时空分布差异明显：雷暴大风型过程，超过70%的雷暴大风出现在冷涡中心的西南部或南部；而混合型过程，超过70%的大风出现在冷涡中心的东南部或南部；混合型和强降水型过程中，短时强降水均主要出现在冷涡中心南部或东南部，但后者发生在冷涡东南部的比例更高；雷暴大风型和强降水型过程主要出现在东北冷涡的发展和成熟阶段，而混合型过程主要发生在东北冷涡的成熟阶段。（2）三类强天气过程的环流形势和环境条件差异显著。雷暴大风型过程多出现在5-6月，一般对应的东北冷涡更深厚，等温线更密集，大气环境偏干，存在气温垂直递减率大和强垂直风切变条件，雷暴大风多发生在冷涡南侧的锋区附近，对流层中高层受干冷空气控制，叠加在低层比较浅薄的暖湿空气之上有利于大气层结条件不稳定的加强，降水粒子蒸发降温形成的下沉气流和地面冷池，叠加锋区辐合更有利于形成组织化的地面强风；而强降水型过程多集中在7-8月，对应的东北冷涡强度较弱，等温线较稀疏，强降水一般出现在锋前靠近暖区一侧的强烈层结不稳定区域内，对应水汽充沛、整层暖湿的环境条件，中低层温差较小，垂直风切变较弱。混合型过程对应的月份和冷涡强度与强降水型过程更加接近，水汽、高低层温差以及垂直风切变等环境条件介于上述两类过程之间，但下沉对流有效位能在三类过程中表现为最大。总体来看，相较于我国中低海拔地区雷暴大风和短时强降水的环境特征而言，东北冷涡背景下的强天气过程对应更强的深层垂直风切变，具有更强的天气尺度动力强迫。
东北冷涡是造成我国暖季强对流的重要天气尺度系统之一。为对比东北冷涡与不同类型强对流过程的时空关系及其环境特征差异，基于欧洲中期天气预报中心第5代大气再分析数据和国家气象信息中心提供的逐小时大风、降水观测资料，筛选了2017-2021年4-9月东北冷涡背景下9例雷暴大风型、9例强降水型以及8例混合型强对流天气过程，通过动态合成开展了分析研究。结果表明，（1）三类强天气过程相对于冷涡的时空分布差异明显：雷暴大风型过程，超过70%的雷暴大风出现在冷涡中心的西南部或南部；而混合型过程，超过70%的大风出现在冷涡中心的东南部或南部；混合型和强降水型过程中，短时强降水均主要出现在冷涡中心南部或东南部，但后者发生在冷涡东南部的比例更高；雷暴大风型和强降水型过程主要出现在东北冷涡的发展和成熟阶段，而混合型过程主要发生在东北冷涡的成熟阶段。（2）三类强天气过程的环流形势和环境条件差异显著。雷暴大风型过程多出现在5-6月，一般对应的东北冷涡更深厚，等温线更密集，大气环境偏干，存在气温垂直递减率大和强垂直风切变条件，雷暴大风多发生在冷涡南侧的锋区附近，对流层中高层受干冷空气控制，叠加在低层比较浅薄的暖湿空气之上有利于大气层结条件不稳定的加强，降水粒子蒸发降温形成的下沉气流和地面冷池，叠加锋区辐合更有利于形成组织化的地面强风；而强降水型过程多集中在7-8月，对应的东北冷涡强度较弱，等温线较稀疏，强降水一般出现在锋前靠近暖区一侧的强烈层结不稳定区域内，对应水汽充沛、整层暖湿的环境条件，中低层温差较小，垂直风切变较弱。混合型过程对应的月份和冷涡强度与强降水型过程更加接近，水汽、高低层温差以及垂直风切变等环境条件介于上述两类过程之间，但下沉对流有效位能在三类过程中表现为最大。总体来看，相较于我国中低海拔地区雷暴大风和短时强降水的环境特征而言，东北冷涡背景下的强天气过程对应更强的深层垂直风切变，具有更强的天气尺度动力强迫。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2024.20230105
摘要:
[目的]针对2022年8月17-18日引发青海省西宁市大通县山洪灾害的短时极端强降水,以包含对流层高层气温特征的三维环流结构为切入点,剖析三维环流结构演变对降水形成发展的作用。[资料和方法]利用探空资料、台站逐小时观测资料和ERA5逐小时再分析资料,系统分析了2022年8月17-18日引发青海省西宁市大通县山洪灾害的短时极端强降水的精细化特征。[结果] 结果表明,强降水发生前,我国西北地区上空300hPa存在明显暖异常,随着时间推移暖异常略向东南方向移动且强度逐渐增强,并在降水峰值时刻达到最强。在静力平衡的调控作用下,对流层高层暖异常上层出现位势高度正异常,下层出现位势高度负异常。与这种配置相对应,对流层高层出现反气旋性环流异常,为高层辐散创造了有利条件。随着暖异常移动增强,高空西风急流异常向东南移动增强。另一方面,对流层中低层出现气旋性切变,低层偏东气流转变为气旋前部偏南气流,为降水地区低层暖湿条件增强、大气不稳定度增大创造了有利条件。[结论]这种三维环流结构不仅为强降水形成提供了有利的高低层环流条件与水汽条件,还为不稳定能量的积蓄奠定了基础。同时,在大通县西北高、东南低的喇叭口地形影响下,低层偏南气流携带的丰富水汽在此处聚集,配合较强的不稳定能量,共同促成了此次短时极端强降水的形成。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2024.20230120
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。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
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。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
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。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
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。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2024.20230006
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。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2024.20230094
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。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2024.20230030
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。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2024.20230053
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。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2024.20230033
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。
当前状态:
, 最新更新时间: ,
doi: 10.11676/qxxb2024.20230079
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。
