2023年 第47卷 第3期
2023, 47(3): 599-615.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2202.21200
摘要:
本研究对比分析了不同气候态下，华北冬、夏季降水及气温的差异，分析了气候平均值的改变对历史极端事件监测的可能影响。研究结果发现，1991～2020年（简称气候Ⅱ态）的冬季和夏季的平均降水量均略多于1981～2010年（简称气候Ⅰ态），但接近或略少于1961～2020年的平均降水量，平均降水量逐年变化幅度冬季Ⅱ态小于Ⅰ态，夏季反之。气候Ⅱ态冬季降水空间分布不均，夏季较Ⅰ态呈“中部减少，东西增加”的分布型。冬季和夏季极端降水阈值Ⅱ态（0.86 mm和22.0 mm）较Ⅰ态（0.83 mm和21.6 mm）均略有提高，造成近60年华北大部基于Ⅱ态阈值的冬、夏季极端降水日数较Ⅰ态略减少。此外，气候Ⅱ态的华北冬、夏季平均气温均明显高于Ⅰ态，也高于1961～2020年平均值。Ⅱ态气温较Ⅰ态基本呈全区增加特征，但空间分布不均匀。冬季极端低温和夏季极端高温阈值Ⅱ态（−9.8°C和27.9°C）较Ⅰ态（−10.2°C和27.5°C）均有所有所提高，造成华北大部分地区基于Ⅱ态阈值的近60年冬季极端低温日数较Ⅰ态有所增加，夏季极端高温日数较Ⅰ态存在不同程度的减少。因此，新气候态下华北气温和降水均值，华北大部极端降水阈值和极端气温阈值均有所提高，造成气候监测中更容易出现气温偏低，降水偏少，历史极端事件监测中极端事件略减少的情况，在未来10年的气候监测预测业务中要充分考虑新气候态可能造成的影响。
本研究对比分析了不同气候态下，华北冬、夏季降水及气温的差异，分析了气候平均值的改变对历史极端事件监测的可能影响。研究结果发现，1991～2020年（简称气候Ⅱ态）的冬季和夏季的平均降水量均略多于1981～2010年（简称气候Ⅰ态），但接近或略少于1961～2020年的平均降水量，平均降水量逐年变化幅度冬季Ⅱ态小于Ⅰ态，夏季反之。气候Ⅱ态冬季降水空间分布不均，夏季较Ⅰ态呈“中部减少，东西增加”的分布型。冬季和夏季极端降水阈值Ⅱ态（0.86 mm和22.0 mm）较Ⅰ态（0.83 mm和21.6 mm）均略有提高，造成近60年华北大部基于Ⅱ态阈值的冬、夏季极端降水日数较Ⅰ态略减少。此外，气候Ⅱ态的华北冬、夏季平均气温均明显高于Ⅰ态，也高于1961～2020年平均值。Ⅱ态气温较Ⅰ态基本呈全区增加特征，但空间分布不均匀。冬季极端低温和夏季极端高温阈值Ⅱ态（−9.8°C和27.9°C）较Ⅰ态（−10.2°C和27.5°C）均有所有所提高，造成华北大部分地区基于Ⅱ态阈值的近60年冬季极端低温日数较Ⅰ态有所增加，夏季极端高温日数较Ⅰ态存在不同程度的减少。因此，新气候态下华北气温和降水均值，华北大部极端降水阈值和极端气温阈值均有所提高，造成气候监测中更容易出现气温偏低，降水偏少，历史极端事件监测中极端事件略减少的情况，在未来10年的气候监测预测业务中要充分考虑新气候态可能造成的影响。
2023, 47(3): 616-630.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2109.21119
摘要:
大气水汽稳定同位素是现代水循环的重要示踪剂，可以有效地追踪水汽来源及其输送过程。在中低纬度季风区，局地“降水量效应”是大气水汽稳定同位素的主要特征，但是近期研究表明，水汽来源及其输送过程等非局地因素也有重要影响。因此，本文基于拉格朗日粒子扩散模式和卫星遥感观测的大气水汽稳定氘同位素数据（数值表示为千分差，δD），针对前人研究较少的中国东部石笋氧同位素区域，进行水汽源地追踪，并在季节和年际尺度上分析水汽δD的主要影响因素。结果表明，在季节尺度上，水汽δD在夏末秋初较低，冬春季较高，这种特征与局地气象因子、水汽源地贡献的关系较弱，水汽输送路径上的累积降水是影响水汽δD季节变化的主要因素，两者为显著的负相关关系。在年际尺度上，厄尔尼诺（El Niño）年夏季中国东部水汽δD较高，拉尼娜（La Niña）年夏季水汽δD较低。水汽源地贡献在ENSO（厄尔尼诺—南方涛动）不同位相的变化较小，而水汽输送路径上的累积降水在La Niña年较之El Niño年偏多，表明La Niña年热带对流活动和水汽输送过程的贫化作用更强，导致目标区域的水汽δD更低。因此，代表热带对流活动的累积降水是水汽δD季节和年际变化的主要影响因素，热带对流活动增强（减弱）将降低（增加）目标区域的水汽δD。
大气水汽稳定同位素是现代水循环的重要示踪剂，可以有效地追踪水汽来源及其输送过程。在中低纬度季风区，局地“降水量效应”是大气水汽稳定同位素的主要特征，但是近期研究表明，水汽来源及其输送过程等非局地因素也有重要影响。因此，本文基于拉格朗日粒子扩散模式和卫星遥感观测的大气水汽稳定氘同位素数据（数值表示为千分差，δD），针对前人研究较少的中国东部石笋氧同位素区域，进行水汽源地追踪，并在季节和年际尺度上分析水汽δD的主要影响因素。结果表明，在季节尺度上，水汽δD在夏末秋初较低，冬春季较高，这种特征与局地气象因子、水汽源地贡献的关系较弱，水汽输送路径上的累积降水是影响水汽δD季节变化的主要因素，两者为显著的负相关关系。在年际尺度上，厄尔尼诺（El Niño）年夏季中国东部水汽δD较高，拉尼娜（La Niña）年夏季水汽δD较低。水汽源地贡献在ENSO（厄尔尼诺—南方涛动）不同位相的变化较小，而水汽输送路径上的累积降水在La Niña年较之El Niño年偏多，表明La Niña年热带对流活动和水汽输送过程的贫化作用更强，导致目标区域的水汽δD更低。因此，代表热带对流活动的累积降水是水汽δD季节和年际变化的主要影响因素，热带对流活动增强（减弱）将降低（增加）目标区域的水汽δD。
2023, 47(3): 631-641.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2202.21096
摘要:
GPS（Global Positioning System）掩星探测技术作为一种先进的大气探测手段，已广泛用于数值天气预报、气候和空间天气研究。掩星探测存在的问题之一是容易受到地球表面反射信号的干扰，识别和分离掩星探测信号中的反射信号有助于将掩星数据同化到数值天气预报系统中去，具有重要意义。本文提出一种基于改进的GoogLeNet深度学习模型（Im-GNet），并应用于COSMIC-2掩星探测数据来识别反射信号。本文选择了2020年1月1～9日的COSMIC-2掩星数据（conPhs文件），进行质量控制后，利用无线电全息方法得到掩星信号的无线电全息功率谱密度图像，然后训练得到Im-GNet深度学习模型，Im-GNet模型测试的准确率达到了96.4%，显著高于支持向量机（SVM）方法的结果。本文还分析了反射信号对掩星数据的影响，掩星事件的地理分布以及掩星反演数据（atmPrf文件）与NCEP再分析资料的12 h预报值（avnPrf文件）的折射率比较表明：有反射信号的掩星事件数据质量更好，所包含的大气信息更丰富。
GPS（Global Positioning System）掩星探测技术作为一种先进的大气探测手段，已广泛用于数值天气预报、气候和空间天气研究。掩星探测存在的问题之一是容易受到地球表面反射信号的干扰，识别和分离掩星探测信号中的反射信号有助于将掩星数据同化到数值天气预报系统中去，具有重要意义。本文提出一种基于改进的GoogLeNet深度学习模型（Im-GNet），并应用于COSMIC-2掩星探测数据来识别反射信号。本文选择了2020年1月1～9日的COSMIC-2掩星数据（conPhs文件），进行质量控制后，利用无线电全息方法得到掩星信号的无线电全息功率谱密度图像，然后训练得到Im-GNet深度学习模型，Im-GNet模型测试的准确率达到了96.4%，显著高于支持向量机（SVM）方法的结果。本文还分析了反射信号对掩星数据的影响，掩星事件的地理分布以及掩星反演数据（atmPrf文件）与NCEP再分析资料的12 h预报值（avnPrf文件）的折射率比较表明：有反射信号的掩星事件数据质量更好，所包含的大气信息更丰富。
2023, 47(3): 642-654.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2201.21081
摘要:
依据区域气候模式RIEMS2.0输出的3 km高分辨率数据和站点降水记录分析了中国西北黑河流域降水的动力降尺度和统计—动力降尺度问题，检验了多种因子组合下多元线性回归（MLR）和贝叶斯模式平均（BMA）降尺度模型，评估了降尺度降水的均方根误差、相关系数、方差百分率及“负降水”偏差率等方面的统计特征。结果表明，动力降尺度降水相关系数最高，误差也最大，降水方差达到观测值的1.5～2倍；除相关系数外，统计—动力降尺度模型的几个统计特征均最优，纯统计模型次之。检验表明，仅用700 hPa位势高度场、经向风和比湿等构建的统计降尺度模型估计的站点降水相关系数较低，均方根误差也较大。当在统计降尺度模型中引入模式降水因子后站点降水的估计得到明显改善，其中MLR类模型的降水相关系数和方差百分率均明显高于BMA类模型，均方根误差二者相当，但前者“负降水”出现频次明显大于后者，“负降水”偏差主要出现在降水稀少的冬半年及黑河中、下游干旱或极端干旱区，上游出现频率较低，其中MLR类模型“负降水”出现频次明显高于BMA类模型，后者仅出现在黑河中、下游地区。包含模式降水因子的统计—动力降尺度模型能减少“负降水”出现的频次。此外，降尺度模型估计降水的统计特征随季节变化，其中7种降尺度模型估计的站点降水误差与站点气候降水量成比例，但相对误差与之相反。这些评估结果表明，即使用高分辨率动力降尺度估计干旱区站点降水也存在明显偏差，需要结合统计降尺度模型进一步降低站点降水估计的不确定性。
依据区域气候模式RIEMS2.0输出的3 km高分辨率数据和站点降水记录分析了中国西北黑河流域降水的动力降尺度和统计—动力降尺度问题，检验了多种因子组合下多元线性回归（MLR）和贝叶斯模式平均（BMA）降尺度模型，评估了降尺度降水的均方根误差、相关系数、方差百分率及“负降水”偏差率等方面的统计特征。结果表明，动力降尺度降水相关系数最高，误差也最大，降水方差达到观测值的1.5～2倍；除相关系数外，统计—动力降尺度模型的几个统计特征均最优，纯统计模型次之。检验表明，仅用700 hPa位势高度场、经向风和比湿等构建的统计降尺度模型估计的站点降水相关系数较低，均方根误差也较大。当在统计降尺度模型中引入模式降水因子后站点降水的估计得到明显改善，其中MLR类模型的降水相关系数和方差百分率均明显高于BMA类模型，均方根误差二者相当，但前者“负降水”出现频次明显大于后者，“负降水”偏差主要出现在降水稀少的冬半年及黑河中、下游干旱或极端干旱区，上游出现频率较低，其中MLR类模型“负降水”出现频次明显高于BMA类模型，后者仅出现在黑河中、下游地区。包含模式降水因子的统计—动力降尺度模型能减少“负降水”出现的频次。此外，降尺度模型估计降水的统计特征随季节变化，其中7种降尺度模型估计的站点降水误差与站点气候降水量成比例，但相对误差与之相反。这些评估结果表明，即使用高分辨率动力降尺度估计干旱区站点降水也存在明显偏差，需要结合统计降尺度模型进一步降低站点降水估计的不确定性。
2023, 47(3): 655-666.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2110.21116
摘要:
利用崇左国家气象观测站、防城国家基准气候站的雨滴谱观测数据，结合观测站雨量数据及雷达观测资料，分析2019年8月2～3日台风“韦帕”影响期间内陆背风侧（LSI）、近海岸迎风侧（WSC）不同降水阶段的雨滴谱结构特征及其差异。结果显示，台风“韦帕”降雨以中、小雨滴贡献为主，尤其中雨滴贡献率稳定在70%以上。LSI处以层状云降水为主，雨强相对平缓，WSC处表现为积层混合云降水，雨强较大且波动剧烈。因强烈的对流上升运动导致WSC的雨滴数浓度、雨滴直径明显大于LSI。LSI处在台风登陆后雨势增强的最主要因素是雨滴直径增大，WSC处由台风眼墙转变为强对流螺旋雨带影响后其雨势增强则主要是由于雨滴数浓度增加。台风“韦帕”对流降水的质量加权平均直径均值为1.85 mm，对数标准化数浓度均值为3.95 mm−1 m−3；LSI处对流降水位于海洋性对流区域内，而WSC处则介于海洋性和大陆性对流之间。
利用崇左国家气象观测站、防城国家基准气候站的雨滴谱观测数据，结合观测站雨量数据及雷达观测资料，分析2019年8月2～3日台风“韦帕”影响期间内陆背风侧（LSI）、近海岸迎风侧（WSC）不同降水阶段的雨滴谱结构特征及其差异。结果显示，台风“韦帕”降雨以中、小雨滴贡献为主，尤其中雨滴贡献率稳定在70%以上。LSI处以层状云降水为主，雨强相对平缓，WSC处表现为积层混合云降水，雨强较大且波动剧烈。因强烈的对流上升运动导致WSC的雨滴数浓度、雨滴直径明显大于LSI。LSI处在台风登陆后雨势增强的最主要因素是雨滴直径增大，WSC处由台风眼墙转变为强对流螺旋雨带影响后其雨势增强则主要是由于雨滴数浓度增加。台风“韦帕”对流降水的质量加权平均直径均值为1.85 mm，对数标准化数浓度均值为3.95 mm−1 m−3；LSI处对流降水位于海洋性对流区域内，而WSC处则介于海洋性和大陆性对流之间。
2023, 47(3): 667-682.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2210.21148
摘要:
本研究利用Bigg型混合云室及静力真空水汽扩散云室FRIDGE，结合其他气象要素观测设备，对黄山及沈阳为地域代表的各自三层不同高度大气冰核数浓度进行梯度对比观测，得出黄山及沈阳为地域代表各自三层不同高度大气冰核数浓度随高度、时间、活化温度、活化湿度、粒径大小等的变化规律，并对不同时空条件、不同核化条件、不同粒子条件下大气冰核的凝结冻结核化和凝华核化机制进行对比分析。对黄山及沈阳大气冰核的浓度分别拟合参数化公式，对黄山及沈阳不同区域的人工增减雨作业提供研究基础。
本研究利用Bigg型混合云室及静力真空水汽扩散云室FRIDGE，结合其他气象要素观测设备，对黄山及沈阳为地域代表的各自三层不同高度大气冰核数浓度进行梯度对比观测，得出黄山及沈阳为地域代表各自三层不同高度大气冰核数浓度随高度、时间、活化温度、活化湿度、粒径大小等的变化规律，并对不同时空条件、不同核化条件、不同粒子条件下大气冰核的凝结冻结核化和凝华核化机制进行对比分析。对黄山及沈阳大气冰核的浓度分别拟合参数化公式，对黄山及沈阳不同区域的人工增减雨作业提供研究基础。
2023, 47(3): 683-697.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2112.21117
摘要:
本文利用中国东部1078个测站1961～2003年逐日云量数据资料，揭示了中国东部冬季阴天频次主模态的时空分布特征，探讨了其形成的两条独立影响途径，并根据影响机理建立了季节预测模型。结果表明：（1）中国东部冬季阴天频次的经验正交函数分解第一模态独立且显著，解释了其59%的总方差。该模态基本呈现空间一致型的分布，表现出显著的年际变率特征。当该模态为正位相时，北太平洋对流层低层存在显著的大尺度反气旋环流异常，其西侧异常偏南风能够将热带海洋的水汽输送至中国东部地区，导致该地区阴天频次增多。（2）前期8月和9月北太平洋副热带持续性海温异常的纬向偶极型分布（NPD）和副热带北大西洋海平面气压9至11月的短期变化（LPA）是该模态的两个主要驱动因子。当NPD中的西极为冷异常时，在局地低层气旋性异常环流的作用下冷海温异常向南平流，发展至热带西太平洋。而当热带西太平洋冷海温异常形成后，皮耶克里斯反馈作用能够发展和维持太平洋“西冷东暖”海表温度异常分布。“西冷东暖”的海表温度异常导致的热带纬向偶极型对流异常能够进一步激发北太平洋“北正南负”的偶极型高度场异常。北部反气旋异常西侧的偏南风有利于水汽输送至中国东部，从而导致阴天频次增多；LPA主要反映的是中高纬准定常罗斯贝波列由秋季至冬季的迅速转变。当副热带北大西洋海表面气压在前秋由正转负时，罗斯贝波列在东北亚上空冬季形成准正压的异常反气旋，其西侧偏南风异常同样能够导致中国东部阴天频次增多。（3）依据以上热带和热带外的两条独立影响机理途径，我们建立了具有物理意义的季节预测模型，利用2004～2013年间数据进行独立预测获得良好预测效果，可供业务预测部门参考和借鉴。
本文利用中国东部1078个测站1961～2003年逐日云量数据资料，揭示了中国东部冬季阴天频次主模态的时空分布特征，探讨了其形成的两条独立影响途径，并根据影响机理建立了季节预测模型。结果表明：（1）中国东部冬季阴天频次的经验正交函数分解第一模态独立且显著，解释了其59%的总方差。该模态基本呈现空间一致型的分布，表现出显著的年际变率特征。当该模态为正位相时，北太平洋对流层低层存在显著的大尺度反气旋环流异常，其西侧异常偏南风能够将热带海洋的水汽输送至中国东部地区，导致该地区阴天频次增多。（2）前期8月和9月北太平洋副热带持续性海温异常的纬向偶极型分布（NPD）和副热带北大西洋海平面气压9至11月的短期变化（LPA）是该模态的两个主要驱动因子。当NPD中的西极为冷异常时，在局地低层气旋性异常环流的作用下冷海温异常向南平流，发展至热带西太平洋。而当热带西太平洋冷海温异常形成后，皮耶克里斯反馈作用能够发展和维持太平洋“西冷东暖”海表温度异常分布。“西冷东暖”的海表温度异常导致的热带纬向偶极型对流异常能够进一步激发北太平洋“北正南负”的偶极型高度场异常。北部反气旋异常西侧的偏南风有利于水汽输送至中国东部，从而导致阴天频次增多；LPA主要反映的是中高纬准定常罗斯贝波列由秋季至冬季的迅速转变。当副热带北大西洋海表面气压在前秋由正转负时，罗斯贝波列在东北亚上空冬季形成准正压的异常反气旋，其西侧偏南风异常同样能够导致中国东部阴天频次增多。（3）依据以上热带和热带外的两条独立影响机理途径，我们建立了具有物理意义的季节预测模型，利用2004～2013年间数据进行独立预测获得良好预测效果，可供业务预测部门参考和借鉴。
2023, 47(3): 698-712.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2112.21127
摘要:
高原涡（TPV）是生成于青藏高原主体的一类浅薄中尺度涡旋系统，其发生频繁、影响范围广、造成灾害强，是我国最重要的致灾中尺度系统之一。全面揭示高原涡的统计特征是本领域研究的重要基础。其中，高原涡的精准识别是认识其统计特征的关键。随着高时空分辨率再分析资料的出现，高原涡的研究有了更好的数据基础，然而，无论是人工识别方法还是基于较粗分辨率的客观识别算法都难以高效地适用于当前的新再分析资料。因此，亟需发展一种高精度的、适用于高时空分辨率再分析资料的高原涡客观识别方法。本文提出了一种适用于高分辨率再分析资料、基于风场的限制涡度高原涡客观识别算法（Restricted-vorticity based Tibetan-Plateau-vortex Identifying Algorithm，简称RTIA）。该方法首先判断高原涡候选点，然后以候选点为中心，划分多个象限，通过象限平均风场限定条件和象限组逆时针旋转（北半球）条件确定高原涡中心，无需复杂计算及对各气压层分别设定阈值，即可快速实现高原涡的水平和垂直追踪。基于1979～2020年共42个暖季（5～9月）、15466个高原涡（共计99090时次）大样本的评估表明，RTIA方法识别高原涡的平均命中率超过95%，平均空报率低于9%，平均漏报率少于5%，可以十分准确地对高原涡进行识别。此外，评估还表明RTIA方法应用于不同空间分辨率的再分析资料（如0.5°或0.25°）时，仍能保持高原涡识别的高准确率，其识别结果主要受涡旋自身强度的影响，对弱涡旋的识别精度比强涡旋偏低。该方法对其他中尺度涡旋识别也具有一定的借鉴意义。
高原涡（TPV）是生成于青藏高原主体的一类浅薄中尺度涡旋系统，其发生频繁、影响范围广、造成灾害强，是我国最重要的致灾中尺度系统之一。全面揭示高原涡的统计特征是本领域研究的重要基础。其中，高原涡的精准识别是认识其统计特征的关键。随着高时空分辨率再分析资料的出现，高原涡的研究有了更好的数据基础，然而，无论是人工识别方法还是基于较粗分辨率的客观识别算法都难以高效地适用于当前的新再分析资料。因此，亟需发展一种高精度的、适用于高时空分辨率再分析资料的高原涡客观识别方法。本文提出了一种适用于高分辨率再分析资料、基于风场的限制涡度高原涡客观识别算法（Restricted-vorticity based Tibetan-Plateau-vortex Identifying Algorithm，简称RTIA）。该方法首先判断高原涡候选点，然后以候选点为中心，划分多个象限，通过象限平均风场限定条件和象限组逆时针旋转（北半球）条件确定高原涡中心，无需复杂计算及对各气压层分别设定阈值，即可快速实现高原涡的水平和垂直追踪。基于1979～2020年共42个暖季（5～9月）、15466个高原涡（共计99090时次）大样本的评估表明，RTIA方法识别高原涡的平均命中率超过95%，平均空报率低于9%，平均漏报率少于5%，可以十分准确地对高原涡进行识别。此外，评估还表明RTIA方法应用于不同空间分辨率的再分析资料（如0.5°或0.25°）时，仍能保持高原涡识别的高准确率，其识别结果主要受涡旋自身强度的影响，对弱涡旋的识别精度比强涡旋偏低。该方法对其他中尺度涡旋识别也具有一定的借鉴意义。
2023, 47(3): 713-724.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2112.21218
摘要:
OH自由基是对流层中主要的氧化剂，是大气氧化性的重要表征。文章利用GEOS-Chem模式量化了2014～2017年“大气污染防治行动计划”执行以来，人为排放和气象因素变化对中国夏季大气OH浓度变化的贡献。模拟结果表明，2014～2017年间夏季整个中国OH浓度呈现上升趋势，最大上升出现在30°N附近的华南地区。在华北平原地区，OH浓度也呈明显的上升趋势（0.1×106 molecules cm−3 a−1），而OH浓度比较高的珠江三角洲地区的OH变化趋势较小。敏感性试验结果表明，气象和人为排放变化都对2014～2017年华北平原OH浓度上升有促进作用，但人为排放的贡献（OH增加10.0%）远大于气象的贡献（OH增加1.5%）；OH浓度变化最大的南方地区主要是气象条件控制。进一步对气象因素分析发现，影响全国OH 变化最重要的气象要素是太阳短波辐射，决定了2014～2017年中国OH浓度增长趋势最大的区域。但在华北地区，2014～2017年短波辐射略微减少的影响被边界层高度明显降低带来的OH增加所抵消。
OH自由基是对流层中主要的氧化剂，是大气氧化性的重要表征。文章利用GEOS-Chem模式量化了2014～2017年“大气污染防治行动计划”执行以来，人为排放和气象因素变化对中国夏季大气OH浓度变化的贡献。模拟结果表明，2014～2017年间夏季整个中国OH浓度呈现上升趋势，最大上升出现在30°N附近的华南地区。在华北平原地区，OH浓度也呈明显的上升趋势（0.1×106 molecules cm−3 a−1），而OH浓度比较高的珠江三角洲地区的OH变化趋势较小。敏感性试验结果表明，气象和人为排放变化都对2014～2017年华北平原OH浓度上升有促进作用，但人为排放的贡献（OH增加10.0%）远大于气象的贡献（OH增加1.5%）；OH浓度变化最大的南方地区主要是气象条件控制。进一步对气象因素分析发现，影响全国OH 变化最重要的气象要素是太阳短波辐射，决定了2014～2017年中国OH浓度增长趋势最大的区域。但在华北地区，2014～2017年短波辐射略微减少的影响被边界层高度明显降低带来的OH增加所抵消。
2023, 47(3): 725-738.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2205.21016
摘要:
利用气候模式CAS-ESM-C从1922年起84年的模拟资料，对1月份热带太平洋上层流场作复EOF分解及小波分析，并与实况以及理论解析解作对比讨论，以考察模式对赤道大洋上层流场的模拟能力，得到主要结论：（1）复EOF分解前3个模态的方差贡献为53.5%、12.9%、9.5%，累积方差贡献为75.9%，累积方差贡献比实况更高。（2）第一、二模态空间场与实况相比总体相像，流场都为赤道所俘获，在俘获区内的流场均以偏纬向流为主；差异在于模拟资料分析的赤道俘获区范围较实况要大，流场的经向流分量及越赤道流也较实况明显。（3）第一、二模态实时间系数序列无线性变化趋势，而实况则有。复EOF模态年际及年代际变化与实况相同或相近；第一、二模态中3～7年的年际变化是厄尔尼诺与南方涛动（ENSO）的反映；第一模态22～23年的年代际变化受北太平洋主要气候模态北太平洋年代际振荡（PDO）对热带太平洋的影响，而第二模态13年的年代际变化是受北太平洋次要气候模态北太平洋环流振荡（NPGO）对热带太平洋的影响；第一、二模态还都有峰值16年的年代际变化，这可能与印尼穿越流有关。（4）模拟资料分析的结果具有理论解析解中流场为赤道所俘获及流场为纬向流的特点，只是解析解中因无风应力强迫，流场呈纯纬向流。（5）第一（二）模态在赤道太平洋东部（中部）有海温动力异常，并可称之为东（中）部型ENSO模态。气候模式CAS-ESM-C对热带太平洋上层流场的模拟表现较佳。
利用气候模式CAS-ESM-C从1922年起84年的模拟资料，对1月份热带太平洋上层流场作复EOF分解及小波分析，并与实况以及理论解析解作对比讨论，以考察模式对赤道大洋上层流场的模拟能力，得到主要结论：（1）复EOF分解前3个模态的方差贡献为53.5%、12.9%、9.5%，累积方差贡献为75.9%，累积方差贡献比实况更高。（2）第一、二模态空间场与实况相比总体相像，流场都为赤道所俘获，在俘获区内的流场均以偏纬向流为主；差异在于模拟资料分析的赤道俘获区范围较实况要大，流场的经向流分量及越赤道流也较实况明显。（3）第一、二模态实时间系数序列无线性变化趋势，而实况则有。复EOF模态年际及年代际变化与实况相同或相近；第一、二模态中3～7年的年际变化是厄尔尼诺与南方涛动（ENSO）的反映；第一模态22～23年的年代际变化受北太平洋主要气候模态北太平洋年代际振荡（PDO）对热带太平洋的影响，而第二模态13年的年代际变化是受北太平洋次要气候模态北太平洋环流振荡（NPGO）对热带太平洋的影响；第一、二模态还都有峰值16年的年代际变化，这可能与印尼穿越流有关。（4）模拟资料分析的结果具有理论解析解中流场为赤道所俘获及流场为纬向流的特点，只是解析解中因无风应力强迫，流场呈纯纬向流。（5）第一（二）模态在赤道太平洋东部（中部）有海温动力异常，并可称之为东（中）部型ENSO模态。气候模式CAS-ESM-C对热带太平洋上层流场的模拟表现较佳。
2023, 47(3): 739-755.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2201.21210
摘要:
本文基于微雨雷达原始的后向散射信号，采用一种新的功率谱处理算法（RaProM算法），在功率谱计算、噪声去除、退模糊等处理的基础上计算了雷达基本参量, 并反演了液态降水参数，例如雷达反射率因子、雨强等, 并对粒子相态进行识别。RaProM算法综合考虑粒子下落速度、等效雷达反射率因子、不同相态粒子的尺度特征以及是零度层亮带位置等信息，可识别的粒子相态包括雪、毛毛雨、雨、冰雹以及混合相态。选取了三个山东地区较为典型的个例对RaProM反演算法进行验证，即2021年7月2日典型层状云降水个例、2019年12月25日雨雪转换个例以及2018年3月4日零度层高度逐渐降低的降水个例。结果显示：粒子识别方法应用于典型层状云降水，垂直方向上不同相态粒子的分层较为明显，过冷层里的固态降水雪花、零度层附近冰水转换区的混合相态降水以及零度层以下的液态降水符合现有认识，验证了反演算法以及粒子识别算法的有效性。将结果进一步在雨雪转换降水相态识别中和零度层高度的检测，该反演算法均能得到较好应用，与同址同步观测的微波辐射计、云雷达、二维视频雨滴谱仪等观测结论一致。另外，与微雨雷达标准反演算法对比，RaProM算法的优势是没有粒子相态的原始假设，且考虑降水粒子向上的速度，反演结果与微波辐射计、云雷达在垂直结构上有较高的一致性。与地面激光雨滴谱仪观测数据对比显示,也有效提升了微雨雷达对雨滴谱和雨强的反演能力。
本文基于微雨雷达原始的后向散射信号，采用一种新的功率谱处理算法（RaProM算法），在功率谱计算、噪声去除、退模糊等处理的基础上计算了雷达基本参量, 并反演了液态降水参数，例如雷达反射率因子、雨强等, 并对粒子相态进行识别。RaProM算法综合考虑粒子下落速度、等效雷达反射率因子、不同相态粒子的尺度特征以及是零度层亮带位置等信息，可识别的粒子相态包括雪、毛毛雨、雨、冰雹以及混合相态。选取了三个山东地区较为典型的个例对RaProM反演算法进行验证，即2021年7月2日典型层状云降水个例、2019年12月25日雨雪转换个例以及2018年3月4日零度层高度逐渐降低的降水个例。结果显示：粒子识别方法应用于典型层状云降水，垂直方向上不同相态粒子的分层较为明显，过冷层里的固态降水雪花、零度层附近冰水转换区的混合相态降水以及零度层以下的液态降水符合现有认识，验证了反演算法以及粒子识别算法的有效性。将结果进一步在雨雪转换降水相态识别中和零度层高度的检测，该反演算法均能得到较好应用，与同址同步观测的微波辐射计、云雷达、二维视频雨滴谱仪等观测结论一致。另外，与微雨雷达标准反演算法对比，RaProM算法的优势是没有粒子相态的原始假设，且考虑降水粒子向上的速度，反演结果与微波辐射计、云雷达在垂直结构上有较高的一致性。与地面激光雨滴谱仪观测数据对比显示,也有效提升了微雨雷达对雨滴谱和雨强的反演能力。
2023, 47(3): 756-768.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2112.21112
摘要:
利用Ka毫米波云雷达与自动气象站降雨资料，研究了西天山地区2019年和2020年5～8月的降雨云宏微观特性。结果表明：（1）降雨主要发生在夜间，累积降雨量集中在21:00（北京时间，下同）至次日07:00，降雨频次和累积降雨量相关系数为0.71。大雨强频次虽最少，但对总累积降雨量贡献较显著。（2）小雨强、中雨强、大雨强平均反射率因子最大值分别为30 dBZ、35.8 dBZ和39.5 dBZ，最大平均液态水含量分别为1.5 g m−3、4.2 g m−3和7.3 g m−3。（3）不同降雨强度对应的反射率因子都有两个集中区域，2.0～4.4 km反射率因子集中在15～26 dBZ，地面附近的小雨强、中雨强、大雨强对应的反射率因子分别集中在24～32 dBZ、29～38 dBZ和31～42 dBZ。1.75 km以下中雨强和大雨强液态含水量小于1 g m−3的频率明显少于小雨强，降雨强度的越大降雨粒子径向速度越集中。
利用Ka毫米波云雷达与自动气象站降雨资料，研究了西天山地区2019年和2020年5～8月的降雨云宏微观特性。结果表明：（1）降雨主要发生在夜间，累积降雨量集中在21:00（北京时间，下同）至次日07:00，降雨频次和累积降雨量相关系数为0.71。大雨强频次虽最少，但对总累积降雨量贡献较显著。（2）小雨强、中雨强、大雨强平均反射率因子最大值分别为30 dBZ、35.8 dBZ和39.5 dBZ，最大平均液态水含量分别为1.5 g m−3、4.2 g m−3和7.3 g m−3。（3）不同降雨强度对应的反射率因子都有两个集中区域，2.0～4.4 km反射率因子集中在15～26 dBZ，地面附近的小雨强、中雨强、大雨强对应的反射率因子分别集中在24～32 dBZ、29～38 dBZ和31～42 dBZ。1.75 km以下中雨强和大雨强液态含水量小于1 g m−3的频率明显少于小雨强，降雨强度的越大降雨粒子径向速度越集中。
2023, 47(3): 769-785.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2111.21110
摘要:
FY-4A卫星闪电资料与地基ADTD（Advanced Direction and Time of arrival Detecting system）闪电资料对于研究暴雨等强对流天气具有一定的指示意义，通过对四川省冕宁暴雨个例的研究，对比分析了这两种闪电资料的差别，设计了将两种闪电资料引入数值预报模式的多组数值试验。结果表明：（1）两种闪电资料在不同地区有不同的探测效果，ADTD闪电资料范围更广且分散，FY-4A卫星监测到的闪电数量更密集、分布更集中；两种闪电资料在进入模式之后所转化成的代理雷达回波具有很好的一致性；对于低频次的闪电来说，ADTD闪电定位仪可能比FY-4A闪电成像仪探测效率更高。（2）引入任何一种闪电资料都对降水预报具有正效果，其中ADTD闪电资料的应用对于短时降水预报准确率的提高更为有效。（3）两种闪电资料对于云微物理量的调整作用，在不同的区域有不同效果，说明这两种闪电资料的分布不完全一致，揭示出这两种闪电资料具有一定的互补性。
FY-4A卫星闪电资料与地基ADTD（Advanced Direction and Time of arrival Detecting system）闪电资料对于研究暴雨等强对流天气具有一定的指示意义，通过对四川省冕宁暴雨个例的研究，对比分析了这两种闪电资料的差别，设计了将两种闪电资料引入数值预报模式的多组数值试验。结果表明：（1）两种闪电资料在不同地区有不同的探测效果，ADTD闪电资料范围更广且分散，FY-4A卫星监测到的闪电数量更密集、分布更集中；两种闪电资料在进入模式之后所转化成的代理雷达回波具有很好的一致性；对于低频次的闪电来说，ADTD闪电定位仪可能比FY-4A闪电成像仪探测效率更高。（2）引入任何一种闪电资料都对降水预报具有正效果，其中ADTD闪电资料的应用对于短时降水预报准确率的提高更为有效。（3）两种闪电资料对于云微物理量的调整作用，在不同的区域有不同效果，说明这两种闪电资料的分布不完全一致，揭示出这两种闪电资料具有一定的互补性。
2023, 47(3): 786-804.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2208.21261
摘要:
对2020年7月22日山东半岛一次极端暴雨天气过程开展观测分析，并利用中尺度模式WRF对此次局地降水过程进行了高分辨率数值模拟，对暴雨过程进行了天气背景和中尺度降雨的诊断。WRF模式较好地再现了此次极端暴雨过程，结果表明：此次极端暴雨过程短时降水强度大且局地性强，在时空上具有明显中尺度特征。降水发生在北抬副热带高压与华北低涡底部之间的西南气流中，强低涡与低空急流是影响此次降水的重要天气系统。西南急流为本次暴雨过程极端水汽的主要输送载体；在弱高空辐散场下，从地表延伸至500 hPa高空的深厚低涡是造成本次暴雨的主要影响因子，其时空演变特征与中尺度云团变化一致，与暴雨的发生直接相关。低涡、低空急流和副高之间的相互作用使低涡加强发展，低涡南部有暖湿气流入流，北部有干冷气流流入，比湿梯度基本呈现为自南向北递减分布，是典型的伴有低空急流的中尺度低涡流场分布；低涡辐合及其与副热带高压边缘强风速带的共同作用，导致强垂直运动发展并维持，是造成本次山东半岛极端暴雨的重要原因。
对2020年7月22日山东半岛一次极端暴雨天气过程开展观测分析，并利用中尺度模式WRF对此次局地降水过程进行了高分辨率数值模拟，对暴雨过程进行了天气背景和中尺度降雨的诊断。WRF模式较好地再现了此次极端暴雨过程，结果表明：此次极端暴雨过程短时降水强度大且局地性强，在时空上具有明显中尺度特征。降水发生在北抬副热带高压与华北低涡底部之间的西南气流中，强低涡与低空急流是影响此次降水的重要天气系统。西南急流为本次暴雨过程极端水汽的主要输送载体；在弱高空辐散场下，从地表延伸至500 hPa高空的深厚低涡是造成本次暴雨的主要影响因子，其时空演变特征与中尺度云团变化一致，与暴雨的发生直接相关。低涡、低空急流和副高之间的相互作用使低涡加强发展，低涡南部有暖湿气流入流，北部有干冷气流流入，比湿梯度基本呈现为自南向北递减分布，是典型的伴有低空急流的中尺度低涡流场分布；低涡辐合及其与副热带高压边缘强风速带的共同作用，导致强垂直运动发展并维持，是造成本次山东半岛极端暴雨的重要原因。
2023, 47(3): 805-824.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2209.22117
摘要:
本文以传统机器学习算法XGBoost和深度学习算法CU-Net为基础，针对北京快速更新无缝隙融合与集成预报系统（RISE系统）预报的北京冬奥会延庆及张家口赛区100米分辨率的冬季近地面10 m风速数据，进行每日逐小时起报的未来逐6小时间隔的冬奥高山站点及其周边地区风速预报偏差订正方法研究和对比分析。对于站点订正，首先将RISE系统预测的10 m风速插值到对应的自动气象站站点，然后根据风速等级表归类，针对每个分类单独构建XGBoost模型，每个区间模型合并后形成L-XGBoost，使用均方根误差和预报准确率作为评分标准，结果表明风速归类的L-XGBoost算法订正效果比不归类的原始XGBoost模型有一定提升，说明在传统机器学习中加入归类方法有助于改善复杂山地站点风速预报技巧。对于站点及其周边地区风速订正，本文在CU-Net模型基础上，通过引入不同深度的CU-Net子网络，构建了新的算法模型CU-Net++，并考虑了预报日变化误差和复杂地形对10 m风速的影响，以自动气象站为中心构建空间小区域样本数据，对RISE系统风速预报偏差进行订正。试验结果表明，CU-Net和CU-Net++均可以充分挖掘时间和空间维度的风场变化规律，且CU-Net++模型风速订正结果优于CU-Net模型，有效降低了RISE产品的格点风速预报误差，也发现预报误差和复杂地形的引入对10 m风速偏差订正起到重要的正向作用。
本文以传统机器学习算法XGBoost和深度学习算法CU-Net为基础，针对北京快速更新无缝隙融合与集成预报系统（RISE系统）预报的北京冬奥会延庆及张家口赛区100米分辨率的冬季近地面10 m风速数据，进行每日逐小时起报的未来逐6小时间隔的冬奥高山站点及其周边地区风速预报偏差订正方法研究和对比分析。对于站点订正，首先将RISE系统预测的10 m风速插值到对应的自动气象站站点，然后根据风速等级表归类，针对每个分类单独构建XGBoost模型，每个区间模型合并后形成L-XGBoost，使用均方根误差和预报准确率作为评分标准，结果表明风速归类的L-XGBoost算法订正效果比不归类的原始XGBoost模型有一定提升，说明在传统机器学习中加入归类方法有助于改善复杂山地站点风速预报技巧。对于站点及其周边地区风速订正，本文在CU-Net模型基础上，通过引入不同深度的CU-Net子网络，构建了新的算法模型CU-Net++，并考虑了预报日变化误差和复杂地形对10 m风速的影响，以自动气象站为中心构建空间小区域样本数据，对RISE系统风速预报偏差进行订正。试验结果表明，CU-Net和CU-Net++均可以充分挖掘时间和空间维度的风场变化规律，且CU-Net++模型风速订正结果优于CU-Net模型，有效降低了RISE产品的格点风速预报误差，也发现预报误差和复杂地形的引入对10 m风速偏差订正起到重要的正向作用。
2023, 47(3): 825-836.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2206.22054
摘要:
本文利用1980～2019年NCEP/NCAR全球再分析资料、CRU地表气温资料、积雪覆盖率资料和全球海温资料，分析了中亚夏季地表气温的气候突变及其和北大西洋海温、青藏高原积雪之间的关系。结果表明：中亚夏季地表气温在2005年发生明显的气候突变。标准化的中亚区域平均的气温指数从之前的负位相为主变为之后的正位相为主，表示中亚地区夏季地表气温显著增温。和中亚夏季地表气温异常增温相联系的大气环流场的分析表明，2005年之后，中亚地区西侧的反气旋性环流系统异常增强，该反气旋异常对应的大气下沉增暖以及反气旋异常增强引起的云量减少进而导致向下的短波辐射增加均有利于中亚夏季气温异常升高。进一步的合成分析表明，中亚夏季地表气温在2005年的气候突变和北大西洋中高纬度地区的海表温度的增暖和青藏高原西部积雪的减少有着密切关系。北大西洋中高纬度海表温度增温能激发一个向下游传播的罗斯贝波，青藏高原西部积雪减少能够通过积雪的反照率效应对上空的大气有增温作用，两者均能增强中亚地区上空的反气旋系统，从而有利于中亚夏季地表气温异常偏高。
本文利用1980～2019年NCEP/NCAR全球再分析资料、CRU地表气温资料、积雪覆盖率资料和全球海温资料，分析了中亚夏季地表气温的气候突变及其和北大西洋海温、青藏高原积雪之间的关系。结果表明：中亚夏季地表气温在2005年发生明显的气候突变。标准化的中亚区域平均的气温指数从之前的负位相为主变为之后的正位相为主，表示中亚地区夏季地表气温显著增温。和中亚夏季地表气温异常增温相联系的大气环流场的分析表明，2005年之后，中亚地区西侧的反气旋性环流系统异常增强，该反气旋异常对应的大气下沉增暖以及反气旋异常增强引起的云量减少进而导致向下的短波辐射增加均有利于中亚夏季气温异常升高。进一步的合成分析表明，中亚夏季地表气温在2005年的气候突变和北大西洋中高纬度地区的海表温度的增暖和青藏高原西部积雪的减少有着密切关系。北大西洋中高纬度海表温度增温能激发一个向下游传播的罗斯贝波，青藏高原西部积雪减少能够通过积雪的反照率效应对上空的大气有增温作用，两者均能增强中亚地区上空的反气旋系统，从而有利于中亚夏季地表气温异常偏高。
2023, 47(3): 837-852.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2211.21262
摘要:
高原低涡是活跃于青藏高原近地面层的中尺度天气系统，是高原最重要的降水天气系统，少部分的低涡移出高原后在下游地区常带来灾害性的强降水天气。“青藏高原低涡切变线年鉴”（简称年鉴）是高原低涡研究的主要参考资料之一，但受到高原西部地区探空观测站点分布不足的影响，年鉴难以监测发源于高原西部的低涡。为了进一步提高对高原低涡源地的科学认识，本研究首先分析了影响高原低涡发生发展的环流在高原东西部地区的差异，结果表明高原西部地区的环流背景更有利于高原低涡形成。再利用2005～2019年暖季（5～9月）风云-2地球静止卫星观测的云迹风和黑体亮温资料对年鉴低涡进行重分析，表明年鉴中大部分的高原低涡可以溯源至高原西部地区。最后分析了在高原西部的3个新探空站（狮泉河、改则和申扎）建立前后年鉴中高原低涡源地的差异，发现增加的探空资料使位于高原西部的低涡源地大幅度增加。综合多源资料的结果，我们认为大多数高原低涡起源于高原西部，年鉴的结论可能源于高原西部的探空站不足的影响。本研究确认了再分析资料在高原低涡研究中的可用性和有效性，强调了卫星观测资料在高原天气系统研究中的重要性和进一步增强高原地区气象观测的迫切性。
高原低涡是活跃于青藏高原近地面层的中尺度天气系统，是高原最重要的降水天气系统，少部分的低涡移出高原后在下游地区常带来灾害性的强降水天气。“青藏高原低涡切变线年鉴”（简称年鉴）是高原低涡研究的主要参考资料之一，但受到高原西部地区探空观测站点分布不足的影响，年鉴难以监测发源于高原西部的低涡。为了进一步提高对高原低涡源地的科学认识，本研究首先分析了影响高原低涡发生发展的环流在高原东西部地区的差异，结果表明高原西部地区的环流背景更有利于高原低涡形成。再利用2005～2019年暖季（5～9月）风云-2地球静止卫星观测的云迹风和黑体亮温资料对年鉴低涡进行重分析，表明年鉴中大部分的高原低涡可以溯源至高原西部地区。最后分析了在高原西部的3个新探空站（狮泉河、改则和申扎）建立前后年鉴中高原低涡源地的差异，发现增加的探空资料使位于高原西部的低涡源地大幅度增加。综合多源资料的结果，我们认为大多数高原低涡起源于高原西部，年鉴的结论可能源于高原西部的探空站不足的影响。本研究确认了再分析资料在高原低涡研究中的可用性和有效性，强调了卫星观测资料在高原天气系统研究中的重要性和进一步增强高原地区气象观测的迫切性。
2023, 47(3): 853-865.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2212.22165
摘要:
为探究青藏高原东南部大气中多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，简称PAHs）的污染、源及输送特征，利用鲁朗地区（29.77°N，94.73°E）总悬浮颗粒物（Total Suspended Particles，简称TSP）和大气中的14种PAHs含量，结合同期气象环境数据进行了综合分析。结果表明，该地区TSP中PAHs和气相的PAHs质量浓度变化范围分别为0.22～5.05 ng m−3和0.83～63.75 ng m−3，平均值分别为2.13 ng m−3和11.33 ng m−3。薪柴和柴油的燃烧是污染的主要方式，汽油燃烧等其他排放为次要方式。PAHs来自本地污染和远距离传输（Long Range Transmission，简称LRT）共同的影响。本地污染在四季各个源地均不相同。冬春季本地污染大，源在东南及正南方，夏秋季受本地和外来输送共同作用，本地源在东南方且占比小，LRT占比大。LRT受西北气流、西风气流和西南气流三支气流影响，污染严重时西南气流占主导，西风气流次之，污染较轻时西风气流或西北气流占主导，西北气流所传输的污染最少。该研究结果加深了对藏东南区域PAHs变化、输送特征的认识，为该区域大气污染治理提供了理论依据。
为探究青藏高原东南部大气中多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，简称PAHs）的污染、源及输送特征，利用鲁朗地区（29.77°N，94.73°E）总悬浮颗粒物（Total Suspended Particles，简称TSP）和大气中的14种PAHs含量，结合同期气象环境数据进行了综合分析。结果表明，该地区TSP中PAHs和气相的PAHs质量浓度变化范围分别为0.22～5.05 ng m−3和0.83～63.75 ng m−3，平均值分别为2.13 ng m−3和11.33 ng m−3。薪柴和柴油的燃烧是污染的主要方式，汽油燃烧等其他排放为次要方式。PAHs来自本地污染和远距离传输（Long Range Transmission，简称LRT）共同的影响。本地污染在四季各个源地均不相同。冬春季本地污染大，源在东南及正南方，夏秋季受本地和外来输送共同作用，本地源在东南方且占比小，LRT占比大。LRT受西北气流、西风气流和西南气流三支气流影响，污染严重时西南气流占主导，西风气流次之，污染较轻时西风气流或西北气流占主导，西北气流所传输的污染最少。该研究结果加深了对藏东南区域PAHs变化、输送特征的认识，为该区域大气污染治理提供了理论依据。
2023, 47(3): 866-880.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2203.21156
摘要:
基于ERA5月平均再分析资料，利用Lorenz环流分解方法从定常和瞬变以及基流和涡旋的角度对比了北极与青藏高原臭氧低值区的动力输送特征。结果表明：动力总输送在两地上平流层作用最强，均使其臭氧浓度降低，且定常输送均强于瞬变输送，纬向与经向输送的作用均大致相反。然而，动力输送在北极地区的作用强度远大于青藏高原地区。北极地区纬向输送使得平流层中上层臭氧浓度降低，平流层下层臭氧浓度升高，经向输送的作用与之相反且强度明显偏弱，二者均主要作用于上平流层。青藏高原地区纬向和经向输送除在上平流层均使得臭氧浓度降低外，二者作用大致相反且强度相当，输送大值区在垂直方向上存在双中心结构，分别位于上平流层与上对流层—下平流层（Upper Troposphere–Lower Stratosphere，简称UTLS）区。两地区纬向和经向输送的差异均主要由定常涡旋输送所造成。青藏高原地区定常与瞬变输送的强度差异没有北极地区大。此外，两地定常和瞬变输送中涡旋对臭氧纬向平均的输送均起到主要作用，体现出涡旋输送在两地臭氧浓度变化的动力输送过程中发挥着至关重要的作用。
基于ERA5月平均再分析资料，利用Lorenz环流分解方法从定常和瞬变以及基流和涡旋的角度对比了北极与青藏高原臭氧低值区的动力输送特征。结果表明：动力总输送在两地上平流层作用最强，均使其臭氧浓度降低，且定常输送均强于瞬变输送，纬向与经向输送的作用均大致相反。然而，动力输送在北极地区的作用强度远大于青藏高原地区。北极地区纬向输送使得平流层中上层臭氧浓度降低，平流层下层臭氧浓度升高，经向输送的作用与之相反且强度明显偏弱，二者均主要作用于上平流层。青藏高原地区纬向和经向输送除在上平流层均使得臭氧浓度降低外，二者作用大致相反且强度相当，输送大值区在垂直方向上存在双中心结构，分别位于上平流层与上对流层—下平流层（Upper Troposphere–Lower Stratosphere，简称UTLS）区。两地区纬向和经向输送的差异均主要由定常涡旋输送所造成。青藏高原地区定常与瞬变输送的强度差异没有北极地区大。此外，两地定常和瞬变输送中涡旋对臭氧纬向平均的输送均起到主要作用，体现出涡旋输送在两地臭氧浓度变化的动力输送过程中发挥着至关重要的作用。
2023, 47(3): 881-892.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2207.22089
摘要:
本文利用1981～2020年观测数据和ERA5再分析资料，将青藏高原腹地三江源和东南重要水汽通道河湾区作为典型研究区域，分析了降水不同时间尺度变化特征及其典型强弱年对高原季风环流系统的响应，结果表明：（1）三江源和河湾区降水的季节变化均呈双峰型分布，峰值出现在7月初和8月下旬。夏季降水在21世纪初发生年代际转折，尤其是三江源降水量在近20年增加明显。两个高原季风指数DPMI（Dynamic Plateau Monsoon Index）和ZPMI（Zhou Plateau Monsoon Index）的夏季风爆发时间均超前于河湾区和三江源降水的明显增加期。三江源夏季降水年际变化与两个高原夏季风指数有较好的相关性。三江源与河湾区虽然相邻很近，但三江源夏季降水受高原季风影响程度远大于河湾区。当高原夏季风增强（减弱）时，三江源降水量偏多（少）。（2）三江源降水偏多年，南亚高压偏东偏强，低层高原主体低压异常，有利于西南风和东南风在三江源区域交汇，南方暖湿空气能够深入高原腹地导致水汽辐合偏强。河湾区降水偏多年，河湾区及整个高原主体附近高度场并没有明显异常，河湾区的水汽输送主要有两条路径，一条来自孟加拉湾沿高原南坡的西南路径，另一条来自中亚地区穿过高原上空的西北路径，两条路径在高原东侧汇合继续向东输送。
本文利用1981～2020年观测数据和ERA5再分析资料，将青藏高原腹地三江源和东南重要水汽通道河湾区作为典型研究区域，分析了降水不同时间尺度变化特征及其典型强弱年对高原季风环流系统的响应，结果表明：（1）三江源和河湾区降水的季节变化均呈双峰型分布，峰值出现在7月初和8月下旬。夏季降水在21世纪初发生年代际转折，尤其是三江源降水量在近20年增加明显。两个高原季风指数DPMI（Dynamic Plateau Monsoon Index）和ZPMI（Zhou Plateau Monsoon Index）的夏季风爆发时间均超前于河湾区和三江源降水的明显增加期。三江源夏季降水年际变化与两个高原夏季风指数有较好的相关性。三江源与河湾区虽然相邻很近，但三江源夏季降水受高原季风影响程度远大于河湾区。当高原夏季风增强（减弱）时，三江源降水量偏多（少）。（2）三江源降水偏多年，南亚高压偏东偏强，低层高原主体低压异常，有利于西南风和东南风在三江源区域交汇，南方暖湿空气能够深入高原腹地导致水汽辐合偏强。河湾区降水偏多年，河湾区及整个高原主体附近高度场并没有明显异常，河湾区的水汽输送主要有两条路径，一条来自孟加拉湾沿高原南坡的西南路径，另一条来自中亚地区穿过高原上空的西北路径，两条路径在高原东侧汇合继续向东输送。
2023, 47(3): 893-906.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2204.21208
摘要:
鉴于基于卫星遥感和地面观测开发出的不同时空分辨率蒸散发（ET）产品在青藏高原（TP）仍存在不确定性，从而限制了这些产品在水文气象和气候评估方面的应用。本文基于涡动观测的ET对六种ET产品（PML、EB-ET_V2、GLEAM、GLDAS、ERA5_Land和MOD16）进行评估并比较各产品之间的差异，对TP区域ET产品不确定性做了分析。结果表明：（1）观测值与对应像元ET值之间的年平均态和季节循环存在较好的相关性、一致性。GLEAM产品与观测值吻合度较高并拥有适用性；MOD16产品在大部分站点性能较差。（2）在季节性变化方面，春季ERA5_Land产品与观测的变化较为一致；夏季和冬季GLEAM产品与观测的变化更为接近，而EB-ET_V2产品在秋季表现更有优势。（3）在空间上，GLEAM、EB-ET_V2产品和GLDAS产品存在更高的相关性（相关系数R＞0.88）和一致性（一致性指数IOA＞0.89）；各产品季节时空分布有较大的差异，尤其是春季；相对其他产品，MOD16产品在大部分区域夏季低估且冬季高估。（4）除MOD16外的各产品年平均ET大小相差较大，多年平均的高原ET大小排序为ERA5_Land（401.46 mm a−1）＞PML（334.37 mm a−1）＞GLEAM（298.46 mm a−1）＞EB-ET_V2（271.39 mm a−1）＞GLDAS（249.67 mm a−1），六套产品估算的青藏高原的总体年蒸发量为330.59 mm a−1。青藏高原不同蒸发产品的比较有助于对高原蒸发的动态变化有更深入的了解，可以为青藏高原水资源评估和区域水管理提供参考。
鉴于基于卫星遥感和地面观测开发出的不同时空分辨率蒸散发（ET）产品在青藏高原（TP）仍存在不确定性，从而限制了这些产品在水文气象和气候评估方面的应用。本文基于涡动观测的ET对六种ET产品（PML、EB-ET_V2、GLEAM、GLDAS、ERA5_Land和MOD16）进行评估并比较各产品之间的差异，对TP区域ET产品不确定性做了分析。结果表明：（1）观测值与对应像元ET值之间的年平均态和季节循环存在较好的相关性、一致性。GLEAM产品与观测值吻合度较高并拥有适用性；MOD16产品在大部分站点性能较差。（2）在季节性变化方面，春季ERA5_Land产品与观测的变化较为一致；夏季和冬季GLEAM产品与观测的变化更为接近，而EB-ET_V2产品在秋季表现更有优势。（3）在空间上，GLEAM、EB-ET_V2产品和GLDAS产品存在更高的相关性（相关系数R＞0.88）和一致性（一致性指数IOA＞0.89）；各产品季节时空分布有较大的差异，尤其是春季；相对其他产品，MOD16产品在大部分区域夏季低估且冬季高估。（4）除MOD16外的各产品年平均ET大小相差较大，多年平均的高原ET大小排序为ERA5_Land（401.46 mm a−1）＞PML（334.37 mm a−1）＞GLEAM（298.46 mm a−1）＞EB-ET_V2（271.39 mm a−1）＞GLDAS（249.67 mm a−1），六套产品估算的青藏高原的总体年蒸发量为330.59 mm a−1。青藏高原不同蒸发产品的比较有助于对高原蒸发的动态变化有更深入的了解，可以为青藏高原水资源评估和区域水管理提供参考。
2023, 47(3): 907-919.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2211.21267
摘要:
高原低涡是夏季青藏高原（简称高原）及其下游地区的主要降水系统。本文利用ERA5逐小时再分析资料、FY-2E卫星云顶亮温逐小时数据和TRMM 3 h降水资料，对2013年7月19 ～ 21日活动于高原的一次低涡过程进行了诊断分析。此低涡在高原期间的活动时间长达56 h，将其分为初生、发展及移出高原前三个阶段，着重分析了高原大气热源在低涡不同阶段的关键作用和机理。结果表明：此低涡在发展过程中表现为阶段性增强的特征，位势涡度倾向方程诊断发现非绝热加热的垂直梯度是造成低涡发展增强的主要因素，即非绝热加热极值所在高度的下方和上方分别有正的和负的位涡制造，从而加强了低层的气旋和高层的反气旋。进一步分析可知大气热源在低涡发展过程中也表现出阶段性增强的特征，最大值出现在正午时段，且在低涡移出高原前阶段最强。低涡的生成与地面暖中心有关，这归因于地表感热加热的作用；而低涡的后续发展则主要依赖于凝结潜热加热，加热高度位于对流层中层，这主要是由垂直运动将低层的水汽集中到中层，产生水汽凝结所致。
高原低涡是夏季青藏高原（简称高原）及其下游地区的主要降水系统。本文利用ERA5逐小时再分析资料、FY-2E卫星云顶亮温逐小时数据和TRMM 3 h降水资料，对2013年7月19 ～ 21日活动于高原的一次低涡过程进行了诊断分析。此低涡在高原期间的活动时间长达56 h，将其分为初生、发展及移出高原前三个阶段，着重分析了高原大气热源在低涡不同阶段的关键作用和机理。结果表明：此低涡在发展过程中表现为阶段性增强的特征，位势涡度倾向方程诊断发现非绝热加热的垂直梯度是造成低涡发展增强的主要因素，即非绝热加热极值所在高度的下方和上方分别有正的和负的位涡制造，从而加强了低层的气旋和高层的反气旋。进一步分析可知大气热源在低涡发展过程中也表现出阶段性增强的特征，最大值出现在正午时段，且在低涡移出高原前阶段最强。低涡的生成与地面暖中心有关，这归因于地表感热加热的作用；而低涡的后续发展则主要依赖于凝结潜热加热，加热高度位于对流层中层，这主要是由垂直运动将低层的水汽集中到中层，产生水汽凝结所致。
2023, 47(3): 920-924.
doi: 10.3878/j.issn.1006-9895.2302.23014
摘要:
2022年气象联合基金资助数值预报模式关键技术、灾害天气监测预报理论与方法和人工智能气象应用技术三个核心领域，共接收申请64项，其中不同单位属性的合作申请占87.5%。申请书关键词分析发现，气象联合基金与地球科学部“天气及气候系统与可持续发展”领域重点项目既有较强的联系，又有明显的区别。气象联合基金评审过程与地球科学部常规重点基金评审过程相似。经过通讯评审和会评，共资助14项重点支持项目，资助率21.9%，平均资助强度264.6万元/项，年均资助强度超过了地球科学部常规重点项目的资助强度。
2022年气象联合基金资助数值预报模式关键技术、灾害天气监测预报理论与方法和人工智能气象应用技术三个核心领域，共接收申请64项，其中不同单位属性的合作申请占87.5%。申请书关键词分析发现，气象联合基金与地球科学部“天气及气候系统与可持续发展”领域重点项目既有较强的联系，又有明显的区别。气象联合基金评审过程与地球科学部常规重点基金评审过程相似。经过通讯评审和会评，共资助14项重点支持项目，资助率21.9%，平均资助强度264.6万元/项，年均资助强度超过了地球科学部常规重点项目的资助强度。
