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2013年  第18卷  第2期

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WRF模式对江苏如东地区风速预报的检验分析
汪君, 王会军
2013, 18(2): 145-155. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2013.11152
摘要:
探讨了WRF模式在风电场的风速或者功率预报中应用的可行性, 主要研究和评估了WRF模式对地处东亚季风区及海陆交界的江苏如东地区夏季和冬季风速的短期预报效能。研究发现WRF模式可以比较好地预报如东站冬季的风速, 24 h预报的风速时间序列和观测资料的相关系数可以达到0.61, 通过置信度99%的检验, 48 h和72 h的预报与观测风速相关系数分别为0.54和0.47, 也能通过置信度99%的检验;相对而言, 模式对夏季风速的预报则要差一些, 24 h的相关系数有0.59, 48 h和72 h的相关系数只有0.47和0.30, 但仍能通过置信度99%的检验。在量值上, 模式预报的风速比观测值都略偏大一些。而江苏南通市预报结果显示, 模式的预报效能要比如东稍高一些, 和如东类似, 模式对该地冬季的预报要好于对夏季风速的预报。从更大尺度范围的分析也表明, 模式对不同地区预报的准确度是不一样的, 对海面以及海陆交界的海岸预报精度要高一些, 在平坦的内陆地区预报也比较好, 但在山区预报效能则较差。总体说来, WRF能胜任风速短期预报, 值得进一步研究和应用。
21世纪初中国北方地区植被变化特征分析
王筝, 赵天保, 侯美亭, 延晓冬
2013, 18(2): 156-164. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585. 2012.11026
摘要:
利用增强型植被指数(EVI)作为植被活动的指标, 用MODIS-EVI时间序列数据定量分析了2000~2009年间中国北方地区EVI的变化规律。结果表明:1)21世纪初中国北方地区植被覆盖总体改善, 局部退化, 10年来区域年平均EVI增加5.97%;2)逐季节平均EVI均呈现上升趋势, 春季、秋季上升幅度小, 夏季、冬季上升幅度大;3)中国北方地区植被稀少的区域呈减少趋势, 同时单位面积EVI增加, 植被生长更加茂盛;4)中国北方地区EVI变化空间异质性大。东北平原、华北平原、黄土高原和新疆农业区显著增加, 东北和西部部分地区植被退化。
京津冀平原地区灰霾天气的年代变化
王喜全, 孙明生, 杨婷, 王自发
2013, 18(2): 165-170. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2012.11094
摘要:
首次利用高时空密度机场逐时能见度和天气现象的历史数据(1961~2006年), 对京津冀平原地区的灰霾天气现象进行了分析研究。初步的研究结果表明:(1)该地区的灰霾天气具有年代演变特征, 从20世纪90年代开始, 该地区的灰霾天气从局地性演变为区域性;(2)20世纪70年代中期至20世纪90年代初期, 该地区的大城市(如北京和石家庄)灰霾天气日数呈增加的趋势, 而中小城市却呈现出下降的趋势;考虑到这一时期经济高速增长的现实, 而中小城市的灰霾却表现出减少的趋势, 这一现象从污染控制的角度值得关注和借鉴;(3)20世纪70年代以前, 北京与石家庄的灰霾日数基本相同(100 d左右), 但20世纪70年代中期以后石家庄地区急剧增加并大幅超出, 超出的幅度近100 d左右;考虑到城市化对灰霾的影响以及北京地区的城市化水平远大于石家庄地区, 这一现象值得进一步深入研究。
北京地区热岛效应及日较差特征
刘伟东, 杨萍, 尤焕苓, 张本志
2013, 18(2): 171-177. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2012.11147
摘要:
通过对2007~2010年北京地区经质量控制后的123个自动气象站气温数据采用K均值聚类方法分类, 得到城区、郊区、西部和北部山区、西南和东北部山区4个温度分区, 分析了4个分区气温的年变化、日变化和日较差变化特征, 并对北京地区热岛效应的时间变化特征进行了细致分析。结果表明:聚类分析方法可对北京地区温度很好地进行分区, 分区结果与站点的地形和下垫面情况较为吻合;不同分区温度日较差在西部和北部山区最大, 在西南部和东北部山区次之, 郊区再次之, 在城区的日较差最小;在一年中, 各温度分区以2月、5月与10月日较差较大, 其中以5月的日较差为最大;北京地区热岛效应在冬季和夜间较强, 而3~8月热岛较弱, 在夏季的白天比其它季节白天强。
风场变形误差对冬季降雪测量及其趋势估算的影响
孙秀宝, 任国玉, 任芝花, 沈志超
2013, 18(2): 178-186. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2012.11133
摘要:
利用71个气象站1960~2009年共50年的冬季逐日降水、风速和天气现象资料, 以及3个站降水对比观测试验数据, 对东北地区降雪测量记录的风场变形误差进行了评价和订正, 并在此基础上分析了风场变形误差对研究区降雪量变化趋势估算结果的影响。结果如下:1)东北地区冬季降雪量台站观测记录普遍被低估, 全区观测的冬季平均降雪量为15.1 mm, 而风场变形误差订正后冬季平均降雪量为22.5 mm。各站绝对误差介于1.1~19.4 mm, 平均绝对误差为7.5 mm, 各站相对误差介于11.8%~50.8%, 平均相对误差为34.1%。2)主要由于受气象台站观测环境改变导致的风速减弱现象影响, 东北地区大部分台站雨量计对降雪的捕获率有所增加, 冬季降水观测中的风场变形误差减小, 引起实测的降雪量变化趋势估算值被高估。风场变形误差订正前, 东北地区近50年的冬季降雪量变化趋势为0.4 mm·(10 a)-1, 而风场变形误差订正后, 冬季降雪量变化趋势为0.1 mm·(10 a)-1。3)东北南部地区台站受风场变形误差影响尤其明显, 冬季实测的降雪量变化趋势偏高更大, 订正后和订正前趋势差值为-1 mm·(10 a)-1, 即订正前冬季降雪量变化趋势被高估程度达到了64.3%。
大气应急响应模拟中城市冠层风廓线参数化方法检验
向伟玲, 安俊岭, 王喜全, 王自发
2013, 18(2): 187-194. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2013.11048
摘要:
城市冠层内风场的准确模拟或预报是突发性大气污染应急响应措施制定和实施的重要前提和基础。为了合理反映城市冠层的影响, 并满足应急响应时效性的要求, 将MacDonald(2000)提出的城市冠层内风廓线参数化方法耦合于中尺度气象模式MM5, 并利用2010年7月18日至8月6日北京325 m气象塔垂直观测资料进行验证。试验结果表明:(1)城市冠层参数化方法能够较好的模拟各种稳定度条件下冠层内风速廓线垂直变化, 中性、稳定和不稳定层结时的标准平均偏差分别为78%、12%、4%, 标准平均误差分别为78%、52%、21%。(2)城市冠层参数化方法能够较好的模拟冠层内实际风速变化情况, 虽然随高度增加模拟偏差增大, 但8、15、32、47 m高度的模拟风速与观测值依然十分接近, 标准平均偏差分别为2%、-26%、25%、60%, 标准平均误差分别为54%、46%、52%、73%。(3)与传统的Monin-Obukhov相似性边界层参数化方法相比, 城市冠层参数化方法明显提高了冠层风速的模拟能力。中性、稳定、不稳定层结时, Monin-Obukhov相似性边界层参数化方法的标准平均误差高达420%、176%、184%, 城市冠层参数化方法的标准平均误差减小至78%、52%、21%;冠层内8、15、32、47 m高度, Monin-Obukhov相似性边界层参数化方法的标准平均误差分别为283%、184%、227%、167%, 城市冠层参数化方法的标准平均误差减小至54%、46%、52%、73%。
华南沿海地区车载风廓线雷达资料的分析与应用
王志春, 植石群, 丁凌云, 刘尉, 黄俊
2013, 18(2): 195-202. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2012.11089
摘要:
对系统风较小时车载风廓线雷达探测资料与气球探空资料进行了对比, 发现二者一致性较好, 并应用车载风廓线雷达探测资料分析了探测期间惠来海陆风的空间结构和时间演替规律。同时分析了车载风廓线雷达探 测到的“灿都”台风资料, 结果表明车载风廓线雷达对台风外围下沉气流区高空风的三维结构有较强的探测能 力, 能有效地探测到台风登陆过程中地面到高空的水平风切变和垂直气流切变过程, 有助于提高沿海地区防台风抗台风能力。
中国地区日照时数近50年来的变化特征
李慧群, 付遵涛, 闻新宇, 黄建斌
2013, 18(2): 203-209. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2012.11052
摘要:
根据国家气象信息中心给出的逐日日照时数资料, 利用经验正交函数分解(EOF)和Mann-Kendall方法分析了1956~2005年中国地区日照时数的变化趋势、突变情况、时空分布和季节变化特征。研究表明:中国绝大部分地区近50年来日照时数总量呈减少的趋势, 在1980年前后大部分观测站显示有突变, 20世纪 90年代之后减少趋势有所缓解, 保持在稳定偏低的状态;此类变化趋势在东南地区较西北地区更为显著。且日照时数的上述变化主要由于夏季日照的变化造成的。
北太平洋冬季上层海温异常的NPGO模态
吕庆平, 路凯程, 张铭
2013, 18(2): 210-220. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2012.11156
摘要:
利用较高分辨率的全球海洋同化分析系统(SODA)资料, 对冬季北太平洋上层的海温异常做了整层经验正交函数(EOF)分析, 并主要讨论了第二模态的结果。该模态空间结构与经典的北太平洋涡旋振荡(NPGO)一致, 且时间系数与NPGO指数也吻合, 故北太平洋上层海温异常EOF第二模态可称为NPGO模态。这说明NPGO现象不单纯反映在海表面温度异常上, 在上层海温中该现象也存在。在该模态空间场上, 水深100 m以上25°N~30°N的副热带处, 沿纬圈从120°E向东延伸至中东太平洋均为海温正异常带, 其北面则为负异常带, 两者构成双带系统;其中在170°W附近分别有正、负异常大值区, 中心构成南北偶极子;在本州岛以东海域, 从海表直到海洋上层底则有小范围的海温强异常。该模态空间结构的形成与大气NPO模态关系密切, 并与中纬度西风大值带上的风应力异常有关, 是造成NPGO的直接原因。该模态表现出明显的准13年年代际变化, 且对其进行5年滑动平均后发现, 从20世纪70年代中期以来, 该序列的振幅越来越大, 1976/1977年和1988/1989年的两次气候年代际突变均处该序列峰值处。引入了冬季北太平洋上层海温异常的NPGO指数, 其能更好反映海洋上层的NPGO现象及其年代际变化。
淮河流域夏季极端降水事件的统计预测模型研究
陈红
2013, 18(2): 221-231. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2012.11088
摘要:
采用年际增量预测方法, 通过考察与淮河流域夏季极端降水事件发生频次(HRF)年际增量相关的环流, 确定了5个预测因子:冬季北太平洋涛动、12月南极涛动、春季3~4月南印度洋气压、春季3~4月白令海气压、春季3~4月印尼—澳洲附近经向风垂直切变;然后利用这5个预测因子, 通过多元线性回归方法建立HRF年际增量的预测模型, 进而预测HRF。交叉检验表明, 在1962~2005年的后报中, 这个预测模型对HRF显示了较高的预测技巧, 预测结果与实测间的相关系数为0.67, 表现出较高的预测潜力, 对淮河流域夏季极端降水事件的预测具有较大的应用价值。
东亚经向型气压异常偶极模与冬季北太平洋关键区域海温的关系及其数值模拟试验
赵巧莲, 李崇银, 李琳
2013, 18(2): 232-242. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2013.11170
摘要:
进一步从资料分析和大气环流模式的敏感性试验, 对西北太平洋海温异常与亚太中高纬度地区冬季海平面气压异常经向偶极模的关系及影响进行了研究。资料分析表明, 对应冬季亚太地区海平面气压的经向(ME)型偶极模, 西北太平洋中高纬度海温异常的影响存在两个重要关键区。尤其是(40°N~55°N, 150°E~160°W)海区的海温异常与冬季东亚经向型气压偶极模指数IME有明显正相关, (20°N~35°N, 125°E~170°W)海区的海温异常与指数IME有明显负相关。而上述两个关键海区的SSTA对经向型振荡模的影响, 主要是通过热通量异常的作用。敏感性模拟试验清楚表明, 西北太平洋关键区的海温异常对亚洲—太平洋地区冬季海平面气压场的经向偶极模有一定影响。区域1(42°N~62°N, 145°E~165°W)的负异常相对于其自身的正异常来说, 对亚太地区海平面气压场的负经向偶极模贡献更大, 而区域2 [(22°N~42°N, 135°E~175°E)和(26°N~42°N, 175°E~170°W)]的正异常相对区域1的负异常来说对负经向偶极模的贡献更大一些。但是, 单独区域1的负异常海温和单独区域2的正异常海温影响下的海平面气压场响应的负经向偶极模都会有不同程度的位置偏移。当存在区域1的负异常海温和区域2的正异常海温相互匹配的情况下, 亚洲—太平洋地区冬季海平面气压场的负经向偶极模特征更为显著。
中高纬度印度洋海温与西北太平洋夏季台风生成数的相关性
吴胜安, 周广庆, 穆松宁
2013, 18(2): 243-250. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2012.11073
摘要:
从独立性、显著性和滞后性角度分析西北太平洋夏季台风生成数(WNPTYF)与前期中高纬度印度洋海表温度(SST)的关系, 结果表明:前期中高纬度印度洋SST与WNPTYF相关显著, 且独立于热带东太平洋SST(或ENSO)对WNPTYF影响;中高纬度印度洋SST年际变化对WNPTYF年际变化的指示能力相当或超过热 带东太平洋, 综合两者的影响预测夏季西北太平洋台风生成数的变化有非常重要的现实意义。进一步的分析表明, 中高纬度印度洋SST对WNPTYF影响有明显的滞后性, 前期相关显著而同期相关不显著。这种滞后性意味着其前期中高纬度印度洋SST对WNPTYF的影响并不是通过SST的持续性, 而很可能是通过南半球大气活动的持续性及异常信号在大气中的传播而影响到夏季的环流, 最终影响WNPTYF异常。这种影响机制有待进一步研究。
南京地区大气颗粒物影响近地面臭氧的个例研究
蔡彦枫, 王体健, 谢旻, 韩永
2013, 18(2): 251-260. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2012.11111
摘要:
通过对2008年4月2~7日南京地区地面气象观测数据以及两个站点空气质量(O3、NOx、PM10)监测资料的分析, 发现O3和PM10之间存在一定程度的反相关。利用一个光化学箱模式对该个例中大气颗粒物影响近地面臭氧的过程进行模拟, 结果发现大气颗粒物浓度的升高使得气溶胶光学厚度增加20%~40%, 导致NO2和O3近地面光解率下降20%~30%, OH和HO2自由基浓度分别减少20%~50%, 造成O3净生成率下降30%~40%。研究表明, 颗粒物对光化学过程的抑制造成了大气氧化能力的降低, 是近地面臭氧浓度减少的可能原因。
气旋波动研究进程及研究方法
高守亭, 刘丽丽, 周菲凡
2013, 18(2): 261-270. doi: 10.3878/j.issn.1006-9585.2012.11099
摘要(11402) PDF (462KB)(3107)
摘要:
较全面地回顾与阐述了气旋波动研究进程及研究方法, 其中包括Bjerknes气旋模式, 以及Bjerknes and Solherg (1922) 提出的温带气旋生命循环和Petterssen (1956) 对气旋温度结构的描述, 并指出凝结潜热及地形对气旋发展的作用。还较详细地介绍了Petterssen (1956) 气旋发展理论、倾斜涡度发展理论、来自准地转 方程及位涡思考的气旋生成理论, 以及高空超长波系统发展与高空急流加强有利于低层爆发性气旋发展的学术观点, 为气旋的研究提供了历史研究背景、研究思想及方法。