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摘要:利用ARPS（Advanced Regional Prediction System）模式和具有流依賴背景誤差協(xié)方差的集合均方根濾波（Ensemble Square Root Filter，簡稱EnSRF）方法，通過同化多部多普勒雷達資料，對2013年6月23日的強對流天氣過程進行了研究。首先對比同化試驗和觀測的組合反射率因子，檢驗了同化效果。通過計算均方根誤差和離散度，進一步定量評估了同化結(jié)果。再對比模式變量，綜合分析了EnSRF雷達資料同化對模式熱力、動力、濕度和微物理量等變量的影響。最后對集合平均場進行1 km的高分辨率數(shù)值模擬。結(jié)果表明：EnSRF能夠同化出與觀測類似的對流系統(tǒng)，且減弱了南北部的虛假回波。徑向風(fēng)和反射率因子的均方根誤差明顯減少。EnSRF雷達同化能夠明顯優(yōu)化模式的初始場，同化試驗的回波在垂直方向上范圍增加，強度偏弱。在強對流區(qū)域，低層的冷池溫度最多降低6 K，相對濕度最多增加30%。對流區(qū)域的雨水、冰晶和雪的混合比均有明顯增加。模擬發(fā)現(xiàn)同化試驗?zāi)軌蜉^好地模擬出對流系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和位置。

摘要:采用1977—2008年日本氣象廳（JMA）TC最佳路徑集資料和美國氣候預(yù)測中心（CPC）的ENSO資料，設(shè)計了一個考慮熱帶氣旋（TC）尺度信息的累積氣旋能量指數(shù)（SACE），據(jù)此分析了西北太平洋TC活動與ENSO之間的關(guān)系。結(jié)果表明：相比于不考慮尺度效應(yīng)的ACE，引入TC尺度信息的SACE增加了較大強度、較大尺度TC活動水平的權(quán)重，能夠更加準(zhǔn)確地刻畫TC強度及其影響，其與Niño指數(shù)的相關(guān)性進一步增強。SACE能夠更好地表征西北太平洋TC活動與ENSO年際變化的關(guān)系，其對ENSO位相的依賴性相對于ACE更為敏感，是一個能更好預(yù)測ENSO狀態(tài)的因子。TC強度、生命史、頻數(shù)以及尺度均對SACE有一定的貢獻，但生命史的貢獻最大，這一方面說明ENSO主要通過調(diào)制TC生命史來影響SACE，另一方面也說明相對于強度、頻數(shù)和尺度而言，TC生命史更能影響SACE中的ENSO信號。

摘要:基于1959—2014年NCEP/NCAR的逐日再分析資料，首先研究了西伯利亞風(fēng)暴軸各季節(jié)的氣候平均特征，然后以冬季為例，利用能量診斷方程，從能量學(xué)的角度對其的可能維持機制進行了探討，并在上述分析過程中與北半球兩大洋風(fēng)暴軸的特征進行了對比。結(jié)果表明：（1）西伯利亞風(fēng)暴軸一年四季都獨立存在，雖強度要比兩大洋風(fēng)暴軸的強度弱很多且位置偏北，但可以定義為一個弱風(fēng)暴軸。（2）比較來看，西伯利亞風(fēng)暴軸強度的季節(jié)變化與北太平洋風(fēng)暴軸的季節(jié)變化類似。與兩大洋風(fēng)暴軸位于急流東北側(cè)不同，冬季西伯利亞風(fēng)暴軸位于東亞溫帶急流的西側(cè)。（3）進一步的能量分析結(jié)果表明，與兩大洋風(fēng)暴軸一樣，斜壓不穩(wěn)定的能量轉(zhuǎn)換（K_e4）也是西伯利亞風(fēng)暴軸區(qū)域天氣尺度擾動動能的主要來源；而擾動非地轉(zhuǎn)位勢通量散度項（K_e3）和時間平均氣流對擾動動能的平流輸送項（K_e1）也是風(fēng)暴軸下游發(fā)展所需的擾動動能來源之一。

摘要:氣溶膠光散射信息是輻射傳輸模擬、氣候?qū)W研究及大氣海洋遙感等的重要前提，由于其基礎(chǔ)性地位，氣溶膠光散射數(shù)值模擬一直是大氣科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。本文簡明扼要地對氣溶膠光散射數(shù)值模擬技術(shù)的研究現(xiàn)狀進行了綜述，主要內(nèi)容包括以下3個方面：（1）總結(jié)和分析了Mie散射理論在實際應(yīng)用的局限性；（2）對氣溶膠光散射理論進行了歸類，概述了其發(fā)展歷程、研究現(xiàn)狀，重點分析了不同散射理論的基本原理、適用范圍、算法復(fù)雜度及相應(yīng)的優(yōu)缺點；（3）總結(jié)了氣溶膠光散射研究中存在的問題，扼要地概括了氣溶膠光散射數(shù)值模擬的研究熱點及發(fā)展方向。

摘要:本文提出了一種改進后的COTREC方法（CLTREC）。在傳統(tǒng)COTREC方法基礎(chǔ)上，增加了相鄰時刻回波強度連續(xù)約束檢驗和矢量全變分修正，從而使得反演的雷達回波移動矢量場更為連續(xù)。選取了3個登陸臺風(fēng)個例，對方法進行檢驗。結(jié)果表明，CLTREC方法比傳統(tǒng)COTREC方法的外推移動矢量場更平滑，臺風(fēng)環(huán)流特征也更合理?；贑LTREC外推預(yù)報的降水形狀、強度和位置都與觀測更為接近，1 h的臺風(fēng)定量降雨預(yù)報與觀測相關(guān)系數(shù)達0.7以上?？傮w而言，相比傳統(tǒng)的COTREC方法，CLTREC方法改善了臺風(fēng)短時臨近降雨預(yù)報精度。

摘要:準(zhǔn)確估算熱帶氣旋（TC）強度，對于預(yù)測TC發(fā)展、減少財產(chǎn)損失具有重要的意義。前人將TC看作滿足靜力平衡和梯度風(fēng)平衡的軸對稱渦旋系統(tǒng)，基于云頂高度、云頂溫度、海表面氣壓等物理量建立了TC強度估算模型，該模型未考慮環(huán)境垂直風(fēng)切變對TC強度的影響。本文提出一種修正模型，通過統(tǒng)計擬合手段將垂直風(fēng)切變加入原模型中。從2006—2015年的CloudSat資料中篩選出穿心個例共63個。針對云雷達（CPR）數(shù)據(jù)特點，提出根據(jù)反射率因子的垂直分布確定眼墻和外圍邊界位置的方法。分別用原模型與修正模型對這63個TC個例進行強度估算。與最佳路徑數(shù)據(jù)相比，原模型結(jié)果總體偏大，尤其對風(fēng)切變較大、強度較小的個例估算效果不佳。修正模型對于風(fēng)切變大于5 m·s^-1的個例誤差明顯減小，平均絕對誤差MAE、均方根誤差RMSE和平均絕對誤差百分比MAPE分別從5.8 m·s^-1、7.7 m·s^-1和19.5%變?yōu)?.5 m·s^-1、4.9 m·s^-1和11.5%。在一定強度范圍內(nèi)，修正模型估算效果隨著強度的增強而提升。修正模型對于成熟階段的個例效果更好，北半球的估算精度高于南半球，緯度越高，估算誤差越小。試驗結(jié)果表明，用該修正模型估算TC強度是可行的，可以對現(xiàn)有的技術(shù)進行輔助和補充。

摘要:全極化數(shù)據(jù)可以獲取比單極化數(shù)據(jù)更多的目標(biāo)信息，研究發(fā)現(xiàn)C波段交叉極化數(shù)據(jù)同樣可用于海面風(fēng)速反演。針對RADARSAT-2 Fine Quad模式具有全極化成像的特點，以我國東部海域為研究區(qū)，結(jié)合同極化數(shù)據(jù)和交叉極化數(shù)據(jù)反演海面風(fēng)速模型，探究各種極化數(shù)據(jù)的最優(yōu)風(fēng)速反演方法。對于同極化數(shù)據(jù)采用地球物理模型函數(shù)（GMF）和極化率模型（PR）組合的方式進行海面風(fēng)速反演，對交叉極化數(shù)據(jù)采用C波段交叉極化海面散射模型（C-2PO）進行海面風(fēng)速反演，反演結(jié)果與ERA-Interim風(fēng)場數(shù)據(jù)進行比較分析；此外，對ScanSAR模式交叉極化數(shù)據(jù)的后向散射系數(shù)與海面風(fēng)速的關(guān)系進行探索分析。研究結(jié)果表明，RADARSAT-2 Fine Quad模式四種極化數(shù)據(jù)選用合適的模型均可反演出高精度的海面風(fēng)速，其中VH和HV極化數(shù)據(jù)的反演結(jié)果基本相同，交叉極化數(shù)據(jù)反演風(fēng)速效果好于同極化數(shù)據(jù)，同時，ScanSAR模式交叉極化數(shù)據(jù)的后向散射系數(shù)隨海面風(fēng)速的增大表現(xiàn)出一定的線性變化趨勢。全極化模式數(shù)據(jù)在海面風(fēng)速反演上表現(xiàn)出比單極化模式數(shù)據(jù)較為明顯的優(yōu)勢，將成為未來海面風(fēng)速反演的發(fā)展方向。

摘要:利用中尺度WRF模式，NCEP/NCAR再分析資料以及常規(guī)氣象觀測資料，對2014年7月11—12日發(fā)生在江淮地區(qū)的一次颮線過程進行數(shù)值模擬、地形敏感性試驗和對比分析，研究了在經(jīng)過大別山地形時颮線內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)的變化特征以及地形對其發(fā)展的影響。結(jié)果表明：（1）颮線經(jīng)過大別山主體時在山前加強以及過山后迅速減弱的主要原因與山前對流不穩(wěn)定、上升運動大于山后有關(guān)；（2）大別山東部邊緣對颮線的加強有增幅作用：當(dāng)午后颮線移至大別山東部邊緣時，東部邊緣的谷風(fēng)加強并強迫對流單體在颮線的前部新生，試驗得出谷風(fēng)可使低層風(fēng)速最大增強6 m·s^-1左右，若無山谷存在時前向新生單體不再出現(xiàn)；（3）經(jīng)地形敏感性試驗得出：地形引發(fā)的大別山東部背風(fēng)一側(cè)的背風(fēng)波擾動，有利于颮線內(nèi)部對流單體的發(fā)展與加強，同時充沛的水汽補充，也是下山后颮線加強的因子之一。

摘要:將IGS發(fā)布的超快星歷與最終星歷中衛(wèi)星的坐標(biāo)及鐘差進行對比，初步驗證IGS超快星歷的精度。在此基礎(chǔ)上，以美國國家海洋和大氣局ARM實驗中GPS連續(xù)運行參考站一周的觀測數(shù)據(jù)作為實驗對象，利用Bernese軟件分別使用IGS最終星歷以及超快星歷進行GPS反演大氣水汽含量的數(shù)據(jù)解算，將得到的基線精度以及對流層延遲值進行對比，結(jié)果表明采用最終星歷和超快星歷得到的基線精度基本相同，但對流層延遲值相差較大，并且差值較大的時刻一般出現(xiàn)在超快星歷的外推時刻，并隨著外推時間的增加逐漸增大。為此，本文設(shè)計了滑動式動態(tài)星歷選擇方案，通過實驗驗證，該優(yōu)化方案能有效的提高近實時對流層延遲解算精度，滿足GPS近實時反演大氣水汽的精度要求。

摘要:本文對南京地區(qū)2015年的一次強降雪過程進行了濕位渦診斷分析，根據(jù)2008—2015年的57次強降雪個例歸納出了積雪效率與地面2 m氣溫的關(guān)系。結(jié)果表明：濕位渦正壓項對降雪強度變化有較好的指示意義；結(jié)合濕位渦斜壓項和地面氣溫可以較好地判斷降雪落區(qū)，且強降雪落區(qū)和濕位渦斜壓項的大值中心對應(yīng)較好；積雪效率和地面2 m氣溫是分段函數(shù)關(guān)系，利用該統(tǒng)計關(guān)系及氣溫、降雪量的預(yù)報，可以作出積雪深度的預(yù)報。

摘要:利用1982—2014年汛期影響海南的熱帶氣旋頻數(shù)、NCEP/NCAR逐月再分析資料和CFSv2模式歷史回報數(shù)據(jù)，分析了熱帶氣旋頻數(shù)特征及同期環(huán)流特征，并利用逐步回歸構(gòu)建基于模式有效預(yù)測信息的熱帶氣旋頻數(shù)預(yù)測模型。結(jié)果表明：汛期影響海南熱帶氣旋頻數(shù)的異常與同期大尺度環(huán)流變化密切相關(guān)，且CFSv2模式對其環(huán)流影響關(guān)鍵區(qū)具有較好的預(yù)測技巧，包括南海到熱帶太平洋的海平面氣壓、500 hPa位勢高度場、低層風(fēng)及熱帶太平洋緯向風(fēng)切變。據(jù)此，利用逐步回歸構(gòu)建熱帶氣旋頻數(shù)預(yù)測模型，其26 a交叉檢驗中實況與預(yù)測相關(guān)為0.88，距平同號率達88%；6 a預(yù)測試驗僅2 a預(yù)測與觀測反號，可見模型具有良好的穩(wěn)定性和預(yù)測技巧，可為汛期熱帶氣旋頻數(shù)預(yù)測提供依據(jù)。

摘要:利用NCEP/NCAR（1°×1°）的逐6 h再分析資料、WRF中尺度預(yù)報模式，對2014年7月30—31日發(fā)生在江淮地區(qū)的一次強颮線天氣過程進天氣學(xué)分析和數(shù)值模擬研究。研究結(jié)果表明，此次颮線過程是在高空槽后有強冷空氣輸送、中層階梯槽引導(dǎo)干冷空氣南下并疊加在低層暖濕氣流之上的有利背景條件下產(chǎn)生的，低空切變線是此次颮線過程的重要觸發(fā)機制。在颮線成熟階段，氣流下沉速度極大值區(qū)在高（低）層與霰（雨水）混合比極大值區(qū)有很好的對應(yīng)關(guān)系，水凝物粒子下落時對周圍空氣的拖曳作用是下沉氣流形成的關(guān)鍵。雨水蒸發(fā)率影響颮線維持期間地面冷池的強度和分布，雨水蒸發(fā)率越大，地面冷池強度越強、范圍越廣；雨水蒸發(fā)率越小，地面冷池越弱，甚至消失。雨水蒸發(fā)率與地面風(fēng)速也有很好的正相關(guān)性，增大雨水蒸發(fā)率可使地面風(fēng)速增大，使模擬的地面最大風(fēng)速更接近實況。

摘要:基于氣象臺定量預(yù)報數(shù)據(jù)和自動土壤水分監(jiān)測數(shù)據(jù)等實時和歷史資料，采用土壤水分平衡原理，研究了遼寧省未來7 d土壤墑情逐日滾動預(yù)報方法。結(jié)果表明：預(yù)報模型穩(wěn)定性好，能夠較好地模擬出遼寧省未來7 d土壤墑情的定量演變趨勢，首次實現(xiàn)了土壤墑情的定量化預(yù)報、精細化（縣級）預(yù)報及逐日滾動預(yù)報。該方法成功實現(xiàn)的關(guān)鍵之處在于采用回歸分析方法實現(xiàn)了氣象臺提供的預(yù)報要素和模型所用預(yù)報要素之間的轉(zhuǎn)換。

摘要:基于1936—2014年紅水河天一電站流量與印度洋海表溫度的相關(guān)分析，構(gòu)建了熱帶東印度洋海溫關(guān)鍵區(qū)指數(shù)（ETIOI）。研究表明，該指數(shù)與電站流量的關(guān)系具有顯著的、持續(xù)的和穩(wěn)定的反相關(guān)關(guān)系。對ETIOI的冷暖位相年合成分析表明，當(dāng)ETIOI處于冷位相時，夏秋季節(jié)，南亞和東亞夏季風(fēng)均較正常年份增強，激發(fā)東亞地區(qū)出現(xiàn)西南風(fēng)和偏東風(fēng)異常，有較多的水汽從印度洋、孟加拉灣和西北太平洋向華東、華南輸送，使這里的云量增多，對流增強，降水增多，進而增大天一電站流量。反之，ETIOI處于暖位相時，各個季節(jié)中，華中、華南和西南地區(qū)均以北風(fēng)異常所控制，使這些地區(qū)受異常的干冷氣團影響，水汽輸送減少，對流減弱，降水少而導(dǎo)致紅水河天一電站流量減小。因此，熱帶東印度洋關(guān)鍵海區(qū)的海溫指數(shù)可以作為影響夏秋季節(jié)紅水河流域徑流變化的關(guān)鍵因子，可為該流域的徑流預(yù)報提供一種思路。

摘要:2013年7月1—2日，遼寧地區(qū)出現(xiàn)了持續(xù)時間較長的暴雨天氣過程，此次過程可以分為3個階段，其中包括兩次暖區(qū)降水和一次冷鋒鋒面與暖區(qū)降水共存的過程，第一階段的暖區(qū)降水和第三階段的鋒面降水形成了西北雨帶，第二階段的暖區(qū)降水形成了東南雨帶。利用NCEP再分析資料、常規(guī)自動站觀測資料、加密自動站觀測資料和衛(wèi)星資料，詳細分析了此次過程中各階段降水產(chǎn)生的機制以及鋒面降水和暖區(qū)降水的主要物理差異。結(jié)果表明：暖區(qū)強降水主要出現(xiàn)在干線冷濕氣團一側(cè)或地面輻合線附近，并且由于暖區(qū)高溫、高濕的特點，其產(chǎn)生的降水通常比鋒面附近強，同時暖區(qū)降水與鋒面降水在觸發(fā)機制、中尺度環(huán)境條件、動力、熱力結(jié)構(gòu)等方面也存在著差異。