用GRAPES模式输出变量因子作广东沿海海雾预报

通过分析5年(2004—2008年)NCEP的1°×1°再分析气象资料,结合2004—2008年的台站观测资料和2006—2008年海雾野外试验的观测资料建立预报变量因子,利用GRAPES模式得到并输出变量因子。结合NCEP资料分析海雾出现的各种判据和条件,选取湛江、珠海、汕头3站为代表,建立了广东沿海自西向东各地区的海雾MOS判别预报方法,实现了24h的海雾判别预报。对2008年3月湛江和汕头、4月珠海的预报检验表明,该海雾MOS判别预报方法对广东沿海海雾具有一定的预报能力,预报准确率为84%～90%,Ts评分为0.40～0.53,Hss评分为0.52～0.56。     

用近地层温差因子改进广东沿海海雾区域预报

利用2000—2011年的NCEP 1 °×1 °的再分析资料和2010—2011年的台站海雾观测资料,分析了近地层温差因子(T1 000 hPa-T2 m)与海雾发生的关系;尝试将近地层温差因子作为GRAPES模式的预报变量因子,改进广东沿海海雾区域预报。(1) 近地层温差因子与海雾发生有着比较明确的对应关系:当台站出现海雾时,近地层温差一般处于某一时间段的高值区,近地层温差负值明显减小或转为正值。这是近地层暖湿空气平流逐渐加强的结果,存在海雾发生发展的可能。(2) 广东沿海地区暖湿平流的输送具有阶段性和跳跃性,而且是不断增强的;同时,暖湿平流的向北推进与中国沿海海雾自南向北推进的演变过程相一致。(3) GRAPES模式能够较好地模拟和实现近地层温差因子,引入该预报变量因子后,海雾区域预报的准确率、Ts和Hss评分都有明显的提高。      

基于决策树算法的海州湾地区海雾预测北大核心

基于连云港西连岛站点2014—2018年逐小时气象观测资料,经过对海雾事件及气象要素特征的统计分析探寻海州湾海雾发生发展的基本规律,并基于机器学习中的经典的C4.5算法对海雾天气建立气象要素预测模型。结果表明:基于C4.5算法的决策树预测模型能够较为直观准确的对海州湾海雾进行预测,并且该决策树模型具有较高的泛化能力。利用2014—2017年的样本数据进行学习,模型的学习准确率为92.85%,利用2018年的样本数据对模型的泛化能力进行测试,测试准确率为93.51%。决策树算法在海雾预测中具有方便简洁、科学实用,准确率高等特点。     

宁波海雾特征和预报着眼点

本文用1971—2011年石浦站资料及NCEP再分析资料,统计分析宁波各种强度海雾特征和合成分析其出现的天气背景。统计表明：海雾多发生于4—6月,主要出现在23时至次日11时,其中23时至次日02时最多,11时后消散。风力在2~3级的西南或东北风有利于海雾的发生。相对湿度在90%~95%,本站气压在990~1002 hPa时,海雾发生概率随着湿度的增加及气压的减小而增加,但对于能见度≤50 m的强浓雾来说,相对湿度和本站气压范围分别为92%~95%和990~999 hPa,且强浓雾随湿度及气压的增加而增加。宁波海雾通常出现在江淮气旋、冷空气影响前和梅雨锋中低涡东移前。合成分析表明：锋面雾一般形成于系统过境前2～3 d,局地上空西南暖湿气流影响时;或静止锋南侧,局地上空风速较小,且前期有充足水汽汇聚并导致湿层增厚;平流雾形成时上空位于西南涡前部,长时间西南暖湿气流输送,形成一定厚度和范围的湿度层,在该天气背景下,下垫面的气 海温差维持在0~1.5℃左右,露点 海表温差在-0.5~0℃上下。浓雾（强浓雾）的形成需在稳定的大气层结下,长时间深厚的暖湿气流里,同时来自北方的冷海流不断注入宁波沿海。此外,雾的强度与暖平流及海表冷平流的强度有较大关系。这些对宁波海雾及其强度的预报有较好指导作用。     

大连地区及黄渤海域海雾预报方法

分析大连和长海 12a的海雾资料 ,筛选出大连地区及黄渤海域海雾的预报因子 ,确立了海雾预报方法     

丹东附近海域海雾产生的条件及天气学预报方法

使用常规气象观测资料和NOAA-17,EOS/ODIS卫星遥感影像资料,应用个例分析与合成分析相结合的方法,分析了2001～2005年37个海雾个例,揭示了丹东附近海域海雾的变化规律和海雾形成期间的大气、海洋背景条件,研制出了天气学预报方法并对其预报能力进行了检验。     

决策树法在雷电潜势预报中的应用

利用2005年7～9月、2006年6—9月、2007年6月共8个月的闪电定位仪、常规探空以及T213,数值预报产品等资料作样本,应用决策树方法生成四川省未来12小时雷电潜势预报决策树,并通过雷电潜势预报决策树作四川省2007年8～9月雷电潜势预报。结果表明：该方法对雷电潜势预报效果较好。     

GRAPES-TYM模式对我国东部近海海雾预报性能评估

基于2020年上半年我国东部近海站点观测资料和葵花-8卫星反演海雾产品对我国自主研发的GRAPES-TYM模式进行了海雾预报性能评估。点、面检验结果表明：模式48 h和72 h TS分别为0.40和0.36,黄海海雾预报性能最优,34°～37°N海域内大部分站点TS高于0.50。黄海海雾落区预报检验显示均压场形势下预报最准确,平均临界成功指数为0.35;气旋后部海雾多空报。2 m相对湿度预报偏差具有局地性特征,相对湿度低估的站海雾预报击中率、TS相对低,反之亦然。另外,模式对成雾相关气象要素预报误差相对小且对成雾有利时海雾预报基本正确;模式预报风向较实际风向偏东南,易出现冷偏差和湿偏差,虚假的有利温湿条件导致海雾空报。     

粤西沿海海雾天气气候特征及微物理结构研究

利用粤西12个测站2000-2010年常规气象资料及2010年3月湛江东海岛一次海雾过程观测数据,分析了粤西沿海海雾发生的天气气候特征以及湛江东海岛海雾的微物理特征。结果表明：粤西沿海年均雾日数呈西部（17．8d·a^-1）〉东部（7．7d·a^-2）〉中部（3．5d·a^-1）的特点;年际变化差异明显,除2008年外呈逐步升高趋势;年雾日数冬、春季多,夏、秋季少;一天中海雾大部分出现在02：00—08：00,这一时段雾生成的平均概率为50．8％;最多持续时间在1-3d内。海雾生成的综合气象条件主要为：气温15．025．0℃、3小时变压-3．5-2．5hPa、温度露点差0．0-2．0℃、多发风向为NNE-ESE或静风,风速≤7m·s^-1。成雾的天气形势可以分为高压型、低槽型、冷锋型、静止锋型和鞍型或均压场型5类。雾过程中各阶段能见度变化及雾滴谱分布差异较大,平均雾滴谱分布符合指数递减规律,谱型大体上呈“单峰”结构,整个滴谱明显偏向小滴一端,雾滴谱径主要出现在2～10μm。     

Characteristics of the Boundary Layer Structure of Sea Fog on the Coast of Southern China

Using boundary layer data with regard to sea fog observed at the Science Experiment Base for Marine Meteorology at Bohe,Guangdong Province,the structure of the atmospheric boundary layer and the characteristics of the tops of the fog and the clouds were analyzed.In addition,the effects of advection,radiation,and turbulence during sea fog were also investigated.According to the stability definition of saturated,wet air,the gradient of the potential pseudo-equivalent temperature equal to zero was defined as the thermal turbulence interface.There is evidence to suggest that two layers of turbulence exist in sea fog.Thermal turbulence produced by long-wave radiation is prevalent above the thermal turbulence interface,whereas mechanical turbulence aroused by wind shear is predominant below the interface.The height of the thermal turbulence interface was observed between 180 m and 380 m.Three important factors are closely related to the development of the top of the sea fog:(1) the horizontal advection of the water vapor,(2) the long-wave radiation of the fog top,and(3) the movement of the vertical turbulence.Formation,development,and dissipation are the three possible phases of the evolution of the boundary-layer structure during the sea fog season.In addition,the thermal turbulence interface is the most significant turbulence interface during the formation and development periods;it is maintained after sea fog rises into the stratus layer.     

广东沿海强东北季风的气候统计特征

通过对1988－1997年冷空气造成的广东沿海强东北季风过程的气候统计分析，发现广东的强东北季风有明显的月分布规律，而年际变化有逐渐减少的趋势；强东北季风与地面因子相关程度较高，而与850hPa要素相关性较低；同时发现地面冷高压中心位置聚合度较高，但不同月份、不同时次，其中心位置有明显差异。     

从9903号台风移动探讨台风登陆异常路径的条件

通过对９９０３号台风（ＭＡＧＧＩＥ）在广东沿岸移动异常路径的分析探讨,总结出４条定性条件。当这些条件同时达到时,台风的登陆路径可能会出现异常变化。     

华南沿海暖海雾过程中的湍流热量交换特征

湍流交换是海雾中的关键物理过程, 在海雾的热量和水汽平衡过程中起重要作用。本文根据2007年3月24～25日一次海雾的外场观测数据, 分析了海雾过程中近海面湍流热量交换特征; 并在区分风切变机械湍流与雾顶长波辐射冷却热力湍流的基础上, 着重分析了两种不同性质的湍流对海雾发展和维持的作用。结果表明: (1) 本次海雾是在西南低压和变性冷高压的控制下, 来自南海东部暖水区的空气平流在近岸冷海面上形成的暖海雾; 暖海雾中的湍流热量交换过程比冷海雾更为复杂; (2) 在暖海雾的形成和消散阶段, 风切变机械湍流的热量输送起主要作用; 而在发展和维持阶段, 既有风切变机械湍流的热量输送作用, 也有雾顶长波辐射冷却热力湍流的热量输送作用; (3) 风切变机械湍流向冷海面输送热量, 对近海面空气起到降温和增湿作用; 热力湍流同样向冷海面输送热量, 但对雾层起到增温和降湿作用; (4) 暖海雾中的湍流热量交换机制与雾层的非充分混合结构有密切关系。     

Evaluation of the Global and Regional Assimilation and Prediction System for Predicting Sea Fog over the South China Sea

In the South China Sea, sea fog brings severe disasters every year, but forecasters have yet to implement an effective seafog forecast. To address this issue, we test a liquid-water-content-only(LWC-only) operational sea-fog prediction method based on a regional mesoscale numerical model with a horizontal resolution of about 3 km, the Global and Regional Assimilation and Prediction System(GRAPES), hereafter GRAPES-3 km. GRAPES-3 km models the LWC over the sea, from which we infer the visibility that is then used to identify fog. We test the GRAPES-3 km here against measurements in 2016 and 2017 from coastal-station observations, as well as from buoy data, data from the Integrated Observation Platform for Marine Meteorology, and retrieved fog and cloud patterns from Himawari-8 satellite data. For two cases that we examine in detail, the forecast region of sea fog overlaps well with the multi-observational data within 72 h. Considering forecasting for0–24 h, GRAPES-3 km has a 2-year-average equitable threat score(ETS) of 0.20 and a Heidke skill score(HSS) of 0.335,which is about 5.6%(ETS) and 6.4%(HSS) better than our previous method(GRAPES-MOS). Moreover, the stations near the particularly foggy region around the Leizhou Peninsula have relatively high forecast scores compared to other sea areas.Overall, the results show that GRAPES-3 km can roughly predict the formation, evolution, and dissipation of sea fog on the southern China coast.     

FY-4A温度廓线和融合海温数据协同同化的海雾模拟效果分析

利用CODAS实况融合海温和FY-4A温度廓线资料协同同化的方法,尝试改进WRF模式在黄渤海区域的海雾数值模拟效果。分析结果显示,高时空分辨率的CODAS海温显著改善了WRF模式对黄渤海区域海雾模拟性能,模拟雾区范围及强度相比FNL海温模拟结果更接近实况。通过分析雾区各类要素相对海温变化的敏感度,明确了2m气温及比湿,以及海气界面感热、潜热和水汽通量与海温呈现不同程度的正相关,而液态水含量则与海温呈显著负相关。同时,协同同化FY-4A廓线资料可优化WRF模式边界层内湿度及风速垂直分布,改善雾区水汽输送及液态水含量。FY-4A廓线资料和CODAS海温的协同同化能更好地模拟出雾区气象要素的中尺度分布特征,表明高精度和高分辨率的海洋实况资料有利于改善黄渤海区域海雾数值模拟效果。     

都市霾与雾的区分及粤港澳的灰霾天气观测预报预警标准

都市霾与雾的区分是迫切需要解决的问题。霾的出现有重要的空气质量指示意义,而雾的记录,有明确的天气指示意义。通常在平面时已达到饱和的水汽压,对相当于球面的云雾滴来讲就是未饱和的,云雾滴就会蒸发;在水汽条件不变时,云雾滴由于蒸发而变小,导致它的平衡水汽压升高,就更易蒸发掉。在不饱和大气中小于数μm的云雾滴必然蒸发,而且伴随着蒸发云雾滴尺度会进一步变小,导致曲率越来越大,蒸发速率越来越快。过去错误认为凝结核可以在低相对湿度(RH)情况下产生凝结生成雾滴的观点,是忽视了粒子曲率作用的结果,将实验室大颗粒(常常达mm量级)的吸湿性特征,延用至次μm粒子造成的。降温是达到饱和形成雾滴的重要物理过程,云雾是低温下饱和气块的可见标志。在云雾中必然存在凝结或凝华过程,因而必然伴随着潜热释放,这就使云雾内的温度高于环境,在云雾内必然盛行微弱的上升气流,不可能是下沉气流,这些宏观过程在霾层内是不存在的,因而成为识别雾与霾的重要的宏观动力条件。在对历史资料进行统计时,在排除降水、吹雪、雪暴、沙尘暴、扬沙、浮尘、烟幕等视程障碍现象的情况下,通过调试RH,使雾与轻雾反映自然的年际与年代际气候波动,而霾反映由于人类活动而引起的趋势性变化,其限值大体在90%左右,与美国和英国在讨论霾影响能见度(vis)的长期变化趋势中使用的限值RH<90%相同。20世纪80年代以来大幅增加的霾日,绝大部分是由于人类活动影响的气溶胶细粒子污染造成的。依据上述结果和以前的研究,给出了霾与雾区分的概念模型、霾与雾观测的标准和灰霾天气预警信号发布的标准,并介绍了相关的业务产品。     

科学决策是业务系统建设持续发展的根本保证 ——国家气象中心数值预报业务系统建设回忆

回顾了中央气象台60年来,数值天气预报(NWP)业务系统的发展历程。指出NWP系统是一项气象工程系统建设,是多学科理论和技术相结合的结果。回顾了从目标方向、技术路线、工作方式、人才队伍培养以及土建设计等方面的科学决策和实践过程,阐述了科学决策是业务系统建设持续发展的根本保证。从建设事例中可以看到30年来NWP顺利发展的历史证明了科学发展观的正确性。     

2009/2010年冬季云南严重干旱原因的进一步分析

为了揭示2009/2010年冬季云南出现严重干旱灾害的原因,本文利用NCEP/NCAR再分析资料以及云南省台站降水资料计算得到的云南冬季降水指数,讨论了在北半球冬季(12～2月)北大西洋涛动(North Atlantic Oscillation,简称NAO)和云南省降水(旱涝)之间的联系.分析结果表明,在1961/19...