沙尘浓度资料与AMSU辐射率资料同化在GRAPES_SDM沙尘暴模式中的应用

利用GRAPES_SDM沙尘暴模式及GRAPES_3DVAR系统,设计了4种试验,分别为没有同化的CTRL控制试验、仅同化探空资料的noPM试验、同时同化探空和PM10的PM试验和同时同化探空和AMSU辐射率资料的NOAA试验,对2011年4月28日-30日发生在中国北方地区的一次大范围沙尘暴过程进行了分析和对比模拟试验。结果发现：仅同化探空资料时,模式能够反映出沙尘天气系统的发展演变情况,但沙尘天气分布范围和强度的模拟效果没有明显改进;初始场中考虑了PM10沙尘浓度的分布后在很大程度上能够改善GRAPES_SDM沙尘暴模式对沙尘分布范围和强度的模拟效果;同化AMSU辐射率资料后,模式对500 hPa环流形势和200 hPa高空急流均有较好的模拟效果,从而模式对沙尘分布范围的模拟能力也有较好的改善,但对沙尘天气强度的模拟略有增强。这不仅说明PM10和ASMU辐射率资料的使用对于提高沙尘暴过程模拟效果是可行的、必要的,而且也为这两种资料用于沙尘暴预报奠定了一定基础。     

近年来GRAPES-SDM沙尘模式预报效果检验评估

使用天气学检验方法,对中国气象局兰州干旱气象研究所目前使用的GRAPES-SDM沙尘暴预报业务模式在2008-2011年春季沙尘天气预报情况进行检验评估。结果表明：①自2008年以来,GRAPES-SDM沙尘暴模式对中国北方区域沙尘天气的模拟预报能力较好,TS评分和预报效率保持较高的水平;②模式对内蒙古地区、河套地区及甘肃河西地区的预报效果最好,但常有空报或预报沙尘强度偏强的现象;模式能预报出南疆盆地的沙尘天气,但常有预报范围偏小、强度偏弱的现象;对青海地区的沙尘天气常有漏报现象;③模式对沙尘暴频发地区的预报效果较好,对沙尘天气偶发地区容易漏报,模式对新疆东部、内蒙古中西部地区空报较多;④模式对大范围沙尘天气过程的预报能力较好,对零星沙尘天气预报能力较差。通过检验,我们还提出了改进和完善GRAPES-SDM沙尘暴预报系统的一些建议。     

西北地区春季多雨与少雨年的高空环流特征

对西北地区1961—2000年119个气象站的春季降水,分析了其空间分布和时间变化及其多雨与少雨年的500 hPa高度场、OLR场、700 hPa风场、湿度场。结果表明:多雨年中纬度500 hPa春季高度距平场东正西负,东亚大槽弱,欧洲低槽强,700 hPa春季矢量风距平场非洲至欧洲、西伯利亚海和菲律滨海盆为辐散区,印度和中国西北地区为辐合区,北半球欧亚700 hPa春季比湿距平场正中心位于阿拉伯海到孟加拉湾和长江流域,OLR主要负距平中心在东南沿海和孟加拉湾,西北地区亦为负距平,主要正距平中心在西太平洋。少雨年500 hPa春季高度距平场西正东负,中亚到新疆的高压脊强,东亚槽偏强,700 hPa春季矢量风距平场欧洲、西西伯利亚、泰国为辐合区,中国西北地区为辐散区,700 hPa春季比湿距平场正中心位于孟加拉湾和菲律宾海盆,OLR负距平中心在东南沿海—青藏高原北—新疆北部,西北地区亦为正距平,主要正距平中心在西太平洋。     

2013年春季沙尘天气特征及其成因

2013年春季,我国共出现了7次沙尘天气过程,其中沙尘暴2次,扬沙5次,是沙尘天气频次总体偏少,但发生时间偏早、影响范围较广的一年。通过对2012/2013年冬季及2013年春季天气气候特征的分析表明：（1）2012/2013年冬季,西伯利亚高压脊较常年平均明显偏弱,影响我国北方地区的西北气流及冷空气偏弱,我国大部地区气温偏高,不利于冬季土壤冻结,土质较为疏松,加之蒙古国及内蒙古大部地区纬向风为偏西风的正距平区,有利于起沙及沙尘粒子向偏东方向输送,这是造成2013年沙尘天气早发的主要原因;（2）2013年春季,我国北方大部地区处于该弱脊脊前西北气流,我国北方除东北地区气温较常年偏低外,其他大部地区气温均偏高,土壤解冻较早,加之3~4月降水偏少,植被状况偏差,土质疏松,是形成沙尘天气的主要原因;（3）气温偏高、降水偏少、土壤湿度降低,但2013年春季沙尘暴反而减少了,说明这些因素并不是沙尘暴发生的直接因素,而是造成沙尘暴发生的短期天气气候变化的间接原因。     

南亚高压与西太平洋副热带高压对我国西南地区夏季降水异常的影响

利用1961～2010年全国台站观测资料中逐日平均降水资料,及同期NCEP／NCAR再分析资料,通过统计方法,研究分析了南亚高压东脊点和西太平洋副热带高压西脊点对我国西南地区夏季区域降水的影响。分析得到：对于1961～2010年我国西南地区夏季降水异常,南亚高压与西太平洋副热带高压其东西脊点之间的经距,在31候、36～37候以及45～46候,体现出明显异常特征。特别是涝年和旱年对比中,在这3个时段上存在明显差异。并且发现,31候时南亚高压东脊点与西太平洋副热带高压西脊点之间经距,与前一年的差距越大,我国西南地区该年夏季降水偏多,特别是中部与东部,效果更为显著。     

我国西南干旱研究最新进展综述

随着全球气候变化,重大干旱等极端气候事件有增加趋势。我国历来是受干旱危害最严重的国家之一,近年来干旱强度和受旱区域不断增加,而且开始由干旱半干旱区向湿润区发展。雨水充沛、气候湿润的西南地区,近年来发生持续数年的严重干旱事件,给当地社会经济造成重大损失,并引起了广泛关注。许多学者也对西南干旱进行了分析研究,他们通过分析西南地区降水和温度的时空分布特征,以及影响西南干旱的大气环流和天气系统,寻找造成西南干旱的发生规律、特征和形成机理;还有学者运用干旱指数、卫星遥感等方法研究了西南干旱的监测技术。本文研阅了近10 a来大量相关文献,对西南干旱的最新研究成果进行了总结和评述,力图为西南乃至其它区域干旱的研究提供借鉴,为干旱防灾减灾提供帮助。     

青藏高原夏季旱涝与大尺度环流的关系

利用欧洲中心ERA-40再分析数据和降水观测数据,分析了大尺度大气环流和海表温度对青藏高原夏季极端干旱与湿润的影响。研究指出,该地区的极端干旱和湿润事件与北大西洋／欧洲地区的环流异常以及横跨欧亚大陆的波列有关。西藏地区夏季发生干旱时,在北欧的斯堪的纳维亚上空会产生由北大西洋西南一东北向的风暴轴支配的强高压异常现象,产生沿“大圆路径”跨越欧亚向南传播至亚洲东南部的波列,并通过反气旋一气旋偶极子调整高原北部和东部流场,进而抑制孟加拉湾水汽向高原地区的输送。西藏地区夏季异常多雨时,纬向横跨大西洋的风暴轴引起欧洲中部低压异常,与之相关联的副热带西风急流和热带东风急流向北移动;与此同时,在北大西洋形成了沿着朝赤道方向路径传播的波列,使其更有利于到达副热带急流入口区（而不是进一步向南传播）。然后,当波列穿越地中海和阿拉伯海到达印度时被再次加强,并与（印度）季风的偏西风分支相互作用,为西藏地区带来充足的水汽。海表温度对于由厄尔尼诺（拉尼娜）／南方涛动和印度洋偶极子引发的青藏高原极端和严重干旱（湿润）事件具有指示意义。当热带北大西洋海表温度明显偏冷时,青藏高原同时或者滞后出现干旱。     

西北区域几次暴雨过程中的自组织现象

通过涡旋自组织动力学方法对西北地区几次暴雨过程进行了分析,得到了一些暴雨过程中降水云团自组织预报的判据和指标：（1）产生暴雨的云团发展演变大都经历了由无组织到有组织、由不规则云形到有规则云形的过程;（2）造成甘肃暴雨过程的降水云团一般由2～4个范围在35km×35km左右的小云团合并而成,合并过程一般为两两合并,范围在...     

美国干旱监测预测业务发展及其科学挑战

干旱是全球普遍存在的对人类影响最为严重的一种自然灾害。近百年气候显著变暖和社会快速发展,加剧了干旱的影响程度,增强了干旱灾害的风险,给全球农业、水资源、生态环境安全以及社会可持续发展造成巨大威胁。提高干旱监测和早期预警技术是应对、管理干旱以及减轻干旱脆弱性的基础。本文介绍了近年来美国在干旱监测、预测业务及研究方面取得的新进展,回顾了美国在区域和全球尺度下干旱监测及数值模式预报系统的发展,重点概述了干旱科学研究与技术进步,并结合2016年美国政府部门的抗旱任务书,讨论了干旱监测和预测面临的机遇与挑战,为我国干旱监测与预测发展提供新视角。     

一种利用MODIS数据的夏玉米物候期监测方法

采用MODIS数据重构夏玉米归一化植被指数生长曲线,提取并建立特征点位对应日期与作物进入不同物候期的实际日期之间的最佳匹配关系。研究表明:使用改进的SG（Savitzky-Golay）迭代滤波对最大值合成后的植被指数时间序列做平滑处理并进行Logistic曲线拟合,可得到时间分辨率为1 d的作物生长过程曲线,经与2013-2014年物候期实测数据匹配,选择利用动态阈值1提取七叶期,均方根误差为5.4 d;利用曲率最小值提取拔节期,均方根误差为6.4 d;利用动态阈值2提取抽雄期,均方根误差为6.0 d。经2015年物候期实测数据验证,3个关键物候期的遥感监测误差均在6 d以内。利用该方法可提高基于遥感数据开展大面积作物物候期监测识别的效率和准确率。