多源观测资料在LAPS中尺度分析场中的作用分析

利用LAPS系统,分别针对华中、华南两个区域,将2008—2010年5—7月采集的观测资料进行融合同化分析,设计几种敏感性试验方案,以探空资料为客观标准,对比分析各种观测资料对LAPS分析场各要素误差的作用。将LAPS分析资料和FNL再分析资料做比较,给出融合多种观测资料后LAPS分析场的误差精度。结果表明,LAPS融合同化雷达资料、探空资料、地面观测资料后所得到的分析场误差最小;雷达资料和探空资料的融合对于改善风场及温度场的分析具有正效果,并可减小低层相对湿度误差;融合地面资料后能改善低层的温度场和湿度场分析,但对中高层无影响。对比试验期间各要素总均方根误差可发现,LAPS分析的温度、风向和风速较FNL再分析资料有明显改善,各要素误差在观测误差范围内;高度误差在中低层小于10 m,高层小于20 m;温度误差在1℃左右;相对湿度误差在中低层小于20%,高层误差较大;850hPa以上风向误差较小,不超过20°,风速误差小于2m·s-1。     

华中区域LAPS中尺度分析场的检验与评估

本文利用LAPS融合地面观测资料、探空资料、雷达资料形成中尺度分析场,将该分析场与实况降水、雷达同波、TBB图进行对比,发现LAPS分析场具有中尺度系统的描述能力.设计了融合不同观测资料的试验方案并计算了各种试验方案的均方根误差,定量对比分析了各种资料在LAPS系统中的作用,结果表明LAPS融合所有观测资料后得到的分析...     

LAPS分析场在一次强对流天气过程尺度分析中的应用

利用LAPS（local analysis and prediction system）同化系统融合多种观测资料,对2010年8月25日发生在上海的一次强对流天气过程进行中尺度分析。结果表明,这次强对流天气主要是由中、低空中尺度辐合系统直接触发形成的。强对流形成阶段,地面有分散辐合形成并逐渐加强,成为触发中尺度垂直环流的主要机制,垂直结构上出现低层辐合高层辐散的有利配置,风暴中心附近出现明显的上升气流区,中高层相对湿度显著增加。成熟阶段,强对流云体中心附近的对流层底层开始出现下沉气流,上升气流在其拖曳作用下明显倾斜。衰减阶段,下沉气流加强使中尺度环流动力结构和水汽供应受到破坏,垂直结构上转为底层辐散高层辐合。因此,与天气尺度分析相比,基于LAPS的中尺度分析能更深刻地揭示中小尺度系统的三维结构和时空演变特征。     

GRAPES全球四维变分同化分析场质量的初步诊断分析

为了深入认识全球四维变分同化系统(Global Regional Assimilation and Prediction System Four-Dimensional Variational,GRAPES 4DVAR)分析场质量,利用2019年3月1日至2020年2月29日GRAPES 4DVAR 7层等压面的高度、...     

CLDAS融合土壤相对湿度产品适用性评估及在气象干旱监测中的应用

基于2008—2017年全国自动气象观测站逐旬土壤相对湿度观测数据,综合评估中国气象局陆面数据同化系统（CMA Land Data Assimilation System,CLDAS）0～20 cm层融合土壤相对湿度产品在中国地区的适用性,评估表明CLDAS土壤相对湿度产品在中国东北、西北、江南大部及华南等地区存在较大系统性误差,总体上适用性较差。为消除CLDAS土壤相对湿度产品的系统性误差,采用回归订正法、7旬滑动平均订正法和临近加权前旬订正法对CLDAS土壤相对湿度产品进行误差订正处理,对订正结果评估发现：订正处理后CLDAS土壤相对湿度产品与站点观测的相关性显著增加,系统偏差基本消除,适用性明显提高,3种订正方法中临近加权前旬订正法的订正效果最优。最后,采用经不同方法订正后的CLDAS土壤相对湿度产品对2017年5月东北—华北地区一次气象干旱个例进行重现,对比验证表明：相对其他两种订正方法,经临近加权前旬订正法处理后的CLDAS土壤相对湿度产品能更为精准地重现2017年5月东北—华北地区气象干旱的落区和强度。〖JP〗     

内蒙古2018年气象远程教育培训质量评估分析

文章利用中国气象局远程教育网统计的内蒙古气象职工2018年参加气象远程学习的情况,对内蒙古气象职工全年远程学习的质量进行评估。结果表明:(1)开展远程培训只有满足组织需求、岗位需求和个人需求的有机统一,才能使学员真正学深悟透,保证考试的通过率,并将理论知识应用于业务工作中。(2)对于学员普遍难以掌握的专业知识,通过多次重复学习可以加深学员的理解,显著提高远程培训的质量。(3)推进省级优秀学习点的评比工作可以有效带动全区气象职工进一步提升远程学习的积极性和学习效果。     

两套新型高分辨率再分析降水资料在湖南年季尺度上的适用性评估

利用1979-2018年实测降水资料对同期中国区域地面气象要素数据集(China Meteorological Forcing Dataset,CMFD)、中国全球陆面再分析40年产品(CRA-40/Land,CRA-40)再分析降水资料在湖南省内的均值、年际变化和相关性等进行比较评估.结果表明:(1)在年平均降水分布...     

CHILL、NEXRAD雷达测瞬时暴雨数据的质量评估

雷达可以获取较高时空分辨率的瞬时降水信息,这对河流流量、洪水预报等至关重要.但由于雷达测雨本身的复杂性,使得测雨结果仍存在误差.本文针对美国丹佛机场附近范围内2008年8月9日的一场降雨,对CHILL及NEXRAD雷达获取的降雨数据,利用METv3.0软件,采用l km×1 km网格及UW-MEAN插值方法,对测雨数据质量进行评估.结果表明:利用METv3.0软件可以进行雷达测雨数据质量评估,能得到测雨可靠的统计分析结果,CHILL雷达的RZK反演模式中研究区的测雨效果最好,降雨强度高估或低估的趋势减弱.所给出的结果对雷达测雨效果的进一步研究及METv3.0在雷达测雨数据分析中的应用研究有重要参考价值.     

三套再分析降水资料在中国区域的对比评估

利用1979-2018年实测降水资料对同期中国区域地面气象要素数据集（China Meteorological Forcing Dataset,CMFD）、中国全球陆面再分析40年产品（CRA-40/Land,CRA-40）再分析降水资料在湖南省内的均值、年际变化和相关性等进行比较评估。结果表明：（1）在年平均降水分布上,两套再分析资料对少雨区反映均较好,CMFD对湘西北、湘南地区降水分布反映较CRA-40好,而CRA-40对湘东地区降水分布反映好于CMFD。（2）CMFD资料和CRA-40资料的降水值绝对偏差均主要集中在0~50 mm和50.1~100 mm区间,CMFD资料分别占比56.8%和20%,CAR-40资料分别占比40%和35.8%。（3）在多年各季平均降水分布上,CMFD资料的四季平均降水均以大于实况值为主;CRA-40资料四季平均降水在湘北以负偏差为主,在湘南则以正偏差为主。（4）在年平均降水的年际变化上,两套资料各时段变化趋势均与实况一致,1979-1984年、1999-2010年年降水量呈减小趋势,1985-1998年、2011-2018年为增加趋势,对比各时段气候倾向率可知,CMFD降水资料较CRA-40更接近实况。（5）两套再分析资料的降水与实况降水的相关系数普遍在0.75以上,有90%以上的站点相关系数通过0.05显著性水平检验,再分析降水资料与实况降水资料的年际变率相关性在湘北和湘南地区最好、在湘中一带较差。

     

四川省地面气象自动站观测数据质量分析与评估

利用经过质量控制的国家站和区域站逐小时气象观测资料,针对四川省资料一体化业务运行近5年的地面自动站数据质量进行分析与评估。结果表明：国家站数据质量整体呈优良水平,随着2020年4月四川省自动化观测的转变,可用率存在由高向低的显著突变,随后逐步上升。区域站数据质量低于国家站,但总体呈显著上升趋势。从季节变化看,导致可用率降低的主要原因为数据缺测,国家站可用率在汛期偏低而非汛期偏高,区域站则与之相反。从日变化看,区域站数据可用率在白天大于夜间,于17时达到峰值后直至凌晨均呈下降趋势。从空间分布看,四川盆地数据可用率最高,盆地西部与高原过渡区域数据可用率大多偏低。从区域站各要素质量看,风向风速可用率最高,降水可用率最低且各月波动较大,各要素缺测率相关性较好,主要是通讯故障或软件故障造成的整站资料缺测。总之,地面自动站质量存在显著的季节波动、日变化和空间分布特征,但整体上表现较为稳定且呈一定的上升趋势。     

一次西南涡特大暴雨的中尺度诊断分析

采用LAPS中尺度分析模式大气资料,对2008年7月一次西南涡暴雨过程进行天气学降水运动的中尺度诊断计算与分析。诊断计算包括：可降水量、层结不稳定能量、对流可降水量、水汽权重平均风速、水汽通量散度、云水、云冰总量及其通量散度和垂直速度与凝结函数降水率等。结果表明：“西南涡-切变线”系统的暴雨发生在暖湿气团与变性冷气团之间的中尺度风场辐合上升运动区,中尺度雨团发生在层结不稳定的暖湿气团一侧。计算的中尺度垂直运动与凝结函数降水率场,降水率为暴雨到特大暴雨。计算的水汽通量辐合降水率与凝结函数降水率不会完全重合,且水汽通量辐合既可致中尺度“雨”,又可成大尺度“云”,并且云水、云冰通量辐合/辐散,可解释为它们的“正”/“负”碰并增长,而碰并增长产生水凝物增量（降水率）也促成大暴雨。因此,在凝结函数降水率场中产生的中、小尺度对流雨团,加上水汽与云水、云冰通量辐合及其碰并增长,并且借助层结不稳定能量释放和可能产生的强迫“次级环流”及水汽与云水、云冰输送,是这次“西南涡-切变线”系统造成襄樊特大暴雨的天气学成因。     

High-resolution mesoscale analysis data from the South China heavy rainfall experiment (SCHeREX): Data generation and quality evaluation

In this study, the observational data acquired in the South China Heavy Rainfall Experiment (SCHeREX) from May to July 2008 and 2009 were integrated and assimilated with the US National Oceanic and Atmospheric Administration’s (NOAA) Local Analysis and Prediction System (LAPS; information available online at ). A high-resolution mesoscale analysis dataset was then generated at a spatial resolution of 5 km and a temporal resolution of 3 h in four observational areas: South China, Central China, Jianghuai area, and Yangtze River Delta area. The quality of this dataset was evaluated as follows. First, the dataset was qualitatively compared with radar reflectivity and TBB image for specific heavy rainfall events so as to examine its capability in reproduction of mesoscale systems. The results show that the SCHeREX analysis dataset has a strong capability in capturing severe mesoscale convective systems. Second, the mean deviation and root mean square error of the SCHeREX mesoscale analysis fields were analyzed and compared with radiosonde data. The results reveal that the errors of geopotential height, temperature, relative humidity, and wind of the SCHeREX analysis were within the acceptable range of observation errors. In particular, the average error was 45 m for geopotential height between 700 and 925 hPa, 1.0–1.1°C for temperature, less than 20% for relative humidity, 1.5–2.0 m s⁻¹ for wind speed, and 20°–25° for wind direction. The above results clearly indicate that the SCHeREX mesoscale analysis dataset is of high quality and sufficient reliability, and it is applicable to refined mesoscale weather studies.     

天津一次局地大暴雨中尺度对流系统组织化特征与成因

应用常规观测资料与地面加密自动站、卫星云图、多普勒雷达等多种非常规观测资料以及雷达变分同化分析系统(VDRAS)分析场资料,对2013年7月1日天津南部大暴雨中尺度对流系统的结构、演变特征及其成因进行了分析。结果表明:(1)大暴雨发生在副热带高压边缘暖湿气流、低空700—850 h Pa暖性切变线、高低空急流有利配置的背景下,属暖区暴雨。(2)大暴雨由若干β中尺度对流云团合并加强后的α中尺度对流云团造成,对应雷达,强降雨是由西南方向不断移入天津南部的γ中尺度对流单体发展加强,并先后组织成若干东—西向带状β中尺度对流系统先东北后偏东方向移动造成的,在大港南部有列车效应,具有典型的热带型降水回波特征。(3)逆风区的出现、中空急流向低层伸展,低空急流、超低空急流先后形成并加强,是降水强度加强的重要原因。(4)地面中尺度切变线的维持、加强和中尺度低压倒槽东移、发展、入海加强为中尺度气旋,是先后造成对流单体发展加强并组织成带状中尺度对流系统的两个中尺度系统。(5)近地层中尺度切变线是地面中尺度切变线形成的原因,对流单体前侧的偏南冷性水平出流的叠加,一方面增强了沿切变线的辐合,一方面也加大了低层的水汽输送;带状对流系统后侧的偏北冷性水平出流与东南气流形成的中尺度切变线是地面中尺度气旋形成的原因。     

华中区域LRUC系统的构建与试验

如何将区域观测资料在中尺度模式中快速有效同化是提高区域精细化数值预报准确率和时效性的关键所在。本文简单介绍了基于LAPS和WRF建立的快速循环同化预报系统LRUC,以一次影响长江中游的典型梅雨锋暴雨过程为例,设计几种试验方案,结合实况降水分布,对比分析华中区域多普勒雷达资料循环同化对改善暴雨预报的作用;根据个例试验结果,设计批量后报试验方案,对比分析雷达资料同化对华中区域2007年主汛期(6—8月)多个时效降水预报评分。暴雨个例试验结果表明,华中区域多普勒雷达资料在LAPS中的同化,能为WRF提供更优初值场;同化华中区域地面资料和雷达资料后,比仅同化地面资料更能改进模式初值,改善模式降水预报,且降雨量级越大,24 h降水预报TS评分越高。批量后报试验结果表明,建立的快速循环同化预报系统LRUC,能对区域多源观测资料进行多时次循环同化分析,为模式初值增加观测资料的时间演变信息,提高模式对暴雨量级降水的预报水平;系统具有稳定性和一定的评分水平。     

2011年江苏南部两场大暴雨对比分析

利用高分辨率的加密气象自动站资料、FY2D卫星资料、多普勒雷达资料、常规观测资料以及6 h 1次的NCEP再分析资料等,对2011年6月18日和2011年7月18日江苏地区分别发生在梅雨期开始阶段和结束阶段的两场暴雨进行中尺度天气系统演变和雷达回波参数等特征的对比分析。结果表明:(1)6月18日的天气形势是典型的梅雨期降水形势,在梅雨锋附近产生了区域性暴雨。水汽输送主要是对流层中低层的西南暖湿气流。7月18日的局地暴雨则是出现在低压倒槽顶端右侧的偏东气流中。(2)两次暴雨过程强降水发生前都存在对流层低层辐合快速增强的过程。7月18日暴雨强降水发生前散度值下降则更为迅速。(3)两次暴雨过程中强降水区都出现在地面辐合系统附近的东北气流中,且随着地面辐合系统移动。(4)两次暴雨过程都出现了T_BB低于-62℃的强对流云团。(5)6月18日,与多个线性排列的"逆风区"对应的强回波中心形成了"列车效应";7月18日,对流回波带上单体不断流入,在低空急流左前端合并成团状强对流区,分别是形成两次暴雨的重要原因。     

The effect of the subtropical jet on the rainfall over southern China in January 2008

ABSTRACT The third precipitation episode of China＇s great snowstorms of 2008 was analyzed using station observations and ECMWF six-hourly data. The variation of the shape of the upper-level subtropical jet played an important role in the rainfall over south- ern China. With the eastward movement of the trough, the jet shape changed from two straight jets to a tilting jet over China and then it moved southward. With these variations, the south-north movement of ascending flow and precipitation area over southern China occurred.     

2010年6月中下旬南方暴雨过程变形场作用分析

利用常规原始报文资料,采用基于Lanczos窗口滤波器的合成分析方法,对2010年6月13-27日的形势场、物理量进行合成分析,计算并分析了低空合成风场的总变形.结果表明:500 hPa大陆中、高纬地区存在一“Ω”形类阻塞高压,西北冷空气从其东部源源不断向长江及以南地区输送,与副热带高压西北侧的西南暖湿气流在我国南方地区交汇.700、850 hPa大陆高压与西太平洋副热带高压之间形成的鞍型场,位于长江以南地区,鞍型场鞍点附近及其东部膨胀轴是暴雨发生的主要区域.在南方地区上空200 hPa西北气流辐散产生的抽吸作用,对这次长时间、高强度的降水起了重要作用.发生在鞍型场和切变线上的低空中尺度气旋,是造成暴雨的重要天气系统.鞍型场膨胀轴附近,总变形最大,其位置、走向均与雨带基本一致,有利于锋生和中尺度气旋形成.低空冷暖气流交汇区域形成低空强θse梯度,在垂直剖面图上,等θse线呈现十分倾斜状态,该区域强θse水平梯度与低空总变形、正涡度区一致,可能是特大暴雨发生的重要因素.     

“7.12”红安特大暴雨地形作用及雷达回波分析

利用GFS0.5°×0.5°再分析资料以及卫星、多普勒雷达等观测资料,对2012年7月12日红安特大暴雨过程进行分析,结果表明,大别山复杂山地地形对降水有显著增幅作用,地形影响气流理论很好地解释了此次特大暴雨降水分布,大别山地形迫使西南气流抬升, “指状云团”在大别山迎风坡不断生成,有效的促成后向传播系统,延长了强降水的时间,雷达径向速度场的变化表明,大别山与桐柏山中间的冷暖空气通道对中尺度系统的形成和发展起了重要的作用,雷达回波特征分析表明,0℃层以下大于45dBz回波垂直伸展厚度、垂直液态含水量大小与雨强有非常好的一致性。