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期刊信息/Journal information
大气科学
中国科学院大气物理研究所
大气科学

中国科学院大气物理研究所

黄荣辉

双月刊

1006-9895

dqkx@mail.iap.ac.cn;dqkx@post.iap.ac.cn

010-82995051，82995052

100029

北京德胜门外祁家豁子（北京9804信箱）

大气科学/Journal Chinese Journal of Atmospheric SciencesCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊创刊于1976年，科学出版社出版，主编为黄荣辉院士。《大气科学》报道大气科学研究领域的创新性研究成果，包括学术论文、研究简报、专题评述、会议报道、书刊评介等。具体报道范围涉及全球变化、气候变化模拟与预测、大气环流和大气动力学、中小尺度气象学、大气物理、大气遥感和人工影响天气、大气环境和大气化学以及高新技术在大气科学领域的应用等。
正式出版
收录年代

    1991～2020年中国地面气候值数据集研制

    赵煜飞廖捷张强陈杰...
    555-571页
    查看更多>>摘要：基于国家气象信息中心归档的中国地面观测数据,研制了 1991～2020年中国地面气候值数据集.数据集研制期间,对1991年以来的地面台站观测数据集元数据进行了系统的质量检查和核实订正.在基于站址迁移信息对所有要素进行了分段处理基础上,基于非均一性检验结果完成了气温序列的分段处理.依据人工、自动观测调整信息完成了能见度观测数据的分段处理,提供了一套与当前能见度观测方式一致、代表性更好的气候背景场.采用傅里叶级数理论对气温、降水累年日值序列进行了谐波处理,在体现气象变量季节性转换的同时,避免了日与日之间的异常突变特征,具有更好的气候代表性.最终建立的1991～2020年中国地面气候值数据集提供了中国2438个站点的气温、降水、气压、风向风速、相对湿度、水汽压、云、天气现象、能见度、蒸发、积雪、地温、冻土、日照共14个要素的气候背景信息,为天气气候业务提供了数据支撑.

    地面观测统计标准气候值均一性谐波处理

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    环境湿度影响人工催化消减雨效果的数值模拟研究

    花少烽查思佳陈宝君
    572-584页
    查看更多>>摘要：利用耦合了碘化银催化过程的WRF(Weather Research and Forecast)模式,对2014年8月16日南京青奥会开幕式当天实施的人工催化作业开展数值模拟,评估催化效果并通过敏感性数值试验调查低空环境干层对催化效果的影响.结果表明,催化作业产生了减雨效果,低空干区的存在是影响催化效果的关键.当低空存在深厚的相对湿度很小的干层时,催化导致减雨效果;当增加低层的相对湿度即弱化低空干层,催化减雨效果减弱甚至出现增雨效果.催化增强了雪的形成过程但减弱了雪的增长过程尤其是凝华增长,导致雪粒子浓度增加但粒径减小,融化产生更多的小雨滴增强了蒸发过程,最终导致地面降水减少.

    人工消减雨碘化银催化环境干层雪融化雨蒸发

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    北疆冬季持续性极端低温事件延伸期的环流异常特征

    马丽云陈平胡景高姚俊强...
    585-601页
    查看更多>>摘要：本文利用1951～2019年国家气象信息中心逐日站点数据和NCEP/NCAR再分析资料,分析了冬季北疆(新疆北部)持续性极端低温事件(PECE)频次的时空分布特征,并探讨了平流层与对流层在事件发生发展过程中的作用.分析表明:年代际尺度上,北疆PECE在20世纪60年代发生频次最多,此后逐渐减少,表明北疆区域发生该事件的概率在降低.空间分布上,无论是极端低温频次还是冷空气强度,极值中心皆在额尔齐斯河流域一线.北疆PECE发展过程中,平流层和对流层环流皆发生了阶段性的调整.延伸期阶段,距事件爆发前25日时,平流层Ⅰ区(30°E～120°E)极涡首先开始了由强到弱的转变(欧亚弱极涡型).行星波向下游频散,东南支波列携带能量影响北疆.至事件爆发前20日,对流层极涡也表现出强度减弱,冷空气分裂南下.此后进入短期阶段,来自北冰洋的冷空气在乌拉尔山高压脊前堆积,使得高压脊加强维持至事件爆发前3日,西伯利亚高压携带冷空气向东南方向扩展,随后对流层大型横槽斜脊引导冷空气南下,地面西伯利亚高压发展强盛向南爆发,3日后冷空气影响北疆地区.

    新疆北部持续性极端低温事件关键影响系统平流层—对流层过程

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    卫星微波高层探测通道定标精度评估

    毕研盟李娟吴春强安大伟...
    602-618页
    查看更多>>摘要：全球/区域数值预报同化系统所需要的重要资料来源之一是卫星微波遥感的亮温数据.微波遥感仪器的高层大气(平流层中上部)探测通道亮温的定标精度,受多种因素影响,存在一定的偏差.由于高层大气高精度探测资料相对比较匮乏,因此对微波遥感的高层大气亮温的精度检验评估成为重要研究内容.本文对在轨运行的微波温度遥感器AMSU-A、ATMS和FY-3D MWTS-2在2020年观测数据进行了定标精度检验评估,综合使用了三种评估方法进行了较为全面的分析,即基于掩星资料、再分析资料的辐射传输模拟比较和同类仪器交叉定标比较.三种检验评估方法从不同角度揭示了各仪器高层大气探测通道观测资料的误差特征,分析了对比误差的可能来源.三种评估方案给出的高层通道亮温的偏差存在差异,但基本结果变化趋势是一致的,即高层通道相比中低层通道,存在较大的噪音.除了交叉定标方法,其它两种方法都检验出了高层资料偏差的季节变化;整体而言,AMSU-A表现要优于MWTS-2和ATMS.本研究评估的高层亮温偏差的时间、空间变化特征可为微波高层大气资料的同化、气候应用提供参考.

    微波遥感掩星辐射传输交叉定标

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    1961～2020年中国区域不同等级降水的变化趋势及其可能成因

    薛媛杨庆马柱国李超...
    619-644页
    查看更多>>摘要：已有的研究表明,增暖背景下全球降水的格局发生了变化,弱降水总体呈减小趋势,而强降水在一些区域呈明显的增加趋势.但在区域尺度上不同等级强度降水的变化还缺乏系统的研究.本文基于中国838个气象站点的降水资料,研究了 1961～2020年来中国弱降水、中等强度降水和极端降水长期变化趋势及其年代际分量与年代际海温振荡型的关联性.结果表明:中国不同等级降水变化的空间分布差异较大.弱降水仅在西北西部和青藏高原地区以增加为主,在华南和西南地区以显著减少为主;中等强度降水在西南地区东部以显著减少为主,在其余地区以增长为主;强降水在大部分地区呈现增长趋势,仅在京津冀和重庆部分地区呈现减少趋势.中国大部分地区的弱降水量(日数)对总降水的贡献率以减少为主,中等强度降水日数、强降水量(日数)的贡献率以显著增长为主,各区域强降水贡献率与中等强度降水和弱降水贡献率呈相反的年代际变化.其中,弱降水日数和中等强度降水日数的变化主导了总降水日数的变化,中等强度降水量和强降水量的变化主导了总降水量的变化.进一步研究发现,在年代际尺度上,中国大部分地区的不同等级降水与太平洋年代际振荡(PDO)的相关系数随等级增大而趋于负值,与大西洋多年代际振荡(AMO)的相关系数则随等级增大而趋于正值.各区域不同等级降水与PDO/AMO相关关系的年代际突变主要发生在1980年代至1990年代.

    降水等级贡献率太平洋年代际振荡(PDO)大西洋多年代际振荡(AMO)

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    土壤水力参数对全球中期数值天气预报系统的影响

    王素霞赵文静
    645-658页
    查看更多>>摘要：土壤湿度是控制陆—气界面潜热和感热通量分配的关键要素之一,而且由于其具有一定的记忆特性,可以对多种时空尺度的天气气候过程产生重要影响.在数值模式中,土壤水力参数的不确定性是导致土壤湿度模拟结果不确定性的主要原因之一.本文基于银河全球大气谱模式YHGSM(Yin He Global Spectral Model)的陆面模块,引入了 VG(van Genuchten)土壤水分特征曲线模型,并探讨了模型水力参数的两种不同取值方案对土壤湿度离线模拟以及全球中期数值天气预报的影响.其中,土壤水力参数所需要的土壤类型数据来源于全球土壤数据集GSDE(Global Soil Dataset for Earth System Models).离线试验结果表明,除了冻土和有机土壤的模拟偏差较大外,YHGSM的陆面模块对全球大部分地区土壤湿度的模拟能力较好,模拟精度与ERA5 土壤湿度再分析产品的精度近似;土壤水力参数的不同取值方案对土壤湿度模拟有一定影响,其影响程度与土壤类型和局地气候条件密切相关,粗质地和中等质地土壤对模型参数的敏感性更强.从全球中期数值预报结果来看,土壤水力参数通过改变土壤湿度模拟,不仅对近地层温、湿度的短期预报结果产生重要影响,而且可能会导致预报系统积分6天后的大尺度环流场发生显著变化.因此,对于全球中期数值预报系统而言,优化土壤水力参数,提高土壤湿度模拟能力是非常重要的.此外,对于数值预报系统而言,正确模拟土壤湿度随时间的变化特征可能要比土壤湿度模拟值大小的准确与否更加重要.

    土壤水力参数全球土壤数据集土壤湿度全球中期数值天气预报

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    六盘山地形及相对湿度对微波辐射计反演气温的影响

    邱玉珺舒志亮陆春松林彤...
    659-670页
    查看更多>>摘要：利用2018年4月至2019年11月的六盘山隆德站微波辐射计探测资料与平凉站探空资料,研究了微波辐射计反演温度(TM)对空气相对湿度的敏感性.首次提出湿度敏感性系数(HSR)和零度漂移度(ZDD)概念,利用这两个参量在不同高度层的分布特征,研究了六盘山地形对空气相对湿度和温度的影响,主要结论如下:(1)非降水天气条件下,空气相对湿度越大,HSR与1.0的差别越大,ZDD也越大.(2)六盘山地形对大气层的湿度垂直分布影响较大.爬坡气流或抬升气流明显增加了 3 km以下气层湿度水平,晴天和阴天条件下空气相对湿度分别在山顶以上0.5 km气层和1.0～2.0 km气层达到最大,TM比实际温度最大能偏低2.7℃.(3)地形对气层湿度的影响进一步影响了空气温度的垂直分布,阴天条件下的大气逆辐射加热使得3 km以下气层平均升温2.3℃,因湿度敏感性产生的温度影响平均达到0.9℃,最高能达到1.7℃.

    微波辐射计温度敏感性六盘山地形

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    机器学习在西北太平洋热带气旋生成前期大尺度环流场分型与识别中的应用

    赵宇慧陈光华王紫清方荻...
    671-686页
    查看更多>>摘要：基于1979～2020年6～11月的热带气旋最佳路径(IBTrACS)和欧洲中期天气预报中心的第五代再分析(ERA5)资料,本文根据以热带气旋(TC)生成位置为中心的850 hPa水平风场特征,采用自组织映射网络(SOM)将西北太平洋TC生成前期的低层大尺度环流场分为5型:季风辐合型(MC)、季风涡旋型(MG)、强季风槽型(SMT)、弱季风槽型(WMT)及东风波型(EW).MC型TC生成于副热带高压南侧辐合带中,占比最高;MG、SMT与WMT三型的TC生成受季风槽相关的气旋性切变或辐合区影响;EW型TC由东风波增幅发展生成,占比最小.在对历史资料分型的基础上,为选取合适的机器学习方法用于TC环流型的自动识别,本文还对比分析了支持向量机(SVM)、k近邻(KNN)及随机森林(RF)三种方法的识别效果,结果表明:SVM的准确率达0.965,对五类环流型识别的召回率和精确率均达到0.94以上,对样本不均衡问题不敏感,并且对样本量的敏感性分析显示其在有限样本量下即可充分学习各型的环流场特征,识别效果明显优于KNN和RF.

    大尺度环流型自组织映射网络支持向量机(SVM)热带气旋

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    海气相互作用在模式FGOALS-g3模拟东亚夏季风及其对前冬El Ni?o响应中的贡献

    丁天郭准周天军胡帅...
    687-703页
    查看更多>>摘要：本文基于观测、再分析资料和中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)最新版本气候系统模式FGOALS-g3,探究了海气相互作用在模拟东亚夏季风及其对前冬El Nino响应中的贡献.大气环流模式(AGCM)模拟的气候态夏季风雨带偏东,东亚季风区表现为干偏差,耦合模式(CGCM)虽模拟出了夏季风雨带的位置,但降水仍偏弱.AGCM由于缺乏海气耦合过程,夏季西北太平洋地区对流模拟过强,使得副热带高压(简称副高)偏东、南中国海季风槽偏东,造成东亚夏季风雨带偏东;东亚陆地区域水汽偏少,也是降水干偏差的一个重要原因,此两项可以解释70％以上的干偏差.在考虑海气相互作用后,西北太平洋的降水正异常减弱了局地海表温度,因此CGCM显著改进了副高以及南中国海季风槽偏东等偏差,使得夏季风雨带位置得到改进,季风区降水干偏差减小了 36％,但由于水汽偏少,水汽纬向输送偏少,东亚季风区仍维持着显著的干偏差.另一方面,对前冬El Nino的响应,CGCM能够再现El Nino衰减年夏季印度—西太平洋电容器效应(IPOC机制)对西北太平洋异常反气旋(WNPAC)的维持作用及偶极型分布的降水异常.而AGCM中夏季西北太平洋以及孟加拉湾、印度半岛周围海域对流对于海温的响应过于敏感,一方面西北太平洋局地暖异常造成的对流质量输送一定程度上抑制了 WNPAC的建立,另一方面孟加拉湾、印度半岛周围海域过强的上升异常,通过局地环流,抑制了其南侧印度洋的对流异常,导致无法模拟出IPOC机制对衰减年夏季WNPAC的维持作用.因此,缺乏海气耦合过程是AGCM不能模拟出东亚夏季风对前冬ElNino滞后响应的关键原因.

    FGOALS-g3模式东亚夏季风海气相互作用厄尔尼诺气候态

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    CMIP6模式对热带大气季节内振荡东传速度的模拟

    赵维佳陈国森
    704-714页
    查看更多>>摘要：成功预测热带大气季节内振荡(MJO)能够有效改进延伸期预报.但是目前对MJO的数值模拟仍具有一定的难度,其中一个主要挑战就是能否合理地模拟出MJO的传播速度.本文研究了 CMIP6模式对MJO传播速度的模拟,并揭示了影响模式中MJO传播速度的因子.结果表明大部分CMIP6模式能够模拟出MJO在印度—太平洋暖池区域的传播特征,但对其平均传播速度的模拟存在显著的模式间差异.MJO的Kelvin波响应和Rossby波响应强度是影响模式中MJO传播速度的主要环流因子,强的Kelvin波响应有利于MJO加速东传,但强的Rossby波响应不利于MJO向东传播.模式间背景场海表温度(SST)的差异是导致Kelvin波响应差异的主要原因.MJO东传更快的模式在赤道太平洋中部和西北太平洋具有更高的SST.赤道太平洋中部偏暖主要以两种方式影响MJO的东传速度:第一,通过增加暖池的水平尺度,从而扩展MJO水平尺度,进而加强Kelvin波响应使得MJO东传加快;第二,通过增强该区域的水汽含量,减弱西太平洋纬向水汽梯度,导致纬向水汽平流增强,从而加速MJO东传.与前人研究不同,本研究发现西北太平洋增暖有助于加速模式中MJO的向东传播.西北太平洋增暖导致海温分布关于赤道更加对称,能够通过增强海洋性大陆北侧的水汽,使得背景场水汽分布关于赤道更加对称,从而有利于Kelvin波响应的发展.本研究的结论不仅能够提高我们对MJO传播动力机制的理解,也表明提高模式对背景场的模拟有助于改进对MJO传播特征的模拟.

    MJO东传速度Kelvin波响应背景场因子海温

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