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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

    北京地区紫外辐射长期变化特征分析研究

    孙彦坤辛华剑徐敏吴彤...
    1420-1426页
    查看更多>>摘要：本文利用 2005～2020年北京地区观测得到的辐射资料,揭示近十多年来北京地区紫外辐射的变化规律,同时对影响紫外辐射长期变化的主要因子进行了分析.结果表明,紫外辐射呈现出明显的日、季节变化特征.日变化呈现出单峰的变化规律,在正午时出现一天中的极大值,而早晚则是低值时段,极大值和极小值分别出现在中午 12时(北京时,下同;16.26 W m-2)和上午 08时(5.64 W m-2).紫外辐射从春季开始逐渐增强,到夏季出现一年中的极大值,随后开始下降,直到冬季出现一年中的极小值,月均极大值和极小值分别出现在 6月(12.17 W m-2)和 12月(5.4 W m-2).紫外辐射年均值为 9.74 W m-2.紫外辐射与晴空指数呈现正相关,与气溶胶光学厚度和大气细颗粒物PM2.5 呈现负相关.

    紫外辐射气溶胶光学厚度晴空指数PM2.5

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    欧亚大陆春季融雪异常10～30天季节内变化主要特征及其环流异常演变分析

    陆聪陈海山孙悦
    1427-1443页
    查看更多>>摘要：欧亚大陆积雪是影响中高纬气候的重要因子,深入理解该区域积雪异常变化的特征及其成因,对于气候研究和预测有重要意义.目前的研究大多关注积雪年际、年代际变化及其气候效应,而有关积雪季节内变化的认识还有待加强.本文基于观测和再分析资料,通过统计诊断探讨了欧亚大陆不同区域春季融雪的季节内变化及其与之相关的大气环流特征和地表能量演变过程.结果表明,欧亚大陆春季融雪异常具有明显的季节内变化特征,其主导周期为 10～30 d,且季节内变化的信号主要出现在斯堪的纳维亚半岛、东欧平原和西西伯利亚三个区域.进一步分析表明,斯堪的纳维亚半岛地区融雪季节内变化可能和斯堪的纳维亚半岛遥相关型负位相(SCA-)有关,东欧平原融雪季节内变化可能和欧亚遥相关型负位相(EU-)有关,西西伯利亚地区融雪季节内变化可能和斯堪的纳维亚半岛遥相关型正位相(SCA+)有关.不同区域导致融雪异常的原因存在明显差异,长波辐射增加可能是斯堪的纳维亚半岛区域开始发生融雪异常的主要原因;而在东欧平原和西西伯利亚区域,感热通量异常可能是开始发生融雪异常的主要原因.

    春季融雪季节内变化大气遥相关地表能量通量

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    北太平洋维多利亚模态(VM)与海洋性大陆秋季降水年际关系的年代际变化

    朱科旭任保华郑建秋
    1444-1456页
    查看更多>>摘要：本文利用HadISST和ERSSTv5海表温度、EN4次表层海温数据、CMAP降水和ERA5再分析资料,研究了北太平洋春季海表温度与海洋性大陆秋季降水年际变化之间的关系及年代际变化特征.研究表明:(1)北太平洋维多利亚模态(VM)是北太平洋春季海表温度EOF第二模态,其与秋季海洋性大陆的降水存在显著的负相关关系.(2)春季的VM为正(负)位相时,通常伴随太平洋经向模态的正(负)位相和西北太平洋的冷(暖)海表温度异常,海表温度梯度会导致赤道太平洋的西风(东风)异常,影响东传的赤道开尔文波,在赤道中东太平洋形成暖(冷)海温异常,再通过Bjerknes正反馈,西风异常和赤道中东太平洋的海温异常维持到秋季,秋季时出现较成熟的厄尔尼诺(拉尼娜)事件.再通过沃克环流,海洋性大陆出现异常下沉(上升)运动和低层辐散、高层辐合(低层辐合、高层辐散)的环流形势,产生降水负(正)异常.(3)春季的VM和秋季的海洋性大陆降水年际变化的关系在 2003年发生了年代际转变,1979～2002年春季VM与秋季降水在年际变化上有显著的负相关,而 2004～2020年相关关系转变为不显著.造成这个年代际转变的原因是北太平洋涛动(NPO)在2004～2020年强度减弱、位置移动,导致VM南部海表温度关键区受NPO的影响减弱,从而振幅减弱,使得VM的南部和北部海表温度关键区的经向梯度减弱,VM强度减弱,最终导致相关系数降低.

    北太平洋维多利亚模态海洋性大陆秋季降水北太平洋涛动年代际转变

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    风云三号C星微波湿度计资料全天候同化对台风玛莉亚预报的影响

    陈贞璇陈科艺希爽冼智鹏...
    1457-1477页
    查看更多>>摘要：随着风云三号系列卫星的成功发射,越来越多的卫星微波直接观测资料应用于数值天气预报的资料同化系统.并且由于卫星微波全天候同化技术可以充分利用晴天及云雨区微波观测资料,在增加同化使用的观测数据的基础上,有效提高数值天气预报准确率,该技术在卫星资料同化领域也颇受瞩目.本研究选取 2018年 7月的台风玛莉亚,利用WRF(Weather Research and Forecasting)模式及其同化系统WRFDA(WRF Data Assimilation)中三维变分方法,探讨风云三号C星微波湿度计观测资料的全天候同化技术在区域模式中的适用性,以及其在不同模式驱动场中的预报表现.通过对比仅同化晴空区域卫星资料的试验和全天候同化的试验结果发现,全天候条件下更多的云雨区域观测资料被有效利用,能够更好地模拟出台风玛莉亚核心区域的暖心和对称风速结构,有效改善湿度场的预报,对台风路径的预报误差平均降低了大约 34%～62%,且这种正面影响均能在不同模式驱动场中得到体现.

    风云三号C星微波湿度计全天候同化台风预报

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    基于累加气候概率的FSS检验方法对多模式短时暴雨预报的评估

    董美莹邱金晶陈锋吴梦雯...
    1478-1498页
    查看更多>>摘要：为深入认识数值天气模式强降水精细化预报性能,本文以短时强降水多发的浙江省 2019年 5到 10月降水为例,采用分数技巧评分(Fractions Skill Score,简称FSS)邻域检验方法,评估了 6个业务模式短时降水预报准确性,重点探讨了各模式短时暴雨预报能力及天气背景的影响.结果表明:(1)基于站点降水的累加气候概率,确定了短时小雨、中雨、大雨、暴雨和大暴雨的预报技巧评分阈值各为 0.583、0.522、0.506、0.502和0.500,改进并实现了FSS方法对长时间序列各等级降水预报技巧尺度的综合评估.(2)只有上海中尺度区域数值预报业务系统和浙江中尺度区域数值预报业务系统的暴雨预报平均评分达到预报技巧,相应技巧尺度为 159、159和 183 km;这 3个产品共有约 6成预报达到技巧评分,其技巧尺度累积频率从 3km至 183 km可增幅近50%,这种尺度选择性评价可为不同尺度下产品应用提供参考.(3)不同天气背景下各模式预报性能差异明显.台风类、梅雨类和弱天气尺度强迫类短时暴雨预报的最优模式分别是欧洲中期天气预报中心全球预报模式、上海中尺度区域数值预报业务系统和浙江中尺度区域数值预报业务系统,各技巧尺度为 27、99和 135 km,模式产品使用中需分类区别对待.

    分数技巧评分数值天气预报模式短时暴雨评估

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    顾及地形差异的高速公路结冰预报模型研究

    黄佳威王永前吴小娟
    1499-1510页
    查看更多>>摘要：基于四川省 158个逐日气象观测站点数据以及 2018～2020年道路气象灾害资料构建数据集,利用皮尔逊相关系数对道路结冰同温度类、湿度类、降水类及其日变化复合特征等 14个气象因子进行相关性分析,探索平原和山区地形下道路结冰模式差异,通过数据集构建不同地形下的Logistic结冰预警模型,同时利用在线性模块中添加L1惩罚项的Lasso(Least Absolute Shrinkage and Selection Operator)原理、基于正交变换减少数据维度的主成分分析(Principle Component Analysis,简称PCA)和基于显著性对变量进行筛选的逐步回归(Stepwise Regression,简称SR)三种方法对模型进行降维改进,并采用五折交叉验证减小偶然误差.研究结果可为复杂地形的道路结冰预警预报提供参考.结论表明:(1)低温均为道路结冰发生的首要条件,相对湿度因子与结冰的相关系数差异说明不同地形下水汽供给模式存在区别.(2)Lasso-Logistic模型在平原和山区地形下预测效果均最佳,平均准确率分别为 87.67%和 82.62%;SR-Logistic的平均准确率为 85.77%和 80.64%;PCA-Logistic的准确率均值为 84.09%和 77.44%.(3)引入气象因子随时间变化的复合特征能够提高模型的预测准确率,添加复合特征的Lasso-Logistic、SR-Logistic和PCA-Logistic模型准确率平均提升了 3.68%、3.00%和 3.00%.(4)所有模型在平原地区的表现都好于山区,Lasso、SR和PCA Logistic模型的平均准确率分别高出 5.06%、5.13%和6.65%.

    高速公路结冰Logistic回归气象因子地形差异

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    基于2118台风"圆规"模式扰动方案对台风区域集合预报的影响

    邵端舟张宇徐建军陈思奇...
    1511-1530页
    查看更多>>摘要：为了探讨不同模式扰动方案对台风区域集合预报的影响,本文以 2021年 18号台风"圆规"为例,基于WRF模式,采用了多物理过程参数化方法(MP)、随机变化参数扰动方法(SPP)和物理倾向随机扰动(SPPT)三种不同的方法,设计了EXP1(MP)、EXP2(SPP+SPPT)和EXP3(MP+SPP+SPPT)三组敏感性试验进行了比较研究.结果表明:三组区域集合预报试验都能较好地模拟台风路径和台风增强的过程,其中EXP3试验效果最好,EXP3试验的路径偏差值为三组集合预报试验最小的,其平均值为 52.8 km,而控制试验CTRL(无模式扰动)、EXP1和EXP2的平均值分别为 61.8、54.4和 65.7 km;三组集合预报试验的扰动能量值基本都大于控制试验CTRL,且EXP3的扰动能量发展最快,扰动能量值基本为最大的;三组集合预报试验的Brier评分相较于控制试验CTRL有所改善,且EXP3的Brier评分值为三组集合预报试验改善最大的,EXP1和EXP2相对于CTRL试验的改善率为45%和48.76%,而EXP3能达到70%,EXP2与EXP1的预报效果相当,EXP3相较于EXP1和EXP2预报效果有所改善,其相对于EXP1和EXP2的改善率达到57.5%和40%.

    区域集合预报台风多物理参数化组合方案(MP)随机参数扰动法(SPP)模式物理参数化倾向随机扰动法(SPPT)

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    一次强对流风暴过程的人工防雹作业雷达回波演变特性分析

    龙俊霖周毓荃陶玥
    1531-1548页
    查看更多>>摘要：本文利用北京、天津两部CINRAD/SA雷达观测资料,对 2021年 6月 30日影响北京地区的一次强对流风暴过程中的A、B两个对流单体的人工影响天气作业雷达回波演变特性进行了分析.通过对统计区域内多种物理参数和不同高度层不同反射率强度档的格点数在单体发展各阶段及作业前后的变化分析,得到不同强度单体在不同作业情况的演变特性的认识.单体B为普通对流云团(生命期为 3h),在发展初期进行大剂量作业后(24分钟内有效作业火箭 74发,高炮 58发)可以看到有较好的抑制单体发展的特征,作业后一小时内,单体各高度层平均反射率、风暴体高度、垂直累积液态水等参数都呈下降趋势.较强回波(30～60 dBZ档区)格点数总体减少,较弱回波(20～30 dBZ档区)格点数快速增加,对流结构整体减弱.而单体A为超级单体(生命期为5.5 h),初生阶段由于作业剂量不足(30分钟内有效作业火箭 15发),未见明显抑制效果.临近成熟阶段进行了连续大剂量作业(80分钟内有效作业火箭 105发,高炮 182发),虽然也能观测到类似B回波的一些特征,如,高层平均反射率、云顶高度、强回波厚度、垂直累积液态水等参数下降,较大反射率强度档区(50～70 dBZ档区)格点数减少,低层较小反射率强度档区(30～50 dBZ档区)格点数增多,并维持约 30分钟的效果,但整体针对超级单体A的作业抑制效果不明显.

    冰雹过程雷达回波人工催化作业演变特性分析

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    气溶胶辐射效应对河北山区一次对流云和降水过程的影响机理与阈值研究

    周萍范天一赵传峰杨新...
    1549-1564页
    查看更多>>摘要：本文利用新一代中尺度天气研究和预报模式WRFv4.3对 2017年 5月 22日河北西南部一次对流云和降水进行模拟.本研究采用卫星观测的气溶胶消光系数垂直廓线,分析了气溶胶辐射效应对云和降水影响.通过模拟试验,本研究量化了气溶胶辐射效应对本次降水率影响的气溶胶含量阈值,探讨了伴随辐射加热产生的微物理过程的潜热加热和平流加热等联动机制,并分析了辐射效应对温湿变量和热动力条件的影响.研究结果发现:(1)气溶胶光学厚度(AOD)从 0.1增大至 1.5,气溶胶辐射效应对降水峰值的影响先增大再减小,在AOD为 1.0时增大效果最显著,对累计降水的影响先减小再增大,在AOD为1.0时的抑制作用最弱;(2)气溶胶辐射效应导致的辐射加热率的改变伴随着潜热加热率和总平流加热率的显著变化,总加热率的变化主要由后二者决定;(3)气溶胶辐射效应增强了对流成熟阶段的垂直上升运动,有利于更强对流和降水发生.

    气溶胶辐射效应对流云和降水WRF模式

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    高原低涡切变影响云南强降水分布及水汽特征

    杨倩媛张万诚闵颖朱莉...
    1565-1583页
    查看更多>>摘要：利用实况资料以及NCEP/NCAR再分析资料,对 2008～2012年夏季东南移出高原且影响云南的高原低涡切变过程进行统计和对比分析.结果表明:高原低涡切变影响云南产生强降水主要分为后部冷空气较强型、高原低涡切变补充型以及东南移减弱型,影响云南产生强降水最多的是低涡切变东南移减弱型.强降水的主要区域是滇中及其以北地区,是高原低涡切变影响云南的典型区,这些区域的降雨主要发生在夜间.后部冷空气较强型的影响范围最大,能造成全省性强降水过程,但发生频率低.低涡切变东南移减弱型和高原低涡切变不断补充型,在滇缅之间均有高压(脊)维持.降水范围、水汽输送与副热带高压的位置、低涡切变经向度和发生时间有关.影响云南的高原低涡切变过程有明显的水汽净收入,主要是南北向的水汽收入,东西向的水汽收入远小于南北向.通过拉格朗日轨迹模式HYSPLIT对水汽路径的模拟表明,孟加拉湾是云南重要的水汽源地.当高原低涡切变影响云南中北部时,有来自高原的水汽输送,高原的水汽一部分是来自阿拉伯海,一部分来自孟加拉湾.气流在到达降水区域之前受下垫面影响,经历了多次的降水和蒸发过程.

    高原低涡切变强降水水汽输送云南

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