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期刊信息/Journal information
高原气象
高原气象

吕世华

双月刊

1000-0534

gybjb@lzb.ac.cn gyqx@lzb.ac.cn

0931-4967002

730000

甘肃省兰州市东岗西路322号

高原气象/Journal Plateau MeteorologyCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是全国性大气科学学术期刊之一， 努力反映高原气象学及其相关学科领域具有创造性和高水平的新成果， 新观点、 新动向。推动高原气象学及相关学科的发展， 促进国内外学术交流， 传播高原气象学和全球气候变化相关的科学知识， 为国民经济发展和西部大开发战略服务。重点报导青藏高原以其强烈的隆升， 独特的自然环境、 丰富的自然资源和对周边地区气候与环境的深刻影响， 及邻近地区的天气气候及大气物理、 化学等的观测事实， 大气环流理论， 预报预测方法， 高原大地形的动力和热力影响等， 也报导相关学科的研究成果， 本刊设学术论文、 短论、 研究简报、 学术讨论、 经验交流和综合评述等栏目。
正式出版
收录年代

    冬季乌拉尔山地区不同生命期阻塞高压的热动量输送特征

    路瑶李旭李艳陈艳...
    671-683页
    查看更多>>摘要：冬季乌拉尔山地区阻塞高压(以下简称乌山阻高)是引发东亚地区寒潮天气的重要天气系统,研究其动力机制可为实际业务工作中的极端低温事件的预测提供更多的理论参考.本文利用美国国家环境预测中心-能源部(National Centre from Environmental Prediction-Department of Energy,NCEP-DOE)的再分析数据,采用天气学方法从1979-2018年40个冬季中甄选出21次短中(生命期5～7天)及14次长生命期(生命期等于或大于8天)乌山阻高,对比分析两类阻高过程中定常热(v*T*)、动量(u*v*)通量的输送特征,结果表明:(1)冬季长生命期阻高期间60°N附近v*T*的辐合量及u*v*输送量显著大于短中生命期的,说明定常热、动量输送对阻高的长时间维持有重要作用.且长生命期阻高期间对流层上层(300～150 hPa)20°N-40°N区域u*v*向北输送,短中生命期的则向南输送,说明副热带急流向中纬度输送u*v*为阻高长时间维持提供动量补充.同时冬季长生命期阻高期间70°N极锋急流偏弱,为阻高延长生命期,扩大范围提供有利条件.(2)定常热、动量通量在对流层中上层各层次上的分布也有显著不同.各层次上的v*T*及u*v*的输送都是通过阻高激发的Rossby波波列完成的.对流层中上层(500～300 hPa)乌山阻高关键区西北-东南域定常动量通量向极补充输送是阻高长时间维持的关键.

    乌山阻高定常热、动量通量副热带急流极锋急流Rossby波列

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    基于对流尺度集合模拟的长江中下游暖区对流过程的可预报性研究

    徐渊闵锦忠庄潇然
    684-697页
    查看更多>>摘要：弱天气尺度强迫背景下的暖区暴雨发生发展机制复杂且难以准确预报.为深入探讨长江中下游暖区对流过程的实际和内在可预报性,本文通过同化模式模拟的探空、雷达等仿真资料的集合资料同化,构建了基于WRF-EnSRF的对流尺度集合预报系统,针对2013年7月21日一次典型暖区对流过程进行了初值扰动集合试验.试验结果表明,不同成员降水预报的发生时间和落区存在两个有显著差异的分岔时段,其一在对流触发阶段,源于扰动风场与地形的相互作用;其二在发展阶段,源于初值扰动导致对流系统强度出现差异,对流强(弱),冷池出流强(弱),导致降水落区偏南(北).进一步的可预报性定量分析可见,由于初值的扰动,在分岔时段,模式的实际可预报性受到严重限制,表现为集合成员降水场的差异和扰动的偏差能量均快速增大.同时,在减小扰动振幅的"等同孪生子"对比试验中,扰动偏差能量随时间变化的曲线在对流触发阶段表现出的非线性特征表明,内在可预报性在这一分岔时段也显著受限.由以上结果可进一步得出结论:由于初值扰动导致分岔时段模式的实际可预报性受限时,准确的初值可有效改进预报效果.而当系统受到由混沌非线性动力学所导致的内在可预报性限制时,改善初值预报效果有限,须进一步考虑采用集合(概率)预报.上述研究对于理解长江中下游暖区对流过程的可预报性,以及针对相应的分岔特征发展适合于对流尺度的集合扰动方法或建立目标观测具有一定的参考价值.

    对流尺度集合模拟暖区对流过程实际可预报性内在可预报性

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    基于InVEST模型的黑河流域上游1990-2018年产水量模拟

    李芳张金龙杨环
    698-707页
    查看更多>>摘要：基于InVEST模型,以1990年、2000年、2010年和2018年土壤、气象及土地利用/覆被数据作为输入,对黑河流域上游近30年产水量进行评估,采用时空地理加权回归方法(Geographically and Temporal-ly Weighted Regression,GTWR)分析降水、潜在蒸散发及植被净初级生产力(Net Primary Productivity,NPP)对产水服务影响的时空异质性,从而探究黑河流域上游产水服务时空演变特征,结合土地利用/覆被变化揭示流域不同下垫面下产水能力及差异,并识别不同区域的主导驱动因素及驱动强度.结果表明:(1)1990-2018年4期产水总量均值为1.67×109 m3,产水深度均值为167.11 mm,2018年产水量最高(205.80mm),2000年产水量最低(137.01 mm).(2)草地对黑河流域产水总量的贡献最大(76.5％),冰雪和荒漠的平均产水深度最高,林地平均产水深度最低.(3)降水对产水量影响的正向效应显著,潜在蒸散发对产水量负向驱动明显,NPP对产水量影响整体上负向驱动较强,正向驱动微弱.(4)各因素对产水量影响呈现明显异质性,降水主导区域为中东部降水及产水量高值区,潜在蒸散发主导区域为西部潜在蒸散发低值区,NPP主导区域为东部NPP高值区.研究区产水量年代际波动较大,产水服务整体不稳定.NPP对产水量影响的复杂性和差异性相比降水和潜在蒸散发更加明显.

    黑河上游InVEST模型产水量驱动因素时空异质性

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    基于地理地形因子动态调整的复杂地形区雷达定量估测降水技术

    刘维成沙宏娥肖玮苟尚...
    708-720页
    查看更多>>摘要：雷达定量降水估测可以提供时间连续、水平分辨率高和覆盖范围广阔的降水产品,目前已成为气象监测的重要手段之一.尽管当前针对不同地区雷达估测降水的方法有了长足的发展,但是复杂地形区的雷达降水估测效果仍需改进.本文针对青藏高原东北边坡复杂地形区雷达降水估测,在固定经验Z-I关系、云分类经验Z-I关系、回波分级统计Z-I关系3种已有算法的基础上,建立了基于准稳定移动窗口的地理地形因子实时动态调整降水估测订正算法,并利用2017-2018年汛期临夏地区降水天气个例开展估测效果评估.结果表明:未经订正算法估测降水值往往较实况观测值偏小,而经过订正后的估测降水平均值与观测实况较为一致;不同算法对于小量级降水估测的累计概率分布(CDF)与观测实况偏差较大,而随着降水量级逐渐增加,估测降水的CDF与实况观测逐渐接近,基于回波分级统计Z-I关系的订正算法估测性能更为稳定;不同算法估测降水量的误差差异较大,未订正算法对所有降水以低估为主,基于回波分级统计Z-I关系订正算法和基于固定经验Z-I关系订正算法的整体估测偏差较小;未经订正算法对对流性降水天气主要降水落区估测较好,但对降水强度估测较差,而订正后估测效果明显提升,基于云分类经验Z-I关系的订正算法对于对流性降水天气估测能力更佳,特别是对短时强降水的估测能力效果较其他算法明显更优;未订正算法对于稳定性降水量级估测较弱,而经过订正后估测结果与观测实况更为接近.

    雷达估测降水动态调整实时订正地理地形因子

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    基于日值SPEI东北地区近58a干旱时空演变特征

    王晓丹张勃马彬黄浩...
    721-732页
    查看更多>>摘要：在全球变暖的大背景下,关于灾害性天气事件的研究有利于灾害的风险性管理,对农业生产有指导作用.本文主要基于1960-2017年日值标准化降水蒸散指数(SPEI)数据,对东北地区的干旱进行时空演变分析.结果发现,日值SPEI相比月值SPEI能更加精准地识别干旱事件的发生,相较之下月值SPEI更容易低估干旱事件的强度和持续时间;干旱的时空变化,在时间上主要表现为2000年是东北地区干旱事件变化的转折点,2000年前易发生持续时间长且强度高的极端干旱,而2000年以后易发生严重干旱,持续时间和强度比极端干旱事件少,因而受到严重干旱的发生频率、强度以及持续时间的增长和极端干旱事件的发生频率和强度、持续时间减少的影响,东北地区近58年来所有干旱事件频率呈上升趋势,但是强度和持续时间呈下降趋势;干旱持续时间和强度在空间上增长的区域集中在内蒙古西部,减少的区域集中在东北地区的中东部;干旱事件的年代际变化表现为1990-1999年干旱事件的持续时间和强度是这58年来最少的,增长较明显的年代主要是在2000年以后.

    日值SPEI东北地区干旱时空演变

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    基于机器学习的气温要素空间插值

    贺倩汪明刘凯
    733-748页
    查看更多>>摘要：掌握近地表气温的空间分布对于科学理解生态环境变化和陆地-大气热力学相互作用机理等至关重要,然而气象观测站在地理空间上分布不均,为区域的气温插值带来了挑战.本文以全国711个气象站点的月平均气温为基础数据,分析了气温与经度、纬度和高程的相关性,利用随机森林、支持向量机、高斯过程回归三种机器学习方法,对中国陆地区域的气温进行了空间插值,并与反距离权重、普通克里金以及ANUSPLIN等传统的插值方法以及全球土地数据同化系统(Global Land Data Assimilation System,GLDAS)气温数据产品进行对比.结果表明:(1)在整个中国陆地区域,利用机器学习进行气温插值的精度明显高于传统的反距离权重和普通克里金插值,并且机器学习方法明显提高了夏季的气温插值精度(R2);(2)在三种机器学习方法中,高斯过程回归表现最好,支持向量机次之,然后是随机森林,ANUSPLIN具有较高的插值精度,但是整体低于高斯过程回归模型;(3)在气象站点稀少且分布不均匀的青藏高原地区,三种机器学习方法插值精度明显高于反距离权重和普通克里金方法,且整体优于ANUSPLIN的结果,尤其是在夏季,机器学习插值结果的精度明显提高;(4)与现有的气温数据产品GL-DAS进行对比发现利用机器学习算法得到的气温数据误差更小,精度更高.本文的研究结果证明了机器学习算法在气温插值中的有效性,对气温相关的各领域研究具有积极意义.

    青藏高原机器学习气温空间插值

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    基于极端气温指数的高寒内流区升温特征分析

    高文德王昱李宗省李宗杰...
    749-761页
    查看更多>>摘要：基于高寒内流区26个国家气象站的日气温资料,利用线性趋势法、5年滑动平均等方法分析高寒内流区近49年升温特征,结果表明:(1)1969-2017年,高寒内流区整体暖化.平均气温、平均最高气温、平均最低气温均呈显著上升趋势,年平均最低气温的上升趋势是年平均最高气温的1.5倍.空间上平均最高和最低气温均呈由东南向西北增加的趋势.(2)极端气温指数暖化趋势明显,生长季长度、极端气温暖指数以及一些冷指数(日最高气温的极低值)在高寒内流区北部增暖幅度较大,冰冻日数、霜冻日数在高寒内流区西南部、南部增温明显.暖指数和生长季长度自20世纪60年代以来呈上升趋势,而一些冷指数(冷昼日数和冷夜日数)、冰冻日数、霜冻日数和气温日较差的斜率多年来呈下降趋势.(3)冷指数的减小幅度大于暖指数的增大幅度,夜指数的减小幅度大于昼指数的增大幅度.(4)高寒内流区极端高温指数(日最高气温的极高值和日最高气温的极低值)受海拔影响较大;极端高温事件主要发生在低海拔区;极端气温随着大西洋副高强度增加、面积增大、脊线指数偏大,北界指数偏大,西太平洋副高位置偏东、强度加大呈增暖趋势.

    升温特征极端气温指数环流指数高寒内流区

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    琼州海峡两次高压后部型海雾的对比分析和数值模拟

    杨薇张春花冯箫李勋...
    762-774页
    查看更多>>摘要：利用中尺度数值模式WRF和NCEP分析资料,对2018年2月17-20日和2019年2月4-6日春节期间发生在琼州海峡的两次持续性海雾过程进行数值模拟,结合中国气象局陆面数据同化系统的能见度格点数据、卫星、自动站等观测资料,对两次海雾天气的天气背景、发展演变过程、水汽条件、动力条件和云—雾辐射作用进行比较研究.结果表明:两次海雾过程均发生在入海变性冷高压后部,2018年海雾过程为偏东方向的水汽输送,低层湿层深厚,不断增长的湿度和强烈的水汽辐合使得平流雾持续时间超过10 h,最低能见度达100 m.同时海雾发展期间伴随云雾共存现象,中层云区的存在白天可减小地面接收的短波辐射,减弱增温效应,夜间起到保温作用,近地面较低的温度和逆温层稳定维持,对海雾的长时间发展和维持起到促进作用;2019年海雾过程东南方向的水汽输送偏弱,湿层浅薄,海雾由陆地发展延伸而来,发展面积小,日出后很快消散.

    琼州海峡海雾WRF模式数值模拟云雾共存

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    精细化下垫面对海南地区气象场模拟的影响

    张晨炜何建军赖欣梁甜...
    775-789页
    查看更多>>摘要：使用WRF(Weather Research and Forecasting)模式对2013年海南地区气象场进行了模拟研究,并对比分析使用不同精度的陆面资料[WRF默认的陆面资料(土地利用、植被覆盖度、地形和土壤类型),2013 年 MODIS(Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer)土地利用和植被覆盖度资料,SRTM3(Shuttle Radar Topography Mission)地形资料,HWSD(Harmonized World Soil Database)土壤类型资料]对WRF模式模拟结果的影响.结果表明:采用WRF模式默认或高精度的陆面资料都能够较为准确地模拟出当地气象场的时空分布特征;采用高精度且时效性更好的陆面资料可显著地改进WRF模式对2 m温度和2 m相对湿度的模拟,冬(夏)季的均方根误差(RMSE)分别降低了 7.2％(6.5％)和6.1％(7.7％),准确率(HR)分别提高了 3.7％(2.8％)和3.2％(2.9％);陆面资料的分辨率及时效性对风场模拟的影响较不敏感,总体上WRF模式仍能较为准确地模拟出研究区域内风场的特征,更新陆面资料后WRF模拟冬(夏)季的风速的RMSE降低了 3.8％(4.5％),HR提升了 2.1％(2.9％).

    WRF模式精细化土地利用植被覆盖度模式评估

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    多源数据融合在强对流天气中地面风场的识别应用

    王子昕王咏青张静王易...
    790-802页
    查看更多>>摘要：利用多普勒天气雷达探测数据、常规观测资料和ERA5再分析资料,综合分析了 2019年7月6日发生在江苏省的一次强对流天气过程的天气形势和雷达回波强度演变特征,并进行了多源数据融合的试验.试验通过VAP技术将雷达径向速度数据反演为矢量风场,并利用典型相关分析的方法(CCA)对雷达径向速度资料反演的风场、再分析资料的风场和气象自动站资料的风场进行数据融合.通过风场融合试验,获得了强对流系统更加丰富准确的地面风场信息,与雷达探测的特征对应,消除了反演风场的量级误差,填补了被过滤的风场信息,恢复了气流的旋转特征.强对流天气过程中,江苏省地区受高空冷涡影响,在高空冷槽、高空急流、低层切变线和地面辐合线的配置条件下,形成了上干冷、下暖湿的层结不稳定结构.通过融合风场的识别:强对流天气系统发展阶段,地面有气旋性辐合流场,包含中y尺度气旋和辐合线,与反气旋和辐散相伴.气旋性气流对应着雷达回波中的入流缺口,辐合线位于风暴前沿(移动方向).强对流天气系统强盛阶段,地面流场转变为强辐合弱旋转,灾害性天气发生.

    风场反演数据融合地面风场旋转辐合

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