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期刊信息/Journal information
气象学报
中国气象学会
气象学报

中国气象学会

丁一汇

双月刊

0577-6619

cmsqxxb@263.net;qxxb@cms1924.org

010-68406942

100081

北京中关村南大街46号

气象学报/Journal Acta Meteorologica SinicaCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊创刊于1925年，是由中国气象学会主办的全国性大气科学学术性期刊，旨在反映我国大气科学领域中最新科研成果，为大气科学研究提供学术交流阵地，以推动我国大气科学基础和理论研究的发展，服务于我国气象现代化建设事业。本刊以气象、水文、海洋及环境等相关学科的科研与业务人员和高等院校师生为主要读者对象，主要刊登大气科学各分支学科的创造性论文；国内外大气科学发展动态的综合评述；大气科学新观点、新理论、新技术、新方法的介绍；大气科学研究工作简报及重要学术会议报道；国内优秀大气科学专著的评介。为适应我国大气科学的迅速发展，扩大信息量，2002《气象学报》将改版为大16开本，以便尽快地反映气象科技工作者的最新研究成果。
正式出版
收录年代

    苏沪城市群区域出梅后期对流初生客观识别方法及其时空分布特征

    曹林兮吴梦雯罗亚丽陈锋...
    275-288页
    查看更多>>摘要：研发了一套利用天气雷达观测资料对流初生(CI)客观识别算法.该算法定义"对流块"为雷达反射率因子达到35dBz的连续强回波区域,如果某一对流块的前30min、周边一定范围内没有任何对流块,且它维持超过20min,则该对流块被识别为CI.将这套CI客观识别算法应用于苏-沪城市群区域出梅后期(从梅雨季结束到8月底,且排除热带气旋影响)CI识别,构建了该地区2019-2022年出梅后期高时、空分辨率(10 min、1 km)CI数据库,通过个例和统计研究,分析了 CI识别结果对算法中两个参数的敏感性.判断对流回波是否为首次出现,当区域半径(R)设为10 km时,对流块最小面积设为4km2(Test1)或2 km2(Test2)对CI识别结果的影响不大,两个试验都能识别出CI连续发生和相邻发生的复杂情况,Test1能够识别出Test2的83％CI事件,二者识别出的CI日数、逐日CI数、CI高频区分布、CI频次日变化等统计特征基本一致;当R设为30 km、对流块最小面积为4km2(Test3)时,仅能识别出Test1的36％CI事件,其识别的CI数目不足,导致CI发生频次的空间分布和日变化的分析结果明显不同于Test1和Test2.识别结果表明,分析区域内有CI发生频次较高的3个子区域:沿长江的"上海—苏锡常—南京"城市带、从南通北部到黄海近海、分析区域西南侧的天目山系部分区域,CI频次日变化呈现午间(11-14时,北京时)主峰特征.

    对流初生客观算法数据库构建时空分布

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    广西沿海"23.6"弱热带低压破纪录暴雨过程的诊断分析

    覃皓农孟松翟丽萍李佳颖...
    289-305页
    查看更多>>摘要：利用多源观测资料及ERA5再分析资料,基于大气热、动力诊断方程,对2023年6月7-9日广西沿海破纪录热带低压暴雨过程的成因及低压维持的可能机制进行了分析,结果表明:(1)在中高纬度与低纬度天气系统相互作用背景下,热带低压在广西境内盘旋少动,促成了此次强降水过程.期间大气热力、水汽因子均伴有显著异常,整层水汽通量散度、大气可降水量及K指数标准化异常分别达到-5.5、3.2、1.3.(2)降水最强时段集中于夜间至凌晨,准静止的中尺度对流云团以及对流系统"列车效应"使降水不断在局地累积,造成破纪录累计雨量.(3)7日(8日)夜间至8日(9日)凌晨,热带低压东南侧(东侧)暖式切变线(边界层急流)以及陆面摩擦为强降水的发生、发展提供了动力条件.9日边界层急流辐合强于8日切变线辐合,锋生强迫更强.热带低压系统增强导致的气压梯度力增大以及位势高度经向平流对应的气压梯度力做功过程促进了局地动能增长,是边界层急流发展的原因.(4)热带低压环流不断将中国南海水汽卷入其内部,水汽辐合及垂直输送使得湿层不断增厚,有利于降水率增大.持续的暖湿气流输送有利于不稳定层结维持,使大气低层对流不稳定结构贯穿整个降水过程.其中,风垂直切变和大气斜压性的有利配置使得9日层结不稳定特征较8日更强,与动力条件相结合促使9日出现更强降水.(5)热带低压系统维持主要受水平风场辐合效应支撑,地转风分量在整个过程中贡献相对较弱,非地转风分量的水平散度项主导了局地涡度变化,与非地转风惯性旋转后向热带低压中心辐合有关.

    破纪录暴雨热带低压边界层急流动能非地转风

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    2021年7月20-22日豫北地区暴雨过程中尺度低涡和垂直运动发展的位涡动力学诊断

    刘柯毛江玉汪小康生宸...
    306-318页
    查看更多>>摘要：2021年7月17-23日,河南省发生了一次大范围的强降水过程(简称河南"21.7"特大暴雨).20-22日暴雨中心移至豫北地区,在太行山东侧新乡、鹤壁等地引发了洪涝灾害.基于自动雨量站观测和ERA5再分析数据,利用位涡倾向方程和垂直运动分解方法,对河南"21.7"特大暴雨事件中豫北地区暴雨过程中中尺度低涡及垂直运动发展的热动力学机制进行了诊断分析.结果表明:豫北地区强降水凝结潜热引起的大气非绝热加热,因其垂直分布在低空随高度上升而制造位涡,使得低层大气位涡增强,表明中尺度低涡发展;另外,加深的中尺度低涡又使得等熵面进一步下凹、倾斜坡度增大,从而增强大尺度东南暖湿气流向豫北地区的辐合与抬升,特别是沿等熵面上滑的上升运动分量和与凝结潜热有关的上升运动分量,导致降水进一步加强.由此,中尺度低涡、垂直运动和强降水发展之间形成一定的正反馈,在豫北造成持续性暴雨过程.

    河南暴雨位涡垂直运动非绝热加热中尺度低涡

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    热带气旋背景下广东龙卷气候特征和环境条件

    黄先香白兰强炎利军张泽宇...
    319-339页
    查看更多>>摘要：为研究热带气旋(简称TC)背景下广东龙卷发生的特征,利用《中国气象灾害大典》广东卷(1959-2000年)、广东省防灾减灾年鉴(2002-2022年)和近年来龙卷现场灾调记录等广东历史龙卷灾情数据和欧洲中期天气预报中心第5代大气再分析资料(ERA5),统计1961-2022年广东TC龙卷的时空分布、天气形势和环境条件,并对比分析了不同TC在相似路径下有/无龙卷及强/弱龙卷的关键热动力环境参数差异.结果表明:广东TC龙卷主要发生在珠江三角洲、雷州半岛和潮汕平原.TC龙卷占广东总龙卷数量的约42％,龙卷个数与影响广东的TC数量呈显著正相关;8月为TC龙卷最高发月份,14-18和06-10时(北京时)为日内高发时段.这些龙卷主要发生在TC的东北象限(或其前进方向的右后侧或深层环境风切变上切变区域);TC登陆后的2-18 h是龙卷发生的高发时段,龙卷生成时对应的TC强度主要为热带风暴和热带低压.TC背景下广东龙卷发生天气形势可分为偏南急流型和偏北急流型,两类天气型龙卷的生成位置均与超级单体复合参数(SCP)大值区和强龙卷指数(STP)大值区呈现较好的空间匹配关系.对比TC背景下龙卷/非龙卷及强/弱龙卷的环境条件,发现在TC中心的东北象限广东龙卷环境比非龙卷具有明显更大的夹卷对流有效位能(E-CAPE)和0-1km风暴相对螺旋度(SRH1)(差异均达95％置信度),E-CAPE和SRH1的组合能较好地指示TC引发龙卷的潜势;广东TC强龙卷的混合层对流有效位能(MLCAPE)和STP与美国TC强龙卷相当,但SRH1明显小于美国TC强龙卷,E-CAPE、0-6km风垂直切变(SHR6)、0-3 km风暴相对螺旋度(SRH3)和STP能较好地区分广东TC强、弱龙卷环境.对比TC背景下广东龙卷与江苏龙卷及冷涡背景下辽宁龙卷发现,广东TC龙卷CAPE均值约为江苏TC龙卷和辽宁冷涡龙卷的1/2,但广东TC龙卷具有明显更强的动力环境条件,其SRH1均值是冷涡背景下辽宁龙卷的2倍以上.上述结果有利于更好地认识TC背景下广东龙卷发生的环境条件,为TC龙卷潜势预报的开展提供依据.

    热带气旋龙卷广东时空分布特征环境条件

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    BCC-CSM2模式耦合同化对北极海冰次季节预测的影响

    邱孙俊杰刘向文姚隽琛
    340-355页
    查看更多>>摘要：近年来北极海冰的加速融化对北半球天气和气候的影响逐渐加剧,开展准确的海冰次季节预测已成为迫切需求.基于北京气候中心气候系统模式(BCC-CSM2),采用多种耦合同化方案(大气同化、海洋-大气同化、海洋-海冰-大气同化)产生模式初值,开展大气(FST-A)、海洋-大气(FST-AO)、海洋-海冰-大气(FST-AOI)预测试验,进而探讨了多圈层耦合同化对北极海冰次季节预测的影响.结果表明,随着耦合同化分量的增加,模式对海冰密集度气候态和变率的预测技巧逐渐提高,其中FST-AOI在所有试验中表现最优.海洋-海冰-大气同化对预测的影响存在明显的季节性差异,其在大多数月份(尤其是少冰期(9-10月))能够明显降低海冰密集度预测误差,但在快速融冰期(6-7月),若干海冰边缘区(波弗特海、东西伯利亚海、拉普捷夫海、喀拉海附近)的密集度误差随预测时间延长而快速增大.因此,多圈层耦合同化在总体上能够有效改善北极海冰次季节预测,但其在快速融冰阶段对预测的影响存在较大不确定性.进一步诊断表明,在快速融冰期,采用海洋-海冰-大气同化初值的试验在预报开始阶段(主要指第1周)低估了海冰边缘区的密集度.在海冰-反照率正反馈机制影响下,这可能导致模拟地表短波辐射吸收增加,引起海水升温和海冰融化加快,进而导致海冰误差快速增长.未来研究将致力于继续提升海洋-海冰-大气多分量耦合同化的协调,以持续改进北极海冰次季节—季节预测能力.

    BCC-CSM2耦合同化北极海冰次季节预测

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    登陆中国的热带气旋活动及其风雨变化的RegCM4集合预估

    吴婕石英
    356-370页
    查看更多>>摘要：登陆热带气旋通过带来狂风、暴雨,给中国沿海地区的人民生活和经济财产造成巨大影响,合理预估全球变暖背景下登陆中国热带气旋的风雨影响,可为中国沿海地区的防灾、减灾工作提供科学指导.文中基于5个CMIP5全球气候模式驱动的区域气候模式RegCM4对当代和两种情景下21世纪末期的动力降尺度模拟结果,评估了区域气候模式对当代登陆中国的热带气旋强度、路径、风雨影响的模拟能力,在此基础上,对该热带气旋特征的未来变化进行了预估.结果表明:区域气候模式可以合理再现观测中登陆中国的热带气旋主要特征,但存在一定的偏差.未来在RCP4.5和RCP8.5情景下,登陆辽宁、山东、江苏、广东、广西、海南和整个中国的热带气旋数量都将增多,其中辽宁、山东和江苏的增幅较大.相比当代,未来情景下登陆中国后的热带气旋强度和大风影响将增强.登陆热带气旋的路径频率有向北移动的倾向,热带气旋导致的平均降水强度在大部分地区将加强,在山东半岛及其附近海域将减少.总体上,在全球变暖背景下,21世纪末期将有更强、更多的热带气旋登陆中国,且其带来的风雨影响也将加强.

    中国登陆热带气旋风雨影响区域气候模式预估

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    适用于非静力大气模式的近似黎曼求解器应用研究

    魏杰姝陈春刚张寅钲唐杰...
    371-384页
    查看更多>>摘要：基于多矩非静力大气模式,开展了 3类垂向近似黎曼求解器应用研究.多矩非静力大气模式具有高精度与数值守恒特性,其垂向采用守恒的有限差分格式进行数值离散,而网格单元边界通量计算是通过求解黎曼问题来实现的,因此采用合适的近似黎曼求解器对准确模拟非静力大气垂直运动显得十分关键.LLF(Local Lax-Friedrich)、LMARS(Low Mach Approximate Riemann Solver)和HLLC(Harten-Lax-van Leer Contact)为计算流体力学(CFD)中常用的3种近似黎曼求解器,它们的计算代价和复杂程度逐渐增加.一维标准数值试验表明:LLF计算最为经济,但具有较强的耗散;LMARS具有适用于大气流动的假设,对于数值粘性的控制较好且计算量不大;HLLC建立的三波模型可以避免对中间特征场的过度数值耗散.基于LLF近似黎曼求解器计算经济的特点,通过优化LLF近似黎曼求解器各特征波动的粘性系数,能够实现与LMARS、HLLC近似黎曼求解器相同的性能,且计算代价最小.二维非静力数值试验表明,优化的LLF近似黎曼求解器能够规避常规LLF近似黎曼求解器的数值耗散过大问题,正确模拟小尺度非静力垂直运动,达到更复杂的LMARS、HLLC近似黎曼求解器模拟效果且并未增加计算量,这为非静力大气数值模式提供了良好的参考价值.

    近似黎曼求解器守恒型有限差分方法多矩约束有限体积方法非静力大气模式

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    基于地基C波段垂直雷达的青藏高原大气边界层湍流特征研究

    洪岚王寅钧阮征鲍艳松...
    385-397页
    查看更多>>摘要：基于2014年7-8月那曲地区不同来源的边界层高度资料(包括C波段调频连续波垂直探测雷达(BLHCR)、L波段探空(BLHSD)、梯度塔观测及欧洲中心再分析数据集(BLHERA5)),分析了边界层高度(BLH)、不同感热通量(SH)和稳定度(z/L或BLHCR/L)条件下近地层和混合层湍流统计特征及湍流谱.主要结果如下:(1)BLHCR、BLHSD与BLHERA5互相之间有很好的相关,均方根偏差约为0.6 km.那曲地区BLHCR的日变化较为明显,日较差中值为0.7-0.8 km.在北京时16时BLHCR达最大,样本中值约为1.2 km.(2)随着感热通量增大,近地层垂直速度标准差(σw)、温度标准差(σT)、温度与垂直速度相关系数(RwT)逐渐增大,σT增大速率呈线性,σw和RwT的增大速率在感热通量超过一定阈值后逐渐减小.当-z/L＜0.3时,σT和RwT随-z/L增大迅速增大;-z/L≥0.3时增速明显趋缓.(3)混合层内湍流垂直速度方差(σ2w)最大值出现在(0.25-0.3)×BLHCR高度,平均值为1.2-1.3m2/s2.强不稳定时混合层内σ2w略小于弱不稳定;σ2w平均值随感热通量增大而增大.归一化湍流垂直速度方差(σ2w/w2*)随z/BLHCR增大先迅速增大后逐渐减小,极大值出现在0.35×BLHCR附近.(4)随着不稳定层结的增强,近地层和混合层的归一化垂直速度谱均谱峰左移,谱峰对应的归一化功率谱密度变大.强不稳定时湍流尺度变大、能量增强.

    大气边界层高度青藏高原频谱分析湍流特征

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    基于Attention-Unet网络的FY-4A卫星降水估计

    关吉平高延波黄从雷李济...
    398-410页
    查看更多>>摘要：准确的卫星降水估计是开展天气、气候、水文、生态等研究的重要基础,并且可以降低由降水直接导致的洪水等自然灾害造成的损失.目前业务运行的卫星降水产品主要使用物理反演方法,存在反演过程中降水特征信息较为片面等缺点.近年来随着深度学习技术不断发展,其挖掘隐藏特征信息的能力也逐渐被引入到各种非线性过程研究.以Attention-Unet为核心搭建具备处理卫星多通道数据能力的卫星降水估计网络框架,利用风云4A卫星(FY-4A)多通道扫描辐射计9-14通道数据构建数据集进行降水估计模型训练.为评估该模型的效果,将Attention-Unet模型的降水估计结果与业务运行的卫星降水产品以及其他成熟深度学习网络模型进行对比.结果表明,Attention-Unet模型的降水估计效果优于使用传统物理反演方法的卫星降水产品FY4A-QPE和CMORPH,也优于作为对比的Unet模型和PERSIANN-CNN模型.在FY-4A多通道数据基础上,在模型训练中加入与降水有较大相关的地形数据,结果表明模型在保持降水区域识别能力的基础上降水量估计误差更小.

    风云4A卫星Attention-Unet卫星降水估计地形

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