近40 a西昌卫星发射中心雨季降水周期及突变特征分析

采用西昌卫星发射中心单站的月平均降水资料、Morlet小波分析和Mann-Kendall方法分析了西昌发射场区1974—2013年的降水周期及突变特征。结果表明:降水量在雨季、8和9月呈现出显著的9~16的年代际周期,但其年际周期偏弱。此外,雨季、6和7月存在突变现象,但8和9月并不存在突变现象。

西昌卫星发射场及周围地区大气可降水量的气候分析

本文利用1974～2010年NCEP/NCAR月平均可降水量再分析资料和同期西昌发射场的实测降水资料,对发射场及周围地区大气可降水量进行气候分析。结果表明,发射场及周围地区大气可降水量具有明显的季节、月际、年际和年代际变化。四季都呈南湿北干的分布,夏季可降水量含量最大,冬季最小。发射场区可降水量分布在整体上大致为西北-东南向的凹字形,具有南北向扩散,东西向阻隔的作用。发射场干、湿年夏季可降水量差异明显,发射场及周围地区可降水量的平均降水转化率也明显不同,这些都影响了发射场降水气候的变化。

西昌卫星发射场大-暴雨的预报集成

综合集成是提高预报产品应用效能的一种有效的方法,将集对分析中的联系度概念用于西昌发射场大 -暴雨过程预报综合集成,首先对大 -暴雨天气过程进行分型,确定国家气象中心T213模式预报、西昌发射场降水模式的客观预报、预报员经验预报与西昌发射场大 -暴雨过程的联系度,用权重法将大-暴雨预报进行集成,从而给出集不同预报于一体的西昌发射场大-暴雨过程预报集成方法。

特殊地形及地形梯度对西昌发射场暴雨的影响

研究了西昌发射场特殊地形及地形梯度对其暴雨天气的影响。对比分析表明:2004年6月23日暴雨过程属于低涡切变型暴雨,6月27日暴雨过程属于两高辐合型暴雨。利用MM5V3．7进行了多组地形敏感试验,结果表明:场区北侧山脉对场区降水量影响明显,西昌东侧山脉对西昌降水量影响明显。地形梯度分析表明,西昌地区所处的河谷地形和场区所处喇叭口小地形,有利于中小尺度气压扰动的发生、发展和暴雨的产生,当地形梯度减弱时,降水量相应减弱。

西南涡对西昌发射场降雨天气影响的分析与预报

通过对2007～2010年5～10月132例西南涡天气个例的分析,总结了影响西昌发射场的西南涡的形成、移动及降水天气特点,从风场、湿度场、温度场等方面归纳了西南涡的特点,提出了各种类型西南涡的预报着眼点;利用逐步判别方法,建立了西南涡大降水的预报方程并进行了试报,效果良好。

基于T213数值预报的西昌发射场高空风预报技术研究

航天发射试验是一项具有高风险的事业,高空风是影响发射试验活动的一个重要因素,做好发射场区(简称场区)高空风预报,降低发射风险,对航天发射试验任务具有重要意义。本文利用2011年1～12月T213数值预报产品和场区高空风资料,采用模式直接输出、绝对偏差修正、模式输出统计和最优化集成方法对数值预报产品进行解释应用,制作场区整层高空风预报产品。经过评估,高空风预报效果良好。

多普勒天气雷达在“嫦娥一号”卫星发射日天气保障中的应用

通过对2007年10月24日下午发射场多普勒雷达资料的综合分析,正确判断了发射场西北方向的对流云的发展趋势,准确预报了发射窗口时段发射场无雷电及降水天气,保障了"嫦娥一号"在预定的时间窗口顺利发射。

海南航天发射场非台暴雨气候特征与成因概念模型

暴雨是影响海南省文昌市新一代航天发射场卫星发射试验任务的主要灾害性天气之一,将给试验任务带来不可预测的灾害。利用海南省文昌市气象站1970-2010年的逐日降水资料、NCEP/NCAR全球再分析格点资料,结合影响海南省的7类天气系统(冷空气偏东下冷锋过境、冷空气偏西下冷锋过境、副热带高压、变暖高压脊、南海低压槽、西南低压槽、越南低压槽),统计分析了近41 a来海南省文昌地区各类天气系统影响下非台暴雨天气过程的气候特征及成因概念模型。结果显示,发射场区非台暴雨的年发生频率呈弱上升趋势,年发生次数有所增加。非台暴雨各月发生次数分布呈现明显的"准双峰"特征,主峰区为9-10月,次峰区为5-6月。非台暴雨的时间主要集中在每年的汛期4-10月。高度场、风场及水汽场等均能较好地表征非台暴雨发生时刻的形成机制。

海南航天发射场非台暴雨位涡诊断分析

利用海南省文昌市气象站1970—2010年逐日降水资料、NCEP/NCAR全球再分析格点资料,通过湿位涡诊断分析方法,分析研究了近41年海南文昌发射场非台暴雨天气热力、动力学特征.结果表明:湿位涡能够较好地反映暴雨发生的动力、热力特征.暴雨发生时,低层湿位涡正压项MPV1<0,中高层MPV1>0,海南位于湿对流不稳定区;湿位涡斜压项MPV2的数值比MPV1小一个量级,各天气系统对应MPV2分布具有典型的上负下正特征;相对湿位涡MPVre在低层表现为一致的负值区.另外,不同天气类型暴雨的湿位涡分布特征存在显著的差异.湿位涡分布特征与暴雨系统存在较好的对应关系,湿位涡作为表征天气系统动力、热力学特征物理量之一,将为海南航天发射场暴雨预报预警提供帮助.

2006年盛夏川渝地区高温干旱气候形成的物理机制研究

利用1970 2000年、2006年6—8月的NCEP资料,研究2006年盛夏川渝地区高温干旱气候形成的物理机制。通过敏感性试验和控制性试验的对比分析发现,感热加热对青藏高原、川渝地区地面温度的升高、500 hPa高度场的增强有显著作用,而高原高度场的加强有利于西太平洋副高的加强西伸和大陆高压的加强东进;对动力作用的分析发现,高原动力作用在这次高温干旱事件中的作用不是唯一的,川渝地区上空异常强盛的下沉气流是由西太平洋副热带高压、大陆高压以及高原北侧南伸气流共同作用造成的;感热加热是导致川渝地区高温干旱天气发生和维持的首要原因。

强台风海鸥登陆期间近地层风特性分析

利用位于海南文昌市的90 m测风塔观测的强台风海鸥多层测风数据,分析了台风海鸥登陆期间近地层风场时空特征、湍流强度、垂直风切变及阵风因子等风场特性,分析结果表明:台风海鸥登陆期间,近地层各高度风速呈现"M"型双峰特征,最大风速出现在台风后风圈;台风过境前后,风向旋转了180°;近地层风速随高度升高而增大,各高度风速垂直切变符合对数和指数规律;粗糙度长度、风廓线幂指数、湍流强度、阵风系数等风场特性与风速呈负相关关系,随着风速的增加而降低;从台风外围至台风眼,粗糙度长度随风速呈现"增大-减小-增大"特征;台风眼内部风速垂直切变剧烈,前后风圈的风速垂直切变较弱;强风区湍流强度较弱,弱风区湍流强度较强;台风风圈的湍流强度随高度增加而减小,台风眼内湍流强度随高度先减小再增加;台风影响各阶段阵风系数随高度升高而减小,各高度层阵风系数遵循指数定律;阵风系数随风速的增大而减小,当风速达到一定强度时,阵风系数随风速变化不明显。

越赤道气流准双周振荡对西北太平洋台风路径的调制作用

利用美国联合台风预警中心(Joint Typhoon Warning Center,JTWC)热带气旋(tropical cyclone,TC)数据、NCEP/NCAR再分析风场资料,研究了越赤道气流准双周振荡对西北太平洋台风路径的调制作用。将西北太平洋台风路径划分为:西行路径、西北行路径、转向登陆中国路径、转向中日之间路径、转向登陆日本路径、转向日本以东路径和140°E以东路径。利用超前滞后回归方法,合成分析了6—10月不同路径台风对应的越赤道气流准双周振荡的低频环流演变过程。结果表明,925hPa越赤道气流及与其相联系的经向风存在明显10～20d准双周振荡现象,且对西北太平洋台风路径预报具有一定的指示作用。在西太平洋赤道地区,低频越赤道气流强度、演变特征影响着西北太平洋低频气旋的位置和移动方向,调节风场强辐合带与季风槽的位置与强度,继而对台风生成位置、移动路径产生重要的影响。初步认为,强向北低频越赤道气流分量有利于北侧低频气旋加强和向北传播,继而使得强辐合带、季风槽位置偏北,台风易于在此区域生成且沿着强辐合带位置移动,而弱向北低频分量或向南低频分量则不利于台风转向移动。

基于Argo网格产品资料的台湾以东海域海温场结构与温跃层特征分析

基于2005 年1 月~2009 年12 月中国Argo 实时数据中心发布的Argo 网格化产品, 对台湾以东海域的表层和深层海温进行了分析, 证实了日本南部海域存在北太平洋副热带模态水, 提出暖水团概念, 分析了其成因和垂直结构, 并利用SODA（Simple Ocean Data Assimilation）数据和WOA09（World Ocean Atlas 2005）数据对暖水团进行验证.揭示出台湾以东海域各层次温度大面分布大体呈3 个模态特征, 并依此将台湾以东海域分为热带、副热带和温带三个海区; 对各海域截取断面图, 对其温跃层进行分析, 归纳出永久性温跃层和季节性温跃层在垂直方向上的分布和季节性变化, 并对其成因进行了讨论.

青藏高原东南部MCC的地域特点分析

青藏高原东南部是一个对流天气频繁发生的地区.在该地区生成发展的MCC不仅给当地造成大范围的雷电和强降水天气,还对长江中下游地区的天气产生明显的影响.文中通过对2001～2002年6～9月发生在该地区的16个MCC个例的分析,得出其具有明显的地域特点:(1) MCC最易发生在100°E附近的横断山脉地区和105°E附近的成都平原地区,且后者多于前者;(2) 它们都具有生命史短,水平尺度较小和生消变化快的特点,但东部型生消时间晚,降水量大;西部型生消时间早,降水量小;(3) 东部型和西部型MCC发生前的环流背景和成熟阶段的垂直结构也有明显不同.东部型MCC在形成前中低层有明显的水汽输送,在成熟阶段中低层有较强的正涡度环流,有较弱的垂直风切变,具有较为典型的MCC特征;而西部型MCC在形成前中低层水汽输送不明显,成熟阶段的正涡度环流不强,处于较强高空急流的正下方,具有与强风暴相类似的一些特征.

2013年影响海南热带气旋异常偏多成因分析

利用1983—2013年热带气旋年鉴、NCEP/NCAR全球再分析格点资料及国家气候中心74项环流指数资料等,统计分析了近30 a西太平洋以及影响海南的热带气旋特征,并对2013年西太平洋热带气旋偏多、秋台集中以及影响海南热带气旋偏多的异常特征从天气学等方面进行了分析。结果表明,副热带高压、夏季风、越赤道气流、海表温度及北半球极涡等环流系统异常,是形成2013年西太平洋热带气旋偏多的主要原因。南半球冷高压发展激发越赤道气流增强,引发赤道西风加强;副热带高压偏北偏弱,夏季风增强,副高南侧热带辐合带对流活跃;南海-西太平洋海表温度偏高;极涡偏弱偏西,经向环流偏弱,中纬度冷空气活动不频繁等。多条件共同作用,有利于西太平洋热带气旋的生成。另外,副高呈东西向分布,南海海表温度偏高使得南海及菲律宾以东生成的热带气旋易于向西移动影响海南。

1321号台风“蝴蝶”强度变化特征和影响因素分析

利用NCEP/NCAR全球再分析格点资料(空间分辨率1°×1°)、台风实况资料及海南省气象台站观测资料,选取1321号台风"蝴蝶"为研究个例,从天气学原理高低空形势及动力、热力学物理量等多角度分析了"蝴蝶"强度演变特征及影响因素.研究结果表明,副热带高压与高空西风槽是影响此次台风的主要大尺度天气系统,弱冷空气南侵、南海海温偏高及越赤道气流强盛是"蝴蝶"迅速加强的重要原因.西风槽引导弱冷空气南侵使得台风外围环流气压梯度增加,斜压不稳定状态加剧;南海海温达到29℃,海温偏高使台风区域大气层结降低,深热对流发展;105°E越赤道气流强盛为台风提供了充沛水汽和能量.三者共同作用促使台风强度突然增强.另外,低层涡度、高层散度、湿位涡及水汽通量等物理量能够较好地表征"蝴蝶"强度变化特征.低层辐合流入、高层辐散流出为台风的加强提供了动力条件;湿位涡下负上正表明大气热力层结不稳定;水汽通量增加表明水汽条件充足.良好的动力条件、热力条件与水汽条件共同作用,使得"蝴蝶"在短时间内迅速加强为强台风.

2009年豫南一次强暴雨过程的位涡方程诊断分析

利用中尺度WRF模式、NCEP/NCAR再分析格点资料及常规气象观测资料,对2009年8月28—30日河南省南部一次强暴雨过程进行中尺度数值模拟,借助模式输出的模拟数据计算位势涡度及位势涡度方程收支,并利用位涡收支方程对此次暴雨过程进行诊断分析。结果表明,WRF模式对此次暴雨过程的模拟效果较好,模拟暴雨强度及落区与实况较一致,位势涡度能够较好地反映此次暴雨过程的动力及热力特征。位涡异常高值区与暴雨中心有较好的对应关系,暴雨中心大致位于位涡高值中心东南侧。位涡收支方程中各收支项同样能够反映此次暴雨过程的动力、热力性质。暴雨发展过程中大气中低层位涡局地增加,位涡局地变化大值中心驿应暴雨中心。各收支项中,引起中低层位涡局地变化的贡献主要来源于潜热加热作用、水平平流作用、垂直输送作用及摩擦作用。其中潜热加热与水平平流作用对暴雨中低层正变位涡起正贡献作用,潜热加热作用有利于位涡局地增加,水平平流作用易于低层位涡向流场辐合区聚集,引起局地位涡增加;垂直输送及摩擦作用对中低层位涡变化表现为负贡献作用,垂直作用易于将中低层位涡向高层输送,使得低层位涡减小,高层位涡增加。在摩擦作用下,低层位涡被大量耗散,使得中低层位涡局地减小。

基于支持向量机的海南气温预测模型研究

依据CMSVM2.0函数估计和交叉验证1等方法,利用1970~2014年海南省各市县月平均气温资料,建立气温的SVM回归方法预报模型,并进行了模拟实验.实验结果表明支持向量机算法在气温短期预测中具有良好的预报能力,其中交叉验证1的预测效果略高于业务预报,尤其在冬季、夏季和秋季均有较好的预报能力.此外,SVM对海南省北部、西部、南部市县的预报效果较好,而对中东部市县的预报效果相对较差.

近40年海南岛冷冬气候特征及其成因分析

利用海南岛17个市、县近40年气象观测站逐月气温观测资料,参照《暖冬等级》国家标准,对海南岛异常冷冬事件的时空分布规律进行了分析。在此基础上,利用国家气候中心提供的74项环流指数以及1977—2017年NCEP/NCAR全球再分析格点资料、NOAA ERSST全球海表温度格点资料以及Nino3. 4指数和AO指数,对海南岛冷冬事件形成机制进行了研究。结果表明:海南岛冬季平均气温存在明显的年代际变化特征,近40年海南岛冷冬频发,共出现12次冷冬年。南部市、县发生冷冬的频次大于中部及北部,北部市、县冷冬发生的强度强于南部。海南岛冷冬形成原因主要是对流层大气环流异常,西伯利亚高压增强,东亚冬季风显著偏强,对应副热带高压偏弱、位置偏东,影响海南岛的冷空气更加活跃,使得海南岛冬季气温偏低。另外,南海海温较常年偏低,ENSO冷位相叠加AO指数正位相,有利于进一步诱发大气环流异常,促使海南岛冬季气温偏低,出现异常冷冬事件。

基于闪电定位系统的海南岛闪电活动特征分析

利用ADTD-2C型闪电定位探测系统监测的2014—2015年海南岛闪电信息,通过数理统计等方法,分析和研究了海南岛闪电的时空分布规律和活动特征,结果表明:ADTD-2C型闪电定位系统能够全面监测海南岛的闪电信息,闪电信息能够有效反映海南岛的闪电活动特征.海南岛闪电频数具有"单峰"特征,全年各月均有发生闪电的记录,4~11月份是海南岛发生闪电的主要月份.闪电发生时段较为集中,主要是从午后开始,至傍晚达到最高峰.海南岛负地闪频数远大于正地闪频数,且负地闪强度显著高于正地闪强度.正地闪的雷电流幅值主要集中在6 k A^30 k A,负地闪的强度主要集中在-60 k A^-7 k A.海南岛北部的闪电密度要明显高于南部地区,北部和南部闪电强度相对较大,西部和中部地区闪电强度相对较小.