大气科学的世纪进展与未来展望

今天的大气科学已从20世纪初经验的阐述转变为既有理论基础又有客观定量化的一门数理学科,其发展步伐在近50年来不断加快.文章回顾了近百年来大气科学在探测、数值天气预报和气候研究3方面所取得的主要成就,并对大气科学在21世纪的潜在发展作一展望.大气探测、计算能力和信息输送方面的技术进步无疑是近代和未来大气科学迅速发展的巨大动力.这些技术进步促使数值模式分辨率在不断提高,越来越多的实测和卫星等遥感资料在通过反演和同化进入模式初始条件和全球气象分析场,模式物理过程和参数化逐步趋向现实,从而使全球和区域数值预报水平持续提高.同时对大量观测资料的统计分析和许多气候子系统耦合模式的若干试验,大大提高了对造成气候变化和影响的物理、动力机制的认识;特别是对全球气温变暖,其中人类活动的影响,以及ENSO的发生、发展和消亡的机制和过程的认识.近期数值天气预报则趋向于模式发展的统一、预报时效的增加和对有足够成员且有代表性的集合预报的日益重视.气候研究将致力于减少各物理和化学过程参数化、分辨率等因素在模式中的不确定性,逐步达到跨月、季节直至年代际气候变化的合理预测.可以预言在不久的将来,地球-空间系统各变量的观测和预报将逐步数字化、自动化,人们可提前3～5 d得知灾害性天气发生时间和地点的概率,人工影响天气等学科在21世纪将会有突破.同时,可以看到世界各国共同协作建立地球-空间综合观测系统,发展能'包罗万象'的地球-空间-减灾的统一模式.然后综合利用大量观测和模式资料,及时掌握地球-空间系统中的各尺度变化规律,以确保人类社会的持续发展.

罗斯贝和20世纪大气科学的发展

罗斯贝在大气动力学等方面开创性的工作 ,特别是引进大气波动和大气涡动等概念 ,在 2 0世纪极大地扩展了气象和海洋学家的视野 ,并为全面认识大尺度大气运动和解决天气预报问题铺平了道路 .他还为二次大战后美国大气科学教育的迅速发展做出了不可替代的贡献 .罗斯贝的学术成就和在研究、育人等方面表现出的智慧 。

四川凉山平川镇“7.14”泥石流灾害的气象成因

以盐源县的泥石流发生为例,研究了凉山地区出现局地强降雨引发的中型泥石流灾害的气象成因。运用天气学方法,使用NCEP再分析资料以及卫星云图和雷达回波等遥感资料,从环流形势、强对流不稳定、卫星云图和雷达回波图像演变特征,研究了台风登陆时凉山地区强降雨引起泥石流灾害形成的气象成因,并讨论了应用多普勒雷达回波对局地强降水及泥石流灾害短时临近监测和预报预警的思路。

西藏高原短临天气预报预警系统构建研究

参考气象信息综合分析处理系统和卫星广域网灾害天气短时临近预报预警系统的界面操作特征,利用现有卫星遥感资料、自动站资料、闪电定位资料、探空资料和常规气象要素资料等观测资料,以及已研制的有关西藏高原的降水预报预警模型、物理统计诊断模型和三维云模式预报模型等,同时考虑西藏高原地区雷达资料应用的地理障碍,设计构建了西藏高原短临天气预报预警系统。通过可视化简单编程指令代码语言环境实现了能集成气象信息综合分析处理系统的信息分析功能、适合西藏高原的短临天气预报预警的实用系统。

西藏高原强对流天气及短临预报研究进展

高原地区的强对流天气突发性强、易多发、强度大、影响重、预报难,但针对高原地区强对流天气及其短临预报系统的总结还较少。由于高原特殊的地理环境及显著的热力作用和动力作用的影响,高原强对流天气具有不同于东部平原地区的独特特征,其研究进展概括具有重要指导意义。概括了青藏高原地区尤其是西藏地区强对流天气研究的进展,包括高原地区强对流天气气候特征,高原强对流天气的环流背景及影响系统,强对流天气的预报技术、相关短临预报系统等,为进一步的研究工作和短临预报系统建设提供研究背景。

基于集合预报的四类持续性灾害性天气中期概率预报应用技术分析

针对4类持续性、灾害性天气,利用集合平均、离散度、概率以及盒须图等方法对T213集合预报的数据进行再加工,得到其中期概率预报,包括全国范围的持续性降水、南方春季持续低温(重度低温)、南方春季低温(重度低温)连阴雨、江淮梅雨。其结果表明:(1)对于全国范围内的持续性降水过程,各类图都能很好的反映集合预报中不同量级的降水预报在10天之内的落区变化以及持续情况,并与实况对应较好。(2)对于南方低温和低温连阴雨,集合平均、离散度和概率图都能明显的反映出实际天气过程和范围的变化。(3)对于江淮梅雨这5个指标站的盒须图,能明显看出各集合成员在15个集合成员中的相对位置,以及数据的分布情况。同时还能看出集合成员与集合平均数之间的关系。梅雨日概率图则能直观的反映出10天之内每天达到梅雨日标准的概率,更有利于判断梅雨天气。

2021年度气象联合基金项目评审简析

2020年,国家自然科学基金委员会和中国气象局签署协议共同出资设立气象联合基金,备受大气科学界的广泛关注。2021年,气象联合基金项目指南首次发布,项目评审顺利完成。气象联合基金共接收申请71项,受理69项,资助14项重点支持项目,资助率20.3%,平均资助强度264.6万元/项,项目年均资助强度(66.2万元/年)超过了地球科学部常规重点项目。为优化组织管理方式,气象联合基金管理委员会特设立学术指导专家组,加强气象联合基金的顶层设计,充分发挥科学家在资助决策和管理工作中的重要作用。针对申请量不均衡、少数申请书科研代表作不实等问题,气象联合基金管理委员会拟通过多种渠道加强政策宣传,提高申请质量,汇聚优势科研力量,助力气象科技事业高质量发展。

气象预报预警系统开发中VB与GrADS、FORTRAN混合编程技术

在气象信息综合分析处理系统的本地化过程中,可视化简单编程指令代码、格点数据分析显示系统和公式翻译器之间混合开发技术的研究是非常重要的问题。研究了利用可视化简单编程指令代码开发操作界面、公式翻译器运算数据、格点数据分析显示系统绘图三者有效结合的编程技巧,并通过两个具体案例给予了详细的技术说明。

安顺区域夜间暴雨时空分布及其影响因子

为了解安顺区域夜间暴雨的空间分布、时间演变及其影响因子,寻找影响安顺区域降水范围和强度的预报指标,提高对强降水落区预报的准确性,采用合成分析的方法对1980~2009年6~7月安顺地区夜间暴雨频次进行气候统计,利用经验正交函数(EOF)分解方法提取出安顺地区夜间暴雨日数和累计夜间降水量EOF的主模态。结果表明:安顺地区夜间暴雨的特征十分显著,且夜间暴雨对夜间降水量具有主要贡献;进入21世纪后,暴雨日数和降水量均明显减少,处于偏少期。选取安顺夜间暴雨多发区(普定站、安顺站、镇宁站和关岭站)同时发生夜雨大暴雨(70~140mm)的2个样本进行环流合成分析,发现当夜间暴雨发生前12小时内的14时至20时,安顺地区中部(105°E、26°N)地面偏南风维持(冷暖平流势力相当)、水汽辐合强、不稳定能量增强及高空次级正热力环流增强有利于出现范围较大、强度较强的降水;当夜间暴雨发生前12小时内14时至20时,安顺地区中部(105°E、26°N)地面偏南风转北(冷平流南下)、水汽辐散、不稳定能量减弱及高空次级正热力环流减弱有利于出现范围较小、强度较小的降水。