2025年第53卷第3期文章目次

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  • 1  封面和目錄
    2025, 53(3).
    [摘要](77) [HTML](0) [PDF 8.60 M](338)
    摘要:
    2  基于徑向數據的天氣雷達異?;夭ㄗR別算法
    趙瑞金,谷永利,吳裴裴
    2025, 53(3):301-313. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20240237
    [摘要](169) [HTML](0) [PDF 8.92 M](416)
    摘要:
    雷達故障等因素常常導致異?;夭ǔ霈F,直接影響數據質量。目前,氣象部門已開展了基于雷達徑向數據的流傳輸、數據共享和業務監控,然而,在數據質量控制方面還主要基于體掃數據,對異常回波識別和數據處理不夠精細高效。本文通過對新一代天氣雷達異?;夭ǖ膹较蚧夭▊€數、徑向回波最大距離、徑向回波平均強度、徑向反射率因子相關性等徑向數據特征進行分析,給出了一種基于模糊邏輯識別雷達異常徑向數據的方法,并利用石家莊雷達站異?;夭〝祿M行了識別效果檢驗,能夠對硬件故障導致的錯誤數據和超折射等非氣象回波進行較好的識別,可為雷達數據質量控制算法的改進提供參考。
    3  云南相鄰C波段天氣雷達與X波段天氣雷達回波強度對比分析
    繆應卿,舒斌,何倩,王衛民,趙慶,張濤
    2025, 53(3):314-326. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20240253
    [摘要](139) [HTML](0) [PDF 19.32 M](408)
    摘要:
    近年來,云南省新建了多部X波段雙偏振天氣雷達,以補充新一代天氣雷達觀測網的探測盲區,提高全省雷達觀測覆蓋率。為了有效提高多體制雷達組網觀測的準確性,選取2023年7月28日發生在昆明市和德宏州及其周邊的強降水天氣過程,以昆明、呈貢、德宏、盈江4部雷達同步觀測體掃資料為例,通過對比不同時間和不同仰角組合的雷達回波強度,分析云南相鄰C波段天氣雷達與X波段天氣雷達的回波強度一致性。結果表明:在同一觀測區域、同一時刻,X波段天氣雷達與C波段天氣雷達均能正確反應降水的強弱變化,但回波強度測量值存在一定偏差,前者回波強度整體較后者偏大,因此往后需要進行統一系統標定和雷達回波強度衰減訂正,提高雷達組網觀測的準確性和一致性。
    4  氣球漂移對應用探空資料評估地基微波輻射計溫度測量精度的影響
    王雯燕,任丹陽,張雄,張勇,高山,樊婷麗,劉洋
    2025, 53(3):327-334. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20240110
    [摘要](106) [HTML](0) [PDF 1.66 M](217)
    摘要:
    高空氣象觀測過程存在探空儀隨氣球漂移現象,漂移數據特征對評估地基微波輻射計反演產品精度具有重要意義。通過研究2017年10月31日至2023年12月31日西安涇河國家基本站0~10 km高度區間探空數據的漂移特點,在劃分測站區域和漂移區域的基礎上,對比分析不同天氣下漂移對地基微波輻射計溫度評估的影響。結果顯示:漂移區域的均方根誤差均大于測站區域、相關系數小于測站區域,且有明顯的區間特征。在對流中低層晴空天氣的均方根誤差減小、相關系數增大,區域差值在4.25 km最大,有云天氣的均方根誤差和相關系數均增大,相關系數的區域差值在5.25 km最大;高度升高后晴空天氣的均方根誤差和相關系數與測站趨于接近,而有云天氣只有相關系數趨于接近,并在8 km上下重合。受探空漂移和天氣條件的雙重影響,同區域不同天氣的評估指標也存在差異,在測站區域,晴空天氣大部分高度層的均方根誤差較有云天氣更大,且相關系數較??;而在漂移區域,晴空有云天氣的均方根誤差接近,但晴空的相關系數依然較小。探空遠距離漂移環境下,風的作用導致動能和熱能變化,特別是在對流層7 km高度區間,不同天氣條件下的風速差異顯著,這些因素是造成地基微波輻射計溫度評估指標出現較大偏差的主要原因,本研究可為探空資料評估新型大氣探測設備數據精度和產品應用提供參考。
    5  貴州高原北側冬季降雪滴譜特征與積雪深度反演
    鄒書平,柯莉萍,黃鈺,熊凱,李德章,陳百煉
    2025, 53(3):335-346. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20240181
    [摘要](93) [HTML](0) [PDF 5.63 M](331)
    摘要:
    利用2018—2023年貴州高原北側冬季降雪滴譜數據,采用統計方法對比分析雨滴譜和雪滴譜的粒子數目、粒子直徑和下落速度的分布特征,研究降雪量、積雪深度與粒子相態、粒子數目、粒子尺度的變化趨勢一致性,檢驗粒子體積反演降雪量、積雪深度算法的適用性。結果表明:①雪滴譜直徑譜寬分布在5~15 mm之間,平均直徑譜寬>8 mm,屬于寬譜降水類型;雨滴譜直徑譜寬分布在1~5 mm之間,平均直徑譜寬小于3 mm,屬于窄譜降水類型。②大多數雪粒子分布在速度譜寬<5 m·s-1以下的區域內,這是由雪粒子形狀偏平、密度較小、尺度較大而導致。③降雪量反演結果與實測結果的一致性和相關性均優于積雪深度反演,這與環境溫度作用下的降水相態轉化、積雪融化速率有關。④把粒子數占比、粒子速度譜寬作為冬季降雪天氣類型識別具有很好的指示作用,降雪粒子下落至地面的起止時間和粒子數目可以直觀反映整個降雪天氣過程的演變特征。
    6  GRAPES_MESO與WRF模式在鯤鵬平臺上的高性能計算特征分析
    陳鋒,何明揚,陳曄峰,吳兵成,徐誠
    2025, 53(3):347-361. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20240115
    [摘要](93) [HTML](0) [PDF 3.52 M](275)
    摘要:
    本文選取GRAPES_MESO(Global/Regional Assimilation PrEdiction System-Mesoscale version)模式和WRF(Weather Research and Forecasting Model)模式在國產鯤鵬(KUNPENG)平臺上開展數值模式計算特征分析,并與英特爾(X86)平臺進行對比,探討數值模式在鯤鵬平臺上資源使用、計算瓶頸、熱點函數等方面的改進空間。結果表明:經過適配后,兩個模式在國產KUNPENG平臺上能得到與英特爾X86平臺一致的計算結果,呈現出較好的并行擴展性;兩個模式對CPU的使用率均較高,計算瓶頸主要集中在后端CPU瓶頸,對節點的整體內存使用率適當,后續優化主要集中在代碼效率、算法、訪存等方面。在KUNPENG平臺上,可以考慮通過優化集合通信的Collective Sync、Allreduce和Wait算法,來改善GRAPES_MESO模式的MPI的通信效率;可通過優化GCR算法、以uct、ucg為代表的集合通信熱點、以expf、powf等為代表的數學函數、malloc內存操作等熱點函數對GRAPES_MESO模式進行優化。
    7  1953—2023年登陸和影響廈門臺風特征及危險性分析
    羅冠婷,何芬,池艷珍,王彥明,蘇楚涵
    2025, 53(3):362-377. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20240153
    [摘要](376) [HTML](0) [PDF 7.03 M](328)
    摘要:
    利用中國氣象局整編的西北太平洋1953—2023年熱帶氣旋最佳路徑數據集、廈門站逐日和1980—2023年逐小時及廈門市區域自動站逐小時觀測資料,揭示了登陸和影響廈門的臺風頻數、生成源地、強度變化特點和風雨致災危險規律。結果表明:①71 a共259個臺風登陸和影響廈門,影響時間近8成集中在7—9月;赤道中東太平洋冷海溫、副高偏弱偏北有利于臺風頻數偏多;最大強度以超強臺風級居多,不同等級臺風頻數年際波動和年代際振蕩特征顯著, 1990年以來影響臺風平均生成位置明顯向西向北偏移。②直接登陸廈門及漳州、且廈門在臺風前進方向右側時,容易出現嚴重風雨災害,單個臺風過程降水極值509.5 mm、極大風速極值為60.0 m·s-1,1614號超強臺風“莫蘭蒂”綜合致災位列第一;2023年“杜蘇芮”和“??迸_風風雨危險呈現典型空間差異。
    8  2023年7月四川盆地大暴雨過程的西南渦特征判識
    馮曉奕,馮鑫媛
    2025, 53(3):378-390. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20240207
    [摘要](88) [HTML](0) [PDF 31.41 M](359)
    摘要:
    利用歐洲中心ERA5再分析資料、GPM(Global Precipitation Measurement)地面降水資料以及FY-2G云頂相當黑體溫度資料,采用天氣學診斷方法和渦度收支方程,對2023年7月26—28日引發四川盆地大暴雨過程的西南渦特征及其演變進行分析,結果表明:①本次西南渦屬于源地生消型,除了受到高原渦的誘發并與之耦合外,臺風通過遠距離輸送水汽和改變風壓場結構等促進了西南渦發展加強;②中尺度系統活動經歷了中尺度輻合擾動—西南渦生成發展—強度減弱—西南渦再次發展增強—減弱填塞5個階段,且再次增強時刻對降水的范圍和強度均超過初次;③再次發展階段西南渦系統更加深厚,正渦度柱高度增加至400 hPa,沿高度向西北方向傾斜,范圍擴大,“低層輻合〖CD*2〗高層輻散”特征顯著增強;④初次發展時期水汽主要由來自孟加拉灣的濕潤氣流貢獻;再次發展時期由南海偏西路徑經臺風向西輸送至四川盆地,西南渦區域維持高濕狀態,暖濕結構非對稱性加強,大氣斜壓性較強;且水汽的輻合輻散程度與西南渦位置和降水強度相對應;⑤兩次發展階段的低層正渦度收支主要由水平散度項,垂直輸送項和渦度扭轉項貢獻。
    9  綦江流域一次致洪暴雨的夜間突發機制
    朱巖,翟丹華,鄧承之,張焱,李佳
    2025, 53(3):391-404. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20240122
    [摘要](77) [HTML](0) [PDF 30.26 M](371)
    摘要:
    利用多源觀測資料和ERA5再分析資料,通過分析2020年6月19—22日引發綦江流域破紀錄洪水的暴雨過程,研究了此次西南渦暴雨的夜間增強機制,結果表明:①降水在夜間至清晨加強,具有顯著的日變化特征。過程分為3個階段,第3階段云頂亮溫更低、云團移動傳播更慢,致使降水和對流更強、持續時間更長。②暴雨發生在西太平洋副熱帶高壓北側的淺槽背景下,由深厚西南渦、穩定維持的低空急流和地面輻合線導致。對流初生時,輻合線附近為高溫高濕的強不穩定環境,地面偏北風經地形抬升后匯入盆地-高原次級環流的上升支,觸發對流。③四川盆地和云貴高原北部的低空非地轉風每日順時針偏轉,均在夜間轉為偏南風并加強,在高原上強于盆地。夜間低空風場在盆地為次地轉、高原為超地轉,形成暖式切變和風速輻合。非地轉風水汽通量晝負夜正,而地轉風水汽通量總體為正值,使實際風水汽通量在夜間顯著增大。以上日變化有利于水汽積聚和輻合抬升,造成夜雨增幅。④動量平衡方程的平流項和非地轉項在夜間轉為正值或正值增大,且在高原上強于盆地,使前者水平風在夜間增幅更大,形成風速梯度和輻合。非地轉效應對此次夜雨增強有重要作用。
    10  蘇南地區一次罕見冰粒天氣成因
    雷正翠,吳海英,溫靜,黃文彥,夏束薇,李斌,錢雨妃
    2025, 53(3):405-416. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20240150
    [摘要](81) [HTML](0) [PDF 6.87 M](320)
    摘要:
    利用多源觀測資料、再分析資料,對2024年2月22—24日蘇南地區的罕見冰粒天氣進行了分析,并對冰粒、凍雨、雪三種相態進行了比較。結果表明:700 hPa西南暖濕急流強盛且穩定維持,為冰粒天氣的形成提供了有利的動力、水汽和溫度層結條件,中層暖濕氣流的發展具有顯著的極端性,蘇南地區700 hPa高度場較常年氣候平均值偏高10~30 gpm(標準差倍數達0.5~1個標準差σ),西南風偏強10 m·s-1,溫度偏高4~5 ℃(標準差倍數≥1.5 σ),中層異常偏暖是蘇南地區出現罕見的長時間冰粒天氣的重要條件之一。逆溫層穩定存在,位于939.8~729.9 hPa之間,平均厚度為1540 m,平均強度為10.2 ℃。穩定維持的中層暖層和低層冷層為冰粒天氣的出現提供了有利的溫度層結條件:暖層的平均厚度為709 m,高度位于779.3~683 hPa之間,暖層溫度≤2.9 ℃;冷層基本位于779.3 hPa以下,最低溫度為-8.7~-7.6 ℃,有利于被暖層部分融化的冰相粒子在下降過程中再次被凍結,最后以冰粒相態降落至地面。冰粒、凍雨、雪三種相態的雷達特征存在差異,對降水相態的識別和相態臨近預報有一定指示意義:雪的反射率因子在30 dBz以下,而冰粒和凍雨的反射率因子較強,一般在45 dBz以下;差分反射率因子(ZDR)大小為冰粒>凍雨>雪,其中冰粒的ZDR最大達4 dB;從相關系數看,冰粒最小,而凍雨和雪接近于1。
    11  復雜山區地形下GFS預報氣溫降尺度方法
    陳瑤瑤
    2025, 53(3):417-426. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20240218
    [摘要](81) [HTML](0) [PDF 7.69 M](331)
    摘要:
    為獲取復雜山區地形下可靠的精細化預報氣溫產品,以地形復雜的重慶地區為試驗區,利用高空間分辨率的高程數據,基于神經網絡的氣溫降尺度方法,將GFS(Global Forecast System)預報氣溫從0.25 °×0.25 °降尺度到200 m×200 m。使用2020年重慶市35個氣象站點、逐3 h的氣溫數據進行模型訓練及驗證,并將其應用于2022年GFS 3 h的預報氣溫,生成200 m×200 m氣溫柵格數據。經驗證,降尺度后的模型氣溫總體誤差更小,均方根誤差為1.65 ℃,相關系數為0.98,平均偏差為0.02 ℃;誤差時空特征分析表明,降尺度后的氣溫在不同月、日、時、預報時效和臺站位置下都更加穩定可靠;對比降尺度前后的氣溫空間分布,降尺度后的氣溫空間分辨率明顯提高,能展示更多的空間細節,特別是在海拔差異明顯的山區。
    12  河北省夏季氣溫變化的城市化影響
    井元元,劉咪咪,劉亞光,楊銘
    2025, 53(3):427-437. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20240117
    [摘要](138) [HTML](0) [PDF 11.27 M](359)
    摘要:
    利用1961—2023年河北省72個國家地面氣象觀測站夏季逐日平均、最高和最低氣溫資料,對比分析了河北省不同時段及不同城市化水平地區平均、最高和最低氣溫及氣溫日較差的分布特征。結果表明:相較于前30年(1961—1990年),后30年(1994—2023年)河北省夏季平均、最高和最低氣溫的概率密度分布均向高溫方向偏移,其中最低氣溫的偏移尤其明顯;1961—2023年,利用站點對比得出的氣溫城市化貢獻率多超過30%,且后30年河北省夏季氣溫變化趨勢增幅及范圍均有所加大,較強溫升區域多集中在廊坊、唐山及河北中南部等城市化水平相對較高的地區,日較差減少趨勢在河北中南部有所減緩。不同程度的城市化發展對站點氣溫分布特征的影響有所差異,城市化水平較高和中等城市化水平地區選定城市站點增溫幅度較郊區站明顯偏大,且城市站氣溫,尤其是最低氣溫的概率分布向高溫的偏移較郊區站點更為明顯,使得日較差減?。怀鞘谢捷^低地區城市站與郊區站,最高氣溫的增幅及概率密度分布向高溫方向的偏移有所加大,使得日較差增大。
    13  基于GIS加權核密度場模型的閃電熱點探測與影響因素分析
    李偉,鄧鳳東,孟珍,張晰
    2025, 53(3):438-447. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20240185
    [摘要](70) [HTML](0) [PDF 17.15 M](338)
    摘要:
    本研究利用2017—2023年陜西VLF/LF閃電定位系統地閃數據,基于GIS(Geographic Information System)核密度場模型,建立了基于強度權重的地閃核密度表面;應用熱點探測模型對地閃密度熱點進行提取和等級分類;分析了地閃核密度及其熱點的分布與地形地貌、植被覆蓋等環境因素的關系。研究結果顯示:①利用GIS核密度場模型和熱點探測模型可以準確識別閃電活動密集區域,并深入揭示地閃空間分布特征。②陜西地閃活動存在明顯的時空差異,地閃在夏季發生次數多強度大,春秋季次之,冬季最少;空間分布總體表現為南北高—中間低的空間格局。③核密度在海拔高度1 km以下與海拔高度正相關,在海拔高度1 km以上與海拔高度負相關;地形地貌、植被及兩者交叉項均對核密度產生顯著性差異影響。地形地貌影響的差異超過植被。④中海拔黃土梁峁和中海拔中起伏山地的草地和林區是大型及中大型熱點的主要分布區。
    14  暴雨災害文物保護風險評估研究
    張華明,劉耀龍,王健,傅佳玉,劉月麗,郝靖,牟北遙,張亞琳
    2025, 53(3):448-456. DOI: 10.19517/j.1671-6345.20240156
    [摘要](82) [HTML](0) [PDF 26.57 M](356)
    摘要:
    本文在自然災害綜合風險普查數據的基礎上,細化并構建文物保護單位面對暴雨災害的脆弱性指標,綜合考慮暴雨災害危險性、孕災環境敏感性和文物脆弱性三個要素,建立了文物保護單位暴雨災害風險評估指標體系。暴雨災害危險性、孕災環境敏感性指標選取普查獲得的暴雨危險性等級,其包含暴雨危險性以及孕災環境敏感性;文物保護單位脆弱性包括重要性、暴露性和易損性三個方面,分別是保護級別、附屬文物、面積/規模、臺基/地宮、文物類型、材料類型、變形損傷和歷史災害等8個指標。依據指標體系對山西省晉城市全國重點文物保護單位暴雨災害風險進行了評估與驗證。研究成果可為文物保護單位的暴雨災害風險評估與保護提供一定的參考,同時提升了自然災害綜合風險普查成果的應用范圍。

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